CN105738561A - 一种偏高岭土活性的快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于偏高岭土活性快速检测的方法。其特征在于包括以下步骤：(1)对待检的偏高岭土随机抽样，取0.5?2g的样品拌合均匀；(2)将20?80mL盐酸倒入烧杯中，在恒温水浴中加热到85°C±5°C，将偏高岭土倒入盐酸中，搅拌反应2.0～4.0h，过滤，将滤液稀释至250mL，得到溶液A；(3) 配制0.035mol/L EDTA溶液：取13.0000g乙二胺四乙酸二钠溶于适量水中，加水稀释至1L，得到EDTA溶液；通过滴定计算EDTA溶液的浓度；(4) 配制ZnSO₄溶液:将10.0600g ZnSO₄·7H₂O溶于有4～6滴浓硫酸的适量去离子水中，加水稀释至1L，得到ZnSO₄溶液；通过滴定计算ZnSO₄溶液浓度；(5) 确定ZnSO₄溶液消耗体积V；(6)计算活性铝含量。该方法可快速检验偏高岭土活性，该方法简单易行、成本低。

Description

一种偏高岭土活性的快速检测方法

技术领域

本发明属于无机非金属材料性质分析与评价技术领域，具体涉及一种用于偏高岭土活性快速检测的方法。

背景技术

偏高岭土作为一种优质的水泥混凝土矿物掺和料，国内外研究结果表明其对混凝土的力学性能和耐久性能具有良好的改善效果，未来将会得到广泛应用。偏高岭土的活性大小决定了偏高岭土的品质和在混凝土中的应用。

对于偏高岭土的活性检测方法，目前主要采用X射线衍射分析、扫描量热分析、热重分析、等仪器分析方法和碱吸收法、钙吸收法、压缩测强法、胶砂强度法等化学物理方法。X射线衍射分析、扫描量热分析、差热热重分析等仪器分析法都是直接对偏高岭土进行分析，所以着重描述高岭土的晶型结构随不同煅烧制度的变化规律，不能够说明煅烧高岭土的活性大小。碱吸收法和钙吸收法可以检验偏高岭土是否具有活性，但活性大小与吸收量没有直接的对应关系；胶砂强度法是用偏高岭土制备水泥砂浆试块并养护到一定龄期，用胶砂试块的抗压强度来直接表示偏高岭土活性的大小，但一般需要28d才能出结果，耗时太长。鉴于偏高岭土的活性对其在混凝土中应用至关重要，故需要一种简单快捷的检验方法指导偏高岭土的生产及应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的局限性，提出一种偏高岭土活性的快速检测方法，该方法可快速检验偏高岭土活性，该方法简单易行、成本低。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种偏高岭土活性的快速检测方法(用酸溶解偏高岭土中的氧化铝以评价其活性)，其特征在于包括以下步骤：

(1)对待检的偏高岭土随机抽样，取0.5-2g的样品拌合均匀，得到精准称量的偏高岭土；

(2)将20-80mL盐酸(浓度为15wt％～25wt％)倒入烧杯中，在恒温水浴中加热到85℃±5℃(即80-90℃)，将精准称量的偏高岭土倒入盐酸中，搅拌反应2.0～4.0h(最佳为2.5～3h)，过滤，将滤液稀释至250mL，得到溶液A；

(3)配制0.035mol/LEDTA溶液：取13.0000g乙二胺四乙酸二钠(EDTA)溶于适量水中，加水稀释至1L，得到EDTA溶液；

通过滴定计算EDTA溶液的浓度；滴定计算EDTA溶液的浓度方法(标定EDTA溶液的浓度方法)为：取20mLZnO标准溶液(C_ZnO＝0.01mol/L)和20mL乙酸-乙酸钠溶液，用水稀释至100mL，加5～6滴二甲酚橙指示剂，用配制好的EDTA溶液进行滴定，至溶液由红色转变为黄色为滴定终点，得到EDTA溶液消耗体积V_EDTA；

EDTA溶液(C_EDTA溶液)的浓度计算公式为：

$C_{EDTA}=\frac{C_{ZnO}\×V_{ZnO}}{V_{EDTA}}$

其中：

C_zno——ZnO标准溶液浓度，为0.01mol/L；

V_ZnO——ZnO标准溶液体积，为20mL；

V_EDTA——EDTA溶液消耗体积(即滴定的EDTA溶液体积)；

EDTA溶液对Al₂O₃的滴定度为：

T＝C_EDTA×50.98

其中：

50.98——与1mLEDTA溶液相当于氧化铝的质量，mg；

(4)配制0.035mol/LZnSO₄溶液(硫酸锌溶液):将10.0600gZnSO₄·7H₂O溶于有4～6滴浓硫酸的适量去离子水中，加水稀释至1L，得到ZnSO₄溶液(通过滴定计算ZnSO₄溶液浓度)；

滴定计算(标定)ZnSO₄溶液浓度的方法为：取20mL乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和20mL乙酸-乙酸铵缓冲溶液，加水稀释至100mL，加入5～6滴二甲酚橙指示剂，用ZnSO₄溶液进行滴定，溶液由黄色经亮黄色突变为橙红色静置后变为红色为滴定终点，得到硫酸锌溶液消耗体积V_ZnSO4；

每毫升硫酸锌相当于EDTA溶液的滴定系数K值的计算公式为：

$K=\frac{V_{EDTA}}{V_{{\mathrm{ZnSO}}_4}}$

其中：

V_EDTA——EDTA溶液消耗体积(即滴定的EDTA溶液体积)；

V_ZnSO4——硫酸锌溶液消耗体积(即滴定的ZnSO₄溶液体积)；

(5)取10～25mL溶液A为V₁(mL)，加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液20mL调节pH值和20～40mLEDTA溶液为V₂(mL)，用蒸馏水稀释至100mL，用表面皿盖住瓶口后加热沸煮3min冷却至68-72℃(70℃左右)；加入6～8滴二甲酚橙，用硫酸锌溶液进行滴定，指示剂由黄色经亮黄色突变为橙红色(静置后会变为红色)为滴定终点，得到ZnSO₄溶液消耗体积V；

(6)计算活性铝含量：活性铝溶出率的计算公式为：

$X=\frac{(V_1-V\×K)\×T\×\frac{250}{V_2}}{m\×1000}\×100\%$

其中：

V₂——取EDTA溶液的体积，mL；

V——ZnSO₄溶液消耗体积(硫酸锌溶液消耗的体积)，mL；

V₁——取待测溶液A的体积，mL；

K——每毫升硫酸锌相当于EDTA溶液的滴定系数K值(即1mlZnSO₄溶液相当于EDTA溶液的滴定度)；

T——EDTA溶液对氧化铝的滴定度，mg/mL；

m——偏高岭土的质量，g。

该方法是用酸溶解偏高岭土中的氧化铝以评价其活性，氧化铝的溶出率反应了偏高岭土中活性物质Al₂O₃的含量，不同品质的偏高岭土的活性氧化铝含量不同，活性氧化铝含量越高其偏高岭土的活性越高，活性氧化铝溶出率X为10％～41％时，随着溶出率的提高其偏高岭土的活性越高。

本发明的有益效果是：本发明检测方法采用的仪器设备简单，检测成本低，操作简单易行，检测时间短，检测结果准确，可以随时进行抽检，并指导偏高岭土的生产和应用。特别适用于生产厂家和检测结构快速准确的对偏高岭土活性进行检测。

具体实施方式

实施例1

一种偏高岭土活性的快速检测方法，用酸溶解偏高岭土中的氧化铝以评价其活性，具体操作步骤如下：

(1)对待检的偏高岭土随机抽样，分别取不同质量(见表1，约0.5-2g)的样品拌合均匀；

(2)将20～40mL盐酸(1体积水和1体积密度为1.19g/cm³盐酸混合)倒入烧杯中，恒温水浴加热到85℃±5℃，将精准称量的偏高岭土倒入盐酸中，搅拌反应2～4h，过滤，将滤液稀释至250mL，得到溶液A。

(3)配制0.035mol/LEDTA溶液：取13.0000g乙二胺四乙酸二钠(EDTA)溶于适量水中，加水稀释至1L，得到EDTA溶液；

通过滴定计算EDTA溶液的浓度；滴定计算EDTA溶液的浓度方法(标定EDTA溶液的浓度方法)为：取20mLZnO标准溶液(C_ZnO＝0.01mol/L)和20mL乙酸-乙酸钠溶液，用水稀释至100mL，加5～6滴二甲酚橙指示剂，用配制好的EDTA溶液进行滴定，至溶液由红色转变为黄色为滴定终点，得到EDTA溶液消耗体积V_EDTA；

EDTA溶液(C_EDTA溶液)的浓度计算公式为：

$C_{EDTA}=\frac{C_{ZnO}\×V_{ZnO}}{V_{EDTA}}$

其中：

C_zno——ZnO标准溶液浓度，为0.01mol/L；

V_ZnO——ZnO标准溶液体积，为20mL；

V_EDTA——EDTA溶液消耗体积(即滴定的EDTA溶液体积)；

EDTA溶液对Al₂O₃的滴定度为：

T＝C_EDTA×50.98

其中：

50.98——与1mLEDTA溶液相当于氧化铝的质量，mg。

(4)配制0.035mol/LZnSO₄溶液(硫酸锌溶液):将10.0600gZnSO₄·7H₂O溶于有4～6滴浓硫酸的适量去离子水中，加水稀释至1L，得到ZnSO₄溶液(通过滴定计算ZnSO₄溶液浓度)；

滴定计算(标定)ZnSO₄溶液浓度的方法为：取20mL乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和20mL乙酸-乙酸铵缓冲溶液，加水稀释至100mL，加入5～6滴二甲酚橙指示剂，用ZnSO₄溶液进行滴定，溶液由黄色经亮黄色突变为橙红色静置后变为红色为滴定终点，得到硫酸锌溶液消耗体积V_ZnSO4；

每毫升硫酸锌相当于EDTA溶液的滴定系数K值的计算公式为：

$K_{{\mathrm{ZnSO}}_4}=\frac{V_{EDTA}}{V_{{\mathrm{ZnSO}}_4}}$

其中：

V_EDTA——EDTA溶液消耗体积(即滴定的EDTA溶液体积)；

V_ZnSO4——硫酸锌溶液消耗体积(即滴定的ZnSO₄溶液体积)。

(5)配制0.035mol/LCuSO₄溶液(硫酸铜溶液):将8.7388gCuSO₄·5H₂O溶于有4～6滴浓硫酸的适量去离子水中，加水稀释至1L，得到CuSO₄溶液(通过滴定计算CuSO₄溶液浓度)；

滴定计算(标定)CuSO₄溶液浓度的方法为：取20mL乙二胺四乙酸二钠(EDTA)溶液和20mL乙酸-乙酸铵缓冲溶液，加水稀释至100mL，加入2ml亚硝基红盐指示剂，用CuSO₄溶液进行滴定，溶液由黄色经翠绿色突变为草绿色为滴定终点，得到硫酸铜溶液消耗体积V_CuSO4；

每毫升硫酸铜相当于EDTA溶液的滴定系数K值的计算公式为：

$K_{{\mathrm{CuSO}}_4}=\frac{V_{EDTA}}{V_{{\mathrm{CuSO}}_4}}$

其中：

V_EDTA——EDTA溶液消耗体积(即滴定的EDTA溶液体积)；

V_CuSO4——硫酸铜溶液消耗体积(即滴定的CuSO₄溶液体积)。

(6)取10～25mL溶液A为V₁(mL)，加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液20mL调节pH值和20～40mLEDTA溶液为V₂(mL)，用蒸馏水稀释至100mL，用表面皿盖住瓶口后加热沸煮3min冷却至68-72℃(70℃左右)；加入6～8滴二甲酚橙，用硫酸锌(或硫酸铜)溶液进行滴定，指示剂由黄色经亮黄色突变为橙红色(静置后会变为红色)为滴定终点(用硫酸铜溶液进行滴定时亚硝基红盐做指示剂，溶液颜色由黄色经翠绿色突变为草绿色为滴定终点)，得到ZnSO₄(或CuSO₄)溶液消耗体积V。

此案例出现硫酸铜是因为已有实验方法是用硫酸铜溶液进行滴定、亚硝基红盐做指示剂；此案例的目的就是为了与已有的实验方法进行对比，突出本发明的实验方法更加准确。

(6)计算活性铝含量：活性铝溶出率的计算公式为：

$X=\frac{(V_2-V\×K)\×T\×\frac{250}{V_1}}{m\×1000}\×100\%$

其中：

V₂——取EDTA溶液的体积，mL；

V——ZnSO₄(或CuSO₄)溶液消耗体积(硫酸锌或硫酸铜溶液消耗的体积)，mL；

V₁——取待测溶液A的体积，mL；

K——每毫升硫酸锌(或硫酸铜)相当于EDTA溶液的滴定系数K值(即1mlZnSO₄(或CuSO4)溶液相当于EDTA溶液的滴定度)；

T——EDTA溶液对氧化铝的滴定度，mg/mL；

m——偏高岭土的质量，g。

本实施例中：取待测溶液A的体积10～25mL(即V₁，)，取EDTA溶液的体积20～40mL(即V₂)，EDTA标定后的浓度为0.0366mol/L(即C_EDTA)。吸取20mL(即V_EDTA)EDTA溶液，标定硫酸锌时消耗硫酸锌溶液的体积为19.92mL(即V_ZnSO4)，标定硫酸铜时消耗硫酸铜溶液的体积为20.65mL(即V_CuSO4)，m约为0.5-2g，故：

K_ZnSO4＝V_EDTA/V_ZnSO4＝20/19.92＝1.0040，

T＝C_EDTA×50.98＝0.0366×50.98＝1.8659mg/mL，

K_CuSO4＝V_EDTA/V_CuSO4＝20/20.65＝0.9685。

试验结果如下表1：

表1两种偏高岭土活性检测方法对比

表1为两种偏高岭土检验方法对比可知，用二甲酚橙做指示剂颜色由黄色经亮黄色突变为红色，颜色变化明显易于观察，而亚硝基红盐做指示剂颜色由黄色经翠绿色突变为草绿色，突变点不明显容易造成人为误差。同时从表中可知偏高岭土在盐酸中需要搅拌反应2.5h～3h才能将其中的活性氧化铝完全溶解，检测样品偏高岭土的活性氧化铝溶出率为37.53％。

不同品质偏高岭土的活性氧化铝溶出率不同，活性氧化铝溶出率X在10％～41％范围内，溶出率越高其偏高岭土的活性越高，品质越好。

除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变形形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

实施例2

与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)中：盐酸取80mL，浓度为15wt％或25wt％。同样可实现快速检测偏高岭土的活性。

Claims (5)

1.一种偏高岭土活性的快速检测方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)对待检的偏高岭土随机抽样，取0.5-2g的样品拌合均匀，得到精准称量的偏高岭土；

(2)将20-80mL盐酸倒入烧杯中，在恒温水浴中加热到85℃±5℃，将精准称量的偏高岭土倒入盐酸中，搅拌反应2.0～4.0h，过滤，将滤液稀释至250mL，得到溶液A；

(3)配制0.035mol/LEDTA溶液：取13.0000g乙二胺四乙酸二钠(EDTA)溶于适量水中，加水稀释至1L，得到EDTA溶液；

通过滴定计算EDTA溶液的浓度；

(4)配制ZnSO₄溶液:将10.0600gZnSO₄·7H₂O溶于有4～6滴浓硫酸的适量去离子水中，加水稀释至1L，得到ZnSO₄溶液；

通过滴定计算ZnSO₄溶液浓度；

(5)取10～25mL溶液A为V₁，加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液20mL调节pH值和20～40mLEDTA溶液为V₂，用蒸馏水稀释至100mL，用表面皿盖住瓶口后加热沸煮3min冷却至68-72℃；加入6～8滴二甲酚橙，用硫酸锌溶液进行滴定，指示剂由黄色经亮黄色突变为橙红色为滴定终点，得到ZnSO₄溶液消耗体积V；

(6)计算活性铝含量。

2.根据权利要求1所述的一种偏高岭土活性的快速检测方法，其特征在于，步骤(2)中，盐酸的浓度为15wt％～25wt％，搅拌反应时间为2.5～3h。

3.根据权利要求1所述的一种偏高岭土活性的快速检测方法，其特征在于，步骤(3)中，滴定计算EDTA溶液的浓度方法为：取20mLZnO标准溶液(C_ZnO＝0.01mol/L)和20mL乙酸-乙酸钠溶液，用水稀释至100mL，加5～6滴二甲酚橙指示剂，用配制好的EDTA溶液进行滴定，至溶液由红色转变为黄色为滴定终点，得到EDTA溶液消耗体积V_EDTA；

EDTA溶液的浓度计算公式为：

$C_{EDTA}=\frac{C_{ZnO}\×V_{ZnO}}{V_{EDTA}}$

其中：

C_zno——ZnO标准溶液浓度，为0.01mol/L；

V_ZnO——ZnO标准溶液体积，为20mL；

V_EDTA——EDTA溶液消耗体积(即滴定的EDTA溶液体积)；

EDTA溶液对Al₂O₃的滴定度为：

T＝C_EDTA×50.98

其中：

50.98——与1mLEDTA溶液相当于氧化铝的质量，mg。

4.根据权利要求1所述的一种偏高岭土活性的快速检测方法，其特征在于，步骤(4)中，滴定计算ZnSO₄溶液浓度的方法为：取20mL乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和20mL乙酸-乙酸铵缓冲溶液，加水稀释至100mL，加入5～6滴二甲酚橙指示剂，用ZnSO₄溶液进行滴定，溶液由黄色经亮黄色突变为橙红色静置后变为红色为滴定终点，得到硫酸锌溶液消耗体积V_ZnSO4；

每毫升硫酸锌相当于EDTA溶液的滴定系数K值的计算公式为：

$K=\frac{V_{EDTA}}{V_{{\mathrm{ZnSO}}_4}}$

其中：

V_EDTA——EDTA溶液消耗体积(即滴定的EDTA溶液体积)；

V_ZnSO4——硫酸锌溶液消耗体积(即滴定的ZnSO₄溶液体积)。

5.根据权利要求1所述的一种偏高岭土活性的快速检测方法，其特征在于，步骤(6)中，活性铝溶出率的计算公式为：

$X=\frac{(V_1-V\×K)\×T\×\frac{250}{V_2}}{m\×1000}\×100\%$

其中：

V₂——取EDTA溶液的体积，mL；

V——ZnSO₄溶液消耗体积(硫酸锌溶液消耗的体积)，mL；

V₁——取待测溶液A的体积，mL；

K——每毫升硫酸锌相当于EDTA溶液的滴定系数K值(即1mlZnSO₄溶液相当于EDTA溶液的滴定度)；

T——EDTA溶液对氧化铝的滴定度，mg/mL；

m——偏高岭土的质量，g。