李曼，李倩男，徐丹華，韓蔚，郭中寶

（中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

離子色譜在我國建材行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展

李曼，李倩男，徐丹華，韓蔚，郭中寶

（中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

對(duì)國內(nèi)建材行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中涉及的離子檢測方法進(jìn)行總結(jié)；概述了離子色譜在建材中常見的氯離子、硫酸根、氟離子檢測中的應(yīng)用進(jìn)展，并對(duì)其在建材行業(yè)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。離子色譜法具有快速，選擇性好，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在建材行業(yè)中會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

離子色譜法；建材；氯離子；硫酸根；氟離子

離子色譜法是利用離子交換原理和液相色譜技術(shù)測定溶液中陰離子和陽離子的一種分析方法，是液相色譜法的一種。自1975年問世以來，離子色譜法發(fā)展迅速，己廣泛應(yīng)用于環(huán)境［1-2］、農(nóng)業(yè)［3］、生物醫(yī)藥［4-5］、工業(yè)［6］、食品［7-8］、建材［9］等領(lǐng)域，目前已成為分析化學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展較快的分析方法之一［10-11］。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，我國建材行業(yè)發(fā)展迅速，同時(shí)人們對(duì)建筑行業(yè)中建筑材料及其制品的安全可靠性、耐久性及適用性的關(guān)注度也逐步提升，如Cl-，SO42-，F(xiàn)-等一些重要的離子檢測指標(biāo)已被寫進(jìn)建材行業(yè)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中。離子色譜分析具有快速簡便、靈敏、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，并且可以多種組分同時(shí)測定［12-14］，在建材行業(yè)某些離子檢測方面發(fā)揮了重要作用。筆者以下簡要總結(jié)近年來離子色譜在建材行業(yè)中Cl-，SO42-，F(xiàn)-檢測中的應(yīng)用進(jìn)展。

1 在氯離子檢測方面的應(yīng)用

“海砂門”事件曾經(jīng)轟動(dòng)了整個(gè)建材行業(yè)，海砂因釋放的氯離子含量超標(biāo)，腐蝕鋼筋，導(dǎo)致墻面和主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，直接影響建筑的壽命和安全［15］。Cl-含量的檢測對(duì)于建筑材料及其制品是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，很多標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)氯離子的含量都進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，見表1。目前，建材行業(yè)采用離子色譜法檢測氯離子的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 8076-2008《混凝土外加劑》、GB/T 8077-2012 《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》和JC/T 2273-2014 《硅烷/硅氧烷建筑防護(hù)劑中有效成分及有害物質(zhì)測定方法》，其中離子色譜儀的條件為配備電導(dǎo)檢測器、抑制器、陰離子分離柱，淋洗液體系可選擇碳酸鹽淋洗液體系或者氫氧化鉀淋洗液體系。

張瑞艷等［16］采用ICS-1000型離子色譜儀（美國Dionex公司）測定了混凝土外加劑中的氯離子含量，利用SEP-RP預(yù)處理柱有效地去除了混凝土外加劑中所含的有機(jī)物，同時(shí)對(duì)所測定的氯離子不發(fā)生吸附，避免了外加劑中有機(jī)物對(duì)色譜柱的影響，提高了離子色譜柱效，建立了快速、準(zhǔn)確測定混凝土外加劑中氯離子含量的離子色譜法，方法簡便，準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好；劉衛(wèi)麗等［17］建立了一種準(zhǔn)確測定水泥漿混合水中氯離子含量的離子色譜法，該方法樣品的前處理?xiàng)l件：在堿性介質(zhì)中用高溫焙燒法除去樣品中帶色有機(jī)物，以消除其對(duì)色譜柱的污染和對(duì)分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的干擾，再用熱水浸取灰化物，經(jīng)過濾、定容后制備成待測溶液，采用離子色譜法測定水泥漿混合水中氯離子含量；李曼等［18］采用超聲萃取-離子色譜法快速準(zhǔn)確測定建設(shè)用砂中氯離子，該方法具有前處理簡單、快速、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可以大幅提高分析效率。

表1 建材中氯離子的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法及限量

2 在硫酸根檢測方面的應(yīng)用

建筑材料及其制品中硫酸根含量是衡量材料性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，目前許多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)硫酸根含量作了限量要求?；炷亮蛩猁}腐蝕破壞是最常見的影響混凝土耐久性的因素之一，它是一種膨脹性破壞，使混凝土開裂、剝落，從而降低混凝土的強(qiáng)度，往往導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)達(dá)不到預(yù)期的使用要求［19-21］。如混凝土外加劑中硫酸鈉含量直接影響外加劑在混凝土中性能的正常發(fā)揮，它不但影響外加劑同水泥的相容性，而且對(duì)混凝土的耐久性和壽命也有影響；又如石膏是生產(chǎn)石膏膠凝材料和石膏建筑制品的主要原料，也是硅酸鹽水泥的緩凝劑，通常檢測石膏的純度是檢測其中的硫酸根含量（以三氧化硫計(jì)），國內(nèi)針對(duì)建筑材料及其制品中的硫酸根含量的檢測標(biāo)準(zhǔn)方法均為硫酸鋇重量法，該方法為經(jīng)典方法，適用范圍廣，但測定周期較長，操作過于繁瑣，往往不能滿足硫酸根快速分析的要求。

郭中寶等［22］建立了一種離子色譜測定混凝土外加劑中硫酸鈉含量的方法，將外加劑試樣溶于水中，采用反相柱去除溶液中的有機(jī)物，經(jīng)Dionex IonPac AS18色譜柱分離，用30 mmol/L氫氧化鉀溶液作流動(dòng)相進(jìn)行洗脫，以色譜峰面積定量，方法的檢出限（3S/N）為3 μg/L，該方法避免了重量法繁瑣的步驟和漫長的分析過程，同時(shí)還可以測定混凝土外加劑中氯離子的含量，提高了工作效率；楊學(xué)靈等［23］采用陰離子交換樹脂對(duì)高效減水劑樣品進(jìn)行前處理，使用抑制型電導(dǎo)檢測離子色譜法對(duì)高效減水劑中硫酸鈉含量進(jìn)行檢測，該方法可以準(zhǔn)確、靈敏地對(duì)高效減水劑中硫酸鈉含量進(jìn)行定量分析；李曼等［24］采用小體積進(jìn)樣離子色譜法測定石膏中的高含量SO3，該方法不僅克服了硫酸鋇重量法測定的缺點(diǎn)，而且選擇性好，測定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度均較高，滿足快速定量分析的要求，在石膏的實(shí)際生產(chǎn)、質(zhì)量控制及檢測方面有重要意義。

3 在氟離子檢測方面的應(yīng)用

氟化物對(duì)一些建筑材料及產(chǎn)品的性能影響很大［25-26］，目前建筑材料及其制品中氟含量的檢測主要集中在有機(jī)氟化物和無機(jī)氟化物兩方面，有機(jī)氟化物主要是氟樹脂涂料中氟含量的檢測，如HG/T 4104-2009 《建筑用水性氟涂料》和HG/T 3792-2005 《交聯(lián)型氟樹脂涂料》中將樣品經(jīng)過分離、烘干、氧彈燃燒前處理后經(jīng)堿液吸收，然后采用氟離子選擇電極對(duì)氟含量進(jìn)行測定，而測定無機(jī)氟化物的標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)玻璃、礦石、石膏及石膏砌塊、絕熱材料等，采用的方法有分光光度法和離子選擇電極法。

熊文明等［27］通過對(duì)玻璃樣品熔樣方法的選擇、色譜條件的優(yōu)化和試液的預(yù)處理等方面的研究，建立了堿熔-離子色譜法同時(shí)測定玻璃中的氟和硫，與傳統(tǒng)的分光光度法和離子選擇電極法相比較，該方法具有簡便快速、靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確可靠等特點(diǎn)，可以滿足實(shí)際樣品的分析需要，徐丹華等［28］建立了離子色譜法同時(shí)測定石膏及石膏制品中氟和氯含量，該方法具有測定時(shí)間短、靈敏度高，結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

4 展望

雖然離子色譜法具有快速、簡便、靈敏度高、選擇性好、可同時(shí)分析多種離子化合物等優(yōu)點(diǎn)，但在建材行業(yè)中的應(yīng)用尚未普及，而且有很多工作需要探討。筆者認(rèn)為制約離子色譜在建材行業(yè)中應(yīng)用的主要問題是成本問題和應(yīng)用方法研究問題。隨著分離技術(shù)及檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器成本的降低，更多應(yīng)用方法的建立，利于環(huán)境友好的離子色譜法必將在建材領(lǐng)域離子檢測方面逐步取代傳統(tǒng)的化學(xué)方法，逐漸被寫入相關(guān)建材行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)中，為建材行業(yè)離子檢測領(lǐng)域發(fā)展發(fā)揮更大的作用。

［1］ Tsai Y I，H sieh L，Weng T，et al. A novel method for determination of low molecular weight dicarboxylic acids in background atmospheric aerosol using ion chromatography［J］. Analytica Chimica Acta，2008，626（1）： 78-88.

［2］ 李亞男，王宇新. 離子色譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用及預(yù)處理技術(shù)［J］. 環(huán)境科學(xué)與管理，2005，30（4）： 105-106.

［3］ 陳靜，王燁，王敏捷.離子色譜法測定土壤中有效氟［J］.巖礦測試，2009，28（2）： 173-175.

［4］ 滕南雁. 離子色譜（IC）技術(shù)在化學(xué)藥物分析中的應(yīng)用［J］.海峽藥學(xué)，2011，23（8）： 22-26.

［5］ Joo K M，Park C W，Jeong H J，et al. Simultaneous determination of two Amadori compounds in Korean red ginseng（panax ginseng）extrcts and rata-lasmol by high-performance anion-exchang chromatography with pulsed anpe-rometric deterction ［J］. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci，2008，865（1-2）：1 559-1 566.

［6］ 王妍.離子色譜法快速測定工業(yè)亞氯酸鈉多種雜質(zhì)離子含量［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2015，47（6）： 67-69.

［7］ 吳凌濤，余欣達(dá)，潘燦盛，等.非抑制離子色譜法測定膨化食品中硼砂（硼酸）［J］.分析測試學(xué)報(bào)，2011，30（12）： 1 396-1 399.

［8］ 傅暉蓉，謝維平，黃盈煜，等.自動(dòng)淋洗-電導(dǎo)抑制離子色譜法測定食品中甜蜜素［J］.中國食品衛(wèi)生雜志，2007，19（2）： 126-128.

［9］ 王碗，劉肖，蔡亞岐，等.自動(dòng)快速燃燒爐-離子色譜聯(lián)用技術(shù)檢測水泥等建材中的氯［J］.分析試驗(yàn)室，2007，26（12）： 10-13.

［10］ Small H. Review： Twenty years of ion chromatography［J］. J Chromatogr，1991，546： 3-15.

［11］ Frankenberger W T，Mehra H C，Gjerde D T. Envioromental applications of ion chromatography［J］. J Chromatogr，1990，504： 211-245.

［12］ 牟世芬，劉克納.離子色譜方法及應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000： 29-315.

［13］ Ramajeevan Ganeshjeevan，Raghavan Chandrasekar. Determination of hexavalent chromium by on-line dialysis ion chromatography in a matrix of strong colourants and trivalent chromium［J］. J Chromatogr A，2003，988（1）： 151-159.

［14］ 陳芳，龍金標(biāo)，周金森.離子色譜在食品檢測中的應(yīng)用最新進(jìn)展［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2010，20（4）： 933-935.

［15］ 蘇卿，姜福香，趙鐵軍.濱海環(huán)境中海砂混凝土受氯鹽侵蝕的試驗(yàn)研究［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，42（2）：226-230.

［16］ 張瑞艷，梅一飛，丁建軍.離子色譜法測定混凝土外加劑中的氯離子［J］.中國建材科技，2010，19（1）： 7-9.

［17］ 劉衛(wèi)麗，張磊，王文利，等.離子色譜法測水泥漿混合水中氯離子含量［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2014，40（24）： 11-14.

［18］ 李曼，郭中寶，劉璐，等.超聲萃取-離子色譜法快速準(zhǔn)確測定建設(shè)用砂中氯離子［J］.中國建材科技，2015，24（5）： 1-2.

［19］ 楊全兵，楊錢榮.硫酸鈉鹽結(jié)晶對(duì)混凝土破壞的影響［J］.硅酸鹽學(xué)報(bào)，2007，35（7）： 877-880.

［20］ 高原，張君，韓宇棟.硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土斷裂參數(shù)衰減規(guī)律［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2011，14（4）： 465-472.

［21］ Gao R，Li Q，Zhao S. Concrete deterioration mechanisms under combined sulfate attack and flexural loading［J］. Journal of Materials in Civil Engineering，2013，25（1）： 39-44.

［22］ 郭中寶，白永智，崔金華.離子色譜法測定混凝土外加劑中硫酸鈉含量［J］.理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊），2010，46（4）： 439-444.

［23］ 楊學(xué)靈，林英.離子色譜法測定減水劑中硫酸鈉含量［J］.廣州化學(xué)，2012，37（3）： 5-9.

［24］ 李曼，郭中寶，梅一飛，等.小體積進(jìn)樣-離子色譜法測定石膏中三氧化硫［J］.理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊），2014，50（9）：1 158-1 159.

［25］ 胡忠.氟石膏開發(fā)利用的新進(jìn)展［J］.輕金屬，1999（7）： 17-21.

［26］ 鞏永忠，陶冶，任環(huán)，等.氟碳粉末涂料在建材表面的應(yīng)用進(jìn)展［J］.涂料工業(yè)，2015，45（5）： 78-81.

［27］ 熊文明，張志軍.堿熔-離子色譜法同時(shí)測定玻璃中的氟和硫［J］.巖礦測試，2011，30（6）： 768-771.

［28］ 徐丹華，梅一飛，劉實(shí)華.離子色譜法同時(shí)測定石膏及石膏制品中的氟和氯［J］.中國建材科技，2014，23（1）： 1-2.

Application of Ion Chromatorgaphy in Building Materials Industry of China

Li Man， Li Qiannan， Xu Danhua， Han Wei， Guo Zhongbao
（China Building Material Test & Certification Group Co.， Ltd.， Beijing 100024， China）

The ion detection methods used in the domestic building materials industry standards were summaried. The progresses in the application of ion chromatorgaphy in the common test of chlorideion， sulfate radical and fluorine ion were summarized and the application of ion chromatography in building materials industry in the future was prospected. Ion chromatography is rapid， and has high selectivity and sensitivity， which will be widely used in building materials industry.

ion chromatography； building material； Cl-； SO42-； F-

O657.7

A

1008-6145（2016）05-0116-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.05.030

聯(lián)系人：李曼；E-mail： liman@ctc.ac.cn

2016-07-02