Application of Exchange Equations for NH₄-K NH₄-Ca Equilibria

NH₄-K 와 NH₄-Ca 평형에 대한 양이온 치환식의 적용

Ion exchange equilibria in bulk and rhizosphere soil collected from peach seedlings were studied to find exchange equations that could be used in chromatographic models dealing with movement and distribution of fertilizer ammonium and exchangeable cations in soil profiles. Soil samples were equilibrated with mixtures of $NH_4Cl$, KCI, and $CaCl_2$ solutions and then extracted with $Sr(NO_3)_2$ solution to determine exchangeable cation compositions at equilibrium. Exchange data were fitted to Vanselow's, Gapon's, and Kerr's equations, but those formulations did not adequately describe the equilibria. An empirical equation of the form : ${\frac{\alpha_i^m}{a_j^n}}=K{\frac{(iX)^{mPi}}{(jX)^{nPj}}}$ which has an exponent on each of the exchangeable cation concentrations could describe the equilibria very well over the range of treatments. In this equation ${\alpha}^i$ and ${\alpha}^j$ are activities of cation i and j with valences m and n respectively. (iX) and (jX) are concentrations of exchangeable cations. Mole or equivalent fractions can be considered as the exchangeable ion concentration unit. Arbitrary constants $P_i$ and $P_j$, and distribution coefficient K can be found with multiple regression for the logarithmic form of the equation.

복숭아 묘목으로 부터 채취한 근권 및 그 주변 토양을 이용하여 $NH_4-K$와 $NH_4-Ca$ 치환 현상을 조사하였으며 이 결과를 토양중 암모니움 등 양이온의 이동과 분포의 모델화에 적용할 수 있는 치환식을 찾고자 했다. 토양시료를 $NH_4Cl$, KCl과 $CaCl_2$ 용액으로 평형에 도달시킨 후 $Sr(NO_3)_2$ 용액으로 추출하여 평형상태에서의 치환태 양이온 조성을 구하였다. Vanselow, Gapon 그리고 kerr의 식은 $NH_4-K$와 $NH_4-Ca$ 치환 현상을 적절히 기술할 수 없었으나 치환태 양이온 농도에 임의의 지수를 갖는 다음과 같은 경험식이 매우 적절한 것으로 나타났다. ${\frac{\alpha_i^m}{a_j^n}}=K{\frac{(iX)^{mPi}}{(jX)^{nPj}}}$ 이 식에서 ${\alpha}i$와 ${\alpha}j$는 원자가가 m과 n인 양이온 i 및 j의 용액 중 activity이며(iX)와 (jX)는 치환태양이온 i와 j의 농도이다. 치환태 양이온의 농도 단위로는 몰 분율 또는 당량 분율을 사용할 수 있다. 임의상수 $P_i$와 $P_j$ 그리고 분배상수 K는 이 식의 대수형을 이용하여 다중 회귀 방법으로 구할 수 있다.