Determinação do teor de íons de cloreto em aditivos de betão por cromatografia iónica

A corrosão do aço é um fator primário que afeta a durabilidade das estruturas de concreto armado. A presença de íons cloreto no concreto é uma das principais causas da corrosão do aço, e a erosão por íons cloreto é o gatilho mais significativo para tal corrosão. O concreto é composto principalmente por cimento, agregados, água de mistura e aditivos para concreto. Os íons cloreto contidos nos aditivos para concreto representam uma importante fonte de íons cloreto no concreto. Portanto, a detecção de íons cloreto em aditivos para concreto é de grande importância.

Neste estudo, um cromatógrafo iônico Wayeal equipado com uma coluna de troca aniônica NovaChrom HS-5A-P2 foi empregado para separar os íons alvo de outros íons interferentes. Um método analítico altamente sensível, preciso, rápido e preciso para íons cloreto em aditivos para concreto foi estabelecido.

Palavras-chave:Cromatografia iônica, Aditivos para concreto, Íons cloreto.

1. Método Experimental

1.1 Configuração do Instrumento

Tabela 1 Lista de Configuração do Sistema de Cromatografia Iônica

1.2 Material Experimental e Equipamento Auxiliar

Solução Padrão de Íons Cloreto em Água: 1000mg/L

Ácido nítrico: GR

Amostra: Agente de tratamento de concreto

Filtro de seringa à base de água (0,22μm)

Balança analítica com precisão de 0,0001g

A água experimental foi preparada pelo sistema de purificação de água ultrapura Wayeal, com uma condutividade de 18,25 MΩ·cm (a 25°C).

1.3 Condições de Teste

Tabela 2 Condições de Cromatografia Iônica

1.4 Pré-tratamento da Amostra

Pesar exatamente 0,5g da amostra do aditivo, com precisão de 0,1mg. Colocá-la em um tubo de centrífuga de 50mL, adicionar 25mL de água e 5 gotas de ácido nítrico para dissolver a amostra. Se a amostra for solúvel em água, adicionar mais 25mL de água. Vortex para misturar completamente e, em seguida, deixar em repouso. Passar a amostra por um cartucho RP de pré-tratamento e um filtro de seringa descartável de 0,22μm antes de introduzi-la no cromatógrafo iônico para análise. Manter as mesmas condições analíticas e realizar um teste em branco.

2. Resultado e Discussão

2.1 Teste Linear

Uma série de soluções de trabalho padrão de íons cloreto com concentrações de 1mg/L, 2mg/L, 4mg/L, 6mg/L e 8mg/L foram pipetadas sequencialmente. Seguindo as condições analíticas especificadas na Seção 1.3, os cromatogramas sobrepostos para a curva padrão, conforme mostrado na Figura 1. A equação linear é mostrada na Tabela 3. Sob estas condições cromatográficas, a curva de calibração de íons cloreto exibiu um coeficiente de correlação (R) maior que 0,999, indicando excelente linearidade.

Fig 1 Cromatograma Sobreposto da Curva Padrão

Fig 2 Curva Padrão de Íons Cloreto

Tabela 3 Equação Linear da Curva Padrão

2.2 Limite de Detecção

De acordo com o “GB/T 8077-2023 Método de Teste para Uniformidade de Aditivos para Concreto”, o limite de detecção de íons cloreto por cromatografia iônica é de 0,01mg/L. Neste método, a relação sinal-ruído para íons cloreto a 0,01mg/L é significativamente maior que 3, o que atende aos requisitos de sensibilidade da norma nacional. As relações sinal-ruído para o limite de detecção de íons cloreto estão listadas na Tabela 4, e o cromatograma correspondente é mostrado na Figura 3.

Tabela 4 Relação Sinal-Ruído do Limite de Detecção de Íons Cloreto

Fig 3 Cromatograma do Limite de Detecção de Íons Cloreto

2.3 Teste da Amostra

2.3.1 Teste de Conteúdo da Amostra

Sob as condições analíticas especificadas na Seção 1.3, foram realizados testes paralelos nas amostras pré-tratadas descritas na Seção 1.4. Os resultados mostraram boa reprodutibilidade das amostras. Os cromatogramas das amostras paralelas são mostrados nas Figuras 4 e 5, e o teor de íons cloreto obtido nas amostras é apresentado na Tabela 5.

Fig 4 Cromatograma do Teste de Íons Cloreto para a Amostra Paralela 1 do Agente de Tratamento

Fig 5 Cromatograma do Teste de Íons Cloreto para a Amostra Paralela 2 do Agente de Tratamento

Tabela 5 Análise dos Resultados da Amostra

Notas: ① Os resultados dos testes foram corrigidos para valores em branco; ② Pode haver variabilidade entre os resultados obtidos usando métodos diferentes ou em diferentes laboratórios.

2.3.2 Limite de Repetibilidade da Amostra

De acordo com os requisitos da norma nacional, o limite de repetibilidade para o teste da amostra deve estar em conformidade com as especificações na Tabela 6 abaixo:

Tabela 6 Requisitos do Limite de Repetibilidade da Amostra

Com base nos dados de teste das amostras na Seção 2.3.1, o limite de repetibilidade para o agente de tratamento é calculado como |0.0487% – 0.0469%| = 0.0018%, que é menor que 0.02% e está em conformidade com os requisitos da norma nacional.

2.3.3 Teste de Repetibilidade da Amostra

Sob as condições de teste de trabalho especificadas na Seção 1.3, foram realizados testes de repetibilidade nas amostras pré-tratadas descritas na Seção 1.4. Os cromatogramas sobrepostos obtidos de múltiplas injeções são mostrados nas Figuras 6 e 7. Os resultados dos testes são apresentados na Tabela 7, indicando que o desvio padrão relativo (RSD) da área do pico para íons cloreto nos testes de repetibilidade variou de 0,238% a 0,243%, e o RSD do tempo de retenção variou de 0,015% a 0,028%. Os resultados são confiáveis, demonstrando boa repetibilidade.

Fig 6 Cromatogramas Sobrepostos de Íons Cloreto para a Amostra Paralela 1 do Agente de Tratamento (6 Injeções)

Fig 7 Cromatogramas Sobrepostos de Íons Cloreto para a Amostra Paralela 2 do Agente de Tratamento (6 Injeções)

Tabela 7 Resultados de Repetibilidade da Amostra

3. Conclusão

Este experimento referiu-se ao método de cromatografia iônica especificado na próxima norma GB/T 8076-2025 "Aditivos para Concreto". Os resultados experimentais indicam que para seis injeções consecutivas da solução da amostra, o RSD do tempo de retenção variou de 0,015% a 0,028%, e o RSD da área do pico variou de 0,238% a 0,243%. O método demonstrou bons limites de detecção por injeção e excelente linearidade, com um coeficiente de correlação R² de 0,99911. Todos os dados acima atendem aos requisitos do método padrão nacional para desempenho instrumental. Um método de cromatografia iônica foi estabelecido para a determinação do teor de íons cloreto em aditivos para concreto usando um cromatógrafo iônico Waayeal equipado com um detector de condutividade. Após o pré-tratamento da amostra, a separação foi realizada em uma coluna de cromatografia iônica, e a quantificação foi realizada usando o método do padrão externo. Esta abordagem permite a análise qualitativa e quantitativa de íons cloreto em aditivos para concreto. O método é direto, mostra boa repetibilidade e atende aos critérios exigidos para sensibilidade, paralelismo e limites de repetibilidade. Ele pode ser adotado para a determinação do teor de íons cloreto em aditivos para concreto. A validação do método de cromatografia iônica para a determinação de íons cloreto especificado no recém-lançado GB/T 8076-2025 "Aditivos para Concreto" foi concluída com sucesso.