離子色譜在我國建材行業(yè)中的應(yīng)用進展

李曼，李倩男，徐丹華，韓蔚，郭中寶

（中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京 100024）

離子色譜在我國建材行業(yè)中的應(yīng)用進展

李曼，李倩男，徐丹華，韓蔚，郭中寶

（中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京 100024）

對國內(nèi)建材行業(yè)相關(guān)標準中涉及的離子檢測方法進行總結(jié)；概述了離子色譜在建材中常見的氯離子、硫酸根、氟離子檢測中的應(yīng)用進展，并對其在建材行業(yè)中的應(yīng)用前景進行了展望。離子色譜法具有快速，選擇性好，靈敏度高等優(yōu)點，在建材行業(yè)中會得到越來越廣泛的應(yīng)用。

離子色譜法；建材；氯離子；硫酸根；氟離子

離子色譜法是利用離子交換原理和液相色譜技術(shù)測定溶液中陰離子和陽離子的一種分析方法，是液相色譜法的一種。自1975年問世以來，離子色譜法發(fā)展迅速，己廣泛應(yīng)用于環(huán)境［1-2］、農(nóng)業(yè)［3］、生物醫(yī)藥［4-5］、工業(yè)［6］、食品［7-8］、建材［9］等領(lǐng)域，目前已成為分析化學領(lǐng)域中發(fā)展較快的分析方法之一［10-11］。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，我國建材行業(yè)發(fā)展迅速，同時人們對建筑行業(yè)中建筑材料及其制品的安全可靠性、耐久性及適用性的關(guān)注度也逐步提升，如Cl-，SO42-，F(xiàn)-等一些重要的離子檢測指標已被寫進建材行業(yè)相關(guān)的國家標準及行業(yè)標準中。離子色譜分析具有快速簡便、靈敏、選擇性好等優(yōu)點，并且可以多種組分同時測定［12-14］，在建材行業(yè)某些離子檢測方面發(fā)揮了重要作用。筆者以下簡要總結(jié)近年來離子色譜在建材行業(yè)中Cl-，SO42-，F(xiàn)-檢測中的應(yīng)用進展。

1 在氯離子檢測方面的應(yīng)用

“海砂門”事件曾經(jīng)轟動了整個建材行業(yè)，海砂因釋放的氯離子含量超標，腐蝕鋼筋，導(dǎo)致墻面和主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，直接影響建筑的壽命和安全［15］。Cl-含量的檢測對于建筑材料及其制品是一項非常重要的指標，很多標準中對氯離子的含量都進行了嚴格的限制，見表1。目前，建材行業(yè)采用離子色譜法檢測氯離子的標準主要有GB/T 8076-2008《混凝土外加劑》、GB/T 8077-2012 《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》和JC/T 2273-2014 《硅烷/硅氧烷建筑防護劑中有效成分及有害物質(zhì)測定方法》，其中離子色譜儀的條件為配備電導(dǎo)檢測器、抑制器、陰離子分離柱，淋洗液體系可選擇碳酸鹽淋洗液體系或者氫氧化鉀淋洗液體系。

張瑞艷等［16］采用ICS-1000型離子色譜儀（美國Dionex公司）測定了混凝土外加劑中的氯離子含量，利用SEP-RP預(yù)處理柱有效地去除了混凝土外加劑中所含的有機物，同時對所測定的氯離子不發(fā)生吸附，避免了外加劑中有機物對色譜柱的影響，提高了離子色譜柱效，建立了快速、準確測定混凝土外加劑中氯離子含量的離子色譜法，方法簡便，準確，重現(xiàn)性好；劉衛(wèi)麗等［17］建立了一種準確測定水泥漿混合水中氯離子含量的離子色譜法，該方法樣品的前處理條件：在堿性介質(zhì)中用高溫焙燒法除去樣品中帶色有機物，以消除其對色譜柱的污染和對分析數(shù)據(jù)準確度的干擾，再用熱水浸取灰化物，經(jīng)過濾、定容后制備成待測溶液，采用離子色譜法測定水泥漿混合水中氯離子含量；李曼等［18］采用超聲萃取-離子色譜法快速準確測定建設(shè)用砂中氯離子，該方法具有前處理簡單、快速、綠色環(huán)保等優(yōu)點，可以大幅提高分析效率。

表1 建材中氯離子的標準檢測方法及限量

2 在硫酸根檢測方面的應(yīng)用

建筑材料及其制品中硫酸根含量是衡量材料性能的一項重要指標，目前許多相關(guān)標準中都對硫酸根含量作了限量要求?；炷亮蛩猁}腐蝕破壞是最常見的影響混凝土耐久性的因素之一，它是一種膨脹性破壞，使混凝土開裂、剝落，從而降低混凝土的強度，往往導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)達不到預(yù)期的使用要求［19-21］。如混凝土外加劑中硫酸鈉含量直接影響外加劑在混凝土中性能的正常發(fā)揮，它不但影響外加劑同水泥的相容性，而且對混凝土的耐久性和壽命也有影響；又如石膏是生產(chǎn)石膏膠凝材料和石膏建筑制品的主要原料，也是硅酸鹽水泥的緩凝劑，通常檢測石膏的純度是檢測其中的硫酸根含量（以三氧化硫計），國內(nèi)針對建筑材料及其制品中的硫酸根含量的檢測標準方法均為硫酸鋇重量法，該方法為經(jīng)典方法，適用范圍廣，但測定周期較長，操作過于繁瑣，往往不能滿足硫酸根快速分析的要求。

郭中寶等［22］建立了一種離子色譜測定混凝土外加劑中硫酸鈉含量的方法，將外加劑試樣溶于水中，采用反相柱去除溶液中的有機物，經(jīng)Dionex IonPac AS18色譜柱分離，用30 mmol/L氫氧化鉀溶液作流動相進行洗脫，以色譜峰面積定量，方法的檢出限（3S/N）為3 μg/L，該方法避免了重量法繁瑣的步驟和漫長的分析過程，同時還可以測定混凝土外加劑中氯離子的含量，提高了工作效率；楊學靈等［23］采用陰離子交換樹脂對高效減水劑樣品進行前處理，使用抑制型電導(dǎo)檢測離子色譜法對高效減水劑中硫酸鈉含量進行檢測，該方法可以準確、靈敏地對高效減水劑中硫酸鈉含量進行定量分析；李曼等［24］采用小體積進樣離子色譜法測定石膏中的高含量SO3，該方法不僅克服了硫酸鋇重量法測定的缺點，而且選擇性好，測定結(jié)果的精密度和準確度均較高，滿足快速定量分析的要求，在石膏的實際生產(chǎn)、質(zhì)量控制及檢測方面有重要意義。

3 在氟離子檢測方面的應(yīng)用

氟化物對一些建筑材料及產(chǎn)品的性能影響很大［25-26］，目前建筑材料及其制品中氟含量的檢測主要集中在有機氟化物和無機氟化物兩方面，有機氟化物主要是氟樹脂涂料中氟含量的檢測，如HG/T 4104-2009 《建筑用水性氟涂料》和HG/T 3792-2005 《交聯(lián)型氟樹脂涂料》中將樣品經(jīng)過分離、烘干、氧彈燃燒前處理后經(jīng)堿液吸收，然后采用氟離子選擇電極對氟含量進行測定，而測定無機氟化物的標準主要是針對玻璃、礦石、石膏及石膏砌塊、絕熱材料等，采用的方法有分光光度法和離子選擇電極法。

熊文明等［27］通過對玻璃樣品熔樣方法的選擇、色譜條件的優(yōu)化和試液的預(yù)處理等方面的研究，建立了堿熔-離子色譜法同時測定玻璃中的氟和硫，與傳統(tǒng)的分光光度法和離子選擇電極法相比較，該方法具有簡便快速、靈敏度高、結(jié)果準確可靠等特點，可以滿足實際樣品的分析需要，徐丹華等［28］建立了離子色譜法同時測定石膏及石膏制品中氟和氯含量，該方法具有測定時間短、靈敏度高，結(jié)果準確等優(yōu)點。

4 展望

雖然離子色譜法具有快速、簡便、靈敏度高、選擇性好、可同時分析多種離子化合物等優(yōu)點，但在建材行業(yè)中的應(yīng)用尚未普及，而且有很多工作需要探討。筆者認為制約離子色譜在建材行業(yè)中應(yīng)用的主要問題是成本問題和應(yīng)用方法研究問題。隨著分離技術(shù)及檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器成本的降低，更多應(yīng)用方法的建立，利于環(huán)境友好的離子色譜法必將在建材領(lǐng)域離子檢測方面逐步取代傳統(tǒng)的化學方法，逐漸被寫入相關(guān)建材行業(yè)的標準中，為建材行業(yè)離子檢測領(lǐng)域發(fā)展發(fā)揮更大的作用。

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Application of Ion Chromatorgaphy in Building Materials Industry of China

Li Man， Li Qiannan， Xu Danhua， Han Wei， Guo Zhongbao
（China Building Material Test & Certification Group Co.， Ltd.， Beijing 100024， China）

The ion detection methods used in the domestic building materials industry standards were summaried. The progresses in the application of ion chromatorgaphy in the common test of chlorideion， sulfate radical and fluorine ion were summarized and the application of ion chromatography in building materials industry in the future was prospected. Ion chromatography is rapid， and has high selectivity and sensitivity， which will be widely used in building materials industry.

ion chromatography； building material； Cl-； SO42-； F-

O657.7

A

1008-6145（2016）05-0116-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.05.030

聯(lián)系人：李曼；E-mail： liman@ctc.ac.cn

2016-07-02