原子吸收光譜法測(cè)定水泥中氧化鎂含量的研究

楊喜英

（1.山西省交通科學(xué)研究院 太原市 03006；2.黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室太原市 030006）

原子吸收光譜法測(cè)定水泥中氧化鎂含量的研究

楊喜英1，2

（1.山西省交通科學(xué)研究院 太原市 03006；2.黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室太原市 030006）

采用原子吸收光譜法對(duì)水泥中的氧化鎂含量進(jìn)行了測(cè)定研究，用氫氧化鈉熔融-鹽酸分解試樣，氯化鍶消除其他元素的干擾，并對(duì)方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行了考察，回收率在91%～104%之間，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，檢出限可達(dá)0.008ug/ml。結(jié)果表明，原子吸收光譜法測(cè)定氧化鎂含量具有快速準(zhǔn)確、高精密度、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)確保工程質(zhì)量有重要意義。

原子吸收光譜法；水泥；氧化鎂含量

水泥作為一種水硬性無(wú)機(jī)膠凝材料在公路工程建設(shè)中應(yīng)用非常廣泛，但是在其生產(chǎn)過(guò)程中，若生料石灰石中碳酸鎂含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致水泥中氧化鎂含量偏高。氧化鎂水化時(shí)產(chǎn)生體積膨脹但和水泥水化不同步，常在水泥水化后才開(kāi)始發(fā)生，可導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫甚至破壞，因此水泥中的氧化鎂是造成水泥安定性不良的原因之一，確定水泥中氧化鎂的含量，以保證工程質(zhì)量，是非常重要的。

GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》對(duì)水泥中氧化鎂含量進(jìn)行了規(guī)定，如表1所示。

表1　通用硅酸鹽水泥氧化鎂含量技術(shù)要求

目前，水泥中氧化鎂含量的測(cè)定方法主要依據(jù)GB/T 176-2008《水泥化學(xué)分析方法》：

（1）EDTA滴定差減法（代用法）。此方法操作簡(jiǎn)單，是應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)化學(xué)分析方法，但其所需試劑種類(lèi)繁多，溶液配制及標(biāo)定過(guò)程復(fù)雜，試驗(yàn)前期準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，試驗(yàn)結(jié)果受多種因素影響而易出現(xiàn)誤差，如檢測(cè)人員試驗(yàn)基本功的強(qiáng)弱、試驗(yàn)操作環(huán)節(jié)的控制、滴定終點(diǎn)的確定因人而異等等。

（2）原子吸收光譜法（基準(zhǔn)法）。此方法測(cè)定簡(jiǎn)便準(zhǔn)確，分析周期短，測(cè)量進(jìn)程快；靈敏度高，火焰原子吸收光譜法的靈敏度可達(dá)ppm到ppb級(jí)；靈敏度高，相對(duì)誤差小于1%；適合批量測(cè)定，是目前儀器分析應(yīng)用廣泛的一種方法。

本文采用原子吸收光譜法測(cè)定水泥中氧化鎂含量，并對(duì)其回收率、重復(fù)性和檢出限進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，該方法測(cè)定水泥氧化鎂含量加標(biāo)回收率為91%～104%，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，檢出限可達(dá)0.008ug/ml。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器及工作條件

TAS-986原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司）；分析天平（萬(wàn)分之一）；鎂空心陰極燈（美國(guó)PerkinElmer）；電熱鼓風(fēng)干燥箱；銀坩堝等。儀器最佳工作條件如表2。

表2　儀器工作條件

1.2試劑和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用氫氧化鈉、鹽酸、氯化鍶為優(yōu)級(jí)純，水為純凈水。氧化鎂為基準(zhǔn)試劑（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）。

1.3樣品來(lái)源

實(shí)驗(yàn)所用的水泥樣品為陽(yáng)泉冀東水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42·5普通硅酸鹽水泥。

1.4樣品處理

取約200g水泥樣品用孔徑為80um的方孔篩進(jìn)行篩析，將篩余物中的金屬鐵用磁鐵吸去后再次研磨，直至所有樣品通過(guò)80um的方孔篩，將樣品混合均勻后用四分法取約100g裝入樣品密封袋中待用。

用萬(wàn)分之一天平稱(chēng)取上述樣品約0.1000g并置于銀坩堝中，加入約3.5g氫氧化鈉后蓋上五分之四左右的坩堝蓋，待高溫爐的溫度升到750℃時(shí)，將此坩堝放入其中熔融約10min，取出冷卻至室溫。準(zhǔn)備一盛有約100ml沸水的250ml燒杯，將冷卻后的坩堝放入其中并在燒杯上蓋一表面皿，將此燒杯放入通風(fēng)櫥內(nèi)的低溫電熱板上，加熱至熔塊浸出，用干凈鑷子取出坩堝，將坩堝及坩堝蓋用純凈水沖洗干凈后再用熱鹽酸（1+9）進(jìn)行沖洗，然后用玻璃棒輕輕攪拌燒杯中的溶液并一次性加入35ml鹽酸（1+1）。將上述溶液加熱煮沸后冷卻至室溫，隨后轉(zhuǎn)移到250ml容量瓶中，用純凈水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，搖勻靜置待用。

1.5標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

將氧化鎂基準(zhǔn)試劑放入950℃的高溫爐中灼燒約1h，取出放入干燥器中冷卻至室溫。

用萬(wàn)分之一天平稱(chēng)取1.0000g（精確至0.0001g）上述氧化鎂，置于250ml燒杯后加入50ml純凈水浸潤(rùn)，再加入20ml鹽酸（1+1）。將燒杯移入通風(fēng)櫥的電熱板上進(jìn)行低溫加熱，直至溶液澄清，此時(shí)氧化鎂已完全溶解。取下燒杯待溶液冷卻至室溫后將其轉(zhuǎn)移到1000ml容量瓶中，加純凈水稀釋至刻度標(biāo)線(xiàn)，搖勻。此標(biāo)準(zhǔn)溶液氧化鎂的濃度為1.0mg/ml。

將上述1.0mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋20倍：準(zhǔn)確吸取50.00ml、1.0mg/ml氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到1000ml容量瓶中，加純凈水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，搖勻，此時(shí)得到氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.05mg/ml，將其作為氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液的母液。

吸取上述氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液母液0.00ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml、6.00ml，分別加入到250ml容量瓶中，依次加入15ml鹽酸、5ml氯化鍶（鍶50mg/ml）溶液，加純凈水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，搖勻，此時(shí)得到氧化鎂濃度為0.000ug/ml、 0.200ug/ml、0.400ug/ml、0.600ug/ml、0.800ug/ml、1.000ug/ml、1.200ug/ml系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。按照表2中儀器工作條件測(cè)定MgO系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的回歸方程以及相關(guān)系數(shù)，在工作曲線(xiàn)范圍內(nèi)，線(xiàn)性關(guān)系良好，結(jié)果如圖1、表3。

表3　回歸方程及線(xiàn)性系數(shù)

2　結(jié)果與討論

2.1干擾與消除

在測(cè)定Mg元素時(shí)，水泥樣品中存在硅、鋁、鈦等能與鎂形成穩(wěn)定的耐熱化合物，導(dǎo)致溶液中鎂的原子化率降低，原子吸收率下降，測(cè)定結(jié)果偏低。因此需在標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品溶液中加入“釋放劑”氯化鍶溶液，由于鍶和鋁形成更穩(wěn)定的化合物，且加入的鍶的量大，極易取代鎂鋁化合物中的鎂，使得鎂的原子化率得以恢復(fù)。同時(shí)，由于Mg在原子吸收測(cè)定過(guò)程中非常靈敏，水、試劑、容器等的污染均會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成很大的影響，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格注意。

2.2樣品測(cè)定

從處理好的樣品溶液中吸取5ml置于100ml容量瓶中，依次加入6ml鹽酸（1+1），2ml氯化鍶溶液（鍶50mg/ml），用純凈水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，搖勻。將平行處理2次的水泥樣品按照表2的儀器工作條件，用原子吸收光譜法測(cè)定樣品溶液的吸光度，根據(jù)工作曲線(xiàn)回歸方程計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧化鎂的濃度，最終計(jì)算出氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　水泥樣品測(cè)定結(jié)果

2.3準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

為考察該方法的準(zhǔn)確性，以水泥樣品1為例作加標(biāo)回收率試驗(yàn)及稀釋10倍后做精密度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

表5　MgO的加標(biāo)回收率試驗(yàn)（ug/ml）

表6　MgO的精密度試驗(yàn)（n=6，ppb）

由表5、表6可見(jiàn)被測(cè)氧化鎂的回收率在91%～104%之間，RSD小于3%，說(shuō)明用該法測(cè)定水泥中的MgO含量準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好。

2.4檢出限測(cè)定

用與上述實(shí)驗(yàn)步驟相同的試劑、方法測(cè)定空白溶液20次，對(duì)測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算此分析方法中氧化鎂的檢出限為0.008ug/ml。

3　結(jié)語(yǔ)

本文采用原子吸收光譜法測(cè)定水泥中氧化鎂的含量，精確度高，檢出限低，回收率理想，是一種操作簡(jiǎn)便快捷、結(jié)果準(zhǔn)確的分析測(cè)試方法。

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Determination of Magnesium Oxide in Cement by Atomic Absorption Spectrometry

YANG Xi-ying1，2
（1.Shanxi Transportation Research Institute，Taiyuan 030006，China；2.Key Laboratory of Highway Construction and Maintenance Technology in Loess Region，Ministry of Transprot PRC，Taiyuan 030006，China）

Magnesiun oxide（MgO）in cement was determiner by flame atomic absorption spectrometry（FAAS）in the paper.The sample was meltted by NaOH and dissolved by HCl，and other elements could be eliminated by Srcl2.The paper also studied the accuracy of the method，the recoveries were 91%～104%and the relatively standard deviation less than 3%，the detection limit was 0.008ug/ml.The results show that this method is characterized with easily operation，good reproductivity and high sensitivity，so it is important to ensure the engineering quality.

Atomic absorption spectrometry；Cement；Magnesium oxide

U414.1+5

B

1673-6052（2016）03-0059-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.018