火焰光度法测定混凝土用水中碱含量的探讨

（中铁五局测绘试验中心，贵州贵阳550003）

0 引言

水质分析是指对水中的杂质（或污染物）含量及一些有关的物理常数进行测定，它属于环境分析的一个组成部分。铁路工程水质分析的任务：第一是鉴定混凝土用水的水质，是否满足混凝土用水标准的要求；第二是按照混凝土耐久性要求，对水质进行分析，并确定化学侵蚀环境的作用等级，采取相应的技术措施[1]。而碱含量的检测是混凝土质量控制的重要环节之一[2]。依据TB10424-2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》[3]铁路工程混凝土用水要求碱含量＜1500 mg/L，而检测方法按照JGJ63-2006《混凝土用水标准》[4]中推荐的《水泥化学分析方法》GB／T 176-2017[5]中火焰光度法测定水泥中氧化钾和氧化钠含量的方法进行。

首先该方法分析步骤中样品质量为m=0.2000g，对于水泥适用，但是对于无色透明的液体水来说，对其检测时是否可以直接抽取样品进行火焰光度计测定[6]，或者也应按水泥样品处理方法来对水样进行硫酸-氢氟酸处理，有文献认为在水样检测时按照GB/T 8077-2012对混凝土外加剂总碱量测定时的样品处理方法进行处理和试验[7]。依据混凝土用水的实际情况，本文结合TB10104-2003[8]和GB/T 8077-2012[9]中火焰光度法测定钾钠含量的方法，将混凝土用水碱含量的样品分析步骤和结果计算方法做了改进。

1 试验方法

同时采用以下四个方法进行10个样品的测试，其中方法四为改进后的试验方法。

方法一：直接抽取50mL水样，置于100mL容量瓶中，定容摇匀后直接测定碱含量。

方法二：TB10104-2003的硝酸和氯化锂处理样品的碱含量测定方法。

方法三：GB/T 176-2017的硫酸-氢氟酸处理样品的碱含量测定方法。

方法四：吸取50mL水样于150mL瓷蒸发皿中，加入40～50mL热水，置于电加热板上加热蒸发，保持微沸5min后取下冷却，加入1滴甲基红指示剂，用氨水（1+1）中和至黄色，再加入10mL碳酸铵溶液，搅拌，在通风橱内加热保持微沸20min～30min。用快速滤纸过滤，以热水充分洗涤，滤液收集于100mL容量瓶中，冷却至室温。用盐酸（1+1）中和至溶液呈微红色，用水稀释至刻度，摇匀。

2 仪器设备和试剂

①甲基红指示剂，氨水，碳酸铵，盐酸，硝酸，氯化锂，硫酸和氢氟酸均为试验室分析纯试剂；②氧化钾、氧化钠标准溶液：氯化钾（KCl，基准试剂）和氯化钠（NaCl，基准试剂）配制成标准溶液B每mL含0.5mg氧化钾及0.5mg氧化钠。③移液管（50mL）、容量瓶（100mL）④火焰光度计，型号6400A，上海仪电分析仪器有限公司；⑤电子天平，型号FA2004，上海良平仪器仪表有限公司；⑥蒸馏水：符合GB/T 6682-2008中三级水的要求。

3 样品来源

随机抽取委托单位送检的10个水样，样品信息见表1。

表1 水样信息表

4 试验步骤

（1）工作曲线的绘制：

分别向100mL容量瓶中加0mL、1mL、2mL、4mL、6mL 、8mL、10mL、12mL标准溶液B，用水稀释至标线摇匀，存储于塑料瓶中，浓度（单位为mg/100mL）依次为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0。将火焰光度计调整到最佳状态，按仪器使用规程进行测定，用吸光度读数为纵坐标，氧化钾和氧化钠含量为横坐标，分别绘制氧化钾与氧化钠的工作曲线。

（2）样品测定：

在火焰光度计上，按仪器使用规程，在测定完标准曲线的仪器下进行氧化钾和氧化钠含量的测定，根据样品在火焰光度计上的吸光度读数，在标准曲线上分别查出氧化钾和氧化钠的含量。同时进行空白试验。

（3）结果计算：

依据火焰光度计上样品的吸光度，在工作曲线上查出溶液中氧化钾和氧化钠的含量，并扣除空白试验，氧化钾和氧化钠的质量分数分别按式1和式2进行计算：

碱含量以Na2O含量计按式4.3计算：

（4）试验结果：

采用四种分析方法同时对10个样品进行碱含量的测定，并进行平行试验，结果见表2。

表2 水样碱含量结果（单位：mg/L）

由表2可见，改进后的方法四碱含量结果与方法三碱含量结果基本一致。而方法一水样没有经过样品处理，直接测试的结果最大，原因可能是水里面的杂质、可溶物、不溶物等直接进入仪器读数导致碱含量偏大。而方法二适用于只含有钾和钠离子的水样[10]，并没有考虑钙镁及其他离子的影响[11]，这些离子也导致碱含量结果偏大。

（5）加标回收率试验

用改进的分析方法做加标回收试验，共做6次，依次加入标准含量5.0mg/L、10.0mg/L、20.0mg/L，试验结果见表3。回收率在98.4～110.8%，平均回收率104.2%。

表3 加标回收率试验结果

5 结语

（1）经过改进后的分析方法碱含量结果与原标准方法的碱含量结果基本一致，加标回收率平均结果达到104.2%，达到要求。

（2）改进后方法样品用量用体积表示，用移液管来取样，更加符合样品实际情况。

（3）处理样品不用氢氟酸和硫酸，因而用磁坩埚取代了铂坩埚，节约成本，减少了环境污染和操作风险。

（4）经过改进后的分析方法考虑到混凝土用水可能的几种情况，对样品的处理方法合理适用。