一种海砂氯离子含量的检测方法
阅读说明：本技术 一种海砂氯离子含量的检测方法 (Method for detecting content of chloride ions in sea sand ) 是由 刘俊瑞 林超 朱金鹏 李洁 王慧鑫 朱洪泉 高秀鑫 张宏宇 毛成琦 陈明星 杨尉 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种海砂氯离子含量的检测方法。该检测方法首先将自然潮湿的海砂烘干至恒重,过筛后加入去离子水搅拌并加热处理,然后静置并过滤得到海砂的氯离子溶出液；在海砂的氯离子溶出液中加入酚酞试剂,使用HNO-3溶液或者NaOH溶液调节溶出液为中性；然后向溶出液中加入H-2O-2溶液去除硫离子的影响；继续加入铬酸钾溶液作为指示剂,采用硝酸银滴定法测定溶出液中的氯离子含量。本发明的检测方法能够使海砂内部的氯离子得到充分的释放,并排除了海砂中pH值、硫离子等因素对检测结果的影响,提高了检测的精度,使检测结果更加准确和可靠,为海砂在工程领域的使用提供可靠的依据。(The invention discloses a method for detecting the content of chloride ions in sea sand. The detection method comprises the steps of firstly drying naturally moist sea sand to constant weight, sieving, adding deionized water, stirring, heating, standing and filtering to obtain a chloride ion dissolving liquid of the sea sand; adding phenolphthalein reagent into chloride ion dissolution liquid of sea sand, and using HNO 3 Adjusting the solution to be neutral by the solution or NaOH solution; then adding H into the dissolution liquid 2 O 2 The solution removes the influence of sulfur ions; and continuously adding a potassium chromate solution as an indicator, and measuring the content of chloride ions in the dissolution liquid by a silver nitrate titration method. The detection method provided by the invention can fully release chloride ions in the sea sand, eliminates the influence of factors such as pH value and sulfur ions in the sea sand on the detection result, improves the detection precision, enables the detection result to be more accurate and reliable, and provides a reliable basis for the use of the sea sand in the engineering field.)
技术领域
本发明属于氯离子含量检测技术领域，具体涉及一种海砂氯离子含量的检测方法。
背景技术
目前，随着我国城镇化进程加快，河砂的用量急剧增加，河砂储存量呈现逐渐减少甚至枯竭的趋势，，海砂是理想的河砂补充资源，海砂相比于河砂具有粒度好、泥沙含量低、价格低等特点，且我国沿海地区拥有丰富的海砂资源。海砂是一种较好的河砂替代品，其粒形好、成本低、含泥量少以及储量十分丰富。对海砂的充分利用能有效缓解我国建筑用砂的紧张局面，对建筑行业的发展意义重大。《建筑用砂》规范对砂的各项指标提出了明确的检测方法和技术要求。
然而在对海砂的利用过程中发现，海砂中的氯离子含量偏高，会对混凝土中钢筋造成锈蚀伤害，降低混凝土结构的耐久性。在实际工程调查中发现，依据《建筑用砂》规范检测，即使建造过程中氯离子含量合格的海砂，随着时间的发展，一定建筑年限之后仍会对建筑工程产生无法弥补的损害。
通过分析发现，这是由于现行规范中海砂氯离子检测方法存在缺陷导致，主要分为以下两点：
(1)我国现有的海砂氯离子检测方法并不完善，并不能完全检出海砂中所含的氯离子含量。正常情况下海砂中的氯离子被表面的薄膜紧密包裹处于一种稳定状态，常温下氯离子无法释放，使得检测出的氯离子含量偏低，而在实际使用过程中的海砂氯离子随着使用年限逐步释放，对钢筋造成锈蚀。
(2)《建筑用砂》规范中氯离子含量检测方法并未针对海砂的特性进行改变，适用性较差。海砂由于常年在大海堆积，其表面附着的阴离子如S2-、SO4 2-等的含量较河砂偏高，同时海砂溶液的pH值与河砂有所差异，这些因素均会造成检测结果的差异。
因此，采用合适的氯离子含量检测方法对于海砂在建筑工程中的应用具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有氯离子含量检测方法的缺陷，提供一种新的海砂中氯离子含量的检测方法。该方法能够使海砂内部的氯离子得到充分的释放，并排除了海砂中pH值、硫离子等因素对检测结果的影响，提高了检测的精度，使检测结果更加准确和可靠，为海砂在工程领域的使用提供可靠的依据。
本发明所述的海砂氯离子含量的检测方法为：首先将自然潮湿的海砂烘干至恒重，过筛后加入去离子水搅拌并加热处理，然后静置并过滤得到海砂的氯离子溶出液；在海砂的氯离子溶出液中加入酚酞试剂，使用HNO3溶液或者NaOH溶液调节溶出液为中性；然后向溶出液中加入H2O2溶液去除硫离子的影响；继续加入铬酸钾溶液作为指示剂，采用硝酸银滴定法测定溶出液中的氯离子含量。
本发明所述的海砂氯离子含量的检测方法的具体操作步骤为：
1)称取自然潮湿状态下的海砂，置于干燥箱中烘干至恒重，冷却至室温后过筛；
2)称取步骤1)处理后的样品M1g，将样品倒入烧杯中，加入V1毫升的去离子水，搅拌后将烧杯盖好，然后置于恒温水浴箱中加热处理；
3)加热处理完成后，静置冷却至室温，过滤得到海砂的氯离子溶出液，用移液管吸取V2毫升注入到锥形瓶中备用；
4)向锥形瓶中的海砂的氯离子溶出液滴入酚酞试剂，若溶出液变红，则逐滴滴入HNO3溶液，滴入过程中不断晃动锥形瓶，直至溶出液变为无色时停止；滴入酚酞试剂后若溶出液不变色，则逐滴滴入NaOH溶液，滴入过程中不断晃动锥形瓶，直至溶出液变为红色时停止；
5)向步骤4)调为中性的溶出液中加入H2O2溶液以去除溶出液中的硫离子；
6)向溶出液中加入铬酸钾溶液作为指示剂，然后用AgNO3标准溶液进行滴定，滴定过程中不断摇动锥形瓶至呈现砖红色为终点，记录消耗的AgNO3标准溶液用量。
所述的海砂氯离子含量的检测方法采用的计算公式为：
式中Q为海砂中氯离子含量百分比；N为AgNO3标准溶液的浓度，单位为mol/L；A为滴定时消耗的AgNO3标准溶液的体积，单位为ml；M1为海砂样品的质量，单位为g；V1为M1g海砂样品的氯离子溶出液的总体积，V2为分取出进行AgNO3标准溶液滴定的溶出液的体积，单位均为ml；0.0355为氯离子的毫摩尔质量g/mmol。
所述的海砂氯离子含量的检测方法，检测完成后采用浓氨水清洗容器，排除附着的沉淀AgCl对下次试验结果的影响。
所述步骤1)中的烘干温度为105±5℃。
所述步骤2)中加热温度为80±5℃，加热时间为1h，加热过程中每隔10-15min用玻璃棒对样品进行搅拌。
所述步骤2)中M1与V1的比例为1:1-2。
所述步骤3)中静置时间不少于8h，V2与V1的比例为1:5-10。
所述步骤6)中的铬酸钾溶液的浓度为5wt％，铬酸钾溶液的体积与待检溶出液的体积比为1:50-100-1:50。
本发明与现有技术相比具有的有益效果为：
1.通过对待检样品持续高温加热及搅拌的处理，破坏了海砂表面物质的稳定状态，使海砂内部的氯离子得到充分释放，使得测量精度更高，检测结果更加贴近实际。
2.针对海砂的特性，通过添加HNO3溶液或NaOH溶液的方式改变了溶液的pH值，使溶液pH值保持在中性，免除了不同地域海砂pH值对检测结果的影响。
3.在样品溶液中加入了一定量的H2O2溶液消除了海砂中硫离子对检测结果的影响。
4.在检测过程中，对溶液质量、指示剂的添加量等用量作出了详细的限定比例，同时直接采用去离子水代替蒸馏水配制溶液，简化了试验操作步骤，提高了检测的准确性和可靠性。
具体实施方式
实施例1
将自然潮湿状态下的广东珠海海砂置于100℃干燥箱中烘干至恒重，冷却至室温后过筛；称取处理后的海砂待测样品500g倒入600ml的去离子水中，放入温度为80℃的恒温水浴箱中保持加热1h，加热过程中每10min搅拌一次，搅拌完成，静置10h后冷却至室温，过滤得到海砂的氯离子溶出液，用移液管抽取50ml溶出液倒入锥形瓶中，在锥形瓶中滴入酚酞试剂，溶出液变红，逐滴加入0.1mol/LHNO3溶液，边加边晃动锥形瓶，直至溶出液变为无色；加入3ml 30wt％浓度的H2O2溶液，再加入5wt％铬酸钾指示剂1mL，然后用0.01mol/L的AgNO3标准溶液进行滴定，滴定过程中不断摇动锥形瓶至呈现砖红色为终点，记录得到消耗的AgNO3标准溶液用量，第一次消耗溶液41.1ml，利用公式：计算氯离子含量＝0.01×41.1×0.0355×600÷500÷50×100＝0.035％；第二次消耗溶液用量为38.6ml，计算氯离子含量＝0.01×38.6×0.0355×600÷500÷50×100＝0.033％，取两次试验结果的平均值，得到海砂中氯离子含量为0.034％。
对照实例1：
采用GB/T 14684-2011《建设用砂》中的测试方法计算海砂中的氯离子含量。按四分法取与上述实例1中来源相同的海砂样品1100g置于干燥箱烘干至恒重后，冷却备用；称取500g干砂倒入磨口瓶中，向磨口瓶中注入500mL的蒸馏水，盖上塞子，摇动一次后放置2h，然后每隔5min摇动一次，共摇动3次使氯盐溶解；将磨口瓶上部已澄清的溶液过滤后取50ml溶出液倒入锥形瓶中，加入1ml浓度为5％wt铬酸钾指示剂，用0.01mol/L的AgNO3标准溶液进行滴定，滴定过程中不断摇动锥形瓶至呈现砖红色为终点，测得AgNO3标准溶液消耗量为31.7ml，利用公式计算得到氯离子含量＝0.01×31.7×0.0355×10÷500×100＝0.023％，第二次AgNO3标准溶液消耗量为32.3ml，计算得到氯离子含量为0.023％，取两次试验结果的算术平均值得到氯离子含量为0.023％。
对照实例2：
将自然潮湿状态下的广东珠海海砂置于100℃干燥箱中烘干至恒重，冷却至室温后过筛；称取处理后的海砂待测样品500g倒入600ml的去离子水中，放入温度为100℃的恒温水浴箱中保持加热1h，加热过程中每10min搅拌一次，搅拌完成，静置10h后冷却至室温，过滤得到海砂的氯离子溶出液，用移液管抽取50ml溶出液倒入锥形瓶中，在锥形瓶中滴入酚酞试剂，溶出液变红，逐滴加入0.1mol/LHNO3溶液，边加边晃动锥形瓶，直至溶出液变为无色；加入3ml 30wt％浓度的H2O2溶液，再加入5wt％铬酸钾指示剂1mL，然后用0.01mol/L的AgNO3标准溶液进行滴定，滴定过程中不断摇动锥形瓶至呈现砖红色为终点，记录得到消耗的AgNO3标准溶液用量。第一次消耗溶液用量为39.3ml，利用公式：得到氯离子含量＝0.01×39.3×0.0355×600÷500÷50×100＝0.033％；第二次消耗溶液用量为40.5ml，计算得到氯离子含量＝0.01×40.5×0.0355×600÷500÷50×100＝0.035％，取两次试验结果的平均值，计算得到海砂中氯离子含量为0.034％。试验结果与实施例1结果相比变化很小，即恒温水浴温度高于80℃对试验结果影响不大。
对照实例3：
将自然潮湿状态下的广东珠海海砂置于100℃干燥箱中烘干至恒重，冷却至室温后过筛；称取处理后的海砂待测样品500g倒入600ml的去离子水中，放入温度为80℃的恒温水浴箱中保持加热2h，加热过程中每10min搅拌一次，搅拌完成，静置10h后冷却至室温，过滤得到海砂的氯离子溶出液，用移液管抽取50ml溶出液倒入锥形瓶中，在锥形瓶中滴入酚酞试剂，溶出液变红，逐滴加入0.1mol/L HNO3溶液，边加边晃动锥形瓶，直至溶出液变为无色，加入3ml 30wt％浓度的H2O2溶液，再加入5wt％铬酸钾指示剂1mL，然后用0.01mol/L的AgNO3标准溶液进行滴定，滴定过程中不断摇动锥形瓶至呈现砖红色为终点，记录得到消耗的AgNO3标准溶液用量，第一次消耗溶液用量为40.2ml，利用公式：得到氯离子含量＝0.01×40.2×0.0355×600÷500÷50×100＝0.034％，第二次消耗溶液用量为41.3ml，计算得到氯离子含量＝0.01×41.3×0.0355×600÷500÷50×100＝0.035％，取两次试验结果的平均值，计算得到海砂中氯离子含量为0.035％，试验结果与实施例1结果相比变化很小，即海砂在温度80℃的恒温水浴箱中1h内部氯离子已得到充分释放，时间延长至2小时对试验结果影响不大。
由此可见，通过对海砂溶液进行持续加热和搅拌能够打破海砂表面的薄膜稳定层，释放海砂内部的氯离子，通过保持溶液的pH值，排除了海砂中其余成分对检测结果的影响，提高了氯离子含量的检测精度，保证了检测结果的可靠性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明技术方案的涵盖范围。
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