超声萃取-离子色谱法快速准确测定建设用砂中氯离子

李 曼 郭中宝 刘 璐 徐丹华 梅一飞（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

建设用砂是建筑工程主要材料之一，随着我国建筑业发展和国家对建筑工程质量的重视，建设用砂中氯离子的含量也越来越受到关注，因为氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，当接触到钢铁表面，能迅速破坏钢铁表面的钝化层，引起钢筋局部腐蚀，对腐蚀过程具有催化作用，可以说氯化物的侵入是引起混凝土中钢筋腐蚀的主要原因之一，严重影响混凝土的耐久性[1]。目前检测建设用砂中氯离子含量应用较多的是硝酸银标准溶液滴定法[2]、电位滴定法[1]和离子选择电极法[3]，这三种方法各有优缺点，1）硝酸银标准溶液滴定法：设备简单，便于操作，数据比较准确，但是其终点颜色的变化不是突变，难以准确判定终点，各人的判定必会存在着较大的差异，并且实验中会使用到硝酸银等化学试剂，不利于环境友好。2）电位滴定分析法：快速、直观，但是滴定过程中由于形成的絮状沉淀，易沉积在银电极和双盐桥电极的测量端，对结果干扰，故测量过程中应随时冲洗电极末端，操作比较繁琐；3）离子选择性电极法：仪器设备简单，操作简单，适用范围宽，但测定的准确度并不很高，它受溶液或悬浊液组分、液体接界电势、温度等多种因素的变化的影响，在实际工作中要求经常校正；其中国家标准GB/T14684-2011中规定的是硝酸银标准溶液滴定法。

近年来，离子色谱法由于选择性好、操作简单、分析速度快、结果准确等诸多优点[4]，在建材行业的应用越来越广泛，但未见应用在建设用砂中氯离子检测的报道。本文采用超声波—离子色谱法快速准确的测定建设用砂中的氯离子，参照国家标准GB/T14684-2011中规定的前处理方法，并且辅助超声提取的方法，与之相比，大大缩短了前处理的时间，不仅分析速度快，结果准确。

2 试验部分

2.1 仪器与试剂

ICS-1000型离子色谱仪（美国Dionex公司）、IASRS-UL TRA Ⅱ4mm阴离子抑制器、EGC-KOH淋洗液自动发生器；

超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；

电热鼓风干燥箱（上海一恒科技有限公司）；

纯水机（MILLIPORE）；

0.22μm的尼龙滤膜；

SEP-H柱（希波氏 天津市富集科技有限公司）：使用前需用去离子水活化；

纯水：电导率小于18.3MΩ·cm，经0.22μm的尼龙滤膜过滤；

1000 mg/L Cl-标准溶液（购自国家标准物质研究中心）：临用时逐级稀释。

2.2 色谱条件

IonPacAs18型分离柱（Φ4mm×250mm）；IonPacAG18型保护柱(Φ4mm×50mm)；检测器：电导检测器；流动相：25mmol/LKOH等浓度淋洗；流速1.0mL/min；抑制电流为60 mA；柱温30℃；进样量25μL。

2.3 试验方法

2.3.1 样品的制备

称取已于（105±5）℃烘干至恒重的试样500g，精确至0.01g，将试样倒入磨口瓶中，用容量瓶量取500mL蒸馏水，注入磨口瓶，盖上塞子，摇动一次后，置于超声波清洗器中，超声10min，然后再摇动一次，将上层已澄清的溶液过滤待测。

2.3.2 标准曲线和检出限

通过对Cl-储备液进行稀释配制成浓度分别为1mg﹒ L-1、10mg﹒ L-1、25mg﹒ L-1、50mg﹒ L-1和 100 mg﹒L-1的Cl-标准溶液系列，经过0.22μm的尼龙滤膜、H柱后注入离子色谱，以峰面积A（μS·min）为纵坐标，以浓度c（mg/L）为横坐标，得到Cl-标准工作曲线及线性回归方程见图1。按照3倍信噪比计算方法得到的检出限（3S/N）为0.01mg﹒L-1。

2.3.3 样品分析

样品经过0.22μm的尼龙滤膜、H柱分别去除颗粒物、阳离子，然后进入离子色谱，根据所得色谱峰面积及标准曲线进行定量分析，样品分析色谱图见图2。

图1 Cl-标准工作曲线及线性回归方程

图2 样品分析色谱图

3 结果与讨论

3.1 超声萃取时间的选择

为了实现建设用砂中的氯盐在短时间内充分溶解，本文考察了超声萃取时间分别为0min、5min、10min、20min、30min、45min对测定结果的影响，如图3所示。

图3 不同超声萃取时间对测定结果的影响

结果表明，超声萃取时间大于10min时，随着超声时间的延长，样品中氯离子的浓度不再增加，超声时间大于10min已经萃取完全，并且与国家标准GB/T14684-2011中规定的方法测得数值一致，确定超声萃取时间为10min。

3.2 精密度试验

按照试验方法，分别选择Cl-浓度分别为10 mg﹒L-1和25 mg﹒L-1两个样品，测得其相对标准偏差（（n=6），分别为0.54%和0.82%，精密度满足试验要求。

3.3 准确度试验

试验选择不同浓度的氯离子标准溶液进行方法的准确度试验，结果见表1。

表1 准确度试验结果

由此可见，相对偏差均小于2%，该方法测定建设用砂中氯离子含量具有较高的准确度。

3.4 回收率试验

按照试验方法对3种建设用砂样品进行加标回收试验，测定结果见表2。

其回收率在95.0%～105.2%之间，满足实验要求。

表2 回收率实验结果

4 结 语

采用超声萃取-离子色谱法测定建设用砂中的氯离子，具有试样前期处理简单、快速，测定快速准确，绿色环保等优点，可以极大的提高分析效率。

[1]朱海波，黄国凡，钱甜甜.建筑用砂氯化物含量的检测方法[J].上海计量测试，2012，（02）：30-32

[2]GB/T 14684-2011 建设用砂[S].

[3]江映，胡宏波.建设用砂氯离子快速测定方法—离子选择电极法[J].混凝土世界，2012，（08）：107-116

[4]牟世芬，刘克纳，丁晓静.离子色谱方法及应用[M].北京：化学工业出版社