膨潤土吸藍量測試的研究

彭春艷，汪先三，王志強

（1.建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024；2.中國非金屬礦工業有限公司，北京 100142）

【試驗研究】

膨潤土吸藍量測試的研究

彭春艷1，汪先三2，王志強2

（1.建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024；2.中國非金屬礦工業有限公司，北京 100142）

針對膨潤土行業中頻頻出現的吸藍量檢測糾紛，筆者提出了一種膨潤土吸藍量測試標準樣的思路，同時提出另一種判斷終點的方法，希望能得到行內從業人員的寶貴意見，使吸藍量測試方法更加完善，促進行業的健康發展。

膨潤土；吸藍量；標準樣；毛細管法

目前，國家和行業標準中涉及膨潤土吸藍量指標的主要有GB/T 20973-2007《膨潤土》[1]，JG/T 193-2006《鈉基膨潤土防水毯》[2]，JC/T 593-1995《膨潤土試驗方法》[3](部分企業仍采用)，以上各個標準對吸藍量測試方法均有詳細描述，盡管各單位均按照標準方法測試，但結果差異卻非常大，有時同一個樣品測試誤差甚至在50%以上。

筆者根據相關行業已有的經驗，提出一種膨潤土吸藍量測試標準樣的思路，希望能更加規范這種測試方法；同時針對傳統的玻璃棒濾紙法出現的實際問題，提出了毛細管法進行終點判定，希望能作為一種新思路引起行業的關注。

1 問題原因分析

分析認為，出現檢測誤差的主要原因有以下幾個方面：

(1) 亞甲基藍藥劑選擇不同。

亞甲基藍藥劑是該項測試的核心，也是導致測試誤差的最大原因之一。亞甲基藍藥劑有染色劑、指示劑、分析純等不同等級，標準中規定必須采用分析純(純度＞98.5%)，但由于標準文件中無法指定具體廠家，而不同廠家產品質量又差異較大，這就導致了測試結果的不同。筆者曾采用三個不同廠家生產的亞甲基藍藥劑測試同一個膨潤土樣品，得到的結果分別是29.23g/100g、45.69g/100g和無滴定終點(后期大量泡沫出現)。

盡管國家標準針對亞甲基藍藥劑做了補充規定，推薦上海某企業的藥劑，但了解該補充標準的企業不多，很多球團、鑄造企業依然采用湖南、天津等企業試劑；最近，該企業產品也出現了指標不穩定的情況，由于亞甲基藍藥劑生產行業我們無法管控，這造成了很多不必要但又無法避免的矛盾。

(2) 藥劑配置方法不同。

比較上述標準，可以看出一個細微的差別：JC/T 593-1995《膨潤土試驗方法》標準中明確要求要將亞甲基藍藥品在93±3℃下烘干4h，但國家標準GB/T 20973-2007《膨潤土》卻取消了該步驟。

據標準制定方解釋，經烘干的亞甲基藍藥劑會發生性能的變化，對滴定分析有一定影響，很多企業單位也有共識。樣品不烘干盡管不會使藥劑變質，但由于藥劑生產和使用過程中很難保證亞甲基藍結晶水的穩定，因此按照標準固定稱量2.388 0g也都存在爭議。

綜合以上，有人提出，每次稱重前先取樣品進行烘干，反算水分后，再稱重未烘干的樣品，這樣的操作既考慮了樣品的水分，又保證了藥劑的穩定，我單位及部分企業使用該法，但尚無標準支持。

(3) 終點判定誤差。

對于很多技術人員尤其是新手，吸藍量測試的終點不易判斷。筆者建議嚴格按照標準采用中性定量濾紙，同時多操作實踐，到終點后可繼續滴加1～2mL亞甲基藍溶液，若淺綠色暈環變明顯且寬度增大，則表明終點判斷無誤。盡可能避免因人為出現的誤差。

亞甲基藍溶液的真實濃度，行業中有一個標定的方法。仔細研究該方法，可以看到，標定過程比較復雜，對于操作人員的要求也比較高，并不適用目前我國的膨潤土中小企業為主的現狀。為解決以上問題，筆者根據已有的工作經驗，提出制作膨潤土吸藍量標準樣思路供同行參考。

目前，很多行業(如環境行業)一直使用標準樣。國內也有蒙脫石標準樣，但價格較高(220元/g)，且蒙脫石含量過高，沒有我們需要的指標，不適用于膨潤土行業。

2 標準樣的制備

膨潤土吸藍量標準樣，顧名思義，就是由行業公認的權威單位監督生產出來的吸藍量穩定為某一個數值，供行業中對比參考的一種樣品。

2.1 原料的選擇與制備

標準樣原料的選擇相當關鍵，要選擇具有代表性的，如遼寧建平、新疆夏子街、山東濰坊、河南信陽、廣西寧明、吉林劉房子的膨潤土，并進行礦物研究。選擇雜質礦物少的原料進行濕法提純，或直接選擇品位高的原礦作原料，吸藍量應＞40g/100g，提純完畢之后用X射線-衍射并在國家權威部門進行吸藍量檢測，確定該樣品的蒙脫石含量和吸藍量值。

制作不同吸藍量標準樣具體方法為：將蒙脫石含量高的膨潤土與無吸藍能力的碳酸鈣粉體進行比例混合，使吸藍量準確達到要求(如常用的30g/100g)。

2.2 定期測定

為防止樣品混合后變質或者發生其他變化，對標識后的樣品進行定期檢測，每月測試一次，持續6個月，各檢測結果誤差≤2%，達到要求后再進行下一步工作，標準樣保質期原則上為6個月。后期，根據實際檢測結果和行業需要，可以延長至2～3年。

2.3 包裝

標準樣使用過程中保證質量穩定，同時要使用方便，包裝方式非常重要。對于非金屬礦粉體，常用的包裝方式有自封袋和專用藥劑瓶，這些包裝方式廉價，批量生產易行，但是存在以下問題：

(1) 使用每次都要稱量，稱量需要打開試劑瓶，這個過程會不可避免吸潮或者變質。

(2) 為保證質量需要烘干，但每次烘干都需要多取樣品，扔棄或者倒回包裝會引起浪費或污染。

為了解決以上問題，結合環境、食品行業中快速檢測試劑的封裝方式，建議將定量膨潤土封裝進一次性塑料滴管，從而解決以上的問題。該方法實現的標準樣少數企業之間使用效果反映良好，具體實現方式如下：

(1) 訂做一定體積(如3mL)的一次性塑料滴管(或將普通滴管前端小口剪除)。

(2) 為避免樣品吸潮保證滴管內部無水蒸氣，將滴管正置于70℃消解器中(或者其他加熱裝置)加熱10min。

(3) 精確稱取0.200g烘干冷卻的膨潤土200目粉末樣品(吸藍量為30.00g/100g)，用小漏斗小心加進滴管，在加熱裝置中靜置10min。

(4) 穩定后，采用封口機將樣品封裝，做好吸藍量、生產日期、生產單位等關鍵標識，即產品標準樣，見圖1。

圖1 封裝示意

2.4 使用方法

標準樣使用方法與普通膨潤土樣品測試無異，使用時，倒置滴管，輕輕彈管口幾下，然后小心剪開封裝后的滴管，將樣品倒入盛有50mL蒸餾水的錐形瓶中。為避免粉末粘附在滴管內，多次吸取混合液清洗滴管(由于標準樣品封裝在滴管內，該過程非常簡單)，最后按照標準測試，得到滴定體積并可以根據公式計算得到吸藍量值。滴定值與標準值進行比對，若基本誤差在5%以內，說明亞甲基藍溶液配制沒有問題，可正常使用。

由于不同的亞甲基藍藥劑含量不同，但亞甲基藍用量與膨潤土蒙脫石含量基本呈線性關系，因此，若誤差較大，根據標準樣品折算系數。如標準樣吸藍量30.00g/100g，實際滴定體積是41.3mL，則吸藍量與亞甲基藍的換算公式如下：

M =K·V

式中：M ——吸藍量(g/100g)；

V ——體積(mL)；

K ——換算系數(g/mL·100g，此種情況下換算系數為0.726)。

對于某些用戶，只需要知道膨潤土吸藍量是否達標，不需要具體數據，那么操作更加簡單，達到滴定體積41.3mL即可。

2.5 行業推廣試用

該方法及樣品在小范圍內使用效果良好，但要推廣為行業服務，首先行業要達成共識，認可該標準物質。同時由于膨潤土結構的復雜性，不同地區測試結果會有不同變化，因此在推廣前要多個企業試用，同時進行信息匯總，有問題可以及時對產品進行改進。

行業認可之后，產品需要有資質的單位進行生產，保證產品的權威性和準確性。

3 終點判斷法

3.1 傳統方法(玻璃棒濾紙法)

3.1.1 測試過程

(1) 每次滴加后，搖晃15～30s，用直徑2.5～3.0mm的玻璃棒沾一滴試液滴于中速定量濾紙上，觀察在中央深藍色斑點周圍有無出現淡藍色暈環。

(2) 若未出現，則繼續滴加。當深藍色斑點周圍剛出現淡藍色暈環時，再搖晃30s。

(3) 用玻璃棒沾一滴試液于濾紙上，若淡藍色暈環仍不消失，即為滴定終點，記下滴定所耗次甲基藍標準溶液的毫升數。

3.1.2 原理分析

傳統方法測試主要利用了蒙脫石的吸附性，而吸附終點的判斷則巧妙利用了其顏色的微妙變化。筆者將一個吸藍量28.5g/100g的產品進行檢測，每次滴2mL亞甲基藍溶搖勻后，取0.5mL測試液離心分離(離心管底端為離心后的膨潤土，上為離心液)，觀察顏色變化，見圖2。

圖2 吸藍量測試顏色變化示意

從圖2中可以明顯發現以下幾個現象：

(1) 未滴加亞甲基藍溶液的(0mL)混合液離心后，離心液無色透明。

(2) 隨著亞甲基藍溶液的滴加(2mL)，離心液變成深藍色(采用玻璃棒濾紙法在滴定初期也能看到這種現象)。

(3) 隨后滴加量逐漸增大(4～28mL)，離心液又變回無色透明。

(4) 剛到達終點(30mL，微微過量)，離心液出現淡淡的湖藍色(標準中描述的淡藍色)。

(5) 滴加過量后(32mL)出現明顯的湖藍色。

以上的顏色變化過程在濾紙上反映出來就是傳統的方法。當然，采用此方法可以更直觀判定滴定終點，但操作起來會相當復雜，根據已有經驗，筆者采用了一種簡單可行的毛細管法。

3.2 毛細管法

該方法的思路就是采用毛細管吸取測試液，采用絮凝進行固液分離，觀察毛細管中清液顏色是否有湖藍色判斷是否到終點，操作示意見圖3，具體步驟如下：

圖3 毛細管法操作示意

(1) 采用80μL的毛細管代替玻璃棒，快速蘸取滴加亞甲基藍的測試液。

(2) 蘸取0.1%的PAM溶液。

(3) 搖晃兩次，毛細管中的膨潤土顆粒迅速絮凝，可以明顯看到清液的顏色。

(4) 根據顏色是否有湖藍色判斷終點是否到達(毛細管法每蘸一次需要消耗一根毛細管，但由于毛細管本身價格便宜，同時可以洗凈烘干重復利用，檢測成本更低)。

4 結語

本文是筆者根據多年工作經驗和實際工作中遇到的困難思考形成的，該方法及思路有以下關鍵點：

(1) 標準樣原料的選擇與制備非常重要，也是筆者一直在研究的方向。

(2) 標準樣的干燥及封裝步驟，本文的方法結合其他行業成熟的產品提出，簡單實用。

(3) 標準樣品的試用及行業討論認同，這一項工作是后期需要一直關注的，希望行業能給予大力的支持。

(4) 毛細管法經實踐證明可行，該法也希望行業內朋友進行驗證，同時據此探索全自動檢測的原理和方法。

[1]中國國家標準化管理委員會.GB/T 20973-2007 膨潤土[S].北京：中國標準出版社，2007.

[2]中華人民共和國建設部.JG/T 193-2006 鈉基膨潤土防水毯[S].北京：中國標準出版社，2007.

[3]國家建筑材料工業局.JC/T 593-1995 膨潤土試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2004.

Research on Bentonite Ethylene Blue Adsorbed

PENG Chun-yan1, WANG Xian-san2, WANG Zhi-qiang2
(1. Institute of Technical Information for Building Materials Industry, Beijing 100024, China; 2. China National Non-metallic Minerals Industry Co., Ltd., Beijing, 100142, China)

The writer puts forward a thought about standard sample of bentonite ethylene blue adsorbed,and a new method to judgement the endpoint, hope to get valuable advice to Improve the bentonite ethylene blue adsorbed test method.

bentonite; ethylene blue adsorbed; standard sample; capillary method

P619.255；TQ041.7

A

1007-9386(2014)05-0020-03

2014-05-14