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        水泥中氧化鎂含量測定的關(guān)鍵問題

        2012-03-07 00:54:30董茂花
        山西建筑 2012年30期
        關(guān)鍵詞:氧化錳三乙醇胺氧化鈣

        董茂花

        (新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局,新疆伊犁 830000)

        1 概述

        水泥中MgO含量過高時(shí),其中未化合的游離MgO水化速度緩慢且會(huì)造成體積膨脹,引起安定性不良,這會(huì)造成硬化后的水泥石結(jié)構(gòu)破壞。因此,要嚴(yán)格控制水泥中氧化鎂的含量。

        GB/T 175-2007通用硅酸鹽水泥中規(guī)定硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的氧化鎂含量為不大于5%,礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥的氧化鎂含量為不大于6%。

        氧化鎂含量測定按GB/T 176-2008水泥化學(xué)分析方法中進(jìn)行試驗(yàn),GB/T 176-2008中氧化鎂含量的測定方法有原子吸收光譜法和EDTA滴定差減法。雖然原子吸收光譜法可以直接測定氧化鎂的含量,避免了繁瑣的操作過程,但是儀器價(jià)格較高,有大部分實(shí)驗(yàn)室還是使用EDTA滴定差減法。

        2 測定原理

        在pH=10的溶液中,以酒石酸鉀鈉和三乙醇胺為掩蔽劑,以酸性鉻藍(lán)K—萘酚綠B作指示劑,用EDTA滴定鈣、鎂含量,然后扣除氧化鈣的含量,即得到氧化鎂含量。當(dāng)試樣中一氧化錳的含量大于0.5%時(shí),在鹽酸羥胺存在下,測定氧化鈣、氧化鎂、一氧化錳的含量,差減法測得氧化鎂的含量。

        3 測定氧化鎂的關(guān)鍵問題

        3.1 分析試樣溶液的制備

        采用氫氧化鈉作熔劑,在銀坩堝中熔融,經(jīng)酸化制成溶液,分別移取一定體積的試樣,可以測定CaO和MgO含量。在熔融試樣時(shí)要特別注意:

        1)氫氧化鈉熔劑必須是干燥的,如果吸附了空氣中的水分,熔融時(shí)會(huì)產(chǎn)生飛濺。

        2)熔融時(shí)溫度要從低溫逐漸升溫,避免熔融溫度過高而飛濺。銀坩堝要留有一定縫隙,不可以蓋嚴(yán)。當(dāng)升至規(guī)定的溫度后要保溫一定時(shí)間,同時(shí)中間要取出坩堝搖動(dòng)1次~2次,這樣可以提高熔融效果,使熔塊更容易脫堝。

        3)在熔塊用水浸出后,為防止堿性溶液對玻璃燒杯的侵蝕,使玻璃中的硅酸帶入到溶液中,使測定結(jié)果偏低,必須要盡快酸化。酸化時(shí)鹽酸要在攪拌的狀態(tài)下一次性加入,加入后要充分?jǐn)嚢枞芤?,并加熱煮沸?/p>

        3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

        標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定直接影響檢測結(jié)果。在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),應(yīng)確保所用化學(xué)試劑無異?,F(xiàn)象。所用的玻璃計(jì)量器具必須符合A級標(biāo)準(zhǔn)要求,天平必須經(jīng)檢定合格,制備用水為純水。制備標(biāo)準(zhǔn)溶液所用的玻璃器具應(yīng)潔凈,并與溶液無反應(yīng)。所配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液在使用前必須進(jìn)行標(biāo)定,標(biāo)定時(shí)一般進(jìn)行4次平行試驗(yàn),取平均值,標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測定的絕對誤差要求不大于0.1%。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制濃度與規(guī)范規(guī)定的理論濃度之差不得超過5%,標(biāo)定后的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度結(jié)果一般保留4位有效數(shù)字。標(biāo)準(zhǔn)溶液一般的有效期為兩個(gè)月,因?yàn)樵趦?chǔ)存過程中可能會(huì)由于環(huán)境、溫度等原因使溶液性質(zhì)產(chǎn)生變化,因此在每次進(jìn)行檢測前最好對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定。

        3.3 試樣中氧化鎂的測定

        規(guī)范中氧化鎂的測定其實(shí)是當(dāng)試樣中一氧化錳含量不大于5%時(shí),先測定鈣鎂合量,然后再扣除鈣的量,即得到氧化鎂的含量。當(dāng)一氧化錳含量大于5%時(shí),測定試樣中鎂、鈣和錳的合量,然后扣除鈣和錳的量。

        1)用酒石酸鈉和三乙醇胺聯(lián)合作掩蔽劑。酒石酸鈉和三乙醇胺作用是用于掩蔽鐵、鋁、鈦對鎂的干擾。在一氧化錳含量不大于5%時(shí),三乙醇胺的加入量為5 mL,當(dāng)一氧化錳含量大于5%時(shí),三乙醇胺的加入量為10 mL。掩蔽劑必須要在酸性溶液中加入,要先加酒石酸鈉,再加入三乙醇胺,并充分?jǐn)嚢瑁缓蠹尤雙H= 10的緩沖溶液,這樣可以增強(qiáng)掩蔽效果。

        2)加入鹽酸羥胺定量滴定鈣、鎂和錳。當(dāng)一氧化錳的含量大于5%時(shí),要在滴定前加入0.5 g~1 g的鹽酸羥胺,使錳呈Mn2+狀態(tài),與Mg2+,Ca2+一起定量進(jìn)行配位滴定,測定氧化鈣、氧化鎂和一氧化錳的合量。

        3)酸性鉻藍(lán)K—萘酚綠B指示劑的使用。采用KB指示劑時(shí),酸性鉻藍(lán)K和萘酚綠B的配制比例要合適,如果萘酚綠B的加入量過大,綠色背景會(huì)加深,會(huì)使滴定終點(diǎn)提前,相反則會(huì)導(dǎo)致滴定終點(diǎn)拖后而不明顯。由于兩種指示劑在出廠時(shí)可能品質(zhì)不同,在使用過程中如果滴定終點(diǎn)顏色不正確,則應(yīng)該重新調(diào)節(jié)配制比例。

        4)滴定終點(diǎn)的判定。在滴定近終點(diǎn)時(shí),由于加入的EDTA奪取酸性鉻藍(lán)K中的Mg2+,而使指示劑游離出來,此時(shí)的反應(yīng)速度較為緩慢,所以一定要充分?jǐn)嚢璨⒕徛味ㄖ劣勺纤{(lán)色變?yōu)榧兯{(lán)色。如果滴定速度太快,會(huì)致使結(jié)果偏高。

        3.4 試樣中氧化鈣的測定

        氧化鈣的測定直接影響氧化鎂的測定結(jié)果,氧化鈣的測定是在pH=13以上的強(qiáng)堿性溶液中,以三乙醇胺為掩蔽劑,用CMP (鈣黃綠素—甲基百里香酚藍(lán)—酚酞)混合指示劑,用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定進(jìn)行測定。

        1)在酸性溶液中加入適量的氟化鉀,以消除試液中硅酸的干擾。

        當(dāng)溶液pH值大于12時(shí),硅酸會(huì)與硅酸鈣沉淀,干擾測定,加入氟酸鉀就會(huì)消除硅酸對鈣的干擾。氟化鉀要在酸性溶液中加入并攪勻,然后放置2 min以上。此條件下才可以生成氟硅酸,即:H2SiO3+6H++6F-?H2SiF6+3H2O。

        2)用三乙醇胺作掩蔽劑。

        三乙醇胺的加入量一般為5 mL,要在酸性溶液中加入,然后再將溶液調(diào)至堿性。加入后要充分?jǐn)嚢?,如果加入三乙醇胺后溶液變渾濁,?yīng)該立即加入鹽酸調(diào)整并靜置數(shù)分鐘,使溶液呈酸性。三乙醇胺在堿性溶液中可起到掩蔽Fe3+,Al3+等的干擾。而在堿性溶液中,干擾離子容易水解成Fe(OH)3,Al(OH)3等氫氧化物,此時(shí)三乙醇胺就起不到掩蔽的作用。

        3)控制CMP混合指示劑的加入量。

        CMP指示劑的加入量不宜過多,否則終點(diǎn)呈深紅色,影響終點(diǎn)觀察,加入量過少,終點(diǎn)顏色變化不敏銳,使滴定終點(diǎn)判定困難,影響測定結(jié)果。另外,CMP混合指示劑不適合在光線直射下進(jìn)行滴定,會(huì)影響終點(diǎn)的觀察。

        4)用氫氧化鉀調(diào)整試液的pH值。

        在加完氟酸鉀后要用氫氧化鉀將試液pH值調(diào)整至堿性,在不斷攪拌下加入氫氧化鉀直至溶液變?yōu)榫G色熒光后,在過量7 mL~8 mL,此時(shí)溶液的pH值大于13。此時(shí)在堿性溶液中會(huì)產(chǎn)生以下反應(yīng):

        由反應(yīng)式可以看出,新生成的硅酸在其水分子的屏蔽下大大減弱了與該離子的結(jié)合能力。此反應(yīng)的反應(yīng)速率較慢,一般在沉淀發(fā)生之前滴定完成,就可以避免氟酸的干擾。同時(shí)為防止堿性溶液與大氣中的CO2發(fā)生反應(yīng),生成碳酸鈣沉淀,導(dǎo)致結(jié)果偏低,應(yīng)當(dāng)立即滴定。

        5)用EDTA滴定至溶液呈紅色。

        在接近終點(diǎn)時(shí),要仔細(xì)觀察整個(gè)液層,至溶液液層底部綠色熒光完全消失直至呈現(xiàn)紅色才能判定為滴定終止。滴定分析的背景為黑色或深色為最佳,有助于滴定終點(diǎn)的觀察。

        3.5 試樣中一氧化錳的測定

        當(dāng)試樣中一氧化錳的含量小于0.5%時(shí),對鎂的干擾不明顯,可以忽略不計(jì)。但大于0.5%時(shí),干擾就會(huì)很明顯,此時(shí)就要測定氧化鈣、氧化鎂和一氧化錳的合量,差減法扣除氧化鈣、一氧化錳的含量測得氧化鎂的含量。

        一氧化錳的測定是在硫酸介質(zhì)中,用高碘酸鉀將錳氧化成高錳酸根,在波長530 nm處測定其吸光度。

        1)采用碳酸鈉—硼砂混合溶劑在鉑坩堝中熔融試樣,在浸取熔塊時(shí)要保持微沸,可以防止溶液濺失。選用硼砂熔劑應(yīng)為無水硼砂,否則要預(yù)先進(jìn)行脫水處理。

        2)加入高錳酸鉀來氧化錳時(shí),應(yīng)加熱并保持微沸10 min~15 min,使錳完全氧化成高錳酸根離子的紫紅色沉淀。其反應(yīng)式為:

        3)掩蔽劑的使用。Fe3+在酸性溶液中呈現(xiàn)淺黃色而干擾測定,可以加入磷酸來掩蔽,消除干擾。

        4 結(jié)語

        在測定水泥中氧化鎂的含量時(shí),標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確配置、試劑的熔融處理、掩蔽劑的加入方式、試液pH值的調(diào)整、指示劑的配置和使用、干擾離子的消除、滴定終點(diǎn)的觀察和滴定背景的選擇等關(guān)鍵問題都直接影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí),氧化鎂的含量是通過測定合量然后經(jīng)過差減法而得到的,這就要求必須提供準(zhǔn)確的氧化鈣和一氧化錳的含量,才能保證氧化鎂含量的準(zhǔn)確性。

        [1] GB 175-2007,通用硅酸鹽水泥[S].

        [2] GB/T 176-2008,水泥化學(xué)分析方法[S].

        [3] 周立正,梁 頤,周宇輝.水泥與質(zhì)量控制實(shí)用操作技術(shù)手冊[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,2006.

        [4] 武漢大學(xué).分析化學(xué)[M].第4版.北京:高等教育出版社,2000.

        [5] 張鐵垣,程泉壽,張仕斌.化驗(yàn)員手冊[M].北京:中國電力出版社,1996.

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