CN112557583A - 一种电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电位滴定测定外加剂中氯离子含量的方法。具体为:将1~5g外加剂与5~10mL硝酸溶液、100~300mL去离子水和0.5~1mL乙二醇溶液混合后,超声溶解5~10min;加入淀粉溶液,以银电极作为指示电极,甘汞电极作为参比电极,分两次加入相同体积的氯化钠标准溶液,搅拌条件下用硝酸银溶液进行滴定至终点,分别得到两次滴定终点时消耗硝酸银溶液的体积;通过空白试验滴定得到两次滴定终点时消耗硝酸银溶液的体积和硝酸银溶液的浓度;计算得到外加剂中氯离子的含量。该方法电位滴定准确性高,重复性限低至0.03%,检测成本低,对检测设备无特殊要求,可在工业应用进行广泛推广。

Description

一种电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法
技术领域
本发明属于建筑工程材料技术领域,具体涉及一种电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法。
背景技术
为了改善混凝土的某些性能,比如为了减少拌合用水量,或者为了提高混凝土流动性,或者减少混凝土凝固时长等作用,常需在施工时向混凝土中加入少量的化学药剂,这些加入到混凝土中起不同作用的化学药剂统称为混凝土外加剂。目前市场上常用的外加剂有减水剂、膨胀剂、缓凝剂、阻水剂、加气剂等,外加剂的成分有萘系、脂肪族类、聚羧酸类等。
混凝土外加剂化学检测指标中一个重要的参数就是氯离子含量,因为氯离子含量过高会腐蚀钢筋材料,造成混凝土结构破坏,导致严重的安全事故。为了预防混凝土氯离子过高造成的危害,需要严格控制混凝土原料中氯离子含量在标准范围内,以满足混凝土施工的安全要求。对于混凝土外加剂中微量氯离子的测定,常用的测定方法有离子色谱法、直接氯离子选择电极法或电位滴定法,但这些方法存在成本高、操作复杂、准确性低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法,该方法电位滴定准确性高,重复性限低,检测成本低,对检测设备无特殊要求,可在工业应用进行广泛推广。
为了解决上述技术问题,本发明提供以下技术方案:
提供一种电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法,包括以下步骤:
(1)称取1~5g混凝土外加剂,加入5~10mL硝酸溶液和100~300mL去离子水,随后加入0.5~1mL乙二醇溶液,并超声溶解5~10min;
(2)向步骤(1)混合液中加入氯化钠标准溶液和淀粉溶液,以银电极作为指示电极,甘汞电极作为参比电极,500-600r/min搅拌条件下用硝酸银溶液进行滴定,得到到达第一个滴定终点时消耗硝酸银体积V1,再加入与第一次所加氯化钠标准溶液相同体积的氯化钠标准溶液,滴定至第二个终点,得到第二个滴定终点时消耗硝酸银体积V2
(3)空白试验:不加外加剂,其他重复步骤(1)和(2),得到空白试验中两个滴定终点时消耗的硝酸银体积分别为V01和V02,并计算得到硝酸银溶液的浓度c;
(4)计算结果:
混凝土外加剂中氯离子所消耗硝酸银体积
Figure BDA0002851551670000021
式中:
V1—试样溶液第一次加氯化钠标准溶液后所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V2—试样溶液第二次加氯化钠标准溶液后总共消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V01—空白试验中第一次加氯化钠标准溶液后所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V02—空白试验中第二次加氯化钠标准溶液后总共消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
混凝土外加剂中氯离子含量
Figure BDA0002851551670000022
式中:
c—硝酸银溶液的浓度,单位为mol/L;
Xcl—混凝土外加剂中氯离子含量,%;
V—混凝土外加剂中氯离子所消耗硝酸银溶液体积,单位为mL;
m—混凝土外加剂样品质量,单位为g。
按上述方案,所述步骤(2)中,当滴定至接近等当量点时,改为每次定量加入0.1mL硝酸银溶液,同时计算一次微商△E/△V的值,当△E/△V的值出现减小时即可停止滴定,滴定终点时的消耗硝酸银溶液体积记录为(V)n,计算终点时消耗硝酸银溶液体积V如下式:
Figure BDA0002851551670000023
式中:
(V)n-2为滴定终点时记录的体积(V)n减去0.2mL;
2E/ΔV2)n-1为(V)n-1对应计算得到的二级微商值,(V)n-1为滴定终点时记录的体积(V)n减去0.1mL;
2E/ΔV2)n为滴定终点时(V)n对应计算得到的的二级微商值。
按上述方案,所述步骤(3)中,硝酸银溶液的浓度
Figure BDA0002851551670000024
式中:
c—硝酸银溶液的浓度,单位为mol/L;
c'—氯化钠标准溶液的浓度,单位为mol/L;
V'—单次所加氯化钠标准溶液的体积,单位为mL;
V0—单次所加氯化钠标准溶液消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL,V0=V02-V01
按上述方案,所述步骤(2)中,加入氯化钠标准溶液体积为10mL,浓度为0.1000mol/L。
按上述方案,所述步骤(1)中硝酸溶液中,硝酸与水的体积比为1:1。
按上述方案,所述步骤(1)中所加淀粉溶液为2-10mL,浓度为8-12g/L。
按上述方案,所述步骤(1)中硝酸银浓度在0.09000~0.1100mol/L。
本发明的有益效果为:
1.本发明提供了一种电位滴定测定混凝土外加剂中氯离子含量的方法,通过加入硝酸既能使外加剂中氯离子溶出更完全,还能排除SO4 2-的干扰;超声溶解也会更有利于外加剂中氯离子完全溶出,保证电位滴定测定氯离子的数值更准确;此外外加剂溶液中加入乙二醇能防止外加剂的挥发,加入淀粉能抑制絮状物的生成,淀粉能起到抑制生成絮状沉淀物的作用,防止沉淀物包裹电极,影响电势的测定;滴定过程中还需调节合适的搅拌转速;本发明通过采取多种措施尽可能的减少外在因素的干扰,提高了测定结果的准确度。
2.本发明将氯离子浓度的测定转换为电势的测定,电势对微量氯离子的响应更灵敏,并通过加酸、超声溶解、加乙二醇、淀粉和控制搅拌转速等措施,提高了电位滴定准确性;本发明的重复性限低至0.03%,检测成本低,对检测设备无特殊要求,可在工业应用进行广泛推广。
具体实施方式
为进一步说清楚本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合本发明具体实施例,对实施例中涉及的技术方案、实施方式和特征进行清楚完整地描述。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
空白试验
在干净的400mL烧杯中加入200mL水和5mL硝酸(1+1),调节溶液的pH为酸性,将溶液放在超声仪器上超声10min。用移液管加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液和10mL10g/L淀粉溶液,以500r/min的速度进行电磁搅拌,用浓度为0.1000mol/L左右的硝酸银溶液滴定,当电势值达到200mV以后,电势会随着硝酸银的改变显著变化,此时接近等当量点,滴定管读数每变化0.10mL,就记录一次消耗硝酸银溶液体积V和点势值E,并计算一次微商值,当一次微商减小时,即达到终点,停止滴定,计算第一个终点时硝酸银溶液消耗的体积V01
在同一溶液中,再用移液管加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液,继续用硝酸银溶液滴定至第二个终点,计算得到空白试验在第二个终点时硝酸银溶液消耗的体积V02
表1列出了空白试验中,两个等当点附近硝酸银溶液滴定管读数V和对应点势E的数值,通过二次微商法计算得到两个终点时硝酸银溶液的消耗体积V01和V02
表1
Figure BDA0002851551670000041
①加10mL 0.1000mol/L氯化钠消耗的硝酸银体积
Figure BDA0002851551670000042
加20mL 0.1000mol/L氯化钠消耗的硝酸银体积
Figure BDA0002851551670000043
10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液消耗硝酸银溶液的体积
V0=V02-V01=20.37-10.48=9.89(mL)
式中:
V0—10mL 0.01000mol/L的氯化钠标准溶液消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V01—空白试验中200mL水,加5mL硝酸(1+1),加10mL0.1000 mol/L氯化钠标准溶液所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V02—空白试验中200mL水,加5mL硝酸(1+1),加20mL 0.1000mol/L氯化钠标准溶液所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL。
②硝酸银溶液的浓度
Figure BDA0002851551670000051
式中:
c—硝酸银溶液的浓度,单位为mol/L;
c'—氯化钠标准溶液的浓度,为0.1000mol/L;
V'—单次所加氯化钠标准溶液的体积,为10mL。
③外加剂中氯离子所消耗硝酸银体积
Figure BDA0002851551670000052
式中:
V1—试样溶液加10mL 0.01000mol/L氯化钠标准溶液所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V2—试样溶液加20mL 0.01000mol/L氯化钠标准溶液所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL。
④外加剂中氯离子含量
Figure BDA0002851551670000053
式中:
c—硝酸银溶液的浓度,单位为mol/L;
Xcl—外加剂中氯离子含量,%;
V—外加剂中氯离子所消耗硝酸银溶液体积,单位为mL;
m—外加剂样品质量,单位为g。
实施例1
一种用电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法,包括以下步骤:
(1)称取外加剂1g至400mL烧杯中,加入200mL去离子水和5mL硝酸(1+1),随后加入1mL乙二醇,用玻璃棒搅拌均匀后于超声溶解10min;
(2)向烧杯中加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液和10mL 10g/L淀粉溶液,向烧杯内加入电磁搅拌子,将烧杯放在电磁搅拌器上,将电位仪调至点位档,以银电极作为指示电极,甘汞电极作为参比电极,开动搅拌器,以500r/min的速度进行电磁搅拌,用浓度为0.1011mol/L的硝酸银溶液缓慢滴定;
(3)接近等当点时,滴定管读数每变化0.10mL,记录一次消耗硝酸银溶液体积V和点位值E。达到第一个终点后,再加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液,继续用硝酸银溶液滴定,直至第二个等当点出现;
(4)滴定结束,根据公式(1)和公式(2)计算出氯离子含量,所得检测结果见表2。
实施例2
一种用电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法,包括以下步骤:
(1)称取外加剂4g至400mL烧杯中,加入200mL去离子水和8mL硝酸(1+1),随后加入1mL乙二醇,用玻璃棒搅拌均匀后于超声溶解10min,用快速定性滤纸过滤;
(2)向烧杯中加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液和2mL 10g/L淀粉溶液,向烧杯内加入电磁搅拌子,将烧杯放在电磁搅拌器上,将电位仪调至点位档,以银电极作为指示电极,甘汞电极作为参比电极,开动搅拌器,以500r/min的速度进行电磁搅拌,用浓度为0.01011mol/L的硝酸银溶液缓慢滴定;
(3)接近等当点时,滴定管读数每变化0.10mL,记录一次消耗硝酸银溶液体积V和点位值E。达到第一个终点后,再加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液,继续用硝酸银溶液滴定,直至第二个等当点出现;
(4)滴定结束,根据公式(1)和公式(2)计算出氯离子含量,所得检测结果见表2。
实施例3
一种用电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法,包括以下步骤:
(1)称取外加剂5g至400mL烧杯中,加入200mL去离子水和10mL硝酸(1+1),随后加入1mL乙二醇,用玻璃棒搅拌均匀后于超声溶解10min,用快速定性滤纸过滤;
(2)向烧杯中加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液和12mL 10g/L淀粉溶液,向烧杯内加入电磁搅拌子,将烧杯放在电磁搅拌器上,将电位仪调至点位档,以银电极作为指示电极,甘汞电极作为参比电极,开动搅拌器,以500r/min的速度进行电磁搅拌,用浓度为0.01011mol/L的硝酸银溶液缓慢滴定;
(3)接近等当点时,滴定管读数每变化0.10mL,记录一次消耗硝酸银溶液体积V和点位值E。达到第一个终点后,再加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液,继续用硝酸银溶液滴定,直至第二个等当点出现;
(4)滴定结束,根据公式(1)和公式(2)计算出氯离子含量,所得检测结果见表2。
对比例1
(1)称取外加剂1g至400mL烧杯中,加入200mL去离子水和4mL硝酸(1+1);
(2)向烧杯中加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液,向烧杯内加入电磁搅拌子,将烧杯放在电磁搅拌器上,将电位仪调至点位档,以银电极作为指示电极,甘汞电极作为参比电极,开动搅拌器,以500r/min的速度进行电磁搅拌,用浓度为0.01011mol/L的硝酸银溶液缓慢滴定;
(3)接近等当点时,滴定管读数每变化0.10mL,记录一次消耗体积V和点位值E。达到第一个终点后,再加入10mL 0.1000mol/L的氯化钠标准溶液,继续用硝酸银溶液滴定,直至第二个等当点出现;
(4)滴定结束,计算出氯离子含量,所得检测结果见表2。
对比例2
按照上述对比例1的方法,测试4g外加剂中氯离子含量,所得检测结果见表2。
对比例3
按照上述对比例1的方法,测试5g外加剂中氯离子含量,所得检测结果见表2。
表2实施例1-3和对比例1-3中氯离子含量
Figure BDA0002851551670000071
以上实施例仅为本发明的较佳技术方案,而非对本发明进行限制;任何在本发明精神原则之内作的修改,或者对以上实施例进行的简单修饰、替换,均仍属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电位滴定法检测混凝土外加剂中氯离子含量的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)称取1~5g混凝土外加剂,加入5~10mL硝酸溶液和100~300mL去离子水,随后加入0.5~1mL乙二醇溶液,并超声溶解5~10min;
(2)向步骤(1)混合液中加入氯化钠标准溶液和淀粉溶液,以银电极作为指示电极,甘汞电极作为参比电极,在500-600r/min条件下进行搅拌,用硝酸银溶液进行滴定,得到到达第一个滴定终点时消耗硝酸银体积V1,再加入与第一次所加氯化钠标准溶液相同体积的氯化钠标准溶液,滴定至第二个终点,得到第二个滴定终点时消耗硝酸银体积V2
(3)空白试验:不加混凝土外加剂,其他重复步骤(1)和(2),得到空白试验中两个滴定终点时消耗的硝酸银体积分别为V01和V02,并计算得到硝酸银溶液的浓度c;
(4)计算结果:
混凝土外加剂中氯离子所消耗硝酸银体积
Figure FDA0002851551660000011
式中:
V1—试样溶液第一次加氯化钠标准溶液后所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V2—试样溶液第二次加氯化钠标准溶液后总共消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V01—空白试验中第一次加氯化钠标准溶液后所消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
V02—空白试验中第二次加氯化钠标准溶液后总共消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL;
混凝土外加剂中氯离子含量
Figure FDA0002851551660000012
式中:
c—硝酸银溶液的浓度,单位为mol/L;
Xcl—混凝土外加剂中氯离子含量,%;
V—混凝土外加剂中氯离子所消耗硝酸银溶液体积,单位为mL;
m—混凝土外加剂样品质量,单位为g。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中,当滴定至接近等当量点时,改为每次定量加入0.1mL硝酸银溶液,同时计算一次微商△E/△V的值,当△E/△V的值出现减小时即可停止滴定,滴定终点时记录的消耗硝酸银溶液体积为(V)n,计算终点时消耗硝酸银溶液体积V如下式:
Figure FDA0002851551660000021
式中:
(V)n-2为滴定终点时记录的体积(V)n减去0.2mL;
2E/ΔV2)n-1为(V)n-1对应计算得到的二级微商值,(V)n-1为滴定终点时记录的体积(V)n减去0.1mL;
2E/ΔV2)n为滴定终点时(V)n对应计算得到的二级微商值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(3)中,硝酸银溶液的浓度
Figure FDA0002851551660000022
式中:
c—硝酸银溶液的浓度,单位为mol/L;
c'—氯化钠标准溶液的浓度,单位为mol/L;
V'—单次所加氯化钠标准溶液的体积,单位为mL;
V0—单次所加氯化钠标准溶液消耗硝酸银溶液的体积,单位为mL,V0=V02-V01
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中,加入氯化钠标准溶液体积为10mL,浓度为0.1000mol/L。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)中硝酸溶液中,硝酸与水的体积比为1:1。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)中所加淀粉溶液为2-10mL,浓度为8-12g/L。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)中硝酸银浓度为0.09000~0.1100mol/L。
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