离子色谱法在锅炉水质检测中的应用研究

2023-07-21刘思含

品牌与标准化 2023年2期

关键词：离子色谱法水质检测锅炉

【摘要】本文首先对锅炉水质检测重点与方法进行概述，然后分析了离子色谱法在水质检测领域的作用，最后通过具体实验分析了离子色谱法在锅炉水质检测中的应用方法。

【关键词】离子色谱法；锅炉；水质检测

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.040

Application of Ion Chromatography in Boiler Water Quality Ddetection

LIU Sihan

（Tianjin Institute of Special Equipment Supervision and Inspection Technology，Tianjin 300192，China）

Abstract：This paper first summarizes the key points and methods of boiler water quality detection， then analyzes the role of ion chromatography in the field of water quality detection， and finally analyzes the application methods of ion chromatography in boiler water quality detection through specific experiments.

Key words：ion chromatography；boiler；water quality detection

锅炉用水中如果杂质出现超标现象，将很容易引起结垢、积盐、腐蚀以及汽水共腾等问题，甚至出现锅炉爆管、爆炸等严重后果。当前锅炉水质检测主要采取化学方式得出水中离子含量数据，不仅操作流程非常烦琐，整体灵敏度也不高，还会形成多种化学试剂废液，并导致大量人力与时间成本被浪费。用离子色谱法检测锅炉水质中的氟、氯、磷酸根等指标测定，不仅提升了水质检测的自动化水平，也保障了水质检测工作的有效开展。

1锅炉水质检测概述

1.1锅炉水质检测重点

在当前锅炉水质检测过程中，主要检测内容包括溶解固形物、pH值、氯离子以及氧含量等。在检测水的碱度后，便于我们掌握水对氢离子的接受情况。当碱度达到某个值后，既可以达到对酸性腐蚀的防范目的，也能提高排污效果，让杂质顺利排出，从而起着延缓结垢速度的效果。碱度也不能超过规定值，否则会引起碱腐蚀效果，所以锅炉水的碱度要与pH值处于规定范围内。水中的阴离子较多，其中氯离子最具代表性，它不仅极化度较强，还可以让锅炉腐蚀速度加快，对氯离子含量进行测定，便于我们掌握锅炉水情况。水中含氧量过多会引起氧腐蚀，所以需要对除氧剂亚硫酸盐浓度进行测定，进而保证含氧量判断的准确性。硬度作为锅炉水质的一个关键指标，其为钙离子与镁离子之和。水硬度越大，锅炉结成水垢概率也更大，在锅炉水质检测中也要格外注意水的硬度等情况。

1.2锅炉水质检测内容

1）硬度。先使用适量缓冲剂和指示剂，一般采用氨-氯化铵和鉻黑T，可以便于我们清楚掌握检测水质颜色情况，当呈现蓝色后表明在硬度上符合相关标准。而出现紫红色的情况，反映出待检测水质硬度超出了标准范围，此时选择使用EDTA标准溶液进行滴定，直到重新出现颜色，将最终使用量记录下来，从而得出锅炉水质的硬度数据。

2）氯离子。先向锅炉水添加酚酞试剂，水体变为红色后再滴入硫酸溶液逐步转变成无色；或选择氢氧化钠溶液逐步改变成微红色，再通过硫酸溶液变为无色。向待检锅炉水添加铬酸钾与硝酸银以后，若水体整体上出现橙红色，针对用量进行计算，这样可以获得具体的氯离子含量情况。

2离子色谱法在水质检测的作用

2.1离子色谱法概述

该技术是一种高效液相色谱，通过离子交换的方式，能够分析多种阴离子和阳离子。要合理选用淋洗液，在阴离子分析中以氢氧根体系、碳酸根/碳酸氢根体系为主，而阳离子分析中则以甲烷磺酸为主[1]。分析阴离子过程中，先由抑制器电解形成H+，通过阳离子交换膜后与淋洗液中的OH-结合后生成H2O。H+与碳酸根/氢氧根体系结合生成H2CO3，并分解形成H2O和CO2。分析阳离子过程中，抑制器电解形成OH-后，通过阴离子交换膜与淋洗液中的H+结合生成H2O，能降低背景电导，可加快待测离子相应速度，在电导检测器完成检测。

2.2离子色谱法应用要求

1）在超纯水方面的规定。锅炉水质检测需要力求做到精细化，在水质检测中所用仪器、工具和试剂不能出现杂质[2]。这要求使用仪器和工具前后用超纯水进行清洗，防止存在杂质影响最终检测结果。

2）在氯离子方面的规定。锅炉水质检测中应用离子色谱法，需要严格控制氯离子含量，避免干扰到最后的检测结果。

2.3离子色谱法的优势

离子色谱不仅操作比较简单，使用的试剂量也不多，相比于传统水质检测方法省去了很多的辅助试剂，可以避免过于烦琐的操作流程引起检测误差的情况。科学合理应用离子色谱仪，能够让多种离子同时完成检测，并快速准确获得所需成分信息。离子色谱法与比色法等常用手段不一样，主要优势体现在灵敏度高、水质检测结果准确、快速可靠等方面。离子色谱仪具有很高的自动化水平，而且在检测锅炉水质的过程中不仅减少了大量人力资源的投入，更保证了最终检测的高效性与准确性[3]。在锅炉水质检测中采用离子色谱法，最终检出的下限值很低，而常规方法很难准确测定，有着高灵敏度与高准确度的特点。离子色谱可以对待检水样中存在的所有氧化状态离子进行分析，这是原子吸收光谱等所不具备的优势。同时借助自带的数据处理系统，自动完成对各项检测数据的分析与处理，并支持与任何具备峰值积分软件数据处理技术进行联合实验。

2.4维护与注意事项

离子色谱仪具有很高的精细化要求，成本较高，在使用中应做好日常维护保养工作。避免色谱分离柱受到污染，进样的过程中要过滤被测样品，一般通过浓缩柱完成过滤，避免存在的悬浮物为色谱分离子造成污染。在离子色谱柱中若是进入了有机物，容易出现堵塞的问题，不利于检测结果的准确性。此外，胶体物对分离柱清洁度有较大的影响，不能对强酸或强碱相关有机样品进行分析，否则色谱柱有被污染风险，造成色谱仪检测结果出现误差。通过仪器对样品分析的过程中，要注意离子色谱柱中是否出现了细菌，这对其淋洗工作有较大的影响[4]。仪器使用后也要做好离子色谱柱的淋洗工作，避免出现滋生细菌现象。

3离子色谱法在锅炉水质检测中的应用

3.1离子色谱法检测锅炉水质的必要性

在锅炉水质检测过程中，若是采用传统检测技术，很难取得精确的结果，实际操作流程过于复杂，投入的时间与成本也比较多。将离子色谱法应用于锅炉水质检测中，可以准确得出被检测水体是否满足现行环境标准，并能够准确反映出锅炉水中有机酸、阴离子等指标。

3.2仪器选用与参数设置

在锅炉水质检测中应用离子色谱法，主要使用ICS-2000离子色谱仪，组成部分包括淋洗液发生器EGC-KOH、泵、柱温箱、抑制器和电导检测器等。对阴离子和阳离子采用不同的保护柱和分析柱，尺寸数据都是4 mm×50 mm和4 mm×250 mm。流速控制在每分钟1 mL，色谱柱温度控制在25℃，测量设备温度不超过30℃。在所用淋洗液相关数据中，OH-控制为每升10 mmol，并取1 mL甲烷磺酸通过18.2 MΩ·cm去离子水定容至1000 mL。为了获得锅炉水质更准确的数据，减少时间等因素干扰，采用了外标法确定最终使用量[5]。在实际检测中，根据色谱条件测定锅炉水质中的阴离子、阳离子混合标准溶液情况，并结合保留时间、分离度、泵压等因素，合理选用淋洗液，可以顺利形成离子色谱图。

3.3检测过程

将锅炉水稀释5倍，原水稀释1倍，进样过程中选择0.22μm滤膜处理。准备1000 mg/L的钙离子和镁离子标准储备液，配置成浓度为0.1、0.5、2.0、5.0、10.0 mg/L的混合标准溶液。同时准备1000 mg/L的氯离子标准储备液，配置成浓度为5.0、10、25、50、75 mg/L的标准溶液。以标准色谱为基础完成处理，一次进样后最终形成线性回归，其中纵坐标是峰面积y（μS·min），横坐标是质量浓度x（mg/L），这样能够得出钙离子、镁离子和氯离子的线性方程，分别是y=0.3520x、y= 0.5583x、y=0.2633x，并确定相关系数，分别为0.9997、0.9999、0.9992。根据3倍信噪比（S/N=3）得出最终检出限，在待检测锅炉水中以上3种例子的检出限分别为0.01 mg/L、0.005 mg/L和0.003 mg/L。如图1和图2所示，为标准图谱，其中横坐标为时间（min），纵坐标为电导率（μS）。

3.4檢测结果分析

分别取1份待检测锅炉水样与原水，采用滴定法与离子色谱法对Ca2+、Mg2+、Cl-进行测定，通过对检测各项数据进行比较与处理，相关情况详见表1，最终得出在数据上两种水的差异不大[6]。对实验过程而言，选择离子色谱法具有更高的自动化水平；在准确性方面，由于待检水中离子构成比较复杂，影响实验结果的因素较多，在滴定过程中水样颜色变化并不大，经常出现数据与实际不符的现象，选择离子色谱法对锅炉水质进行检测能得到更准确的结果。