离子色谱法快速测定玻镁平板中氯离子

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(中国建材检验认证集团股份有限公司, 北京 100024)

玻镁平板(又称防火复合板、氧化镁板)是以氧化镁、氯化镁或硫酸镁、水三元体系,经合理配制和改性而制成的性能稳定的镁质胶凝材料。它是以中玻纤网布或其他材料为增强材料,以轻质材料为填充物复合而成的新型不燃性装饰材料,具有防水、防火、无毒、无味、不冻、不腐、阻燃、不开裂、不变形、高强质轻、施工方便、使用寿命长等优点[1]。建筑装饰市场的蓬勃发展,以及对防火要求的提高使得玻镁平板得到了飞速的发展。目前,玻镁平板主要被应用于室内非承重内隔墙和吊顶,以及各类装饰板的基板。

玻镁平板中氯离子的大量存在,使得返卤现象容易出现,这对金属有腐蚀性。通过试验发现,同一类板材中氯离子含量越高,返卤现象越严重,腐蚀性越强[2]。因此,测定氯离子的含量具有重要的意义。JC 688-2006[3]中提出了测定氯离子含量的方法,其引用GB/T 8077-2000[4]中电位滴定法进行氯离子含量的测定,该方法数据处理繁琐,对仪器的精度要求较高,对于微量滴定准确度较差[5]。目前人们对玻镁平板进行了改进,出现了诸如中镁平板的新型材料,其中氯离子含量较低,标准提供的方法的实用性有待商榷。

离子色谱法具有重现性好、检出限低、精密度高、准确性好、测样速率快和能多组分同时测定等优点。离子色谱法主要用于测定各种离子的含量,特别适用于测定水溶液中低含量的阴离子,例如水质分析、食品分析、生物体液(尿和血等)中的离子测定,以及钢铁工业、环境保护等方面的离子测定,其能高度灵敏地测定被分离的离子[6-10]。本工作提出了离子色谱法快速测定玻镁平板中氯离子的含量。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

Dionex ICS-1000型离子色谱仪,配电导检测器;ASRS-4 mm型阴离子抑制器;Milli-Q型超纯水机。

F-、Cl-、SO42-、NO3-混合标准储备溶液:1 000 mg·L-1,对其进行逐级稀释至1,5,10,25,50 mg·L-1的标准溶液。

硝酸为优级纯,试验用水为去离子水(电阻率为18.2 MΩ·cm)。

1．2 仪器工作条件

Dionex AS-18型阴离子分析柱(4 mm×250 mm),AG-18型保护柱(4 mm×50 mm);柱温为30 ℃;抑制器电流为40 mA;电导检测器,检测器温度为35 ℃;淋洗液为20 mmol·L-1氢氧化钾溶液,流量为1.0 mL·min-1;进样量为0.25 μL。

1．3 试验方法

将样品破碎,用粉碎机粉磨,用方孔筛筛分,收集0.125～0.250 mm的颗粒为待测试样。称量试样0.200 0～0.500 0 g于100 mL烧杯中,加入水50 mL和1.45 mol·L-1硝酸溶液2.00 mL,加热煮沸,并保持沸腾5 min,冷却后定容至100 mL容量瓶中。将上述样品溶液经0.22 μm尼龙滤膜和H型阳离子交换柱处理后,按仪器工作条件进行测定。

根据测得的氯离子峰面积,由线性回归方程计算得到氯离子的质量浓度,再根据公式(1)计算出样品中氯离子的质量分数(wCl-):

wCl-=ρ×V×k×100/(m×106)(1)

式中:ρ为从线性回归方程中计算得到的氯离子的质量浓度,mg·L-1;V为待测溶液的体积,mL;k

为稀释倍数;m为待测样品的称样量,g。

2 结果与讨论

2．1 色谱图

按仪器工作条件对不同质量浓度的F-、Cl-、SO42-和NO3-的混合标准溶液进行测定,测得的离子色谱图见图1。

1-1 mg·L-1;2-5 mg·L-1;3-10 mg·L-1; 4-25 mg·L-1;5-50 mg·L-1图1 不同质量浓度的混合标准溶液的色谱图Fig. 1 Chromatograms of the mixed standard solution with different mass concentrations

由图1可知:各离子的分离效果较好,目标峰与杂质峰分离良好,Cl-的出峰时间为3.79 min。

2．2 硝酸溶液用量的选择

试验中用硝酸溶解样品,加入硝酸的量过低,样品溶解不充分,测得氯离子的含量偏低;硝酸用量过高,其他微量阴离子的含量难以准确测定。因此,硝酸用量的选择是试验的关键。试验考察了1.45 mol·L-1硝酸溶液的用量对氯离子测定的影响,其结果见图2。

图2 硝酸溶液的用量对氯离子测定的影响Fig. 2 Effect of amount of nitric acid solution on determination of chloride ion

由图2可知:当硝酸溶液的用量低于2.00 mL时,氯离子水解不充分;当硝酸溶液的用量大于2.00 mL时,氯离子的质量浓度几乎不变。试验选择加入1.45 mol·L-1硝酸溶液2.00 mL。

2．3 淋洗液和淋洗液流量的选择

离子色谱法分析阴离子时,常用到OH-型和CO32-/HCO3-型淋洗液。CO32-/HCO3-型淋洗液经抑制器抑制后转变为碳酸,会部分电离,从而产生H+和HCO3-,使得背景值较高,信噪比较低[11];OH-型淋洗液经过抑制后转变为水,背景电导较低,大大提高了信噪比[12]。试验选用氢氧化钾溶液作为淋洗液。

待测组分的保留时间主要受淋洗液和流量影响,由于氯离子的极性较大,色谱峰出峰时间较早,易受其他峰的影响。淋洗液的流量过大,保留时间减少,同时会使样品中阴离子峰与杂质峰难以分离;淋洗液的流量过小,出峰时间拖后,峰形较差[13-15]。经试验优化,选取氢氧化钾淋洗液的浓度为20 mmol·L-1、流量为1.0 mL·min-1。

2．4 标准曲线和检出限

按仪器工作条件测定1,5,10,25,50 mg·L-1的混合标准溶液,以氯离子的质量浓度为横坐标,对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果表明:氯离子的质量浓度在1～50 mg·L-1内呈线性,线性回归方程为y=0.428 7x-0.137 2,相关系数为0.999 9。

同时做11次空白试验,根据3倍信噪比计算出氯离子的检出限(3S/N)为0.15 mg·L-1。

2．5 精密度试验

对25 mg·L-1氯离子标准溶液连续进行6次平行测定,测定值的相对标准偏差(RSD)为0.75%。

2．6 样品分析

目前市场上出现的中镁平板是在传统玻镁板生产工艺上,进行技术革新和工艺优化,解决了传统玻镁板返卤问题。按试验方法对3个中镁平板试样进行分析(定容体积为100 mL,稀释倍数为1),其结果见表1。

在上述样品中加入一定量的氯离子标准溶液,进行加标回收试验,其结果见表2。

由表2可知,加标的回收率为90.0%～102%。

本工作建立了快速测定玻镁平板中氯离子含量的离子色谱法,该方法方便、快速、准确,尤其适用于氯离子含量较低的新型玻镁平板材料,具有广泛的应用前景。

表1 样品分析结果Tab. 1 Analytical results of the samples

表2 回收试验结果Tab. 2 Results of test for recovery

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