发布时间 : 星期五 文章氯离子测定原理更新完毕开始阅读ea1e7e652f60ddccda38a090
(1) 氯离子含量测定仪器及原理
作者对C50组混凝土试块中的氯离子含量进行了测定。所用仪器为北京耐尔公司生产的CLCONT-U型氯离子含量快速测定仪。仪器组成见图6-1。
图6-1 CLCONT-U型仪器
CLCONT-U型仪器采用离子选择电极法，在室温20~25℃环境下快速测定溶解有混凝土粉末水溶液中的氯离子含量，其测量范围为：
5.?0?51~01.0?10?1mol/L。
CLCONT-U型仪器有两个电极，分别是作为指示电极的氯电极和作为参比电极的双盐桥甘汞电极。氯电极是由AgCl和AgS2的粉末混合物压制成的敏感膜，当将氯电极浸入含Cl?的溶液中，可产生相应的膜电势，按照Nernst方程，膜电势E的大小与Cl?活度αCl?的对数值具有一定的关系[95]：
'E?E0?2.303RTlgαCl? (6-1) F式中 R——气体常量；
T——热力学温度；
F为法拉第常数；
'E0?E0?Eref?Ej，包括氯电极在含Cl?的溶液中产生的标准电势E0、参比
电极在充注有机饱和KCl溶液和0.1mol/LNaNO3溶液中产生的参比电极Eref，以及溶液界面电势Ej。
从式(6-1)可以看出，当温度保持不变时，膜电势与氯离子活度对数值成线性
关系，斜率为2.303RT/F并保持不变。为了得到满意的线性结果，要保证温度的稳定，这也是CLCONT-U型仪器要求测量时室温要在20~25℃的原因。
CLCONT-U型仪器测量前先将两个电极分别置于标准溶液中(NaCl溶液为0.0001mol/L、0.001mol/L和0.01mol/LNaCl中)进行校准，分别得到三个溶液浓度下的电势差。其配套软件会自动将电势差作为y轴、溶液浓度的对数值作为x轴绘制得到一条近似过3点直线，即为“校准曲线”，同时也得到校验公式：
E?Aln(C)?B (6-2)式
中 E——电势差，mV；
C——待测试样液的氯离子浓度，mol/L；
A、B——校验参数，软件自动获得。
将电极置于待测溶液中，得到其电势差，将电势差对应“校准曲线”和校验公式，便可以确定待测溶液中的氯离子浓度值。
(2) 氯离子含量测定步骤
按照KMnO4/洗涤灵溶液—自来水—蒸馏水的顺序清洗所需的容量瓶、搅拌棒等玻璃器皿，清洗并干燥后方可使用。
1) 混凝土试样溶液制备
将混凝土试块锤开，沿表面向内按一定深度垂直取混凝土块体，挑出石子，将其胶凝材料手工研磨成粉末，筛出颗粒物质后用天平称取一定量的粉末，置于105℃烘干至恒重。后将粉末放入清洗干净的300ml烧瓶中，加入50~200ml的蒸馏水，盖上胶皮赛（防止溶液水分流失），在磁力搅拌机上断续搅拌。将试样溶液与电极标准液放置与同一室温下8h后再测量。最后计算时，将0~10mm深度处的氯离子含量作为表面氯离子浓度，其余深度取平均值。由于所取的粉末均无石子，所以测得的氯离子含量用占胶凝材料百分比表现出来。
2) 标准液制备
配制0.01mol/LNaCl、0.001mol/LNaCl、0.0001mol/LNaCl溶液。 3) 电极活化
对于氯电极，将其置于0.001mol/LNaCl标准溶液中，浸泡1~1.5h后用蒸馏水清洗3次。对于双盐桥甘汞电极，将内盐桥充注有机饱和KCl溶液，检查盐桥中是否有气泡和糊状黑色物（有气泡会影响结果；糊状黑色物说明电极已经失效）；内外盐桥之间充注0.1mol/LNaNO3溶液，每次使用前应更换新液体。
4) 电极校准
选择50~150ml的0.0001mol/LNaCl溶液、0.001mol/LNaCl溶液和0.01mol/LNaCl溶液置于干净且干燥的烧杯中，将两个电极按由稀到浓插入标准液中，并滤纸擦拭后进行下一个溶液的校准测量。完成三次校准测量后，软件自动得到电势差与待测溶液中离子浓度的“校准曲线”以及其校验公式，见图3.13所示。
图6-2 CLCONT-U得到的校准曲线图
5) 氯离子质量百分比测量
对校准后的电极进行3次蒸馏水清洗并用滤纸擦干，之后插入待测溶液中。等待3~5分钟，即可得到待测溶液中电势差E以及溶液中氯离子浓度值。待测液氯离子浓度与混凝土中氯离子含量百分比（占胶凝材料）之间的关系有：
ClCont?C?35.5V?100% 1000m (6-3)
式中 ClCont——混凝土中氯离子含量百分比（占胶凝材料），%；
C——待测液氯离子浓度，mol/L；
m——所测点的胶凝材料研磨粉末质量，g；
V——待测液体积，mL。