脫碳液中鐵含量測定方法探討

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(河南能源化工集團 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

?分析測試?

脫碳液中鐵含量測定方法探討

李敏，白麗清，潘瑞華，董振霞，李翠英

(河南能源化工集團 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

采用不加顯色劑的脫碳液做空白，消除脫碳溶液顏色本身誤差，通過與用加酸處理脫色后比色測定鐵含量的方法對比，結果基本一致，簡化了操作程序，提高了工作效率和結果準確性。

空白；脫碳液；加酸脫色；比色

0 前言

脫碳液中鐵含量的測定，是衡量脫碳凈化系統設備管道腐蝕程度的主要控制指標，我公司采用的是本菲爾脫碳液脫除CO2工藝，脫碳液主要由鉀鹽、DEA、釩等組成，脫碳溶液本身為黃綠色有機混合物，但在實際工藝運行中，由于設備腐蝕、DEA降解、低價釩等影響因素，使脫碳溶液發黑，對鐵離子的測定產生干擾。河南能源化工集團中原大化公司在建廠以來，一直采用化學試劑相似液做參比溶液測定鐵含量。但由于脫碳系統運行時間久了，脫碳溶液顏色變黑，給比色法測定鐵含量帶來很大干擾。本文在充分試驗的基礎上，確立了用不加顯色試劑的脫碳溶液做參比溶液，將脫碳樣品用酸脫色處理消除顏色干擾，再與分光光度法測定脫碳液中鐵含量的方法進行對比，測定結果基本一致，證明此測定方法能夠滿足生產控制分析要求。

1 實驗部分

1.1 方法原理

用鹽酸羥胺將Fe3+還原為Fe2+，在pH值為2～9條件下，Fe2+與1,10-鄰菲啰啉生成橙紅色絡合物，以不加顯色劑的脫碳溶液為參比溶液，消除溶液本底誤差，在波長510 nm處，用分光光度計測定吸光度，反應如下：

1.2 儀器與試劑

①UV-1700型分光光度計；②1+1 HCl；③10%鹽酸羥胺：稱取10 g鹽酸羥胺溶于90 mL去離子水中；④5%鄰菲啰啉溶液：稱取5 g鄰菲啰啉溶于5 mL冰醋酸的去離子水中，稀釋至100 mL，儲存于棕色瓶中；⑤醋酸—醋酸銨緩沖溶液：稱取250 g醋酸銨溶解于150 mL蒸餾水中，加入700 mL冰醋酸，配成1 000 mL溶液；⑥冰醋酸：分析純；⑦硫酸：分析純；⑧高氯酸：分析純；⑨釩標液：1 g/L；⑩30%K2CO3：稱取30 g K2CO3溶解稀釋于70 mL蒸餾水中；Fe標準溶液：0.1 g/L。

1.3 工作液的制備

準確稱取0.702 2 g分析純硫酸亞鐵銨溶于5 mL1∶1硫酸溶液酸化的去離子水中，溶解后移入1 000 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度搖勻，此標準溶液為濃度0.1 g/L儲備液。吸取上述溶液10.0 mL于100 mL容量瓶中，加水至刻度，搖勻，此標準溶液濃度0.01 g/L，為工作標準溶液。

1.4 標準曲線的繪制

①于6支100 mL容量瓶中分別加入0.01g/L Fe工作液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL。②分別加入10 mL 30%K2CO3。③緩慢加入1+1 HCl溶液1 mL，不斷搖動。④加入10%鹽酸羥胺2 mL，置于水浴內煮沸2～3 min后取出。⑤冷卻后加入pH值為4.5的緩沖溶液5 mL，5%鄰菲啰啉溶液2 mL，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。⑥在UV-1700分光光度計上用2 cm比色皿在510 nm處測吸光度。以鐵含量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，見圖1，脫碳液鐵標準曲線測定數據見表1。

圖1 脫碳液鐵標準曲線

表1 脫碳液鐵標準曲線測定數據

1.5 試樣的測定

1.5.1 試樣溶液的制備

移取脫碳液25.0 mL，定量轉移至250 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，此溶液為A試液。

1.5.2 試樣的測定

用6個100 mL容量瓶，依次編號為0、1、2、3、4、5、6，加入A試液10.0 mL，各緩慢加入1 mL濃鹽酸，搖勻，加入10%鹽酸羥胺2 mL，在水浴鍋內煮沸2～3 min，冷卻后依次加入pH值為4.5的緩沖溶液5 mL，5%鄰菲啰啉溶液2 mL，將試樣用去離子水稀釋至刻度，搖勻，在UV-1700分光光度計上，以不加鄰菲啰啉0#試樣為空白溶液，用2 cm比色皿在510 nm處測其吸光度值，分析結果見表2。

1.5.3 分析結果計算

式中：K—— Fe標準曲線斜率，mg/單位吸光度；

A——試樣吸光度值；

VA——移取A試樣的體積，mL；

ρ——脫碳液密度，kg/L；

V——移取脫碳原液的體積，mL。

2 結果與討論

2.1 試劑空白與脫碳液原液做空白的對比試驗

取5個100 mL容量瓶，編號分別為0、1、2、3、4其中0#為試劑空白，取A試液10.0 mL于1、2、3、4號100 mL容量瓶中，1、2、3、4號樣品均按照1.5.2步驟進行測定，其中1#為脫碳液空白不加入鄰菲啰啉顯色劑，考察脫碳溶液顏色帶進的誤差，分析結果見表2。

表2 參比溶液含量實驗數據 mg/kg

從表2數據可以看出，黑色脫碳溶液加水稀釋后，變為橙紅色，在510 nm處有吸收，由此引入的誤差不容忽視，必須去除脫碳液本身顏色給Fe離子測定帶來的干擾。

2.2 試樣脫色處理后比色測定Fe含量

2.2.1 試樣脫色處理

取A試樣10.0 mL 5個于100 mL小燒杯中，依次加入5 mL冰醋酸，放在電爐上加熱，待沒有明顯二氧化碳氣泡時，沿壁緩慢加入2 mL濃硫酸，有大量濃煙時取下，加入1 mL高氯酸，搖勻后繼續加熱，待試樣顏色由黑色變為黃綠色時，取下冷卻，用25%NaOH溶液調節pH值為3～5，轉移至100 mL容量瓶中。

2.2.2 脫色后試樣的測定與1.5.2方法測定結果對比

脫色處理的溶液，按1.4標準曲線繪制步驟，以試劑空白為參比，測定試樣吸光度，最后分析結果見表3。

表3 兩種測定方法分析結果對比 mg/kg

從表2 數據可以看出，兩種分析方法平均值誤差為9.84 mg/kg，但是2.2.2方法未考慮樣品處理過程中加入強酸時帶進Fe離子所引入的誤差。

2.2.3參比溶液誤差值測定試驗

取5個100 mL小燒杯，按照2.2.2過程處理后轉移至100 mL容量瓶中，另取一支100 mL容量瓶，加入適量蒸餾水，以此為空白溶液，按照1.4標準曲線繪制步驟進行測定，檢驗脫色處理過程加酸引入誤差值，測定結果見表4。

表4 脫色處理引入空白誤差

從表4數據可以看出，1.2.2平均測定結果101.52 mg/kg，減去空白誤差8.62 mg/kg，為92.90 mg/kg。

2.3 加標回收率的測定

取脫碳試樣25.0 mL于250 mL容量瓶中，稀釋至刻度，取稀釋液10.0 mL加入到編號0、1、2、3、4、5、6的100 mL容量瓶中，其中3#、4#加入0.1 g/L Fe工作液0.30 mL，5#、6#加入0.50 mL，以0#為空白溶液，1#、2#為脫碳液樣品，按照1.5.2分析步驟進行測定，以1#、2#脫碳液樣品結果平均值為基準計算回收率結果見表5。

從表5可看出，此方法的回收率在95.06%～96.90%。

3 結論

以不加顯色劑的脫碳液為空白，測定分析結果為91.68 mg/kg，加酸將脫碳液顏色脫色后比色測定的分析結果為92.90 mg/kg，兩種方法測定結果相差1.22 mg/kg，相對誤差1.31%，說明以不加顯色劑的脫碳液為空白分析方法的準確率完全可以滿足生產控制的需要。以不加顯色劑的脫碳液為空白，進行回收率測定，回收率95.06% ～96.90%，符合微量分析加標回收率80%～110%的范圍，而且此分析方法測定簡便、快速，適用于生產控制的要求。

表5 加標回收率測定

2013-10-27

李 敏(1973-)，女，工程師，從事生產管理工作，電話： 13673020630。

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1003-3467(2014)02-0056-02