原子吸收法測定常減壓塔頂冷凝水中總鐵含量

郭良蘭，張書平，陳昭玉，李曉明

(中國石化河南油田分公司南陽石蠟精細化工廠，河南南陽 473132)

原子吸收法測定常減壓塔頂冷凝水中總鐵含量

郭良蘭，張書平，陳昭玉，李曉明

(中國石化河南油田分公司南陽石蠟精細化工廠，河南南陽 473132)

研究了原子吸收法測定常減壓塔頂冷凝水中鐵含量的新方法，對水樣預處理方法、鐵標準曲線使用液的配制方法、吸收波長、燃氣流量、吸樣管等實驗條件進行了考察。建立的標準曲線加標回收率達到了99.9%以上，與傳統的分光光度法相比，原子吸收法的測定結果無顯著差異，可以代替傳統方法。

原子吸收法;常減壓塔頂冷凝水;鐵含量;腐蝕

隨著原油來源越來廣，性質越來越復雜，主要是呈現“四高”化(高凝、高酸、高鹽、高硫)，給常減壓塔裝置帶來巨大威脅，尤其是設備腐蝕問題變得十分嚴峻。為了評價緩蝕劑效果和常減壓裝置腐蝕水平，煉油企業都把常減壓塔頂排水中總鐵含量規定為腐蝕監測一個指標，限制總鐵含量≤3.0mg/L，作為日常運行和管理考核的依據。

目前石化企業普遍沿用傳統分光光度法測定塔頂排水中鐵含量，實驗分析步驟繁瑣，耗時較長，實驗過程易受外界因素干擾，造成實驗數據準確度下降。而原子吸收法在測定工業廢水中鐵上所具有靈敏度高，選擇性好，簡便、快速的優點，正越來越受到人們的關注。本文研究了原子吸收法測定常減壓塔頂冷凝水中鐵含量的新方法，并取得了良好的效果。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與試劑TAS-990F

型火焰原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限公司);AC-1無油Y空氣壓縮機(北京普析通用儀器有限公司);乙炔鋼瓶(濮陽市雙化特種氣體有限公司);KC-1型鐵空心陰極燈(北京曙光明電子光源儀器有限公司);TA2004B型電子天平(上海精密科學儀器有限公司);50、100、1 000 mL容量瓶;25 mL移液管。

硫酸亞鐵銨，分析純;純鐵絲;二次蒸餾水(以下稱為水);1 000 mg/L鐵標準溶液(安瓶，GBW08616，8051，中國計量科學研究院)。

1.2 儀器工作條件與參數

鐵空心陰極燈，波長:248.3 nm，光燈電流:5 mA;燃燒器高度:6 mm;狹縫寬度:0.2 nm;乙炔流量:1 500 mL/min;空氣壓力:0.25 MPa。

1.3 實驗方法

1.3.1 水樣預處理

A法，過濾后酸化處理。水樣用定性濾紙過濾，棄去開始濾出的5 mL，再收集50～100 mL的濾液用1∶1鹽酸調pH值達到2;B法，鹽酸煮沸。取50 mL水樣加20 mL的1∶1鹽酸放入250 mL錐形燒瓶中加熱煮沸，溶液蒸發約一半后冷卻至室溫，用50 mL容量瓶定容;C法，硝酸+鹽酸處理。取50 mL水樣加5 mL硝酸和10 mL鹽酸加熱微沸，30 min后加2 mL硫酸蒸發，用50 mL容量瓶定容。

1.3.2 100 mg/L鐵標準曲線使用液的配制

方法1:硫酸亞鐵銨配制。準確稱取0.864 g分析純硫酸鐵銨，精確至0.000 1 g，置于100 mL燒杯中，以20 mL水及10 mL硫酸溶解后移入1 000 mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻，貯于聚乙烯瓶中)。方法2:純鐵絲配制。稱取100.0 mg高純鐵絲(含鐵99.99%以上)，于80～100 mL的1∶1鹽酸溶液中，緩緩加熱，待全部溶解后，煮沸數分鐘，冷卻至室溫，移入1 000 mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻，貯于聚乙烯瓶中。方法3:1 000μg/mL的鐵標準溶液配制。用水稀釋配制成100 mg/L鐵標準曲線使用液。

1.3.3 鐵標準曲線的繪制

分別用上述使用液配制系列的鐵標準溶液:0、1.00、3.00、5.00、7.00 mg/L，在選定的條件下測定其相應的吸光度，經過空白校正后繪制濃度—吸光度標準曲線。

1.4 樣品測定

分別取一定量的常減壓塔頂冷凝水樣品，經預處理后，按照設定的儀器條件，對水樣進行測定。

2 結果與討論

2.1 吸收波長的選擇

鐵的原子光譜線復雜，其在248.3～346.6 nm之間就有8條光譜線可用來測定波長，為了得到較高的靈敏度，應選用其中最靈敏線作為鐵的分析線，其它吸收線只在被測元素濃度很高或者是為了消除鄰近光譜線的干擾時才考慮選用。

通過波長掃描制作的鐵的吸收波長與能量的關系圖如圖1所示，從圖1可以看出:圖中峰形尖窄且能量最高的波長在248.35 nm處，峰形尖窄反映出選擇性好，可以排除更多的干擾因素，能量高則表明響應更靈敏，結果更精確度更高。鐵的最靈敏線為248.3 nm。

圖1 鐵的吸收波長與能量的關系

2.2 燃氣流量的選擇

火焰溫度是影響原子化效率的基本因素，足夠高的溫度才能使試樣充分分解為原子蒸氣狀態，但溫度過高會增加原子的電離或激發，而使基態原子數減少，這對原子吸收是不利的，調節乙炔與空氣的流量能夠改變火焰溫度和高度。為此，我們對燃氣流量進行試驗，試驗結果如表1所示。

表1中相關系數最高的是方法3對應的流量，因此確定最佳燃氣流量為1 500 mL/min。

表1 標樣配制方法實驗結果

2.3 標準曲線使用液配制方法的選擇

標準物質的選擇是繪制標準曲線首先考慮的問題，其中有三個基本要素:均勻性、穩定性、溯源性，同一種元素一般有多種標準物質，應選擇合適的標準物質配制所需濃度的標準曲線使用液。實驗使用了三種標準物質配制標準曲線使用液，根據繪制的標準曲線求得相應的回歸方程和相關系數，見表2。

表2 標準曲線的主要特性

三種方法的標準曲線相關性分別為0.9962、0.998 7、0.999 1，說明方法2、3的相關性比較好，基本滿足化學分析要求R≤0.999 0的數值。

用上述標準曲線對同一個標樣進行5次測定，結果如表3所示。

表3 三種方法配置的標準曲線比較

從結果來看，方法3的標準偏差最小，因此，對精度要求高時，采用方法3來繪制，標準級別和可信度更高。在生產實際中，方法2具有溶液組成更簡單，基體效應更小的優點而值得優先推薦。

2.4 樣品預處理方法的選擇

文獻介紹自然水樣只要加熱煮沸10 min即可完全保證水中鐵的溶解和還原，處理與否對總鐵的測定影響不大，但對于加了緩沖蝕劑的冷凝水樣，呈堿性，情況不一樣了。為了考查預處理對結果的影響，對常減壓塔頂冷凝水兩個水樣用三種方法來測定，結果如表4。

表4 預處理方法結果比較 mg/L

由表4可以看出，經B法和C法處理后，有效保證了水中鐵的溶解和還原，因此測定結果很接近。

標準曲線的適用范圍在0～7 mg/L，遇到＞7 mg/L的水樣，一般就采用稀釋的辦法。對水樣進行稀釋后，采用三種預處理方法分別對水樣進行預處理并測定其鐵含量，結果見表5。

表5實驗結果證明，樣品經B法、C法預處理后，結果與計算值一致，且符合理論上的稀釋比例關系。相反，樣品不經預處理和A法預處理后測定結果比計算值小很多，且不存在理論上的稀釋比例關系，這是由于水樣基體產生的是負偏差。經過B法和C法處理后消除了這種基體效應。C法預處理操作較B法更復雜和困難，建議采用B法。

表5 預處理方法比較 mg/L

2.5 吸樣管的影響

吸光值隨噴入火焰中的霧化樣品溶液量增大而增大，實驗發現，不同的吸樣管對結果會產生一定影響。表6是采用同一標準曲線，兩根吸樣管對同一水樣測定比較。

表6 兩根吸樣管對V04水樣測定結果的比較

用兩根吸樣管測定的結果，本次的相對標準偏差超過了10%。這是因為吸樣管的管徑、長度和內表面光滑度等因素造成的。因此，測鐵時從制作標準曲線到樣品測定全過程都應使用同一根吸樣管，并且注意保持吸樣管內表面清潔和通暢，一旦需要更換吸樣管就要重新制作標準曲線。

2.6 準確性

利用加標回收率來考察結果的準確性，分別向兩個冷凝水樣品中加入方法3配制的3 mg/L標準溶液，測定結果見表7。

從表7可知，加標回收率在95%～105%，說明此方法是準確的。

2.7對照試驗

對同一樣品分別用原子吸收法和分光光度法測量，兩個方法測定的結果是吻合的，如表8所示。

表7 加標回收率測定結果

表8 對照試驗分析結果 mg/L

3 結論

①常減壓塔頂冷凝水中鐵含量經預處理后，可以用原子吸收法測定其中鐵含量。②選定的測定條件為:吸收波長248.3 nm、最佳燃氣流量為1 500 mL/min、鐵標準曲線使用液采用純鐵絲配制或鐵標準溶液配制、預處理采用鹽酸煮沸或硝酸+鹽酸處理方法及樣品測定全過程都應使用同一根吸樣管。③建立的標準曲線加標回收率在95%～105%，準確度很高;與傳統的分光光度法相比，原子吸收法的測定結果無顯著差異，可以代替傳統方法。④該方法具有試樣預處理過程簡單、測定結果準確、分析時間短和對分析者危害小等特點，適于批量分析，可推廣使用。

O657.31

B

1003-3467(2014)04-0056-03

2014-02-23

郭良蘭(1968-)，男，工程師，從事石油化工分析工作，電話:15838441096。