淺談氯離子危害及測定方法分析

榮先亮

(西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055)

引言

氯化物[1]是制革過程中產(chǎn)生的一種重要化工原料且其一部分與其他化工原料一同被皮革吸收利用，另一部分則進(jìn)入工藝廢水中，經(jīng)處理或直接排放到自然環(huán)境的水域當(dāng)中，從而致使水域嚴(yán)重污染。近年來，由于環(huán)境保護(hù)法規(guī)及相關(guān)政策逐漸健全，同時(shí)國家不斷加大多環(huán)境保護(hù)的宣傳力度，許多企業(yè)逐漸意識(shí)到環(huán)保的重要性。污水治理已受到廣大企業(yè)的重視，而氯離子含量又是污水中有害物質(zhì)的主要組成成分，因此建立簡單、高效的氯離子量測方法具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值及意義。

1 氯離子的危害

氯離子及其化合物嚴(yán)重危害生物體細(xì)胞(包括人體細(xì)胞)，如：二氯及三氯乙酸等有機(jī)氯化物均顯著增強(qiáng)細(xì)胞產(chǎn)生致癌突變的幾率；氯離子與水中有機(jī)物通過化合可生成致癌物三氯甲烷，嚴(yán)重危害人類健康；此外，采用含氯離子濃度過高的水灌溉農(nóng)作物會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物多病、產(chǎn)量銳減，當(dāng)人們食用這些農(nóng)作物時(shí)會(huì)嚴(yán)重危害健康。

除了危害人類健康，氯離子還可經(jīng)2種方法進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中：其一是“摻入”，如生產(chǎn)混凝土?xí)r使用海砂、含有氯鹽的外加劑等；其二是“滲入”，當(dāng)RC結(jié)構(gòu)處于氯離子含量高的大氣環(huán)境中，環(huán)境中的氯離子經(jīng)RC結(jié)構(gòu)表面缺陷，滲入結(jié)構(gòu)中。當(dāng)cl-存在RC結(jié)構(gòu)中，即使鋼筋周圍混凝土尚未碳化，混凝土堿度高，也可使鋼筋產(chǎn)生銹蝕。這是因?yàn)槁入x子穿透氧化膜能力極強(qiáng)，且其半徑極小，故當(dāng)cl-接觸RC結(jié)構(gòu)缺陷部位時(shí)，可使難溶的Fe(OH)3轉(zhuǎn)變成易溶的Fecl3即鋼筋表面鈍化膜局部破壞，從而導(dǎo)致露出的金屬形成活化原電池陽極，且由于鈍化區(qū)大，活化區(qū)小，從而構(gòu)成一個(gè)大陰極，使鋼筋產(chǎn)生坑蝕，即鋼筋銹蝕。從宏觀角度來說，當(dāng)氯離子到達(dá)接觸鋼筋時(shí)，可直接或間接破壞鋼筋鈍化的高堿度及混凝土的包裹作用兩重屏障，致使鋼筋銹蝕，銹蝕產(chǎn)物膨脹，當(dāng)產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力大于混凝體保護(hù)層的受拉應(yīng)力時(shí)會(huì)致使混凝土保護(hù)層開裂與脫落。

綜上氯離子會(huì)嚴(yán)重影響人類的健康以及鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的安全性，可靠性及耐久性。

2 氯離子的量測方法[2]

摩爾法：此法僅對cl-濃度較大的物質(zhì)測定準(zhǔn)確(量測氯離子范圍為5～100 mg/L)。此外，需要指出的是：此法采用的AgNO3和鉻酸鉀試劑均有毒，排放到大氣環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生污染，故不經(jīng)常使用此法量測cl-的含量。

分光光度法：此法通過量測被測物質(zhì)在一定波長范圍內(nèi)或特定波長處光的吸收度，從而對被測物質(zhì)進(jìn)行分析。

濁度法：濁度法以比色法為基礎(chǔ)依據(jù)量測光線通過懸浮液后透射光強(qiáng)度進(jìn)而對其進(jìn)行理論分析，廣泛應(yīng)用于食品分析、環(huán)境分析等研究工作中。

離子色譜法：此法依據(jù)新的離子分離技術(shù)。離子分離技術(shù)在鹽水、鍋爐、環(huán)境監(jiān)測以及水等樣品的分析中已廣泛應(yīng)用。

原子吸收法：此法基于被測量物質(zhì)的原子蒸氣對特定譜線的吸收作用，進(jìn)而對其進(jìn)行定量分析。

流動(dòng)注射法：Flow Injection Analysis，簡寫:FIA，是一個(gè)容易實(shí)現(xiàn)鄰近實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場連線的自動(dòng)分析系統(tǒng)，現(xiàn)已在化學(xué)、冶金、環(huán)境以及農(nóng)業(yè)等方面的非金屬、金屬以及它們的有機(jī)物等的分析量測中得到充分的應(yīng)用。

容量法：容量法[3]用于測定生活飲水中的氯離子，可分為：硝酸汞、硝酸銀容量法。硝酸汞容量法優(yōu)點(diǎn)在于，終點(diǎn)變色敏銳進(jìn)而易于判斷。缺點(diǎn)在于，需控制試驗(yàn)樣液的pH值處于很小的范圍內(nèi)，一般在3.0±0.2范圍內(nèi)且當(dāng)水樣氯離子含量很高即超過100mg/L時(shí)，必須稀釋溶液。硝酸銀容量法其終點(diǎn)變色不明顯且易受Agcl的干擾，故經(jīng)常采用對比法判定是否達(dá)到終點(diǎn)，此法具有較大的經(jīng)驗(yàn)性，精確度較差。

此外，一些學(xué)者還提出了其它的氯離子測定方法，如：邵海青[4]采用電位滴定法量測氯離子含量。其方法步驟以217型甘汞及銀電極分別做參照及指示電極，然后將足量的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液加入冷藏后的銅電解液，最后以KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液電位返滴定量測cl-。此法優(yōu)點(diǎn)在于測量準(zhǔn)確、方便簡潔且快捷效率。魏紅兵等[5]研究了采用自動(dòng)電位滴定法測定化肥中氯離子的含量。

3 結(jié)論

(1)氯離子銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋，致使混凝土結(jié)構(gòu)耐久性嚴(yán)重退化，從而嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性以及可靠性；同時(shí)對人類的生命健康以及自然環(huán)境產(chǎn)生較大的危害。

(2)國內(nèi)學(xué)者已建立多種氯離子量測方法，且部分方法均取得了較好的量測精度與效率，從而可用于工程實(shí)踐中測量氯離子含量。