I CP-AES法测定水泥中的氧化镁

2012-08-24凌美英

质量技术监督研究 2012年6期

凌美英，尹娜

（福建省产品质量检验研究院福建福州 350002）

水泥是一种需求量很大、用途广泛的建筑材料。其中不同氧化镁的含量对水泥产品的性能和质量有着不同的影响。目前国家标准规定水泥中氧化镁含量的测定方法是采用EDTA络合滴定法[1]和原子吸收光谱法，这些传统的化学分析方法，耗时长、繁琐、工作量大。其中最常用的EDTA络合滴定法，它测定的是钙、镁、锰的总量，差减法（钙、镁、锰的总量减去钙和锰的含量）测得氧化镁的含量。电感耦合等离子体发射光谱分析（ICP-AES）技术，由于具有较高的原子化、蒸发和激发能力，可以避免一般分析方法的基体干扰、化学干扰，从而使基体效应和共有元素的影响变得不明显，并且可以多元素同时测定（可同时测定三氧化二铁、三氧化二铝、一氧化锰、氧化钾、氧化钠、二氧化钛等），有时实验室需要测定水泥中的多种成分，用电感耦合等离子体发射光谱法测定即显示其极大的优势（省时）。校准曲线的线性范围可达5个数量级以上，在大多数情况下，元素浓度与测量信号呈简单的线性关系[2]。

通用硅酸盐水泥的生产工艺是经过高温煅烧而成的，经过高温煅烧后其中镁主要是以氧化镁的形式存在。本方法采用ICP-AES技术检测水泥中的氧化镁，其方法原理与国标GB/T 176-2008标准中的氧化镁的测定——原子吸收光谱法（基准法）是相同的，都是通过测定溶液中的镁离子浓度，从而得出氧化镁的浓度。本法测定水泥中的氧化镁是通过酸溶试样后，试样中的氧化镁转化为二价镁离子的形式存在与溶液中，可以直接进行测定镁含量换算成氧化镁含量，省去了EDTA络合滴定法中必需测定的钙、镁、锰的总量和钙含量、锰含量的步骤，达到了很好的精密度与准确度，并且分析速度快，成本低，可大批量测定。满足了现代化生产和日常分析的需求。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

Prodigy全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪（美国，Leeman）。CID固体检测器，波长范围170～900nm，中阶梯光栅，分辨率≤0.005nm(200nm处)。工作条件为：功率1.1KW，等离子体气体流量，冷却气流量19L/min，辅助气流量0.5L/min，雾化器雾化压力34 PSI，蠕动泵速度1.4mL/min，积分时间20s，重复次数3次。观测方式水平，驱气设置为低驱气。

超纯水机（美国阿修罗，AXCLI810-2）；电热板（或万能可调节电炉）；电子天平（梅特勒-托利多仪器）；干燥器；聚四氟乙烯烧杯；容量瓶（500mL）。

1.2 试剂及材料

镁标准溶液：1000?g/mL，用去离子水配制成50?g/mL的储备液；

氢氟酸（1.15g/cm3～1.18g/cm3，质量分数40.0%）；

高氯酸（质量分数70.0%～72.0%）；

盐酸（质量分数36.0%～38.0%）；

硝酸（1.39g/cm3～1.41g/cm3，质量分数65.0%～68.0%）；

王水（盐酸、硝酸以3:1的体积比混合）；

高纯氩气（质量分数 ? >99.99%）；

GSB 08-1356-2008（氧化镁的含量2.34%）；

GBW03201b-2008（氧化镁的含量2.05%）；

实验中所用试剂均不低于分析纯级别，实验用水为超纯水（电阻率≥18.3M?）。

1.3 样品的制备

称取0.1000g水泥试样于聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL王水（HCl:HNO3=3:1），加热溶解，完全溶解后再加入4mL～5mL氢氟酸，煮沸数分钟后，再加入2mL高氯酸，加热冒烟，白烟冒尽后取下，稍冷加入10mL盐酸溶解盐类，冷却、转移至500mL容量瓶中，以超纯水定容至刻度，待测，同时做空白试验。

1.4 标准系列溶液的配制

镁元素标准溶液系列：分别取50?g/mL的储备液1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL于50mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度，混匀，得到1.00?g/mL、2.00?g/mL、3.00?g/mL、4.00?g/mL、5.00?g/mL的标准工作液。在ICP光谱仪上进行测定。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

待测镁元素有多条灵敏线，参考仪器中所提供的镁元素分析线的信噪比及受干扰情况选择多条分析线，通过试验最终确定信噪比高、背景干扰小的镁元素的分析线。分析谱线选择两条，这样可以提高分析的准确度，所选择谱线为285.213nm和279.553nm。

2.2 工作曲线

以配制好的1.00?g/mL、2.00?g/mL、3.00?g/mL、4.00?g/mL、5.00?g/mL的镁元素标准溶液系列，按照设定的分析程序对镁元素做标准工作曲线，工作曲线的截距、斜率及相关系数如下表1所示。

2.3 分析结果与精密度

按照设定的分析程序，分别测定空白溶液和试样溶液，计算待测物质的含量，对样品进行6次平行分析测定，计算相对标准偏差，结果如表2所示。（试样选择水泥标样GSB 08-1356-2008）

2.4 加标回收率试验

准确称取0.1000g水泥试样，加入标准溶液，按选定的方法对试样预处理并进行加标回收率试验，结果如表3所示。（试样选择两种水泥标样，型号如下表所示。）

2.5 基体效应的影响及消除

本方法中水泥样品的称样量仅为0.1000g，溶样后定容至500mL容量瓶中，基体干扰元素浓度很低，本方法选择的待测元素的分析谱线在此分析条件下，基体干扰较小。另外，采用基体匹配法对分析样品进行对比试验，结果也显示基体影响较小。本实验中利用计算机操作软件进行背景扣除。

2.6 实际样品的测定

方法建立起来后，对实际样品进行测定，并与其他检测机构进行了比对。三明某水泥检测机构采用GB/T 176-2008标准中的EDTA滴定差减法（代用法）和龙岩的某水泥检测机构采用GB/T 176-2008标准中的原子吸收光谱法（基准法）进行测试，本单位采用电感耦合等离子体发射光谱法进行测试。一共测试了20个水泥试样，结果显示三家测试结果基本一致。按照GB/T 176-2008标准中规定，同一种方法而不同实验室测试氧化镁的再现性为0.25%，我们三家采用三种方法进行测试，再现性都在0.17%之内，本方法得到了确证，说明本方法测试水泥中氧化镁含量是准确、可行的。测试结果如表4所示。