石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法，特点是包括以下步骤：（1）利用紫外可见分光光度计建立标准溶液的吸收光谱曲线；（2）对吸收光谱曲线进行二阶导数处理，提取PCs的羧酸紫外特征峰；（3）以石粉与去离子水体系为参比，对光谱曲线进行空白调零处理后采集特征峰处溶液吸光度A，采用数据统计的方法拟合出吸光度A与PCs浓度C的关系式，作为工作曲线，并提取工作曲线斜率特征参数；（4）根据朗格比尔定律A=KC，利用加石粉前后滤液吸光度值的变化，确定PCs浓度的变化，由此得到石粉对不同侧链长度PCs吸附量，优点是操作简单，分析过程快速、准确、便宜且无需显色处理。

Quantitative analysis of adsorption capacity of stone powder to Polycarboxylic Water Reducer by UV derivative spectroscopy

The invention discloses a UV derivative spectrophotometric quantitative analysis method for the adsorption capacity of stone powder to Polycarboxylic Water reducer, which is characterized by the following steps: (1) establishing the absorption spectrum curve of standard solution by using ultraviolet-visible spectrophotometer; (2) processing the absorption spectrum curve with second derivative to extract the ultraviolet characteristic peak of carboxylic acid of PCs. (3) Take the stone powder and deionized water system as the reference, collect the solution absorbance A at the characteristic peak after the blank zeroing treatment of the spectral curve, and use the method of data statistics to fit the relationship between absorbance A and PCs concentration C, as the working curve, and extract the slope characteristic parameters of the working curve; (4) According to Languebeer's law. A = KC. The concentration of PCs can be determined by the change of absorbance value of filtrate before and after adding stone powder. The adsorption capacity of PCs with different side chain lengths can be obtained. The advantages of this method are simple operation, fast, accurate, cheap and without color rendering.

【技术实现步骤摘要】
石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法
本专利技术属于建筑材料领域,具体涉及一种石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法。
技术介绍
聚羧酸减水剂（简写为PCs）以高减水率、低收缩比及几乎不含Cl-与SO42-等有害物质，成为配制高耐久性混凝土的一种不可或缺的重要材料。聚羧酸减水剂的效能主要通过带负电荷的主链吸附在水泥颗粒或水化产物表面，形成一定厚度的吸附层，并通过空间位阻与静电斥力的作用，破坏水泥颗粒间的絮凝结构，保证了新拌混凝土的流变性。然而，不少地区河砂资源已近枯竭，尤其是沿海地区问题更为突出，不得不使用机制砂。机制砂在生产与加工过程中不可避免的会引入石粉，对减水剂有一定的吸附性，使得“有效减水剂”数量降低，导致聚羧酸减水剂性能大大降低。因此有必要开展石粉对聚羧酸减水剂吸附量的定量分析。目前，石粉对聚羧酸减水剂吸附量的测试方法主要有总有机碳分析法TOC、凝胶渗透色谱法GPC和紫外可见分光光度法UV，其中：GPC对检测样品纯度要求较高，TOC测试成本较高且样品处理复杂，UV技术成熟、操作简便、快速准确且测试成本便宜。现有的UV法测定聚羧酸减水剂浓度如下：马保国，杨虎，谭洪波等.水泥和黏土矿物对不同减水剂的吸附特性[J].硅酸盐学报，2013,41（03）:328-333.一文中认为紫外分光光度计扫描确认聚羧酸减水剂溶液无特征吸收波长；段建平,吕生华,高瑞军,李第,曹强.聚羧酸系减水剂的分光光度测定法研究[J].现代化工，2011,31（03）:89-92.一文中认为如果没有共轭效应，这种吸收在紫外区较弱，且易受游离无机离子的影响，特别在摩尔浓度较低时不容易测定其含量，给测试带来了不确定性，严重影响了研究工作的正常进展。可见，如何结合紫外可见分光光度技术，对实验参数优化与分析，提出适合的定量分析方法，对聚羧酸减水剂抗吸附性研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种操作简单，分析过程快速、准确、便宜且无需显色处理的石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法，包括以下步骤：（1）测试样品溶液的准备：在体积为V毫升、浓度为C前的PCs溶液中，加入质量为m克的石粉，摇匀后在恒温水浴中按30r/min频率振荡，得到悬浮液；30min后，将悬浮液离心分离，得到上清液；接着用0.45μm的针孔过滤头过滤上清液，得到待测试样品溶液备用；（2）标准溶液的准备：以去离子水为空白溶液扣基底，然后准备一系列0.4-2mg/mL浓度范围内的PCs标准溶液备用；（3）吸收光谱曲线的采集：利用紫外可见分光光度计采集步骤（2）中一系列PCs标准溶液的吸收光谱曲线；（4）羧酸紫外特征峰的提取：将步骤（3）中所得的一系列PCs标准溶液的吸收光谱曲线进行二阶导数处理，获得一系列PCs二阶导数吸收光谱曲线，进而获得PCs的羧酸紫外特征峰；（5）PCs的工作曲线绘制：采用线性拟合方法，将标准溶液的吸收光谱曲线中步骤（4）获得的羧酸紫外特征峰处一系列PCs标准溶液所对应的吸光度A与相应PCs标准溶液的浓度C建立关系式，作为工作曲线，提取工作曲线斜率特征参数，记作k；（6）测试样品中PCs浓度：采用紫外/可见分光光度计采集步骤（1）所得的待测试样品溶液的吸光度数值，并扣除背景吸收，获取测试样品在步骤（4）获得的羧酸紫外特征峰处的吸光度值A样品，根据朗格比尔定律计算公式C后=A样品/k，计算出加入石粉后测试样品溶液中剩余的PCs溶液的浓度C后；（7）石粉对聚羧酸减水剂吸附量的计算：根据吸附前后浓度差，按公式ψ=（C前-C后）×V/m，计算出石粉颗粒对PCs的吸附量ψ，单位为mg/g，表示每克石粉吸附PCs的量。步骤（6）中所述的扣除背景吸收为，以石粉与去离子水体系为参比，对所采集的吸光度值进行空白调零处理。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术首次公开了一种石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法，包括以下步骤：（1）利用紫外可见分光光度计建立标准溶液、测试样品溶液的吸收光谱曲线；（2）对吸收光谱曲线进行二阶导数处理，提取PCs的羧酸紫外特征峰；（3）以石粉与去离子水体系为参比，对光谱曲线进行空白调零处理后采集特征峰处溶液吸光度A，采用数据统计的方法拟合出吸光度A与PCs浓度C的关系式，作为工作曲线，并提取工作曲线斜率特征参数；（4）根据朗格比尔定律A=kC，利用加石粉前后滤液吸光度值的变化，确定PCs浓度的变化，由此得到石粉对不同侧链长度PCs吸附量。与TOC测定法进行比较，两者之间呈良好的线性关系，相关系数r为0.997，表明本专利技术操作简单，测试样品无需进行显色处理，可快速、准确、便宜的定量分析石粉对聚羧酸减水剂的吸附量，便于了解聚羧酸减水剂的抗吸附能力，为聚羧酸减水剂的分子设计、混凝土原材料的筛选提供参考。附图说明图1为No.35-PCs系列标准溶液的吸收光谱曲线；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL,B-0.4mg/mL,C-0.8mg/mL,D-1.2mg/mL；图2为No.35-PCs系列标准溶液的二阶导数光谱曲线及羧酸特征峰；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL,B-0.4mg/mL,C-0.8mg/mL,D-1.2mg/mL，E-2mg/mL；图3为羧酸特征峰处PCs溶液的浓度与吸光度关系；图4为No.30-PCs系列标准溶液的吸收光谱曲线；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL，B-0.4mg/mL，C-0.8mg/mL，D-1.2mg/mL；图5为No.30-PCs系列标准溶液的二阶导数光谱曲线及羧酸特征峰；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL，B-0.4mg/mL，C-0.8mg/mL，D-1.2mg/mL，E-2mg/mL；图6为No.24-PCs系列标准溶液的吸收光谱曲线；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL，B-0.4mg/mL，C-0.8mg/mL，D-1.2mg/mL；图7为No.24-PCs系列标准溶液的二阶导数光谱曲线及羧酸特征峰；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL，B-0.4mg/mL，C-0.8mg/mL，D-1.2mg/mL，E-2mg/mL；图8为No.20-PCs系列标准溶液的吸收光谱曲线；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL，B-0.4mg/mL，C-0.8mg/mL，D-1.2mg/mL；图9为No.20-PCs系列标准溶液的二阶导数光谱曲线及羧酸特征峰；其中PCs质量浓度：A-0.2mg/mL，B-0.4mg/mL，C-0.8mg/mL，D-1.2mg/mL，E-2mg/mL；图10为本专利技术UV法与传统TOC法所测石粉对聚羧酸减水剂吸附量的相关性。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1一种石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法，具体包括以下步骤：（1）在体积为30毫升、浓度为0.4mg/mL的No.35-PCs溶液中，加入质量为3克的石粉，摇匀后在恒温水浴中按30r/min频率振荡，得到悬浮液；30min后，将悬浮液离心分离，得到上清液；接着用0.45μm的针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法，其特征在于包括以下步骤：（1）测试样品溶液的准备：在体积为V毫升、浓度为C前的PCs溶液中，加入质量为m克的石粉，摇匀后在恒温水浴中按30r/min频率振荡，得到悬浮液；30 min后，将悬浮液离心分离，得到上清液；接着用0.45 μm的针孔过滤头过滤上清液，得到待测试样品溶液备用；（2）标准溶液的准备：以去离子水为空白溶液扣基底，然后准备一系列0.4‑2mg/mL浓度范围内的PCs标准溶液备用；（3）吸收光谱曲线的采集：利用紫外可见分光光度计采集步骤（2）中一系列PCs标准溶液的吸收光谱曲线；（4）羧酸紫外特征峰的提取：将步骤（3）中所得的一系列PCs标准溶液的吸收光谱曲线进行二阶导数处理，获得一系列PCs 二阶导数吸收光谱曲线，进而获得PCs的羧酸紫外特征峰；（5）PCs的工作曲线绘制：采用线性拟合方法，将标准溶液的吸收光谱曲线中步骤（4）获得的羧酸紫外特征峰处一系列PCs标准溶液所对应的吸光度A与相应PCs标准溶液的浓度C建立关系式，作为工作曲线，提取工作曲线斜率特征参数，记作k；（6）测试样品中PCs浓度：采用紫外/可见分光光度计采集步骤（1）所得的待测试样品溶液的吸光度数值，并扣除背景吸收，获取测试样品在步骤（4）获得的羧酸紫外特征峰处的吸光度值A样品，根据朗格比尔定律计算公式C后 = A样品/k，计算出加入石粉后测试样品溶液中剩余的PCs溶液的浓度C后；（7）石粉对聚羧酸减水剂吸附量的计算：根据吸附前后浓度差，按公式ψ=（ C前 ‑ C后 ）×V/m，计算出石粉颗粒对PCs的吸附量ψ，单位为mg/g，表示每克石粉吸附PCs的量。...

【技术特征摘要】
1.一种石粉对聚羧酸减水剂吸附量的UV导数光谱定量分析方法，其特征在于包括以下步骤：（1）测试样品溶液的准备：在体积为V毫升、浓度为C前的PCs溶液中，加入质量为m克的石粉，摇匀后在恒温水浴中按30r/min频率振荡，得到悬浮液；30min后，将悬浮液离心分离，得到上清液；接着用0.45μm的针孔过滤头过滤上清液，得到待测试样品溶液备用；（2）标准溶液的准备：以去离子水为空白溶液扣基底，然后准备一系列0.4-2mg/mL浓度范围内的PCs标准溶液备用；（3）吸收光谱曲线的采集：利用紫外可见分光光度计采集步骤（2）中一系列PCs标准溶液的吸收光谱曲线；（4）羧酸紫外特征峰的提取：将步骤（3）中所得的一系列PCs标准溶液的吸收光谱曲线进行二阶导数处理，获得一系列PCs二阶导数吸收光谱曲线，进而获得PCs的羧酸紫外特征峰；（5）PCs的工作曲线绘制：采用线性拟合方法，将标准溶液的吸收光谱曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：温小栋，冯蕾，陈锡芹，张振亚，王赛赛，蔡伟，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33