李丹丹

（廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530007）

分析在電廠水質(zhì)分析中離子色譜法的應(yīng)用

李丹丹

（廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530007）

在高效液相色譜當(dāng)中，離子色譜法是較為重要的一個(gè)分支，這個(gè)技術(shù)不單單有高效、快速及準(zhǔn)確的分析優(yōu)點(diǎn)，還能對(duì)多種離子同時(shí)進(jìn)行分析的優(yōu)點(diǎn)，特別是它的使用不會(huì)給外界環(huán)境造成什么污染。在傳統(tǒng)電廠水質(zhì)分析中應(yīng)用的是濃縮大量樣品以此進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，而這種方法在一定程度上會(huì)導(dǎo)致大量財(cái)力人力的浪費(fèi)，且檢測(cè)的結(jié)果容易產(chǎn)生誤差。本文將對(duì)電廠水質(zhì)當(dāng)中鉀離子、鈉離子、鈣離子、銨根離子以及鎂離子應(yīng)用離子色譜法進(jìn)行測(cè)定，再對(duì)非抑制性電導(dǎo)檢測(cè)過(guò)度金屬離子的效果進(jìn)行分析。

電廠；水質(zhì)；離子色譜法；過(guò)度金屬離子

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在電力需求上，人們的要求也越來(lái)越高。現(xiàn)階段電廠中供電荒的問(wèn)題不斷加重，而電廠在高參數(shù)以及大容量機(jī)組上的要求要日益增高。為了能確保整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中各機(jī)組不會(huì)有任何污染，能以此確保機(jī)組安全，使電廠經(jīng)濟(jì)效益有效提高，就必須對(duì)電廠水質(zhì)當(dāng)中的機(jī)組與離子所形成的化學(xué)物質(zhì)予以重視。雖然進(jìn)入到蒸汽發(fā)生器當(dāng)中的水質(zhì)都是經(jīng)過(guò)了精細(xì)的處理，不過(guò)還是可能有鈉離子等陽(yáng)離子遺留其中。因?yàn)橛幸恍╆?yáng)離子含量較小，低于常規(guī)分析方法的檢出限，所以應(yīng)用分光光度法等普通化學(xué)方法是無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)的，只能通過(guò)濃縮樣品來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的水質(zhì)檢查，但這種方法的耗費(fèi)較大，且有誤差存在。而離子色譜法的應(yīng)用效果極佳，本文將對(duì)電廠水質(zhì)分析中的離子色譜法的應(yīng)用方法進(jìn)行探討。

1 關(guān)于離子色譜法的原理分析

離子色譜法可分成離子交換色譜、排斥色譜以及對(duì)色譜。而其中離子排斥色譜法的基本原理就是講離子交換色譜以及排斥色譜進(jìn)行交換，且離子對(duì)色譜原理是以此形成離子。而在工業(yè)的使用當(dāng)中離子交換是最為廣泛的。特別在電廠水質(zhì)分析當(dāng)中，應(yīng)用離子色譜法可將水質(zhì)當(dāng)中存在的親水性陽(yáng)離子進(jìn)行相應(yīng)分析。而在陽(yáng)離子色譜交換中，柱填充交換功能的分離基團(tuán)就是磺酸基，不過(guò)填充陰離子交換色譜的就是季氨基。當(dāng)樣品中被測(cè)離子進(jìn)入到分離柱中，有交換功能的平衡離子與被測(cè)離子互換位置，以此形成離子對(duì)，同時(shí)應(yīng)用離子鍵作用力，其被測(cè)離子可進(jìn)行暫時(shí)性的保留，其后經(jīng)過(guò)淋洗液的反復(fù)淋洗，待測(cè)樣品離子就會(huì)被有效分離出來(lái)，以此用于進(jìn)行分析。

2 離子色譜法測(cè)定電廠水質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)用品

在本次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的離子色譜儀為美國(guó)賽默飛世爾所研發(fā)的離子色譜儀，其型號(hào)為ICS-1100。其化學(xué)試劑有：試劑KCl與MgO以及優(yōu)級(jí)純CaCO3、NaCl、NH4Cl，還有標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液NH4+、Na+、K+、Mg2+以及Ca2+。在干燥之后把所有試劑配制為每種離子1000mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液，而其中，把MgO與CaCO3應(yīng)用相對(duì)量的純鹽酸進(jìn)行溶解，其后再定容。應(yīng)用去離子水逐漸稀釋這些標(biāo)準(zhǔn)溶液，再將其配制成為混合以及單離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液。而在模擬電廠中所應(yīng)用的試劑水將其電阻率設(shè)為18.3MΩ。將已經(jīng)配制好的溶液在密度較高的聚乙烯溶液瓶當(dāng)中進(jìn)行存儲(chǔ)，其后在4度環(huán)境中進(jìn)行存放。

2.2 色譜儀的使用準(zhǔn)備

準(zhǔn)備色譜儀：保護(hù)柱為IonPacTMCG12A型號(hào)，規(guī)格是50×4mm，而分析柱的型號(hào)為IonPacTMCG12A，其規(guī)格成250×4mm；CERS500型號(hào)的抑制器，電流是59mA，其形式成自動(dòng)抑制的外接水形式；其淋洗液為高純甲基磺酸溶液，其濃度呈20mmol/L；將柱溫箱外溫度控制在25℃，將進(jìn)樣的流速控制在0.25ml/min，其進(jìn)樣體積為500μL。

3 關(guān)于試驗(yàn)的結(jié)果與分析

3.1 淋洗液

在試驗(yàn)當(dāng)中淋洗液濃度的選擇與洗脫時(shí)間有直接聯(lián)系。一般為了縮短整個(gè)樣品的分析時(shí)間，有效提高試驗(yàn)速率，會(huì)將被檢測(cè)離子停留在分離柱中的時(shí)間縮短，而為了能有效的達(dá)到這個(gè)目的，將采用將淋洗液濃度加大的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)多次試驗(yàn)，將甲基磺酸濃度設(shè)置在15～24mmol/L之間，對(duì)以上五種離子的保留時(shí)間以及分離度進(jìn)行綜合性的分析。最終確定淋洗液的濃度最佳為20mmol/L，每一個(gè)分析周期是20min，并且五種離子能有效進(jìn)行分離。

淋洗選擇的速度與系統(tǒng)壓力以及檢測(cè)離子停留時(shí)間有所關(guān)系，而淋洗速度有與分離質(zhì)量有一定關(guān)聯(lián)性。當(dāng)把淋洗的速度設(shè)置在0.2～0.4ml/min之間，對(duì)每組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比對(duì)之后，可以看出當(dāng)淋洗速度在0.2ml/min的時(shí)候，峰型較寬，應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，鈣離子色譜峰出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，其分離的效果不太理想；當(dāng)應(yīng)用0.3ml/min的淋洗速度，色譜峰的分離時(shí)間則較為短，但由于分離速度加快，而鈉離子與銨根離子出峰時(shí)間距離較短，兩離子峰容易出現(xiàn)疊峰現(xiàn)象，分離的效果不佳。經(jīng)過(guò)綜合分析后，得到最佳的淋洗速度：0.25mL/min。

綜上所述，最佳淋洗液設(shè)置為：淋洗液濃度20mmol/L、淋洗速度0.25mL/min。

3.2 檢出限以及工作曲線

應(yīng)用混合陽(yáng)離子標(biāo)準(zhǔn)溶液能配制出標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)離子溶液，而在溶液當(dāng)中，對(duì)Mg2+、Na+、NH4+進(jìn)行配制，將其配制成為20.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/ L、15.0μg/L的系列，而Ca2+、K+分別配制為40.0μg/L、30.0μg/L、20.0μg/L、10.0μg/L、5.0μg/L系列。在對(duì)其進(jìn)行分別分析，應(yīng)用離子質(zhì)量濃度來(lái)線性回歸峰面積，而其中銨離子所應(yīng)用的非線性回歸，應(yīng)用三倍信噪來(lái)計(jì)算檢出限，詳情見(jiàn)表1。

表1 方法線性及重現(xiàn)性

依照電廠水汽所有的測(cè)定條件，如果在測(cè)定水中或氨氣中高含量銨離子以及痕量陽(yáng)離子，對(duì)測(cè)試上表痕量濃度水平后，便開(kāi)始測(cè)試銨離子標(biāo)準(zhǔn)容量，再通過(guò)對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)依照銨離子含量增長(zhǎng)的銨離子標(biāo)準(zhǔn)溶液洗液，可應(yīng)用點(diǎn)與點(diǎn)的回歸方式來(lái)測(cè)定銨離子工作曲線。

3.3 檢測(cè)樣品及回收率的實(shí)驗(yàn)

本次研究對(duì)兩個(gè)電廠中鍋爐水汽系統(tǒng)進(jìn)行采樣，檢測(cè)選取的四種水樣，且在這4種水樣中取濃度相近與標(biāo)液以此使加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)?zāi)苓M(jìn)行有效實(shí)驗(yàn)。而從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可了解到，在水中以及主蒸汽中都能檢測(cè)到漏氨現(xiàn)象以及痕量鈉離子。而在這4種樣品當(dāng)中還有鎂離子、鈣離子以及鈉離子存在，而通過(guò)陰離子與氫電導(dǎo)率的檢測(cè)方式能對(duì)機(jī)組中有無(wú)輕微的泄露很好的測(cè)定出來(lái)。而在分析痕量離子的時(shí)候應(yīng)選用離子色譜法來(lái)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，尤其對(duì)水質(zhì)異常情況要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。再通過(guò)加標(biāo)回收試驗(yàn)之后，可了解到水樣中各項(xiàng)陽(yáng)離子回收率高達(dá)97～100%當(dāng)中，這在一定程度上能證明這個(gè)方法有非常高的準(zhǔn)確性，其檢測(cè)結(jié)果是真實(shí)可靠的。

3.4 非抑制性電導(dǎo)檢測(cè)過(guò)度金屬離子

應(yīng)用離子色譜法能應(yīng)用非抑制性電導(dǎo)儀對(duì)化石燃料電廠水質(zhì)當(dāng)中的過(guò)度金屬離子進(jìn)行測(cè)量，有非常好的檢測(cè)效果，讓檢測(cè)限一度達(dá)到了較好級(jí)別。為了在測(cè)量時(shí)能確保分析系統(tǒng)完整性，需要應(yīng)用不含金屬離子的PEEK管，以此為了能有較好的選擇性，在進(jìn)行淋洗時(shí)，必須要在淋洗液中加入絡(luò)合劑。而經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)后可分析出，將MSA以及草酸加入到淋洗液當(dāng)中有非常好的分析效果，而草酸能不斷優(yōu)化過(guò)度金屬離子的相關(guān)分析，而應(yīng)用MSA可有效優(yōu)化可使金屬分離以及堿金屬離子得到充分的優(yōu)化。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在本次離子色譜分析法試驗(yàn)中可以看出來(lái)，應(yīng)用離子色譜法能有效測(cè)定與分析電廠中的凝結(jié)水、精處理出水、蒸汽痕量陽(yáng)離子以及爐水。這個(gè)方法能使測(cè)定結(jié)果的可信度提高、準(zhǔn)確率提高以及重復(fù)性較好，最為重要的是測(cè)定的時(shí)間短，在電廠水質(zhì)的檢測(cè)中能被推廣使用。

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[2]劉麗菁，薛新望，呂華東.離子色譜法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用[J].海峽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2014，02（12）：134～136.

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1004-7344（2016）03-0055-02

2015-12-26

李丹丹（1987-），女，助理工程師，本科，主要從事電力化學(xué)分析（電廠系統(tǒng)水質(zhì)檢測(cè)、管垢樣分析）工作。