离子色谱在我国建材行业中的应用进展

李曼，李倩男，徐丹华，韩蔚，郭中宝

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

离子色谱在我国建材行业中的应用进展

李曼，李倩男，徐丹华，韩蔚，郭中宝

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

对国内建材行业相关标准中涉及的离子检测方法进行总结；概述了离子色谱在建材中常见的氯离子、硫酸根、氟离子检测中的应用进展，并对其在建材行业中的应用前景进行了展望。离子色谱法具有快速，选择性好，灵敏度高等优点，在建材行业中会得到越来越广泛的应用。

离子色谱法；建材；氯离子；硫酸根；氟离子

离子色谱法是利用离子交换原理和液相色谱技术测定溶液中阴离子和阳离子的一种分析方法，是液相色谱法的一种。自1975年问世以来，离子色谱法发展迅速，己广泛应用于环境［1-2］、农业［3］、生物医药［4-5］、工业［6］、食品［7-8］、建材［9］等领域，目前已成为分析化学领域中发展较快的分析方法之一［10-11］。随着我国经济建设的高速发展，我国建材行业发展迅速，同时人们对建筑行业中建筑材料及其制品的安全可靠性、耐久性及适用性的关注度也逐步提升，如Cl-，SO42-，F-等一些重要的离子检测指标已被写进建材行业相关的国家标准及行业标准中。离子色谱分析具有快速简便、灵敏、选择性好等优点，并且可以多种组分同时测定［12-14］，在建材行业某些离子检测方面发挥了重要作用。笔者以下简要总结近年来离子色谱在建材行业中Cl-，SO42-，F-检测中的应用进展。

1 在氯离子检测方面的应用

“海砂门”事件曾经轰动了整个建材行业，海砂因释放的氯离子含量超标，腐蚀钢筋，导致墙面和主体结构出现问题，直接影响建筑的寿命和安全［15］。Cl-含量的检测对于建筑材料及其制品是一项非常重要的指标，很多标准中对氯离子的含量都进行了严格的限制，见表1。目前，建材行业采用离子色谱法检测氯离子的标准主要有GB/T 8076-2008《混凝土外加剂》、GB/T 8077-2012 《混凝土外加剂匀质性试验方法》和JC/T 2273-2014 《硅烷/硅氧烷建筑防护剂中有效成分及有害物质测定方法》，其中离子色谱仪的条件为配备电导检测器、抑制器、阴离子分离柱，淋洗液体系可选择碳酸盐淋洗液体系或者氢氧化钾淋洗液体系。

张瑞艳等［16］采用ICS-1000型离子色谱仪（美国Dionex公司）测定了混凝土外加剂中的氯离子含量，利用SEP-RP预处理柱有效地去除了混凝土外加剂中所含的有机物，同时对所测定的氯离子不发生吸附，避免了外加剂中有机物对色谱柱的影响，提高了离子色谱柱效，建立了快速、准确测定混凝土外加剂中氯离子含量的离子色谱法，方法简便，准确，重现性好；刘卫丽等［17］建立了一种准确测定水泥浆混合水中氯离子含量的离子色谱法，该方法样品的前处理条件：在碱性介质中用高温焙烧法除去样品中带色有机物，以消除其对色谱柱的污染和对分析数据准确度的干扰，再用热水浸取灰化物，经过滤、定容后制备成待测溶液，采用离子色谱法测定水泥浆混合水中氯离子含量；李曼等［18］采用超声萃取-离子色谱法快速准确测定建设用砂中氯离子，该方法具有前处理简单、快速、绿色环保等优点，可以大幅提高分析效率。

表1 建材中氯离子的标准检测方法及限量

2 在硫酸根检测方面的应用

建筑材料及其制品中硫酸根含量是衡量材料性能的一项重要指标，目前许多相关标准中都对硫酸根含量作了限量要求。混凝土硫酸盐腐蚀破坏是最常见的影响混凝土耐久性的因素之一，它是一种膨胀性破坏，使混凝土开裂、剥落，从而降低混凝土的强度，往往导致工程结构达不到预期的使用要求［19-21］。如混凝土外加剂中硫酸钠含量直接影响外加剂在混凝土中性能的正常发挥，它不但影响外加剂同水泥的相容性，而且对混凝土的耐久性和寿命也有影响；又如石膏是生产石膏胶凝材料和石膏建筑制品的主要原料，也是硅酸盐水泥的缓凝剂，通常检测石膏的纯度是检测其中的硫酸根含量（以三氧化硫计），国内针对建筑材料及其制品中的硫酸根含量的检测标准方法均为硫酸钡重量法，该方法为经典方法，适用范围广，但测定周期较长，操作过于繁琐，往往不能满足硫酸根快速分析的要求。

郭中宝等［22］建立了一种离子色谱测定混凝土外加剂中硫酸钠含量的方法，将外加剂试样溶于水中，采用反相柱去除溶液中的有机物，经Dionex IonPac AS18色谱柱分离，用30 mmol/L氢氧化钾溶液作流动相进行洗脱，以色谱峰面积定量，方法的检出限（3S/N）为3 μg/L，该方法避免了重量法繁琐的步骤和漫长的分析过程，同时还可以测定混凝土外加剂中氯离子的含量，提高了工作效率；杨学灵等［23］采用阴离子交换树脂对高效减水剂样品进行前处理，使用抑制型电导检测离子色谱法对高效减水剂中硫酸钠含量进行检测，该方法可以准确、灵敏地对高效减水剂中硫酸钠含量进行定量分析；李曼等［24］采用小体积进样离子色谱法测定石膏中的高含量SO3，该方法不仅克服了硫酸钡重量法测定的缺点，而且选择性好，测定结果的精密度和准确度均较高，满足快速定量分析的要求，在石膏的实际生产、质量控制及检测方面有重要意义。

3 在氟离子检测方面的应用

氟化物对一些建筑材料及产品的性能影响很大［25-26］，目前建筑材料及其制品中氟含量的检测主要集中在有机氟化物和无机氟化物两方面，有机氟化物主要是氟树脂涂料中氟含量的检测，如HG/T 4104-2009 《建筑用水性氟涂料》和HG/T 3792-2005 《交联型氟树脂涂料》中将样品经过分离、烘干、氧弹燃烧前处理后经碱液吸收，然后采用氟离子选择电极对氟含量进行测定，而测定无机氟化物的标准主要是针对玻璃、矿石、石膏及石膏砌块、绝热材料等，采用的方法有分光光度法和离子选择电极法。

熊文明等［27］通过对玻璃样品熔样方法的选择、色谱条件的优化和试液的预处理等方面的研究，建立了碱熔-离子色谱法同时测定玻璃中的氟和硫，与传统的分光光度法和离子选择电极法相比较，该方法具有简便快速、灵敏度高、结果准确可靠等特点，可以满足实际样品的分析需要，徐丹华等［28］建立了离子色谱法同时测定石膏及石膏制品中氟和氯含量，该方法具有测定时间短、灵敏度高，结果准确等优点。

4 展望

虽然离子色谱法具有快速、简便、灵敏度高、选择性好、可同时分析多种离子化合物等优点，但在建材行业中的应用尚未普及，而且有很多工作需要探讨。笔者认为制约离子色谱在建材行业中应用的主要问题是成本问题和应用方法研究问题。随着分离技术及检测技术的不断发展，仪器成本的降低，更多应用方法的建立，利于环境友好的离子色谱法必将在建材领域离子检测方面逐步取代传统的化学方法，逐渐被写入相关建材行业的标准中，为建材行业离子检测领域发展发挥更大的作用。

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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

联系人：李曼；E-mail： liman@ctc.ac.cn

2016-07-02