原子吸收光谱法测定水泥中氧化镁含量的研究

杨喜英

（1.山西省交通科学研究院 太原市 03006；2.黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原市 030006）

原子吸收光谱法测定水泥中氧化镁含量的研究

杨喜英1，2

（1.山西省交通科学研究院 太原市 03006；2.黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原市 030006）

采用原子吸收光谱法对水泥中的氧化镁含量进行了测定研究，用氢氧化钠熔融-盐酸分解试样，氯化锶消除其他元素的干扰，并对方法的准确性进行了考察，回收率在91%～104%之间，方法的相对标准偏差小于3%，检出限可达0.008ug/ml。结果表明，原子吸收光谱法测定氧化镁含量具有快速准确、高精密度、高灵敏度等优点，对确保工程质量有重要意义。

原子吸收光谱法；水泥；氧化镁含量

水泥作为一种水硬性无机胶凝材料在公路工程建设中应用非常广泛，但是在其生产过程中，若生料石灰石中碳酸镁含量过高会导致水泥中氧化镁含量偏高。氧化镁水化时产生体积膨胀但和水泥水化不同步，常在水泥水化后才开始发生，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因此水泥中的氧化镁是造成水泥安定性不良的原因之一，确定水泥中氧化镁的含量，以保证工程质量，是非常重要的。

GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》对水泥中氧化镁含量进行了规定，如表1所示。

表1　通用硅酸盐水泥氧化镁含量技术要求

目前，水泥中氧化镁含量的测定方法主要依据GB/T 176-2008《水泥化学分析方法》：

（1）EDTA滴定差减法（代用法）。此方法操作简单，是应用广泛的传统化学分析方法，但其所需试剂种类繁多，溶液配制及标定过程复杂，试验前期准备时间长，试验结果受多种因素影响而易出现误差，如检测人员试验基本功的强弱、试验操作环节的控制、滴定终点的确定因人而异等等。

（2）原子吸收光谱法（基准法）。此方法测定简便准确，分析周期短，测量进程快；灵敏度高，火焰原子吸收光谱法的灵敏度可达ppm到ppb级；灵敏度高，相对误差小于1%；适合批量测定，是目前仪器分析应用广泛的一种方法。

本文采用原子吸收光谱法测定水泥中氧化镁含量，并对其回收率、重复性和检出限进行了研究。研究结果表明，该方法测定水泥氧化镁含量加标回收率为91%～104%，方法的相对标准偏差小于3%，检出限可达0.008ug/ml。

1　实验部分

1.1仪器及工作条件

TAS-986原子吸收分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；分析天平（万分之一）；镁空心阴极灯（美国PerkinElmer）；电热鼓风干燥箱；银坩埚等。仪器最佳工作条件如表2。

表2　仪器工作条件

1.2试剂和标准物质

实验所用氢氧化钠、盐酸、氯化锶为优级纯，水为纯净水。氧化镁为基准试剂（国家标准物质研究中心）。

1.3样品来源

实验所用的水泥样品为阳泉冀东水泥有限公司生产的P·O42·5普通硅酸盐水泥。

1.4样品处理

取约200g水泥样品用孔径为80um的方孔筛进行筛析，将筛余物中的金属铁用磁铁吸去后再次研磨，直至所有样品通过80um的方孔筛，将样品混合均匀后用四分法取约100g装入样品密封袋中待用。

用万分之一天平称取上述样品约0.1000g并置于银坩埚中，加入约3.5g氢氧化钠后盖上五分之四左右的坩埚盖，待高温炉的温度升到750℃时，将此坩埚放入其中熔融约10min，取出冷却至室温。准备一盛有约100ml沸水的250ml烧杯，将冷却后的坩埚放入其中并在烧杯上盖一表面皿，将此烧杯放入通风橱内的低温电热板上，加热至熔块浸出，用干净镊子取出坩埚，将坩埚及坩埚盖用纯净水冲洗干净后再用热盐酸（1+9）进行冲洗，然后用玻璃棒轻轻搅拌烧杯中的溶液并一次性加入35ml盐酸（1+1）。将上述溶液加热煮沸后冷却至室温，随后转移到250ml容量瓶中，用纯净水稀释至标线，摇匀静置待用。

1.5标准曲线的绘制

将氧化镁基准试剂放入950℃的高温炉中灼烧约1h，取出放入干燥器中冷却至室温。

用万分之一天平称取1.0000g（精确至0.0001g）上述氧化镁，置于250ml烧杯后加入50ml纯净水浸润，再加入20ml盐酸（1+1）。将烧杯移入通风橱的电热板上进行低温加热，直至溶液澄清，此时氧化镁已完全溶解。取下烧杯待溶液冷却至室温后将其转移到1000ml容量瓶中，加纯净水稀释至刻度标线，摇匀。此标准溶液氧化镁的浓度为1.0mg/ml。

将上述1.0mg/ml的标准溶液稀释20倍：准确吸取50.00ml、1.0mg/ml氧化镁标准溶液加入到1000ml容量瓶中，加纯净水稀释至标线，摇匀，此时得到氧化镁标准溶液的浓度为0.05mg/ml，将其作为氧化镁标准溶液的母液。

吸取上述氧化镁标准溶液母液0.00ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml、6.00ml，分别加入到250ml容量瓶中，依次加入15ml盐酸、5ml氯化锶（锶50mg/ml）溶液，加纯净水稀释至标线，摇匀，此时得到氧化镁浓度为0.000ug/ml、 0.200ug/ml、0.400ug/ml、0.600ug/ml、0.800ug/ml、1.000ug/ml、1.200ug/ml系列标准溶液。按照表2中仪器工作条件测定MgO系列标准溶液的吸光度，根据数据计算对应的回归方程以及相关系数，在工作曲线范围内，线性关系良好，结果如图1、表3。

表3　回归方程及线性系数

2　结果与讨论

2.1干扰与消除

在测定Mg元素时，水泥样品中存在硅、铝、钛等能与镁形成稳定的耐热化合物，导致溶液中镁的原子化率降低，原子吸收率下降，测定结果偏低。因此需在标准溶液及样品溶液中加入“释放剂”氯化锶溶液，由于锶和铝形成更稳定的化合物，且加入的锶的量大，极易取代镁铝化合物中的镁，使得镁的原子化率得以恢复。同时，由于Mg在原子吸收测定过程中非常灵敏，水、试剂、容器等的污染均会对实验结果造成很大的影响，应在实验过程中严格注意。

2.2样品测定

从处理好的样品溶液中吸取5ml置于100ml容量瓶中，依次加入6ml盐酸（1+1），2ml氯化锶溶液（锶50mg/ml），用纯净水稀释至标线，摇匀。将平行处理2次的水泥样品按照表2的仪器工作条件，用原子吸收光谱法测定样品溶液的吸光度，根据工作曲线回归方程计算出对应的氧化镁的浓度，最终计算出氧化镁的质量分数，结果见表4。

表4　水泥样品测定结果

2.3准确度实验

为考察该方法的准确性，以水泥样品1为例作加标回收率试验及稀释10倍后做精密度试验，结果见表5、表6。

表5　MgO的加标回收率试验（ug/ml）

表6　MgO的精密度试验（n=6，ppb）

由表5、表6可见被测氧化镁的回收率在91%～104%之间，RSD小于3%，说明用该法测定水泥中的MgO含量准确度高、重现性好。

2.4检出限测定

用与上述实验步骤相同的试剂、方法测定空白溶液20次，对测得的试验数据进行处理，计算此分析方法中氧化镁的检出限为0.008ug/ml。

3　结语

本文采用原子吸收光谱法测定水泥中氧化镁的含量，精确度高，检出限低，回收率理想，是一种操作简便快捷、结果准确的分析测试方法。

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Determination of Magnesium Oxide in Cement by Atomic Absorption Spectrometry

YANG Xi-ying1，2
（1.Shanxi Transportation Research Institute，Taiyuan 030006，China；2.Key Laboratory of Highway Construction and Maintenance Technology in Loess Region，Ministry of Transprot PRC，Taiyuan 030006，China）

Magnesiun oxide（MgO）in cement was determiner by flame atomic absorption spectrometry（FAAS）in the paper.The sample was meltted by NaOH and dissolved by HCl，and other elements could be eliminated by Srcl2.The paper also studied the accuracy of the method，the recoveries were 91%～104%and the relatively standard deviation less than 3%，the detection limit was 0.008ug/ml.The results show that this method is characterized with easily operation，good reproductivity and high sensitivity，so it is important to ensure the engineering quality.

Atomic absorption spectrometry；Cement；Magnesium oxide

U414.1+5

B

1673-6052（2016）03-0059-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.018