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Kationenaustauschkapazität (KAK, englisch CEC)

Jedem Tonmineral kann ein bestimmter KAK-Bereich zugeschrieben werden. Die traditionelle gepufferte Bariumchlorid-Methode (Mehlich-Verfahren, DIN 19684/8) liefert bei ungünstiger mineralogischer Zusammensetzung (Anwesenheit von Ca-Karbonaten und -Sulfaten) des Probenmaterials unbefriedigende Ergebnisse.

Dohrmann und Kaufhold (2009) haben ein von systematischen Fehlern nahezu freies Verfahren zur KAK-Bestimmung auf der Basis des Cobalthexamin-Komplexes und einer vor dem Experiment durchzuführenden Calcitsättigung (CoHexcalcite) entwickelt.

Das neue Verfahren wurde durch den Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten (VDLUFA) genormt und unter der Kennnummer A 9.5 in das VDLUFA-Methoden­Handbuch, Band I, aufgenommen. Im Ringversuch zeigte sich, dass das Verfahren leicht anwendbar und „robust“ ist, die Ergebnisse waren zwischen den verschiednen Laboren gut vergleichbar. Das wichtigste Ergebnis dieser Studie und der daran angeschlossenen Normierung ist, dass jetzt erheblich verbesserte (richtigere) Werte für den Parameter „austauschbares Calcium“ erzielt werden, wenn auch die problematischen Calcit-haltigen Böden untersucht werden. Das ist ein großer Vorteil gegenüber den konventionellen Methoden. Gleichzeitig ist aber die Vergleichbarkeit bei den anderen Parametern (austauschbaren Natrium, Kalium, Magnesium sowie der gesamten Kationenaustauschkapazität) gewährleistet. Außerdem resultiert aus dem Verfahren ein erheblicher Zeitgewinn weil das gesamte Experiment in einem einzigen Extraktionsschritt durchgeführt werden kann, anstelle von beispielsweise 10 Teilschritten alleine bei der Extraktion mit der etablierten Methode.

  • DOHRMANN, R. 1997: Kationenaustauschkapazität von Tonen - Bewertung bisheriger Analysenverfahren und Vorstellung einer neuen und exakten Silber-Thioharnstoff-Methode.- Diss. RWTH Aachen, AGB-Verlag Nr. 26, 234 S. ISBN: 3-86073-605-1
  • DOHRMANN, R. 2006. Cation Exchange Capacity Methodology I: An Efficient Model for the Detection of Incorrect Cation Exchange Capacity and Exchangeable Cation Results. Applied Clay Science, 34, 31-37
  • DOHRMANN, R. 2006. Cation Exchange Capacity Methodology II: proposal for a modified silver-thiourea method. Applied Clay Science, 34, 38-46
  • DOHRMANN, R. 2006. Cation Exchange Capacity Methodology III: Correct exchangeable calcium determination of calcareous clays using a new silver-thiourea method. Applied Clay Science, 34, 47-57
  • DOHRMANN, R. 2006. Problems in CEC determination of calcareous clayey sediments using the ammonium acetate method. J. Plant Nutr. Soil Sci., 169, 330-334
  • DOHRMANN, R., KAUFHOLD, S. 2009. Three new, quick CEC methods for determining the amounts of exchangeable calcium cations in calcareous clays. Clays and Clay Minerals, 57(3), 338–352
  • DOHRMANN, R., KAUFHOLD, S. 2010. Determination of exchangeable calcium of calcareous and gypsiferous bentonites. Clays and Clay Minerals, 58, 513–522
  • Dohrmann, R., Genske, D., Karnland, O., Kaufhold, S., Kiviranta, L., Olsson, S., Plötze, M., Sandén, T., Sellin, P., Svensson, D., Valter, M. 2012.

    Interlaboratory CEC and Exchangeable Cation Study of Bentonite Buffer Materials: I. CU(II)-Triethylentetramine Method. Clays and Clay Minerals, 60, 162–175

  • Dohrmann, R., Genske, D., Karnland, O., Kaufhold, S., Kiviranta, L., Olsson, S., Plötze, M., Sandén, T., Sellin, P., Svensson, D., Valter, M. 2012.

    Interlaboratory CEC and Exchangeable Cation Study of Bentonite Buffer Materials: II. Alternative Methods. Clays and Clay Minerals, 60, 176-185

  • Dohrmann, R., Olsson, S., Kaufhold, S., Sellin, P. 2013. Mineralogical investigations of the first package of the alternative buffer material test – II. Exchangeable cation population rearrangement. Clay Minerals, 48, 215–233.
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  • Dohrmann, R., Kaufhold, S. 2017. Characterization of the second package of the alterna-tive buffer material experiment (ABM) – II Exchangeable cation population rear-rangement. Clays and Clay Minerals, 65, 104–121 doi: 10.1346/CCMN.2017.064052
  • Frederickx, L., Honty, M. De Craen, M., Dohrmann, R., Elsen, J. 2018. Impact of mineralogy and pore water chemistry on the CEC of the Boom Clay Formation (Belgium). Clays and Clay Minerals, 66, 449–465. doi: 10.1346/CCMN.2018.064111
  • KAUFHOLD, S. 2006. Comparison of methods for the determination of the layer charge density (LCD) of montmorillonites. Applied Clay Science, 34, 14-21
  • Kaufhold, S., Dohrmann, R., Ufer, K., Kleeberg, R., Stanjek, H. 2011. Termination of swell-ing capacity of smectites by Cutrien exchange. Clay Minerals, 46, 411–420. doi: 10.1180/claymin.2011.046.3.411

Kontakt

    
Dr. Reiner Dohrmann
Tel.: +49-(0)511-643-2557
Fax: +49-(0)511-643-532557

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