变压器油中抗氧化剂的电化学行为及测定
2017-08-30于卫卫朱志平华电电力科学研究院长沙理工大学化学与生物工程学院
于卫卫,朱志平华电电力科学研究院;长沙理工大学化学与生物工程学院
变压器油中抗氧化剂的电化学行为及测定
于卫卫1,朱志平2
1华电电力科学研究院;2长沙理工大学化学与生物工程学院
为了保证变压器油运行的安全性,电网需要不断不定时的检测变压器油中T501的含量,该文利用阶梯波伏安法,研究了T501的电化学行为,结果表明:优化条件下,变压器油中T501的质量分数C,在0.05%~0.5%范围内与其峰电流Ip呈现良好线性关系,从而建立了一种新的T501含量的电化学检测方法。
抗氧化剂;变压器油;阶梯波伏安法;电化学
2,6-二叔丁基对甲酚(T501)是目前变压器油中使用最广泛的一种抗氧化剂,目前其常用检测方法主要有液相色谱法、分光光度法、红外光谱法三种[2-3],但这三种方法均存在样品预处理复杂、过程过于费时等缺陷,因此,急需建立一种新的T501含量的检测方法以弥补传统方法所存在的不足。本文采用阶梯波伏安法,对T501抗氧化剂的电化学特性进行研究,并建立了一种新的电化学检测方法,该方法大大加快了变压器油中T501含量的测定速度,具有较高的实用性。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
CHI660C电化学工作站;LC-20AT高效液相色谱仪;KQ-100DB超声波清洗器;三电极体系:石墨电极为工作电极,217型饱和甘汞电极为参比电极,213型铂电极为对电极;实验室分散乳化均质机。空白变压器油(不含T501),实验用水为去离子水,所用试剂均为分析纯。
1.2 试验方法
将一定质量的T501溶于50ml的电解质中,采用阶梯波伏安法(参数设定为:初始电位1.5V、终止电位-1.5V、电位增量10mV),分别考察酸碱盐等不同电解质溶质以及其浓度对T501氧化峰峰电流的影响。
准确移取T501含量(质量分数)为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的标准油样各1.5000g,利用均质机,分别均匀溶解于50ml最佳电解质溶液中,在初始电位-0.05V、终止电位-0.35V、电位增量6mV条件下,采用阶梯波伏安法进项电化学检测,绘制T501质量分数C与其峰电流Ip(μA)的校正曲线,同时对标准样品处理后进行回收率实验。
2 结果与讨论
2.1 电解质中溶质的种类及其浓度对T501峰电流的影响
将0.5000g的T501溶于50ml的电解质中,以直径4mm的石墨电极为工作电极,采用阶梯波伏安法,分别考察酸碱盐等不同电解质溶质的乙醇溶液(溶质浓度0.20mol/L)对T501氧化峰峰电流的影响,实验结果见表1,表1表明:碱为溶解质时T501的峰电流远远大于酸或盐为溶解质时T501的峰电流,并且KOH为溶解质时T501氧化峰的峰电流>NaOH为溶解质时T501的峰电流。故KOH为电解质溶液的最佳溶解质。
表1不同电解质下T501抗氧化剂的电化学检测结果
峰电流(10-5A)35.22 33.93 7.695 7.934 6.807 5.854电解质KOH NaOH CaCl2MgCl2H2SO4HCl可行性可行可行可行可行可行可行
图1 KOH浓度对电化学检测结果的影响
将0.0500g的T501溶于50ml的电解质中,以直径4mm的石墨电极为工作电极,分别考察了电解质中KOH的浓度对T501氧化峰的影响,实验结果见图1。从图1可以看出:T501的峰电流随着KOH浓度的增加而增大;当KOH浓度达到0.12mol/L后,T501氧化峰峰电流随着电解质中KOH浓度的增大而几乎不变。故采用阶梯波伏安法对T501进行电化学分析时,电解质溶液中KOH的浓度应大于0.12mol/L。
综合所述,使用阶梯波伏安法检测变压器油中T501含量时,所需最佳电解质溶液为KOH-乙醇溶液(KOH>0.12mol/L)。
2.2 工作曲线
选取阶梯波伏安法:初始电位-0.05V、终止电位-0.35V、电位增量6mV,以石墨电极(Φ 6mm)为工作电极,对标准油样进行电化学测试,标准油样与电解质溶液比例为1.5000g:50ml,实验结果见图2。结果表明:在0.05%~0.5%范围内,变压器油中T501的质量分数C与其峰电流Ip有良好的线性关系,工作曲线回归方程为C= 0.05506*Ip-0.19524(r=0.99995),检出限(S/N=3)为0.043%。
表3 在运行变压器油实验结果
图2 标准油样的阶梯波伏安曲线图(T501浓度:0.05%~0.50%)
2.3 样品分析
取标准油样(T501质量分数0.10%)0.7500g 3份,分别加入相同质量的T501质量分数依次为0.20%、0.40%、0.50%的标样,按照上述方法进行电化学实验,计算其回收率,实验结果见表2。
表2 加标回收实验结果
2.4 运行变压器油中抗氧化剂T501含量的测定
选取种类以及电压等级均不同的在运行变压器油,按照前述电化学方法和国标法(液相色谱法)分别进行实验,然后对实验结果依次进行F检验和t检验,以判断两组数据是否存在显著性差异,实验结果见表3。实验结果表明:电化学方法和国标法所测结果不存在显著性差异(F值<Fp,f(p=0.95,n1=n2=5)=6.39,t值<tp,f(p=0.95,n1=n2=5)=2.31),即在运行变压器油中化学成分的不同对前述方法的准确性无影响。
3 结论
通过研究T501的电化学行为,建立了一种新的测量变压器油中T501含量的阶梯波电化学方法,且变压器油中化学成分的不同对前述方法的准确性无影响,具有很好的实用性,对于保证变压器油运行的安全性有很大的意义。
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于卫卫(1987-),男,汉族,河南开封市人,助理工程师,硕士,单位:华电电力科学研究院,研究方向:电厂化学。
朱志平(1963-),男,汉族,湖南长沙市人,教授,博士,单位:长沙理工大学化学与生物工程学院,研究方向:电厂化学。