膨润土吸蓝量测试的研究

彭春艳，汪先三，王志强

（1.建筑材料工业技术情报研究所，北京 100024；2.中国非金属矿工业有限公司，北京 100142）

【试验研究】

膨润土吸蓝量测试的研究

彭春艳1，汪先三2，王志强2

（1.建筑材料工业技术情报研究所，北京 100024；2.中国非金属矿工业有限公司，北京 100142）

针对膨润土行业中频频出现的吸蓝量检测纠纷，笔者提出了一种膨润土吸蓝量测试标准样的思路，同时提出另一种判断终点的方法，希望能得到行内从业人员的宝贵意见，使吸蓝量测试方法更加完善，促进行业的健康发展。

膨润土；吸蓝量；标准样；毛细管法

目前，国家和行业标准中涉及膨润土吸蓝量指标的主要有GB/T 20973-2007《膨润土》[1]，JG/T 193-2006《钠基膨润土防水毯》[2]，JC/T 593-1995《膨润土试验方法》[3](部分企业仍采用)，以上各个标准对吸蓝量测试方法均有详细描述，尽管各单位均按照标准方法测试，但结果差异却非常大，有时同一个样品测试误差甚至在50%以上。

笔者根据相关行业已有的经验，提出一种膨润土吸蓝量测试标准样的思路，希望能更加规范这种测试方法；同时针对传统的玻璃棒滤纸法出现的实际问题，提出了毛细管法进行终点判定，希望能作为一种新思路引起行业的关注。

1 问题原因分析

分析认为，出现检测误差的主要原因有以下几个方面：

(1) 亚甲基蓝药剂选择不同。

亚甲基蓝药剂是该项测试的核心，也是导致测试误差的最大原因之一。亚甲基蓝药剂有染色剂、指示剂、分析纯等不同等级，标准中规定必须采用分析纯(纯度＞98.5%)，但由于标准文件中无法指定具体厂家，而不同厂家产品质量又差异较大，这就导致了测试结果的不同。笔者曾采用三个不同厂家生产的亚甲基蓝药剂测试同一个膨润土样品，得到的结果分别是29.23g/100g、45.69g/100g和无滴定终点(后期大量泡沫出现)。

尽管国家标准针对亚甲基蓝药剂做了补充规定，推荐上海某企业的药剂，但了解该补充标准的企业不多，很多球团、铸造企业依然采用湖南、天津等企业试剂；最近，该企业产品也出现了指标不稳定的情况，由于亚甲基蓝药剂生产行业我们无法管控，这造成了很多不必要但又无法避免的矛盾。

(2) 药剂配置方法不同。

比较上述标准，可以看出一个细微的差别：JC/T 593-1995《膨润土试验方法》标准中明确要求要将亚甲基蓝药品在93±3℃下烘干4h，但国家标准GB/T 20973-2007《膨润土》却取消了该步骤。

据标准制定方解释，经烘干的亚甲基蓝药剂会发生性能的变化，对滴定分析有一定影响，很多企业单位也有共识。样品不烘干尽管不会使药剂变质，但由于药剂生产和使用过程中很难保证亚甲基蓝结晶水的稳定，因此按照标准固定称量2.388 0g也都存在争议。

综合以上，有人提出，每次称重前先取样品进行烘干，反算水分后，再称重未烘干的样品，这样的操作既考虑了样品的水分，又保证了药剂的稳定，我单位及部分企业使用该法，但尚无标准支持。

(3) 终点判定误差。

对于很多技术人员尤其是新手，吸蓝量测试的终点不易判断。笔者建议严格按照标准采用中性定量滤纸，同时多操作实践，到终点后可继续滴加1～2mL亚甲基蓝溶液，若浅绿色晕环变明显且宽度增大，则表明终点判断无误。尽可能避免因人为出现的误差。

亚甲基蓝溶液的真实浓度，行业中有一个标定的方法。仔细研究该方法，可以看到，标定过程比较复杂，对于操作人员的要求也比较高，并不适用目前我国的膨润土中小企业为主的现状。为解决以上问题，笔者根据已有的工作经验，提出制作膨润土吸蓝量标准样思路供同行参考。

目前，很多行业(如环境行业)一直使用标准样。国内也有蒙脱石标准样，但价格较高(220元/g)，且蒙脱石含量过高，没有我们需要的指标，不适用于膨润土行业。

2 标准样的制备

膨润土吸蓝量标准样，顾名思义，就是由行业公认的权威单位监督生产出来的吸蓝量稳定为某一个数值，供行业中对比参考的一种样品。

2.1 原料的选择与制备

标准样原料的选择相当关键，要选择具有代表性的，如辽宁建平、新疆夏子街、山东潍坊、河南信阳、广西宁明、吉林刘房子的膨润土，并进行矿物研究。选择杂质矿物少的原料进行湿法提纯，或直接选择品位高的原矿作原料，吸蓝量应＞40g/100g，提纯完毕之后用X射线-衍射并在国家权威部门进行吸蓝量检测，确定该样品的蒙脱石含量和吸蓝量值。

制作不同吸蓝量标准样具体方法为：将蒙脱石含量高的膨润土与无吸蓝能力的碳酸钙粉体进行比例混合，使吸蓝量准确达到要求(如常用的30g/100g)。

2.2 定期测定

为防止样品混合后变质或者发生其他变化，对标识后的样品进行定期检测，每月测试一次，持续6个月，各检测结果误差≤2%，达到要求后再进行下一步工作，标准样保质期原则上为6个月。后期，根据实际检测结果和行业需要，可以延长至2～3年。

2.3 包装

标准样使用过程中保证质量稳定，同时要使用方便，包装方式非常重要。对于非金属矿粉体，常用的包装方式有自封袋和专用药剂瓶，这些包装方式廉价，批量生产易行，但是存在以下问题：

(1) 使用每次都要称量，称量需要打开试剂瓶，这个过程会不可避免吸潮或者变质。

(2) 为保证质量需要烘干，但每次烘干都需要多取样品，扔弃或者倒回包装会引起浪费或污染。

为了解决以上问题，结合环境、食品行业中快速检测试剂的封装方式，建议将定量膨润土封装进一次性塑料滴管，从而解决以上的问题。该方法实现的标准样少数企业之间使用效果反映良好，具体实现方式如下：

(1) 订做一定体积(如3mL)的一次性塑料滴管(或将普通滴管前端小口剪除)。

(2) 为避免样品吸潮保证滴管内部无水蒸气，将滴管正置于70℃消解器中(或者其他加热装置)加热10min。

(3) 精确称取0.200g烘干冷却的膨润土200目粉末样品(吸蓝量为30.00g/100g)，用小漏斗小心加进滴管，在加热装置中静置10min。

(4) 稳定后，采用封口机将样品封装，做好吸蓝量、生产日期、生产单位等关键标识，即产品标准样，见图1。

图1 封装示意

2.4 使用方法

标准样使用方法与普通膨润土样品测试无异，使用时，倒置滴管，轻轻弹管口几下，然后小心剪开封装后的滴管，将样品倒入盛有50mL蒸馏水的锥形瓶中。为避免粉末粘附在滴管内，多次吸取混合液清洗滴管(由于标准样品封装在滴管内，该过程非常简单)，最后按照标准测试，得到滴定体积并可以根据公式计算得到吸蓝量值。滴定值与标准值进行比对，若基本误差在5%以内，说明亚甲基蓝溶液配制没有问题，可正常使用。

由于不同的亚甲基蓝药剂含量不同，但亚甲基蓝用量与膨润土蒙脱石含量基本呈线性关系，因此，若误差较大，根据标准样品折算系数。如标准样吸蓝量30.00g/100g，实际滴定体积是41.3mL，则吸蓝量与亚甲基蓝的换算公式如下：

M =K·V

式中：M ——吸蓝量(g/100g)；

V ——体积(mL)；

K ——换算系数(g/mL·100g，此种情况下换算系数为0.726)。

对于某些用户，只需要知道膨润土吸蓝量是否达标，不需要具体数据，那么操作更加简单，达到滴定体积41.3mL即可。

2.5 行业推广试用

该方法及样品在小范围内使用效果良好，但要推广为行业服务，首先行业要达成共识，认可该标准物质。同时由于膨润土结构的复杂性，不同地区测试结果会有不同变化，因此在推广前要多个企业试用，同时进行信息汇总，有问题可以及时对产品进行改进。

行业认可之后，产品需要有资质的单位进行生产，保证产品的权威性和准确性。

3 终点判断法

3.1 传统方法(玻璃棒滤纸法)

3.1.1 测试过程

(1) 每次滴加后，摇晃15～30s，用直径2.5～3.0mm的玻璃棒沾一滴试液滴于中速定量滤纸上，观察在中央深蓝色斑点周围有无出现淡蓝色晕环。

(2) 若未出现，则继续滴加。当深蓝色斑点周围刚出现淡蓝色晕环时，再摇晃30s。

(3) 用玻璃棒沾一滴试液于滤纸上，若淡蓝色晕环仍不消失，即为滴定终点，记下滴定所耗次甲基蓝标准溶液的毫升数。

3.1.2 原理分析

传统方法测试主要利用了蒙脱石的吸附性，而吸附终点的判断则巧妙利用了其颜色的微妙变化。笔者将一个吸蓝量28.5g/100g的产品进行检测，每次滴2mL亚甲基蓝溶摇匀后，取0.5mL测试液离心分离(离心管底端为离心后的膨润土，上为离心液)，观察颜色变化，见图2。

图2 吸蓝量测试颜色变化示意

从图2中可以明显发现以下几个现象：

(1) 未滴加亚甲基蓝溶液的(0mL)混合液离心后，离心液无色透明。

(2) 随着亚甲基蓝溶液的滴加(2mL)，离心液变成深蓝色(采用玻璃棒滤纸法在滴定初期也能看到这种现象)。

(3) 随后滴加量逐渐增大(4～28mL)，离心液又变回无色透明。

(4) 刚到达终点(30mL，微微过量)，离心液出现淡淡的湖蓝色(标准中描述的淡蓝色)。

(5) 滴加过量后(32mL)出现明显的湖蓝色。

以上的颜色变化过程在滤纸上反映出来就是传统的方法。当然，采用此方法可以更直观判定滴定终点，但操作起来会相当复杂，根据已有经验，笔者采用了一种简单可行的毛细管法。

3.2 毛细管法

该方法的思路就是采用毛细管吸取测试液，采用絮凝进行固液分离，观察毛细管中清液颜色是否有湖蓝色判断是否到终点，操作示意见图3，具体步骤如下：

图3 毛细管法操作示意

(1) 采用80μL的毛细管代替玻璃棒，快速蘸取滴加亚甲基蓝的测试液。

(2) 蘸取0.1%的PAM溶液。

(3) 摇晃两次，毛细管中的膨润土颗粒迅速絮凝，可以明显看到清液的颜色。

(4) 根据颜色是否有湖蓝色判断终点是否到达(毛细管法每蘸一次需要消耗一根毛细管，但由于毛细管本身价格便宜，同时可以洗净烘干重复利用，检测成本更低)。

4 结语

本文是笔者根据多年工作经验和实际工作中遇到的困难思考形成的，该方法及思路有以下关键点：

(1) 标准样原料的选择与制备非常重要，也是笔者一直在研究的方向。

(2) 标准样的干燥及封装步骤，本文的方法结合其他行业成熟的产品提出，简单实用。

(3) 标准样品的试用及行业讨论认同，这一项工作是后期需要一直关注的，希望行业能给予大力的支持。

(4) 毛细管法经实践证明可行，该法也希望行业内朋友进行验证，同时据此探索全自动检测的原理和方法。

[1]中国国家标准化管理委员会.GB/T 20973-2007 膨润土[S].北京：中国标准出版社，2007.

[2]中华人民共和国建设部.JG/T 193-2006 钠基膨润土防水毯[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]国家建筑材料工业局.JC/T 593-1995 膨润土试验方法[S].北京：中国标准出版社，2004.

Research on Bentonite Ethylene Blue Adsorbed

PENG Chun-yan1, WANG Xian-san2, WANG Zhi-qiang2
(1. Institute of Technical Information for Building Materials Industry, Beijing 100024, China; 2. China National Non-metallic Minerals Industry Co., Ltd., Beijing, 100142, China)

The writer puts forward a thought about standard sample of bentonite ethylene blue adsorbed,and a new method to judgement the endpoint, hope to get valuable advice to Improve the bentonite ethylene blue adsorbed test method.

bentonite; ethylene blue adsorbed; standard sample; capillary method

P619.255；TQ041.7

A

1007-9386(2014)05-0020-03

2014-05-14