潘 楊
(深圳市港嘉工程檢測有限公司)
粉狀速凝劑氯離子含量測試方法的改進(jìn)
潘楊
(深圳市港嘉工程檢測有限公司)
噴射混凝土用速凝劑氯離子含量的試驗(yàn)方法根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JC 477-2005《噴射混凝土用速凝劑》要求使用GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中的電位滴定法[1],對于粉狀樣品,先加水溶解,有不溶物加酸,仍不溶解再過濾至無氯離子為止。該方法操作步驟繁瑣,易使氯離子損失,導(dǎo)致結(jié)果有偏差,重復(fù)性也不好。而標(biāo)準(zhǔn)GB/T 176-2008《水泥化學(xué)分析方法》中關(guān)于氯離子含量測定的磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法),具有儀器簡單、操作簡便、檢驗(yàn)快速等特點(diǎn)。GB/T 8077-2012要求結(jié)果保留2位小數(shù)點(diǎn),重復(fù)性限為0.05%,而GB/T 176-2008要求結(jié)果保留3位小數(shù)點(diǎn),重復(fù)性限為0.002%,結(jié)果更精確,要求更高。本文主要對粉狀速凝劑氯離子用磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)檢測及電位滴定法兩種方法進(jìn)行比較研究。
粉狀速凝劑;氯離子含量;電位滴定法;磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)
粉狀速凝劑主要成分為鋁礬土(氧化鋁,含有雜質(zhì)的水合氧化鋁,是一種土狀礦物)、碳酸鈉、生石灰按比例燒制成的熟料經(jīng)磨細(xì)而制成,主要成分中未發(fā)現(xiàn)影響磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)檢測結(jié)果的成分。電位滴定法主要原理為:Cl-與Ag+生成微溶物AgCl,當(dāng)?shù)味ǖ紺l-全部生成AgCl沉淀時(shí),此時(shí)滴入極少量的硝酸銀即引起電位的急劇變化,此時(shí)即為滴定終點(diǎn)。磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)原理為:以過氧化氫和磷酸分解樣品,蒸餾分離氯離子,以空氣作為載體,用稀硝酸作為吸收溶液,用硝酸汞滴定。
2.1電位滴定法
2.1.1試劑
硝酸(1+1),硝酸銀(17g/L),氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1000mol/L)。
2.1.2設(shè)備
1-銀電極,2-甘汞電極,3-電磁攪拌器,4-酸度計(jì),5-移液管(10mL),6-滴定管(25mL),7-天平:分度值0.0001g。
2.1.3硝酸銀溶液的制備和標(biāo)定
⑴硝酸銀溶液的配制
準(zhǔn)確的稱取約17g硝酸銀,用水溶解,加入1L棕色容量瓶中稀釋至刻度,搖勻。
⑵硝酸銀溶液的標(biāo)定
①燒杯中加入10mL(V`)的0.1000mol/L(c`)的氯化鈉基準(zhǔn)試劑(使用前在130~150℃烘干2h),加入稀釋至200mL,加4mL硝酸。②用硝酸銀溶液以電位滴定法測定終點(diǎn)(在電磁攪拌下)。③過等當(dāng)點(diǎn)后,在溶液中加入0.1000mol/L氯化鈉溶液10mL,繼續(xù)用硝酸銀滴定至第二個(gè)終點(diǎn),用二次微商法計(jì)算出硝酸銀消耗的體
硝酸銀溶液的濃度計(jì)算c,按下式計(jì)算:
2.1.4電位滴定法測定外加劑氯離子含量試驗(yàn)步驟
稱取樣品0.5000~5.0000g(m1),加入水溶解,加入4mL硝酸,至完全溶解,如不能完全溶解,用濾紙過濾。
加入10mL氯化鈉溶液,將燒杯放在開動的攪拌器上,用硝酸銀緩慢滴定,記錄滴定管讀數(shù)和對應(yīng)的電勢。
接近滴定終點(diǎn)時(shí)電勢增加快,緩慢滴加硝酸銀溶液,當(dāng)電勢突變時(shí),表示等當(dāng)點(diǎn)已過,繼續(xù)滴入硝酸銀溶液至電勢變化平緩,得到第一個(gè)終點(diǎn)時(shí)硝酸銀消耗的體積V1。
在溶液中再加入10mL氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,繼續(xù)用硝酸銀溶液滴定,重復(fù)以上步驟直至等當(dāng)點(diǎn)出現(xiàn),記錄0.1mol/L硝酸銀溶液消耗體積V2及對應(yīng)的電勢。
空白試驗(yàn),在干凈的燒杯中不加入樣品,加入200ml水和4mL硝酸。用移液管加入10mL氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,緩慢加硝酸銀溶液,記錄滴定管對應(yīng)的讀數(shù)電勢,直至第一個(gè)終點(diǎn)出現(xiàn)。等過等當(dāng)點(diǎn)后,在同一溶液中,再移液管加入10ml氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,重復(fù)以上步驟至第二個(gè)終點(diǎn),用二次微商法計(jì)算出硝酸銀消耗的體積V01及V02。
2.1.5主要反應(yīng)方程
2.1.6氯離子含量計(jì)算
樣品分別做2次平行試驗(yàn),記錄電勢和相應(yīng)滴定管讀數(shù)在表1,按下列公式計(jì)算氯離子的含量,取2次試驗(yàn)的平均值計(jì)算氯離子含量。
⑴外加劑中氯離子所消耗的硝酸銀V按下式計(jì)算:
⑵外加劑的氯離子含量XCL-按下式計(jì)算:
2.2磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)[3]
2.2.1試劑
硝酸(0.5mol/L),濃磷酸;過氧化氫(30%),氫氧化鈉(0.5mol/L),乙醇(95%以上);溴酚藍(lán)指示劑(2g/L),二苯偶氮碳酰肼(10g/L);硝酸汞(0.001mol/L),氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.04mg/mL),硝酸銀(5g/L)。
2.2.2設(shè)備
1-吹氣泵,2-轉(zhuǎn)子流量計(jì),3-洗氣瓶(內(nèi)裝硝酸銀溶液(5g/L)),4-溫控儀,5-電爐,6-石英蒸餾管,7-爐膛保護(hù)罩,8-蛇型冷凝管,9-50mL錐形瓶,10-固定架。
試驗(yàn)設(shè)備如圖1:
圖1
2.2.3硝酸汞滴定溶液的制備及標(biāo)定
⑴氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備
稱取0.3297g(精確至0.0001g)于105~110℃烘過2h的氯化鈉(基準(zhǔn)試劑或光譜純),置于200mL燒杯中,加水溶解后,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻。此標(biāo)準(zhǔn)溶液含0.2mg/mL氯離子。
吸取50.00mL標(biāo)準(zhǔn)溶液放入250mL容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻。此標(biāo)準(zhǔn)氯離子溶液濃度為0.04mg/mL。
⑵硝酸汞溶液的制備
稱取0.34g的硝酸汞溶解于10mL硝酸(0.5mol/L)中,移入1000mL的容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻。
⑶硝酸汞溶液的標(biāo)定
①吸取5.00mL的0.04mg/mL氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶中,加入20mL的無水乙醇及1~2滴的溴酚藍(lán)(2g/L);②用氫氧化鈉(0.5mol/L)調(diào)節(jié)溶液至藍(lán)色;③然后用硝酸(0.5mol/L)調(diào)節(jié)至溶液變黃色,再過量滴1滴;④加入10滴二苯偶氮碳酰肼(10g/L)作為指示劑溶液;⑤用硝酸汞滴定至紫紅色出現(xiàn),記錄消耗溶液體積
空白試驗(yàn)按照以上步驟進(jìn)行試驗(yàn),記錄體積V0。
氯離子的濃度計(jì)算為:
2.2.4磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)測定外加劑氯離子含量試驗(yàn)步驟
在錐形瓶中加入約3mL的水及5滴硝酸,冷凝管下方的膠管插入錐形瓶溶液中。
稱取約0.3g(m2)的樣品,置于石英蒸餾管中。
向蒸餾管加入5~6滴過氧化氫溶液,加入5mL的濃磷酸,待樣品產(chǎn)生的二氧化碳逸出后,將圖1所示的儀器裝置中的固定架套在蒸餾管上,并將其置于250~260℃的測氯蒸餾裝置圖1爐膛內(nèi),迅速地以硅膠管連接好蒸餾管的進(jìn)出口部分,蓋上爐蓋。開動氣泵,調(diào)節(jié)氣流速度,蒸餾(蒸餾時(shí)間應(yīng)約為15~20min)后關(guān)閉氣泵。用乙醇吹洗冷凝管及其下端,洗液收集于錐形瓶內(nèi)。由冷凝管下部取出承接蒸餾液的錐形瓶,向其中加入1~2滴溴酚藍(lán),用氫氧化鈉(0.5mol/L)調(diào)節(jié)溶液呈藍(lán)色,然后用硝酸(0.5mol/L)調(diào)節(jié)溶液剛好變黃,再過量1滴,加入10滴二苯偶氮碳酰肼,用硝酸汞滴定至紫紅色出現(xiàn)。記錄滴定所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積
空白試驗(yàn)按上述步驟進(jìn)行,記錄滴定所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V5。
2.2.5主要反應(yīng)方程式
滴定終點(diǎn)時(shí)反應(yīng):Hg2++二苯偶氮碳酰肼=Hg-二苯偶氮碳酰肼(紫紅色)
2.2.6氯離子含量的計(jì)算
樣品分別做2次平行試驗(yàn),記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)在表2按下列公式計(jì)算氯離子的含量,取2次試驗(yàn)的平均值計(jì)算氯離子含量。
3.1電位滴定法
本課題以工地上實(shí)際使用的冷水江市銻都水泥外加劑廠生產(chǎn)的型號為煜晟-1型粉狀速凝劑為例,其電勢與相應(yīng)的滴定管讀數(shù)、硝酸銀濃度、樣品氯離子含量等數(shù)據(jù)與計(jì)算見表1、表2、表3。計(jì)算所得該樣品的氯離子含量為0.23%。
3.2磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)
3.2.1硝酸汞標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對氯離子的滴定度
稱取基準(zhǔn)氯化鈉0.3296g,消耗的硝酸汞標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液V3=2.55mL,空白消耗V0=0.05mL,則滴定度計(jì)算結(jié)果為:
表1 空白試驗(yàn)及硝酸銀濃度的標(biāo)定
表2 樣品第1次試驗(yàn)數(shù)據(jù)
表3 樣品第2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)
3.2.2樣品氯離子含量的計(jì)算
用與電位滴定法相同的試樣進(jìn)行兩次平行試驗(yàn),記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)于表4中,按下列公式進(jìn)行計(jì)算氯離子含量,取平均值。
表4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果
兩種方法嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn),由計(jì)算結(jié)果可知,電位滴定法測得樣品氯離子含量為0.23%,磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)測得樣品氯離子含量為0.266%。電位滴定法由于試驗(yàn)過程需要溶解過濾,導(dǎo)致氯離子損失,結(jié)果相對于汞鹽滴定法偏低。所以磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)可以用于測定粉狀速凝劑氯離子含量,且該方法儀器簡單、操作簡便、檢驗(yàn)快速、結(jié)果更精確,要求更高(GB/T 8077-2012中電位滴定法要求結(jié)果保留2位小數(shù)點(diǎn),重復(fù)性限為0.05%,而GB/T 176-2008中磷酸蒸餾-汞鹽滴定法(代用法)要求結(jié)果保留3位小數(shù)點(diǎn),重復(fù)性限為0.002%)?!?/p>
[1]JC 477-2005,噴射混凝土用速凝劑[S].
[2]GB/T 8077-2012,混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法[S].
[3]GB/T 176-2008,水泥化學(xué)分析方法[S].