談原子吸收光譜法測定水泥樣品中的氧化鎂含量

方明

河南省城建工程質量檢測有限公司（450000）

談原子吸收光譜法測定水泥樣品中的氧化鎂含量

方明

河南省城建工程質量檢測有限公司（450000）

介紹了水泥氧化鎂含量測定的必要性和原子吸收光譜法測定氧化鎂含量的工作原理，敘述了相應的樣品溶液制備方法和分析步驟，并談及了儀器分析的特點和局限性。

儀器分析；原子吸收光譜法；氧化鎂含量；f-MgO

0 前言

氧化鎂含量是衡量水泥質量的一個關鍵指標，標準規定一般情況下水泥氧化鎂含量不得高于5%，如果含量介于5%～6%時則需進行壓蒸安定性檢驗。這是因為水泥或水泥熟料中的氧化鎂主要來自于石灰石原料，氧化鎂含量過高則可能會存在未結合的f-MgO，這種水泥用于混凝土工程后會由于緩慢的水化、析晶形成方鎂石而引起體積膨脹致使水泥石結構破壞，形成安全病患。所以各國標準中均規定了氧化鎂的最大允許含量，故而氧化鎂含量的測定是水泥質檢分析的一個非常重要的項目。

結合分析現代化和測試技術的發展，很多地方已經采用原子吸收光譜法測定氧化鎂含量，或者同時采用儀器法、滴定法相結合的測試方案。

1 原子吸收光譜法測定氧化鎂含量的方法原理

原子吸收光譜儀又稱原子吸收分光光度計，其基本結構組成包括：光源、原子化器、單色器、檢測器和顯示系統。原子化器是使樣品原子化并將原子蒸汽送入光路的系統，又包括火焰原子化器和石墨原子化器兩種系統。

原子吸收分光光度法是根據基態原子對特征光譜進行吸收的情況來測定試樣中待測元素含量的分析方法。其工作原理：樣品→溶液→霧化→進入原子化器→成為基態原子蒸汽→與銳線光發生共振、吸收→通過光電轉換形成吸收光譜。

采用原子吸收分光光度法測定氧化鎂含量時，要以氫氟酸——高氯酸或氫氧化鈉熔融——鹽酸分解試樣的方法制備溶液,分取一定量的溶液，用鍶鹽消除硅、鋁、鈦等對鎂的干擾，在空氣——乙炔火焰中，于波長285.2 nm處測定溶液的吸光度。

2 分析步驟

2.1 氧化鎂標準溶液的配制和工作曲線的繪制

首先稱取已經于（950±25）℃灼燒過60 min的氧化鎂基準試劑或光譜純試劑1.000 0 g，精確至0.000 1 g，移入250 mL的燒杯中，加入50 mL化學分析用水，緩慢加入20 mL鹽酸（1+1），低溫加熱至完全溶解后冷卻至室溫，移入1 000 mL容量瓶中，以水定容、搖勻。此為每毫升含有1 mg氧化鎂的標準溶液母液。再從該母液中移取25 mL放入500 mL容量瓶中，以水稀釋為每毫升含有0.05 mg氧化鎂的標準溶液A。并從A溶液中分別吸取0，2 mL，4 mL，6 mL，8 mL，10 mL，12 mL標準溶液放入編號500 mL的容量瓶中，依次依序加入30 mL鹽酸、10 mL氯化鍶溶液（鍶50 g/L），定容、搖勻。

將原子吸收光譜儀開機預熱，調節至最佳工作狀態,采用空氣——乙炔火焰和鎂空心陰極燈，于波長285.2 nm處，用水校零測定溶液的吸光度，用測得的吸光度和相對應的系列工作溶液的氧化鎂含量繪制工作曲線。

2.2 水泥試樣的溶液制備

根據實際工作中測定項目的不同，可以分別采用氫氟酸——高氯酸分解試樣或氫氧化鈉熔融——鹽酸分解試樣的方法進行樣品處理和溶液制備。

當采用氫氟酸——高氯酸分解試樣時，應采用萬分之一的分析天平準確稱取0.1 g試樣，以鉑坩堝或鉑皿作為容器,加入10～20滴水潤濕樣品，加入5～7 mL氫氟酸和0.5 mL高氯酸，在通風櫥內于低溫電熱板上加熱，近干時搖動鉑皿或坩堝以防濺失。待白色濃煙散盡后取下冷卻。加入20 mL鹽酸（1+1），溫熱至溶液澄清后冷卻，移入250 mL容量瓶中，加入5 mL氯化鍶溶液（鍶50 g/L），定容、搖勻。這種方法制備的溶液在備用相應陰極燈的情況下可以分別用于測定氧化鎂和三氧化二鐵、氧化鉀、氧化鈉、一氧化錳等成分的含量。

當采用氫氧化鈉熔融——鹽酸分解試樣的方法時，采用前述的稱樣量以銀坩堝熔樣，加入3～4 g氫氧化鈉，在馬弗爐內于750℃熔融10 min，取出稍冷，在300 mL的玻璃杯中以沸水浸提熔塊，熔塊完全溶脫后用熱水沖洗坩堝和蓋，在攪拌下一次性連續加入35 mL鹽酸，并用熱的鹽酸（1+9）洗凈坩堝和蓋，洗液與溶液合并至一處，將溶液再次煮沸，取下冷卻后移入250 mL容量瓶中,以水定容、搖勻。

2.3 樣品氧化鎂含量的測定

吸取一定體積的上述樣品溶液放入適宜容積的容量瓶中，加入相應體積的鹽酸（1+1）和氯化鍶溶液（鍶50 g/L），使稀釋定容后溶液中鹽酸的體積分數為6%，鍶的濃度為1 mg/mL。在與制工作曲線時相似的儀器最佳工作狀態下測定樣品溶液的吸光度，求得樣品氧化鎂的含量。

3 結語

儀器分析體現了分析技術的進步，但是儀器分析也有其局限性。比如原子吸收光譜儀在采用火焰法測定時操作簡單，重現性好，有效光程長，對多數元素的靈敏度都較高,但是該法原子化效率低，固體樣品不能直接分析。而石墨爐原子化法雖然原子化效率高（＞90%），需要的樣品量少，可以直接測定粘度較大的試液或固體樣品，但是其共存物的干擾較大，重現性也不如火焰法。所以，在儀器分析時要經常加測標準樣進行儀器的間接校準，以減小測定誤差。

[1]GB/T 176-2008水泥化學分析方法[S].中華人民共和國國家標準.中國標準出版社,2008,(6).