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摘要：通过对标准样品采用硝酸汞滴定法与离子色谱法的对照试验，提出采用离子色谱法对电厂锅炉炉水和各生产装置加热炉炉水进行日常监测分析，方法更为简便、可靠，准确度高，减少了人为误差和化学试剂用量。同时，解决了硝酸汞滴定法产生剧毒废液问题。
关键词：离子色谱法；滴定法；炉水检测
一、仪器工作原理
790型离子色谱分析仪应用离子交换色谱原理，将一定体积的样品溶液（如1mL）被注入样品定量环或浓缩柱，淋洗液将样品定量环中的样品溶液带入分析柱，被测阴离子根据其在分析柱上的保留特性不同实现分离，淋洗液通过抑制器时，所有阳离子被交换成氢离子，氢氧根型淋洗液转化为水，碳酸根型淋洗液转化成碳酸，背景电导值降低；与此同时，被测阴离子被转化为相应的酸，电导率升高。用电导检测器连续测定流出液的电导率，便得到各种离子色谱峰。以保留时间对被测阴离子定性，以峰高或蜂面积对被测阴离子定量，达到分离、定性、定量分析一次完成的目的。
二、工业锅炉水中的离子
工业水中主要阴离子是PO<，一、S04Z-，Cl，N0;，NOZ一等‘，，”。水中的PO<，一、SO<Z-和Caz+形成水垢，并且使水质产生不良味道<>SOa2一和C1派度的增加，会加速金属的腐蚀。C1是引起应力腐蚀的主要因素。NOz为细菌污染水源提供有利条件，加速了金属的腐蚀。兰州石化公司大化肥循环水是化肥装置的血液和命脉，在历行13年运行中，不断探索，但碳钢腐蚀率的平均值仍然严重超标，造成大型换热器的寿命大大缩短，直接经济损失约150万元/年。因此加强对工业水中各阴离子含量的检测，对控制水体污染及安全生产都有重要意义。阴、阳离子测定是经典化学分析的主要内容。对阳离子的分析已经有快速、灵敏的分析方法，如原子吸收光谱、等离子发射光谱、荧光分析等，而对阴离子长期以来缺乏快速、灵敏的方法，一直延用经典的电极法、容量法、重量法和分光光度法等方法。这些方法大都操作步骤繁琐、费时，灵敏度低且有干扰。本方法探讨了利用离子色谱法，决速、准确、同时测定工业水中多种阴离子的方法。
三、实验仪器及主要试剂
实验中采取瑞士790PersonalIC型离子色谱仪、自再生式离子抑制器、电导率检测器、计算机、色谱工作站；实验所用水均为超纯水，其电阻率为18.2MQ?cm；操作条件为流量1.OmL/min，压力低于18MPa，电导率16弘S/cm为最佳；再生液为每升水中加入2mL浓硫酸；标准溶液为每升标准混合液中含有2mg氯离子和10mg磷酸根离子；阴离子淋洗液配制方法如下：a.碳酸钠母液：称1.802g优级纯的碳酸钠，加超纯水溶解，定容至100mL，然后用抽滤器进行抽滤去掉细小颗粒物；b.碳酸氢钠母液：称1.512g优级纯的碳酸氢钠，加超纯水溶解，定容至100mL，然后用抽滤器进行抽滤去掉细小颗粒物；c.分别取上述储备液10mL，用超纯水定容至1L作为淋洗液，配制成每升标准混合液中含有1.7mmol碳酸钠和1.8mmol碳酸氢钠的淋洗液。
四、分析步骤
4.1样品预处理
先用0.22}m的微孔滤膜对样品进行过滤;如果样品中离子浓度过高，必须进行稀释。
4.2样品分析
a.打开离子色谱仪主机及自动进样器电源，打开79。软件工作系统;b.仪器开始走基线，一般走20min左右，切换抑制器，再走10min（如果更换淋洗液的话，需要较长的时间，才能达到离子平衡）;基线走到基本平稳，压力比较正常（一般在5^}9MPa），电导率一般在16}20}cS/cm。若电导率过大，其值在500^-600uS/cm，切换抑制器，走完基线后，关闭走基线;。.进标样及样品分析：编辑样品测定程序，然后将标样及样品依次放入自动进样器，点击开始测定，仪器自动开始测量;d.数据处理（标样曲线）：每天在样品测量前，首先要进行标样的标定，用标准样品对仪器进行外标，走完标样后，将进行标样的数据处理;e，样品根据标样的数据处理结果，利用外标法对样品进行自动定量分析。
五、仪器校准试验
用离子色谱测定质量浓度为2.omg/L的氯离子和质量浓度为10.omg/L的磷酸根标准混合溶液10个，进行平行测定，其结果见表1。其中氯离子、磷酸根离子测定值的绝对偏差分别为o.0237mg/L和o.3061mg/L，说明离子色谱的准确度很高。
六、对比试验
分2组进行试验，每组分别采样14个点（具体位置略），对每一点的水样分别采用离子色谱法测定氯离子、磷酸根离子，与用硝酸汞滴定法测定氯离子、用磷矾钼黄法测定磷酸根进行比对测定，结果见表2。从测定结果看二者相差不多，离子色谱法要比容量法准确，车间炉水水样中往往存在一些干扰离子干扰滴定终点，使得终点变色突跃不明显，存在滴定误差从而影响监测结果。
七、结果与讨论
7.1最佳实验条件摸索
7.1.1温度
对于抑制型离子色谱，基本上未采用恒温装置，环境温度的改变，会造成保留时间的变化、基线不稳定和测定结果重现性差。所以在进行分析测定时，应避免温度的波动。一般温度控制在20一25℃之间。
7.1.2淋洗液体系的选择
本实验选用NazC03/NaHCOa体系为淋洗液，而不使用KOH为淋洗液。主要因为KOH易吸收空气中的COz，溶人的COz使得淋洗液的组成和浓度发生改变，不仅会引起被测阴离子保留时间发生改变，同时不可避免地造成基线漂移。甚至由于强淋洗能力而将强保留组分洗脱下来出现鬼峰。NazCOz/NaHCOs体系组成相对较为稳定，基线较平稳。故本实验采取NazC03/NaHCO，体系作为淋洗液，但是该体系必须进行脱气处理。
7.1.3淋洗液和再生液浓度的选择
当淋洗液中NaHC03浓度保持在1.Ommo1/L，NazCO，溶液浓度逐渐升高时，各阴离子出峰的时间不断缩短，结果见图1。当NazC031NaHCOs浓度升至（（4.Smmol/L：1.Ommol/L）后，各离子间不能很好分离。固定其它色谱条件，设置淋洗液浓度NazCO}/NaHC03分别为3.2/1.0，3.511.0，3.8/1.0，4.2/1.0，4.5/1.0，对编号为1的混合标准溶液进行色谱分析。通过试验发现：淋洗液组成超过3.5/1，N。一和P0a3一共洗脱，不能有效分离，同时淋洗液的背景电导率值增大，基线漂移，噪音相对增大，灵敏度下降;淋洗液组成低于3.5/1时，SO广出现拖尾，峰形较差，不利于色谱定量。由图3可知：淋洗液组成为3.5/l时，5种离子的分离度均大于1.5，且各离子峰形较好。故选用NazC03/NaHC03浓度为（3.Smmo1/L：1.OmmoIlL）的溶液为淋洗液。再生液一般选用18.2mo1/L的HzSO<溶液。
7.1.4淋洗液流速的选择
系统能承受的流速为O.OmIJmin一2.OmIJmin，本实验在其它条件不变的情况下，取0.6，0.8，1.0，1.2，1.5，1.8，2.OmTJmin对混合标准溶液进行色谱分析。实验结果如图2所示。实验结果
发现：淋洗液的流速增加使系统压力显著增大，各离子的保留时间明显缩短。当流速）1.SmL/min时，色谱峰有重叠，且灵敏度降低，系统压力过大，不利于阴离子的分离和仪器的维护;流量过小使分析时间过长，出现色谱峰拖尾，分离效率降低。由图3可知，选取淋洗液流速为
1.2mI/min，整个分析过程分析速度快，用时仅10.13min，且各离子色谱峰完全分离，峰形较好。综上所述，本实验的最佳试验条件：系统温度控制在20二25℃之间;淋洗液为NazC03/NaHC03浓度为（3.S}mmo1/L：1.Ommo1/L）的溶液体系。再生液为18.2mo1/L的H，S04?}液;系统流速为1.2mUmino
7.2空白实验
取实验用超纯水进离子色谱仪，实验发现：实验谱图为一条平直的直线，证明超纯水中不含任何被测阴离子。经电导仪测定实验室此超纯水的电导率为小于0.2ws/cm，满足实验要求。
7.3干扰实验
为了确认混合标准溶液中各阴离子之间没有相互干扰。配制C1一150.OOmg/L，NOz1.00m睡、NOa一30.OOmgIL，POa'一3.Omg/L，SO<Z200.00m叭的单一离子标准溶液依次进行色谱分析，并将实验结果与同浓度混合标准溶液进行比较。
八、结束语
经过对现场大量水样的测定试验和数据对比，说明离子色谱法准备可靠用于测定电厂炉水和装置炉水完全可行。由于装置炉水中存在干扰离子及水质有时混浊，容量法测定氯离子滴定变色突跃往往不明显，影响人眼的终点判断，水质混浊影响分光光度法测定磷酸根而使结果偏高。离子色谱仪避免了各种人为误差，每日对仪器的标定又提高了测量精度。离子色谱仪测定水样是一个全自动的过程，节约了人工分析时间，减少了试剂用量（容量法需要100mL水样，离子色谱需要4mL水样），取消了反应试剂、指示剂、硝酸汞滴定剂，从而避免产生剧毒硝酸汞废液，每年可节约废液处理费用60多万元。
参考文献
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