分光光度法测定溶硅时显色条件的优化

2017-10-10陈欠邰文芳郭进

科技与创新 2017年19期

关键词：光度法分光光度

陈欠，邰文芳，郭进

（江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102）

分光光度法测定溶硅时显色条件的优化

陈欠，邰文芳，郭进

（江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102）

在电厂水汽系统中，硅含量是一个重要的运行控制指标，国家标准或行业标准都规定了凝结水、给水、炉水、蒸汽等介质中硅含量的控制范围，超出控制范围运行会给电厂的安全和效率造成不良影响。所以，电厂水汽系统中硅含量的监测至关重要，采用合适、准确的检测方法才能得到上述介质中的硅含量。电力标准《火力发电厂水汽分析方法第3部分：全硅的测定（氢氟酸转化分光光度法）》（DL/T502）中，显色时间为8 min，但通过试验发现，2种浓度范围的硅含量在显色8 min时稳定性差异较大，需要进行最佳显色时间实验。

分光光度法；氢氟酸；全硅；显色时间

目前，电厂水汽介质中硅含量的检测采用电力标准《火力发电厂水汽分析方法第3部分：全硅的测定（氢氟酸转化分光光度法）》（DL/T502），该标准是现有方法中检测硅含量比较准确的方法，在电力系统运用多年。在多年的实践中我们发现，该方法存在瑕疵，需要进一步完善，从而使试验方法更加准确。为了获得水样中非活性硅的含量，应进行全硅和活性硅的测定，后加入三氯化铝或硼酸，除了掩蔽过剩的氢氟酸外，还将所有的氟硅酸解离，使硅成为活性硅。用钼蓝（黄）法进行测定可得全硅的含量，采用先加三氯化铝或硼酸，后加氢氟酸，再用钼蓝（黄）法测得的含硅量，则为活性硅含量，全硅与活性硅的差为非活性硅含量。当加入掩蔽剂生成可溶性硅酸之后，在酸性溶液中，可溶性硅酸与钼酸铵反应生成硅钼杂多酸，用1-氨基-2萘酚-4磺酸还原剂将硅钼杂多酸还原为硅钼蓝，用分光光度计测定其吸光度。

试验中发现，最后生成的蓝色混合物显色不稳定，受显色时间影响较大，蓝色随显色时间的延长而变深，其测定的吸光度也随之变大。现针对标准中1～5mg/L和0～100 μg/L两种活性硅含量的检测方法进行了梯度显色时间试验，以确定最佳的显色时间。

1 仪器与试剂

参照电力标准《火力发电厂水汽分析方法第3部分：全硅的测定（氢氟酸转化分光光度法）》（DL/T502）中的试验仪器与试剂。

2 试验方法

试验方法参照电力标准DL/T502《火力发电厂水汽分析方法第3部分：全硅的测定（氢氟酸转化分光光度法）》中溶硅的测定方法。

3 试验方案

在可见光分光光度法的测定中，通常是将被测物与显色剂反应，使之生成有色物质，然后测其吸光度，进而求得被测物质的含量。因此，显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到测量结果的准确性。为了使测定结果有较高的灵敏度和准确性，必须选择适宜的显色反应条件和仪器测量条件。

通常所研究的显色反应条件有显色温度和时间、显色剂用量、显色液酸度、干扰物质的影响因素及消除；而确定适宜的条件试验的一般步骤是改变其中一个因素，暂时固定其他因素，显色后测量相应溶液吸光度，通过吸光度与变化因素的曲线来确定适宜的条件。

所以，在测定最佳显色时间试验时，应固定显色温度、显色剂用量、显色液酸度，保证干扰物质不变，只改变显色时间，通过测定各显色时间时的吸光度来确定最佳显色时间。

4 试验过程

4.1 梯度显色时间试验

现以2 mg/L的标样为例，设置显色时间梯度为5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min，其他试验条件不变，试验数据如表1所示。

在表1中，C为样品的浓度，At为不同显色时间所对应的吸光度。以时间为横坐标，吸光度为纵坐标，可将表1中吸光度随时间的变化制作趋势图，如图1所示。

表1 试验数据

图1 吸光度、显色时间趋势图

在图1中，纵坐标为吸光度，横坐标为显色时间。

显色时间一方面反映了速度的快慢；另一方面，反映了显色络合物的稳定，所以，对于慢反应，应等待至反应平衡后测定，而对于不稳定的络合物，则应在吸光度下降前测定。由表1中的试验数据和图1的趋势可看出，吸光度最终达到稳定且没有降低，反应已达到平衡，生成的络合物稳定，所以，可以设置5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min为梯度来进行显色时间试验。

4.2 浓度与吸光度试验

由图1可以看出，显色时间为25 min时，吸光度达到平衡。而显色25 min时，浓度与吸光度的试验数据见表2.

表2 浓度与吸光度的试验数据

在表2中，C为浓度，A为吸光度。

以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，可将表2中吸光度随浓度的变化制作趋势图，如图2所示。

图2 吸光度、标样浓度趋势图

在图2中，纵坐标为吸光度，横坐标为标样浓度。

由图2可以看出，显色时间为25 min时，吸光度随浓度的增大而增大，且吸光度与浓度呈线性关系。

4.3 最佳显色时间试验

为了使标样在2种硅含量的范围内具有代表性，选用的标样分别为最大值、最小值和中间值。现在针对含硅量为1～5 mg/L标样和含硅量小于100 μg/L标样进行梯度显色时间试验，时间梯度设置为5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min，其他试验条件不变。

4.3.1 硅含量的范围为1～5 mg/L试验

以1 mg/L、3 mg/L、5 mg/L的标样为例进行试验，试验数据如表3所示。

以时间为横坐标，吸光度为纵坐标，可将表2中吸光度随时间的变化制作趋势图，如图3所示。

表3 1 mg/L、3 mg/L、5 mg/L标样为例进行试验的结果

图3 吸光度-时间关系图

通过表3中的试验数据与图3的趋势图分析可得出，吸光度随着显色时间的延长会有所增大，显色时间越长，吸光度也越稳定。显色时间在0～8 min，吸光度随显色时间的延长增幅较大；显色时间在8～25 min，吸光度随显色时间的延长逐渐增大，但增大的幅度较小；显色时间在25 min后，吸光度稳定。因此，测定溶硅量为1～5 mg/L水样时的最佳显色时间为25 min。

图4 吸光度-时间关系图

4.3.2 0～100 μg/L最佳显色时间试验

以10 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、100 μg/L的标样为例进行试验，试验数据见表4.以时间为横坐标，吸光度为纵坐标，可将表4中10 μg/L与40 μg/L标样的吸光度随时间的变化制作趋势图，如图4所示；可将表4中80 μg/L与100 μg/L标样的吸光度随时间的变化制作趋势图，如图5所示。

表4 以10 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、100 μg/L标样为例进行试验的结果

图5 吸光度-时间关系图

通过表3中的试验数据与图4、图5的趋势图分析可得出，吸光度随着显色时间的延长会有所增大，显色时间越长，吸光度也越稳定。当样品中含硅量低于40 μg/L，显色20 min时，吸光度稳定，不再随时间的延长而改变；当样品中含硅量在40～100 μg/L之间，显色25 min时，吸光度稳定，不再随时间的延长而改变。因此，测定溶硅量小于100μg/L水样时的最佳显色时间为25 min。