摘要：采用氢氧化钠作溶剂对水泥样品进行消解提取水泥中的二氧化硅，使用HMI模式内标校正法，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）快速测定水泥中二氧化硅含量。在选定的实验参数下，硅标准曲线范围在0~40 mg/L，相关系数为0.999 9，同时测试两种水泥国家标准物质并进行加标回收实验，测试结果均在标准认定值范围内，重复性限在0.08%~0.12%，加标回收率在95.84%~99.12%，准确度和精密度良好。该方法分析步骤简便，能够快速准确地测定出水泥中二氧化硅含量，为水泥产品中二氧化硅含量的检测提供了研究基础。

　　关键词：电感耦合等离子体质谱；水泥；二氧化硅

　　0引言

　　随着我国经济发展的需要，城镇化建设脚步加快，越来越多的房屋、高铁、地铁等项目逐步投入建设。为保证人民住行安全，必须对各类建筑原材料的质量有着非常严格的要求。水泥是建筑工程中起着重要作用的建筑原材料。影响水泥质量的因素有许多，其中二氧化硅的加入能效改善水泥的抗压、抗折强度、抗热性能、耐久性等性能，因此，二氧化硅可以作为补偿剂加入水泥中，从而提高水泥的使用性能，扩大其使用范围。但二氧化硅的添加量也不宜过多，应该经过综合分析，确定最佳添加值。

　　目前，对于二氧化硅含量的分析主要还采用氟硅酸钾容量法[1]、氯化铵重量法[1]、钼酸铵分光光度法[2]、硅钼蓝分光光度法[3]、动物胶凝聚重量法[3]、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）[4-6]和X射线荧光光谱法[7]。随着时代的发展，对于之前一直使用的容量法、重量法等分析方法，其分析步骤繁琐，周期过长，已不能适应现下快速检测的需求，极大地降低了水泥组分含量的检测效率，且实验过程中用到大量的化学试剂，污染环境。与以前的分析方法相比，电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）具有分析速度快，结果准确性高，化学试剂消耗少，测试元素含量范围宽，可多种元素同时测定的优点。目前对于电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）同时检测水泥样品中多组分的含量有一些研究，但对于电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）检测二氧化硅的研究较少，也未曾有相关标准发布。因此，对于使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定水泥样品中二氧化硅含量有着巨大的研究前景，也能为水泥产品的质量检验提供新的检测依据。

　　本次研究采用氢氧化钠作为溶剂处理水泥标准样品，Sc作内标，使用内标校正法，建立ICP-MS快速测定水泥中二氧化硅的检测方法，本方法简单，快速，准确高。

　　1实验部分

　　1.1试剂与标准样品

　　硅单元素标准溶液,1 000μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心；Bi、Ge、In、Li-6、Sc、Tb、Y混合内标标准溶液（10μg/mL，Agilent）；Ce、Co、Li、Tl、Y ICP-MS调谐溶液，10μg/mL，Agilent；NaOH，GR，成都科隆化学品有限公司。

　　实验室纯水均为电阻率为18.2 MΩ.cm的超纯水；水泥标准物质为粉煤灰硅酸盐水泥成分分析标准物质GBW 03208a—2012和普通硅酸盐水泥成分分析标准样品GSB 08-1356—2017，中国建材检验认证集团股份有限公司。

　　1.2仪器及工作参数

　　电感耦合等离子体质谱仪，7800，Agilent；电子天平，PX224ZH/E，奥豪斯仪器（常州）有限公司；超纯水机，UPR-II-10T，四川优普超纯科技有限公司；箱式电阻炉，SX-5-12，北京科伟永兴仪器有限公司。

　　灵敏度为等离子体模式HMI；碰撞反应池模式；RF功率为1 600 W；RF匹配为1.80 V；采样深度为10.0 mm；雾化气0.34 L/min；蠕动泵0.10 r/s；雾化室温度2℃;稀释气体0.59 L/min;辅助气体0.90 L/min；等离子体气体15.0 L/min；选用质量数59、89、205调谐设备，氧化物质量分数为0.861%；双电荷为2.526%，选用Sc内标元素。

　　1.3实验方法

　　1.3.1样品处理

　　准备干燥洁净的银坩埚，称取0.1 g水泥标准样品（精确至0.000 1 g），另称取1 g的氢氧化钠覆盖于样品上，将银坩埚置于箱式电阻炉中，加热至600℃并保持30 min左右进行溶解，待冷却后，取出银坩埚置于加入250 mL热水的烧杯中，盖上表面皿，将其放在电炉上加热使样品溶解，将溶液过滤至100 mL容量瓶中，用热水冲洗银坩埚和表面皿5次左右，放置冷却至室温后，用纯水定容。依据实验步骤同时进行空白实验。

　　1.3.2标准溶液的配制

　　使用移液管吸取质量浓度为1 000μg/mL硅单元素标准溶液0.00、0.50、1.50、2.50、3.50、4.00 mL于一系列100 mL容量瓶中，用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液定容，配制成质量浓度分别为0、5、15、25、35、40 mg/L的标准溶液。

　　2结果与讨论

　　2.1标准曲线和线性范围

　　在HMI模式内标校正法下，对一系列标准曲线溶液进行测定，绘制标准曲线，见图1，硅在质量浓度0~40 mg/L的范围内，其线性方程为y=0.345 6x+0.496 0，相关系数R=0.999 9，检测限为0.027 9 mg/L。由此可见，硅的线性相关性较好。

　　2.2准确度与精确度

　　采用氢氧化钠作溶剂的溶样方式对两种水泥标准物质GBW 03208a—2012和SB 08-1356—2017中二氧化硅含量进行分析，同时连续进行6次平行测定，以确定方法的准确性和精密性，其测定结果见表1。由表1可以看出，测试结果全部在标准值范围内，该溶样方式具备良好的准确可靠度。重复性限分别为0.12%、0.08%，由此看出，该种溶样方式测试具有较好的精密度。

　　为再次验证本实验方法测试结果的准确性，在样品溶液中加入定量的硅组分进行加标回收实验，其加标回收数据见表2。由表2可以看出，硅的回收率分别为95.86%~98.40%、95.84%~99.12%，准确性较高。

　　3结语

　　采用氢氧化钠作熔剂对水泥样品进行消解提取水泥中的二氧化硅，选用HMI模式，采用内标校正法，利用电感耦合等离子体质谱仪快速测定水泥中二氧化硅含量。与传统水泥中二氧化硅的检测方法相比，电感耦合等离子体质谱法更简便，能快速、高效地进行大批量样品的检测，数据准确可靠，且对环境污染小。电感耦合等离子体质谱法为快速检测水泥产品中二氧化硅的含量提供了检测依据。

      参考文献：

　　[1]中国建材检验认证集团股份有限公司，国家水泥质量监督检验中心.水泥化学分析方法.中华人民共和国国家标准：GB/T 176—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

　　[2]黄相辉，李芷韵，辛爱萍，等.水泥中二氧化硅含量的测定方法——钼酸铵分光光度法[J].化工管理，2019（31）：135-136.

　　[3]张雅琴，麻娟侠，徐晓萌.非金属矿物和岩石化学分析方法第3部分碳酸盐岩石、矿物化学分析方法.中华人民共和国建材行业标准：JC/T 1021.3—2007[S].北京：中华人民共和国发展和改革委员会，2007.

　　[4]王小强，杨惠玲.电感耦合等离子体发射光谱法测定铬矿石中的二氧化硅[J].岩矿测试，2012，31（5）：820-823.

　　[5]任树林，王肖，于浩.ICP-AES法快速测定水泥的化学成分[J].水泥，2011（4）：52-53.

　　[6]张庆华，崔金华，宋晓红，等.碱熔-电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法测定水泥标准物质中的氧化物含量[J].中国无机分析化学，2018，8（1）：45-49.

　　[7]王晓雯.X射线荧光光谱法测定石灰石中SiO2、CaO、MgO的含量[J].分析仪器，2004（4）：29-31.