分光光度法測定溶硅時顯色條件的優化

陳欠，邰文芳，郭進

（江蘇方天電力技術有限公司，江蘇南京211102）

分光光度法測定溶硅時顯色條件的優化

陳欠，邰文芳，郭進

（江蘇方天電力技術有限公司，江蘇南京211102）

在電廠水汽系統中，硅含量是一個重要的運行控制指標，國家標準或行業標準都規定了凝結水、給水、爐水、蒸汽等介質中硅含量的控制范圍，超出控制范圍運行會給電廠的安全和效率造成不良影響。所以，電廠水汽系統中硅含量的監測至關重要，采用合適、準確的檢測方法才能得到上述介質中的硅含量。電力標準《火力發電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉化分光光度法）》（DL/T502）中，顯色時間為8 min，但通過試驗發現，2種濃度范圍的硅含量在顯色8 min時穩定性差異較大，需要進行最佳顯色時間實驗。

分光光度法；氫氟酸；全硅；顯色時間

目前，電廠水汽介質中硅含量的檢測采用電力標準《火力發電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉化分光光度法）》（DL/T502），該標準是現有方法中檢測硅含量比較準確的方法，在電力系統運用多年。在多年的實踐中我們發現，該方法存在瑕疵，需要進一步完善，從而使試驗方法更加準確。為了獲得水樣中非活性硅的含量，應進行全硅和活性硅的測定，后加入三氯化鋁或硼酸，除了掩蔽過剩的氫氟酸外，還將所有的氟硅酸解離，使硅成為活性硅。用鉬藍（黃）法進行測定可得全硅的含量，采用先加三氯化鋁或硼酸，后加氫氟酸，再用鉬藍（黃）法測得的含硅量，則為活性硅含量，全硅與活性硅的差為非活性硅含量。當加入掩蔽劑生成可溶性硅酸之后，在酸性溶液中，可溶性硅酸與鉬酸銨反應生成硅鉬雜多酸，用1-氨基-2萘酚-4磺酸還原劑將硅鉬雜多酸還原為硅鉬藍，用分光光度計測定其吸光度。

試驗中發現，最后生成的藍色混合物顯色不穩定，受顯色時間影響較大，藍色隨顯色時間的延長而變深，其測定的吸光度也隨之變大。現針對標準中1～5mg/L和0～100 μg/L兩種活性硅含量的檢測方法進行了梯度顯色時間試驗，以確定最佳的顯色時間。

1 儀器與試劑

參照電力標準《火力發電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉化分光光度法）》（DL/T502）中的試驗儀器與試劑。

2 試驗方法

試驗方法參照電力標準DL/T502《火力發電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉化分光光度法）》中溶硅的測定方法。

3 試驗方案

在可見光分光光度法的測定中，通常是將被測物與顯色劑反應，使之生成有色物質，然后測其吸光度，進而求得被測物質的含量。因此，顯色條件的完全程度和吸光度的測量條件都會影響到測量結果的準確性。為了使測定結果有較高的靈敏度和準確性，必須選擇適宜的顯色反應條件和儀器測量條件。

通常所研究的顯色反應條件有顯色溫度和時間、顯色劑用量、顯色液酸度、干擾物質的影響因素及消除；而確定適宜的條件試驗的一般步驟是改變其中一個因素，暫時固定其他因素，顯色后測量相應溶液吸光度，通過吸光度與變化因素的曲線來確定適宜的條件。

所以，在測定最佳顯色時間試驗時，應固定顯色溫度、顯色劑用量、顯色液酸度，保證干擾物質不變，只改變顯色時間，通過測定各顯色時間時的吸光度來確定最佳顯色時間。

4 試驗過程

4.1 梯度顯色時間試驗

現以2 mg/L的標樣為例，設置顯色時間梯度為5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min，其他試驗條件不變，試驗數據如表1所示。

在表1中，C為樣品的濃度，At為不同顯色時間所對應的吸光度。以時間為橫坐標，吸光度為縱坐標，可將表1中吸光度隨時間的變化制作趨勢圖，如圖1所示。

表1 試驗數據

圖1 吸光度、顯色時間趨勢圖

在圖1中，縱坐標為吸光度，橫坐標為顯色時間。

顯色時間一方面反映了速度的快慢；另一方面，反映了顯色絡合物的穩定，所以，對于慢反應，應等待至反應平衡后測定，而對于不穩定的絡合物，則應在吸光度下降前測定。由表1中的試驗數據和圖1的趨勢可看出，吸光度最終達到穩定且沒有降低，反應已達到平衡，生成的絡合物穩定，所以，可以設置5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min為梯度來進行顯色時間試驗。

4.2 濃度與吸光度試驗

由圖1可以看出，顯色時間為25 min時，吸光度達到平衡。而顯色25 min時，濃度與吸光度的試驗數據見表2.

表2 濃度與吸光度的試驗數據

在表2中，C為濃度，A為吸光度。

以濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，可將表2中吸光度隨濃度的變化制作趨勢圖，如圖2所示。

圖2 吸光度、標樣濃度趨勢圖

在圖2中，縱坐標為吸光度，橫坐標為標樣濃度。

由圖2可以看出，顯色時間為25 min時，吸光度隨濃度的增大而增大，且吸光度與濃度呈線性關系。

4.3 最佳顯色時間試驗

為了使標樣在2種硅含量的范圍內具有代表性，選用的標樣分別為最大值、最小值和中間值。現在針對含硅量為1～5 mg/L標樣和含硅量小于100 μg/L標樣進行梯度顯色時間試驗，時間梯度設置為5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min，其他試驗條件不變。

4.3.1 硅含量的范圍為1～5 mg/L試驗

以1 mg/L、3 mg/L、5 mg/L的標樣為例進行試驗，試驗數據如表3所示。

以時間為橫坐標，吸光度為縱坐標，可將表2中吸光度隨時間的變化制作趨勢圖，如圖3所示。

表3 1 mg/L、3 mg/L、5 mg/L標樣為例進行試驗的結果

圖3 吸光度-時間關系圖

通過表3中的試驗數據與圖3的趨勢圖分析可得出，吸光度隨著顯色時間的延長會有所增大，顯色時間越長，吸光度也越穩定。顯色時間在0～8 min，吸光度隨顯色時間的延長增幅較大；顯色時間在8～25 min，吸光度隨顯色時間的延長逐漸增大，但增大的幅度較小；顯色時間在25 min后，吸光度穩定。因此，測定溶硅量為1～5 mg/L水樣時的最佳顯色時間為25 min。

圖4 吸光度-時間關系圖

4.3.2 0～100 μg/L最佳顯色時間試驗

以10 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、100 μg/L的標樣為例進行試驗，試驗數據見表4.以時間為橫坐標，吸光度為縱坐標，可將表4中10 μg/L與40 μg/L標樣的吸光度隨時間的變化制作趨勢圖，如圖4所示；可將表4中80 μg/L與100 μg/L標樣的吸光度隨時間的變化制作趨勢圖，如圖5所示。

表4 以10 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、100 μg/L標樣為例進行試驗的結果

圖5 吸光度-時間關系圖

通過表3中的試驗數據與圖4、圖5的趨勢圖分析可得出，吸光度隨著顯色時間的延長會有所增大，顯色時間越長，吸光度也越穩定。當樣品中含硅量低于40 μg/L，顯色20 min時，吸光度穩定，不再隨時間的延長而改變；當樣品中含硅量在40～100 μg/L之間，顯色25 min時，吸光度穩定，不再隨時間的延長而改變。因此，測定溶硅量小于100μg/L水樣時的最佳顯色時間為25 min。

5 試驗結論

采用分光光度法測定溶硅時，吸光度隨溶硅濃度的增大而增大，且呈線性關系；同時，吸光度隨顯色時間的延長而增大，在25 min時穩定，其最佳顯色時間為25 min。

〔編輯：張思楠〕

TG115.33

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.108

2095－6835（2017）19－0108－03