比濁法測水泥中氯離子含量
水泥生產(chǎn)中的氯離子含量是一個非常重要的指標,氯離子含量太高會導致分解爐、預熱器結(jié)皮堵塞;在使用性能上,氯離子影響水泥的水化速度;另外,氯離子會導致水泥基鋼筋混凝土中鋼筋的銹蝕,必須嚴格控制。因此,水泥新國標把氯離子含量的控制劃入強制執(zhí)行的指標之列,對于六大通用水泥,規(guī)定氯離子含量不能超過0.06%。
水泥含氯量的國標測定方法為硫酸汞滴定法,該方法簡單,快捷,但有局限性,當氯離子含量很低時,方法的靈敏度下降,測定終點難以判斷。常建平等提出用AgCl比濁法測水泥中的氯含量,通過添加穩(wěn)定劑使AgCl懸濁液的吸光度在一定時間內(nèi)保持不變,但是由于穩(wěn)定劑的加入,試液往往產(chǎn)生背景,使方法的準確度下降,特別是在氯離子濃度較低的情況下,精度低,重現(xiàn)性差。本試驗從另一個角度出發(fā),根據(jù)不同氯離子濃度下AgCl懸濁液吸光度隨時間變化出現(xiàn)特征峰的現(xiàn)象,由峰值與濃度的對應關系,提出一種測定氯離子含量的新方法。
1 測試方法
1.1測定原理
采用酸溶法將水泥中的氯離子轉(zhuǎn)移到溶液中,加入過量的AgNO3,生成AgCl沉淀,得到白色懸濁液,水泥的氯含量越高,則AgCl沉淀越多,懸濁液的吸光度越大。在擴散、沉降、沉淀聚集等因素的綜合作用下,懸濁液的吸光度隨時間先升后降,出現(xiàn)峰值??刂破渌鼦l件不變,吸光度的峰值與氯離子的濃度一一對應,因此,測定試液的最大吸光度,對比標準曲線,可以得到試液的氯離子濃度,進而得到水泥中的氯含量。
1.2試劑和儀器
AgNO3溶液:稱取0.8494g AgNO3,溶于水中,加入5mL質(zhì)量分數(shù)為36.5%的HNO3,定容到500mL,避光保存。此溶液中,Ag+的濃度為0.01mol/L;
KNO3溶液:稱取50.5g KNO3,溶于水中,定容至500mL,濃度為1mol/L;
KCl標準溶液:將KCl粉末于100℃下干燥2h,然后稱取0.0525g溶于蒸餾水中,定容至500mL,1mL此溶液含有0.05mgCl-。
H3PO4(85%); H2O2(30%)。
水泥氯離子測定儀;722型可見分光光度計。
1.3 測試步驟
1)稱取約0.5g水泥樣品置于氯離子測定儀已烘干的石英蒸餾管中,加入5滴H2O2溶液和5mL H3PO4,用酸溶法溶解水泥樣品。用裝有20mL蒸餾水的錐形瓶收集揮發(fā)出來的HCl氣體,得到待測液。
2)將待測液轉(zhuǎn)移到50mL的容量瓶,加入5mLKNO3溶液,在35℃水浴槽中放置5min,用磁力攪拌器攪拌溶液約1min,保持攪拌并加入5mL AgNO3溶液,停止攪拌定容至50mL,然后將定容后的懸濁液繼續(xù)攪拌1min;
3)取出懸濁液,倒入5cm的比色皿,測吸光度,并記錄吸光度的變化,由吸光度-時間曲線,即A-t曲線,得到吸光度的峰值Amax,對比標準曲線,得到氯離子的濃度C;
則水泥中氯離子含量為:
其中,濃度C的單位為mg/L,系數(shù)K=2×10-4,m為水泥試樣的質(zhì)量,單位為g。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同Cl-濃度下的A-t曲線
移取4、5.5、7mL的KCl溶液于20mL蒸餾水中作為待測液,采用上述方法,得到的A-t曲線如下圖所示,Cl-濃度越大,峰越陡,峰值Amax出現(xiàn)得越早。在峰值點附近,吸光度變化很小,峰值穩(wěn)定,因而可以避免數(shù)據(jù)波動引起的誤差。
圖1 不同Cl-濃度下的A-t曲線
2.2 溫度對A-t曲線的影響
本試驗在不同的初始溫度下對同一氯離子濃度的試液進行的測試,A-t曲線如下圖所示,初始溫度不同,吸光度的初始值不同,但在放置的過程中,吸光度趨于一致,Amax非常接近。為排除溫度的影響,本試驗在35℃的水浴槽中完成生成AgCl沉淀的的操作。
圖2 不同溫度下的A-t曲線
2.3 硝酸銀用量的選擇
Ag+作為Cl-的沉淀劑,需充分過量,但加入太多會浪費藥品,因此需要選擇比較合適的AgNO3用量。本方法中,使用5mL濃度為0.01mol/L的AgNO3溶液,對于Cl含量在0.2%以下的水泥樣品,能夠保證過量。
2.4 標準曲線
分別取0.5,1,2,4,6,8mLKCl標準溶液,補充蒸餾水至20mL,并按照試驗方法中溶樣之后的操作,測定吸光度,得到最大吸光度Amax與氯離子濃度C的關系如下圖。在0.5~8mg/L范圍,回歸方程為:Amax=0.0742C+0.00968,相關系數(shù)為0.99973。
圖3 標準曲線
2.5 方法的穩(wěn)定性和準確性
取0.4、0.8、3.0、5.0、7.0mL KCl溶液加入蒸餾水作為待測液,其實際氯含量已知,按照本試驗方法進行測定,以判斷方法的準確性。結(jié)果如下表,由本方法測定得到的平均值與實際值吻合,方法的準確性較高;平行測定數(shù)據(jù)的標準偏差不大,穩(wěn)定性較好。
表1 不同氯含量試液的測定結(jié)果
3 結(jié)論
本試驗依據(jù)AgCl懸濁液吸光度的峰值與其濃度呈線性關系的特點,提出利用AgCl比濁法測定水泥中氯離子含量的一種新方法。該方法準確性較高,能適應氯含量較低的水泥的測定,是對國標方法的補充。
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