一种水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法与流程

本发明涉及检测方法的技术领域，特别涉及一种水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法。

背景技术：

水泥中氧化钾、氧化钠的含量是水泥质量的一项重要指标，现有水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法是：将水泥试样用氢氟酸-硫酸分解，然后用热水浸取残渣，再将铁、铝、钙、镁等杂质分离后检测滤液中的氧化钾、氧化钠含量。

但是，氢氟酸有极强的腐蚀性，检测时必须使用铂皿，铂皿的价格非常高，导致检测成本升高。并且氢氟酸对皮肤有强烈的腐蚀作用，灼伤初期皮肤潮红、干燥，灼伤疼痛剧烈，创面苍白，坏死，继而呈紫黑色或灰黑色；深部灼伤或处理不当时，可形成难以愈合的深溃疡，损及骨膜和骨质；眼接触高浓度氢氟酸可引起角膜穿孔；接触蒸气可发生支气管炎、肺炎等。使用氢氟酸在检测过程中容易对检测人员造成伤害。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的在于提供一种水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法。本发明提供的检测方法无需使用氢氟酸，检测成本低，且不会对检测人员造成伤害。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法，包括以下步骤：

(1)将水泥试样加热溶于混合酸中，固液分离得到残渣；所述混合酸包括硝酸和硫酸；

(2)将所述残渣与水、甲基橙指示剂、氨水和碳酸铵混合，得到混合液；

(3)将所述混合液加热后过滤，得到滤液；

(4)将所述滤液和盐酸混合，得到检测溶液；所述盐酸的加入量以调节滤液中甲基橙指示剂变红为准；

(5)对所述检测溶液中的氧化钾、氧化钠含量进行测定，分别得到检测溶液中氧化钾、氧化钠的含量；

(6)根据检测溶液中氧化钾的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钾的含量；

根据检测溶液中氧化钠的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钠的含量。

优选的，所述硝酸的质量浓度为65～68％；所述硫酸的质量浓度为47.5～49％；所述混合酸由体积比为8～12:1的硝酸和硫酸混合得到。

优选的，所述步骤(1)中水泥的质量和混合酸的体积比为0.2000g:10～12ml。

优选的，所述步骤(2)具体为：

将残渣、水和甲基橙指示剂混合，得到第一混合液；

使用氨水将所述第一混合液中和至甲基橙指示剂变黄，得到第二混合液；

将所述第二混合液和碳酸铵溶液混合，得到混合液。

优选的，所述步骤(2)中，残渣的质量和水的体积比为1.0g：45～55ml。

优选的，所述碳酸铵溶液的浓度为90～110g/l；

所述第二混合液和碳酸铵溶液的体积比为50～60:10。

优选的，所述步骤(3)中的加热具体为加热至沸；加热时间为20～40min。

优选的，所述步骤(5)中氧化钾、氧化钠含量的检测方法为火焰光度法。

本发明提供了一种水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法，包括以下步骤：(1)将水泥试样加热溶于混合酸中，固液分离得到残渣；所述混合酸包括硝酸和硫酸；(2)将所述残渣与水、甲基橙指示剂、氨水和碳酸铵混合，得到混合液；(3)将所述混合液加热后过滤，得到滤液；(4)将所述滤液和盐酸混合，得到检测溶液；所述盐酸的加入量以调节滤液中甲基橙指示剂变红为准；(5)对所述检测溶液中的氧化钾、氧化钠含量进行测定，分别得到检测溶液中氧化钾、氧化钠的含量；(6)根据检测溶液中氧化钾的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钾的含量；根据检测溶液中氧化钠的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钠的含量。本发明提供的检测方法以硝酸和硫酸的混合酸对水泥试样进行溶解，在检测过程中无需使用氢氟酸，检测成本低，对检测人员没有伤害，且检测结果准确性高。实施例结果表明，使用本发明提供的检测方法对水泥中氧化钾、氧化钠含量进行检测，氧化钾含量的重复性限为0.01％，氧化钠的重复性限为0，准确性非常高。

附图说明

图1为本发明实施例使用火焰光度法测定氧化钾含量的标准曲线；

图2为本发明实施例使用火焰光度法测定氧化钠含量的标准曲线。

具体实施方式

本发明提供了一种水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法，包括以下步骤：

(1)将水泥试样加热溶于混合酸中，固液分离得到残渣；所述混合酸包括硝酸和硫酸；

(2)将所述残渣与水、甲基橙指示剂、氨水和碳酸铵混合，得到混合液；

(3)将所述混合液加热后过滤，得到滤液；

(4)将所述滤液和盐酸混合，得到检测溶液；所述盐酸的加入量以调节滤液中甲基橙指示剂变红为准；

(5)对所述检测溶液中的氧化钾、氧化钠含量进行测定，分别得到检测溶液中氧化钾、氧化钠的含量；

(6)根据检测溶液中氧化钾的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钾的含量；

根据检测溶液中氧化钠的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钠的含量。

本发明将水泥试样加热溶于混合酸中，固液分离得到残渣；所述混合酸包括硝酸和硫酸。本发明对所述水泥试样的种类没有特殊要求，需要进行氧化钾、氧化钠含量测定的水泥都包括在本申请的范围内，具体的如硅酸盐水泥、硫铝水泥等。在本发明中，所述硝酸的质量浓度优选为65～68％，更优选为68％；所述硫酸的质量浓度优选为47.5～49％，更优选为49％；所述混合酸由体积比优选为8～12:1的硝酸和硫酸混合得到，更优选由体积比为10:1的硝酸和硫酸混合得到；所述水泥的质量和混合酸的体积比优选为0.2000g:10～12ml，更优选为0.2000g：11ml。

本发明优选将水泥试样用水润湿后再和混合酸混合；所述水泥试样的质量和水的体积比优选为0.2000g：4～6ml，更优选为0.2000g：5ml；本发明优选将符合比例的硝酸和硫酸依次加入到润湿后的水泥试样中。

将水泥试样和酸混合后，本发明将混合物加热溶解，得到残渣。在本发明中，所述加热溶解优选包括依次进行的低温加热和高温加热；所述低温加热的温度优选为150～200℃，更优选为160～180℃；所述低温加热的时间以将混合物中的酸蒸干为准；所述高温加热的温度优选为250～300℃，更优选为260～280℃；所述高温加热以将三氧化硫白烟驱尽为准。在本发明的具体实施例中，优选在低温加热至近干时摇动容器，防止溅失，待酸蒸干后升温至高温加热温度，本发明对由低温加热温度升温至高温加热温度的升温速率没有特殊要求，能够升温至所需温度即可。本发明首先通过低温加热将酸蒸干，可以防止加热溶解过程中溶液的飞溅，从而避免检测结果偏低的情况出现。

本发明使用硝酸和硫酸的混合酸溶解水泥试样，使试样中的氧化钾和氧化钠生成易溶于水的钾盐和钠盐，并使水泥试样中的铁、铝、钙、镁等离子形成易溶的盐类物质，从而得到易被水溶解的残渣。

得到残渣后，本发明将所述残渣与水、甲基橙指示剂、氨水和碳酸铵混合，得到混合液。在本发明中，所述步骤(2)优选具体为：

将所述残渣、水和甲基橙指示剂混合，得到第一混合液；

使用氨水将所述第一混合液中和至甲基橙指示剂变黄，得到第二混合液；

将所述第二混合液和碳酸铵溶液混合，得到混合液。

在本发明中，所述残渣的质量和水的体积比优选为1.0g：45～55ml，更优选为1.0g：50ml；所述水优选为蒸馏水；本发明优选将所述残渣和热蒸馏水混合；所述热蒸馏水的温度优选为80～90℃，更优选为85℃；本发明使用热蒸馏水加快残渣的溶解。

将残渣和水混合后，本发明优选将甲基橙指示剂滴加到残渣的水溶液中，得到第一混合液。本发明对所述甲基橙指示剂的浓度没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知浓度的甲基橙指示剂即可；本发明对所述甲基橙指示剂的用量没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的用量即可，在本发明的具体实施例中，优选向残渣水溶液中滴加1～3滴甲基橙指示剂。

得到第一混合液后，本发明优选使用氨水将所述第一混合液中和至甲基橙指示剂变黄，得到第二混合液。在本发明中，所述氨水的质量浓度优选为12～15％，更优选为14％，所述氨水的加入量以将所述第一混合液中和至甲基橙指示剂变黄为准。本发明通过加入氨水将第一混合液的ph值中和至4.4～6.2，为后续的加热去除杂质离子做准备。

得到第二混合液后，本发明优选将所述第二混合液和碳酸铵溶液混合，得到混合液。在本发明中，所述碳酸铵溶液的浓度优选为90～110g/l，更优选为100g/l；所述第二混合液和碳酸铵溶液的体积比优选为50～60:10，更优选为55:10；本发明中的碳酸铵溶液优选现用现配，以降低检测误差。本发明通过加入碳酸铵和氨水形成缓冲溶液，稳定混合液的ph值。

得到混合液后，本发明将所述混合液加热后过滤，得到滤液。在本发明中，所述加热具体优选为将所述混合液加热至沸；所述加热时间优选为20～40min，更优选为30min；本发明的加热时间自加热至沸时开始计算。本发明通过加热使氨水和碳酸铵和溶液中的铁、铝、钙、镁等离子反应完全，使铁、铝、钙、镁离子生成沉淀物。

加热后，本发明优选将加热后的溶液过滤，得到滤液。在本发明中，所述过滤优选为使用快速滤纸过滤；本发明对所述快速滤纸的种类没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的快速滤纸即可；在本发明的具体实施例中，优选在过滤完成后使用热蒸馏水将快速滤纸充分洗涤，以降低检测误差。

得到滤液后，本发明将所述滤液和盐酸混合，得到检测溶液；所述盐酸的加入量以调节滤液中甲基橙指示剂变红为准。在本发明中，所述盐酸的质量浓度优选为17～19％，更优选为18.5％；本发明在滤液中加入盐酸，使滤液中的钾、钠离子形成稳定的氯化钾和氯化钠。

在本发明的具体实施例中，优选将滤液和盐酸混合后用容量瓶定容，将加水定容后的混合液作为检测溶液，以降低检测误差；本发明对定容用容量瓶的体积没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的容量瓶即可，优选为100ml的容量瓶。

得到检测溶液后，本发明对检测溶液中的氧化钾、氧化钠含量进行测定，分别得到检测溶液中氧化钾、氧化钠的含量。在本发明中，所述对检测溶液中的氧化钾、氧化钠含量进行测定的方法优选为火焰光度法；本发明对所述火焰光度法的具体操作没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的火焰光度法即可。

得到检测溶液中氧化钾、氧化钠的含量后，本发明根据根据检测溶液中氧化钾的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钾的含量；根据检测溶液中氧化钠的含量和水泥试样的质量计算得到水泥中氧化钠的含量。在本发明中，优选通过式i和式ⅱ计算水泥中氧化钾、氧化钠的质量百分含量：

ωk2o＝(m1*100)/(m0*1000)＝(m1*0.1)/m0式i；

式i中：ωk2o为氧化钾的质量百分含量，％；

m1为检测溶液中氧化钾的含量，mg；

m0为水泥的质量，g。

ωna2o＝(m2*100)/(m0*1000)＝(m2*0.1)/m0式ⅱ；

式ⅱ中：ωna2o为氧化钠的质量百分含量，％；

m2为检测溶液中氧化钠的含量，mg；

m0为水泥的质量，g。

下面结合实施例对本发明提供的水泥中氧化钾、氧化钠含量的检测方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

药品、仪器及设备：

硫酸：1+1，质量分数为49％；

氨水：1+1，质量分数为14％；

盐酸：1+1，质量分数为19％；

硝酸：1.39g/cm³～1.41g/cm³，质量分数65％～68％；

(2g/l)甲基红指示剂溶液：将0.2g甲基红溶于100ml乙醇中。

(100g/l)碳酸铵溶液：将10g碳酸铵溶解于100ml水中，用时现配。

蒸馏水；

容量瓶：100ml；

聚四氟乙烯(ptfe)烧杯：50ml～100ml；

塑料洗瓶：500ml；

快速定量滤纸；

电子天平，精确至0.0001g；

通风橱；

可调式电热板；

用于火焰光度法标准曲线的绘制：吸取每毫升含1mg氧化钾及1mg氧化钠的标准溶液0ml、2.50ml、5.00ml、10.00ml、15.00ml、20.00ml分别放入500ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，贮存于塑料瓶中。将火焰光度计调节至最佳工作状态，按仪器使用规程进行测定。用测得的检流计读数作为相对应的氧化钾和氧化钠含量的函数，绘制标准曲线，所得标准曲线如图1～图2所示；图1为火焰光度法测定氧化钾含量的标准曲线；图2为火焰光度法测定氧化钠含量的标准曲线。

称取0.2000g水泥试样(m0)，精确至0.0001g，置于50～100ml聚四氟乙烯(ptfe)烧杯中，加入5ml蒸馏水润湿，加入10ml硝酸和20滴(1+1)硫酸，放入通风橱内的可调式电热板上低温加热(温度为150～200℃)，近干时摇动烧杯，以防溅失，待酸驱尽后逐渐升高温度(温度为250～300℃)，继续将三氧化硫白烟驱尽，得到残渣；

向残渣中加入50ml热蒸馏水，压碎残渣使其溶解，加入1滴(2g/l)甲基红指示剂溶液，用(1+1)氨水中和至黄色，再加入10ml(100g/l)碳酸铵溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；

将混合溶液放入通风橱内的可调式电热板上加热至沸并微沸30min，用快速滤纸过滤，以热蒸馏水充分洗涤，滤液及洗液收集于100ml容量瓶中，冷却至室温；用盐酸(1+1)中和至溶液呈微红色，用蒸馏水稀释至标线，摇匀，得到检测溶液；

利用火焰光度计对检测溶液中的氧化钾、氧化钠含量进行测定(仪器条件与绘制火焰光度法标准曲线时相同)，在标准曲线上分别查出氧化钾(m1)、氧化钠(m2)的含量。

通过式i和式ⅱ计算水泥中氧化钾、氧化钠的质量百分含量：

ωk2o＝(m1*100)/(m0*1000)＝(m1*0.1)/m0式i；

式i中：ωk2o为氧化钾的质量百分含量，％；

m1为检测溶液中氧化钾的含量，mg；

m0为水泥的质量，g。

ωna2o＝(m2*100)/(m0*1000)＝(m2*0.1)/m0式ⅱ；

式ⅱ中：ωna2o为氧化钠的质量百分含量，％；

m2为检测溶液中氧化钠的含量，mg；

m0为水泥的质量，g。

重复检测10次，所得检测结果见表1：

表1检测数据

使用gsb-08-1356-2013《普通硅酸盐水泥成分分析标准样品》对相同的水泥试样进行氧化钾和氧化钠的检测，gsb-08-1356-2013《普通硅酸盐水泥成分分析标准样品》的结果为：k2o:1.02％，重复性限0.10％；na2o:0.19％，重复性限0.05％。

根据表1中的结果可以看出，使用本发明提供的检测方法对水泥中的氧化钾、氧化钠含量进行检测，检测结果准确，且氧化钾的重复性限平均值仅为-0.01％，氧化钠的重复性限为0，远低于gsb-08-1356-2013《普通硅酸盐水泥成分分析标准样品》中规定的重复性限值，说明本发明提供的检测方法准确性很高。

由以上实施例可知，本发明提供的水泥中氧化钾、氧化钠的制备方法无需使用氢氟酸，检测成本低，对检测人员没有伤害，安全、环保，且检测结果准确性高。

由以上实施例可知，本发明以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。