離子色譜法測定混凝土外加劑中的氯離子

張瑞艷 梅一飛 丁建軍（中國建筑材料檢驗認證中心，北京100024）

1 序言

普遍研究認為因Cl-的存在，水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生“電化反應(yīng)”是導(dǎo)致鋼筋銹蝕、造成水泥混凝土結(jié)構(gòu)危害的一個重要原因。同時在水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)所發(fā)生的“電化反應(yīng)”、“氧化反應(yīng)”、“堿骨料反應(yīng)”及“酸堿腐蝕反應(yīng)”過程中，Cl-始終對這些危害反應(yīng)的發(fā)生起著“誘導(dǎo)”作用[1]。因此要控制水泥、混凝土、外加劑及其他原材料中氯離子含量，其檢測方法及檢測技術(shù)就顯得尤為重要。本文探討用離子色譜法測定混凝土外加劑中的氯離子含量。

2 試劑及儀器

2.1 本實驗中所用的儀器

ICS-1000型離子色譜儀(美國Dionex公司)、AG18陰離子分離柱、陰離子保護柱、ASRS-SUPERⅡ-4mm抑制器、EGC-KOH淋洗液自動發(fā)生裝置。純水機（MILLIPORE）KH2200B型超聲波清洗器(昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司)。SEP-RP柱（希波氏 天津市富集科技有限公司）。TU-1901雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

2.2 本實驗所用試劑

氮氣、硝酸（1+1）優(yōu)級純、硝酸銀（2%）優(yōu)級純、水 （電導(dǎo)率小于18mΩ·cm，0.2μm超濾膜過濾）、氯離子標準溶液（1mg/mL）、氯離子標準溶液（100μg/mL）、氯離子標準溶液系列。

2.3 標準溶液的配制

氯離子標準溶液（1mg/mL）：選用GBW06103或GBW（E）060024氯化鈉純度標準物質(zhì)，取適量置于瓷坩堝中，于馬弗爐中550℃，灼燒6h，冷卻后，取出坩堝，置于干燥器中保存?zhèn)溆谩蚀_稱取1.6485g，上述氯化鈉于200ml燒杯中，用水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。可直接使用[2]。

氯離子標準溶液（100μg/mL）：準確移取上述標準溶液100mL，至1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。

氯離子標準溶液系列：從100μg/mL的氯離子的標準溶液中分別準確移取 1、5、10、15、20、25、50mL至100mL容量瓶中，稀釋至刻度。此標準溶液系列濃度分別為：1，5，10，15，20，25，50μg/mL。

3 樣品的前處理

3.1 富集柱的活化

用一次性注射器緩慢降甲醇溶液推入SEPRP柱，保持幾分鐘后用清水沖洗，即可使用。

3.2 富集柱的去除效果分析

3.2.1 有機物的去除

部分混凝土外加劑中含有大量有機物，有機物的大量存在會導(dǎo)致離子色譜的柱效降低，長期以往，將嚴重影響氯離子的檢測精度和色譜柱的分離效果。大多數(shù)混凝土外加劑中，尤其是減水劑中含有典型的發(fā)色基團，例如-OH、-NH2、-X、-S 等在150～230nm紫外區(qū)短波長端至遠紫外區(qū)有強吸收；芳香環(huán)上雙鍵共軛體系中的π電子向π*躍遷，在190～250nm處的紫外吸收，以及雙鍵相連接的雜原子（例如 C＝O、C＝N、S＝O等） 上未成鍵電子的孤對電子向π*反鍵軌道躍遷在200～400nm紫外區(qū)有吸收等等。與可見光吸收光譜一樣，在紫外吸收光譜分析中，在選定的波長下，吸光度與物質(zhì)濃度的關(guān)系，也符合光的吸收定律即朗伯—比爾定律：濃度越高吸光值也越大[3]。基于此，我們采用紫外-可見風光光度計對富集柱的處理效果進行評判。圖1為聚羧酸減水劑經(jīng)不同方法預(yù)處理后的紫外吸收圖，圖2萘系減水劑經(jīng)不同方法預(yù)處理后的紫外吸收圖。由此可見樣品經(jīng)SEP-RP柱處理后就能明顯降低溶液中有機物含量，保護預(yù)柱，避免拆洗預(yù)柱的繁瑣，提高離子色譜柱效，明顯減少有機物對色譜柱的影響。

3.2.2 無機陰離子的回收率

取不同濃度氯離子標準溶液，使其經(jīng)過SEPRP預(yù)處理柱，收集溜出液，分別測定處理前后水溶液中氯離子的濃度，本實驗采用KOH淋洗液的濃度為20mmol，流速 1.00ml/min，測定結(jié)果見表1。從表1可以看出本富集柱對氯離子幾乎不發(fā)生吸附，氯離子的回收率在99.82%～100.29%之間。

表1 經(jīng)SEP-RP柱處理后氯離子的回收率

4 樣品的檢測

準確稱取0.5～1g外加劑試樣，精確到0.1mg到100mL燒杯中，加50mL水和1～2滴硝酸溶解試樣，對于液體試樣可直接移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度；對于固體試樣可采用超聲和加熱溶解試樣，再用快速濾紙過濾，溫水多次洗滌直到用硝酸銀檢測無白色沉淀，濾液用100mL容量瓶承接，用水稀釋至刻度。

氯離子標準溶液的繪制：將氯離子標準溶液系列分別在離子色譜中分離，得到色譜圖，測定所得色譜峰的峰面積或峰高。以氯離子濃度為橫坐標，峰面積或峰高為縱坐標繪制標準曲線，圖3采用濃度為10mmol KOH溶液為淋洗液，流速為0.80ml/min， 氯離子標準溶液分別為 1、5、25、50、100μg/mL做標準曲線。

將樣品的氯離子峰面積或峰高對照標準曲線，求出樣品溶液的氯離子濃度。按照下式計算出試樣中氯離子含量，保留兩位有效數(shù)字。

式中：C—由標準曲線求得的試樣溶液中氯離子的濃度，μg/mL；

m —試樣的質(zhì)量，g；

w—樣品中氯離子百分含量，%。

5 結(jié)論

實驗證明，本文所用的預(yù)處理柱可有效地去除混凝土外加劑中所含的有機物，同時對所測定的無機陰離子均不發(fā)生吸附，因此，可采用離子色譜法測定混凝土外加劑中的陰離子，為避免外加劑中有機物對色譜柱的影響，可采納此富集柱對樣品進行預(yù)處理。

（略）