探究锅炉用水和冷却水中硝酸盐测定的影响因素

鲁 宁

(中国大唐集团科学技术研究总院有限公司 中南电力试验研究院 , 河南 郑州 450000)

硝酸盐作为锅炉运行中的重要参数,其存在会引起锅炉的金属腐蚀,严重危害着锅炉的安全运行。目前锅炉用水和冷却水中硝酸盐的测定主要采用GB/T 6912.1—2006《锅炉用水和冷却水分析方法硝酸盐和亚硝酸盐的测定第1部分:硝酸盐紫外光度法》。在具体作业期间,要通过合理方式对水体进行测定,保证数据准确可靠。为此,本文对检测过程中的关键影响因素进行了实验对比研究,以确保锅炉平稳运行。

1 实验部分

1.1 实验原理

水样中硝酸根在219 nm波长处有吸收,但同时,水中的有机物和亚硝酸根在该波长下也存在吸收,对结果造成干扰。为此,取2份水样分别为甲液和乙液,甲液加入铜-锌还原剂与其中的全部硝酸根和亚硝酸根反应,测得其反应后的溶液吸光度即为水中有机物在该波长下的吸光度。乙液加入氨基磺酸,与其中的亚硝酸根反应,测得其反应后溶液的吸光度为水中有机物与硝酸根在该波长下的吸光度。乙液与甲液的相对吸光度之差即为水中硝酸根的吸光度。

1.2 试剂配制与仪器设备

1.3 实验步骤

①工作曲线的绘制:分别取0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL硝酸钾标准溶液于6支25 mL比色管中,用试剂水稀释至刻度,摇匀。以试剂水为参比,在波长219 nm处,用1 cm石英比色皿测定其吸光度,绘制工作曲线。结果如图1所示。

图1 硝酸盐测定标准曲线

②水样的测定:准确吸取2份经0.45 μm滤膜过滤的水样适量,分别置于25 mL比色管中,一份加入约0.8 g锌-铜还原剂和1 mL盐酸溶液,放置5 h后过滤水样于25 mL比色管中,用试剂水洗涤并稀释至刻度,摇匀,该液为甲液。另一份水样加入1 mL氨基磺酸溶液,用试剂水稀释至刻度,摇匀,该液为乙液,在波长219 nm处,用1 cm石英比色皿分别测定甲液和乙液吸光度,计算出乙液与甲液吸光度差值,从工作曲线上查的硝酸根含量。

2 硝酸盐测定影响因素分析

2.1 甲液过滤方式对硝酸盐测定的影响

在标准实验步骤中,甲液加入0.8 g铜-锌还原剂和1 mL盐酸,放置5 h后需过滤水样,此时并未提及过滤方式,为分析其影响,分别选取6个不同浓度的电厂水样。设为实验组1和实验组2,实验组1采用漏斗加普通滤纸方式过滤,实验组2采用注射器加0.45 μm水系针式滤膜过滤。其中水样1到6取样体积分别为:5、10、2、2、2、2 mL。按1.3实验步骤进行实验。甲液不同过滤方式的硝酸盐测定结果见表1。

表1 甲液不同过滤方式的硝酸盐测定结果

由表1可以看出,实验组1的数值普遍低于实验组2的数值,分析原因主要是甲液吸光度差别较大。甲液吸光度反应了样品中的有机物含量。且实验组1中水样2的甲液吸光度小于乙液吸光度。由此得出,实验组1由于采用普通滤纸过滤,带入了有机物,造成实验结果偏低。因此过滤方式的选择极其重要,应采用注射器加0.45 μm水系针式滤膜过滤,保证结果稳定性。

2.2 甲液酸度对硝酸盐测定的影响

为探究甲液酸度对实验结果的影响,分别选取6个不同浓度的电厂水样。其中水样1到6取样体积分别为:5、10、2、2、2、2 mL。甲液加入0.8 g铜-锌还原剂和1 mL盐酸,先定容至25 mL,再放置5 h后过滤水样,过滤方式采用注射器加0.45 μm水系针式滤膜过滤。设为实验组3,其余步骤按1.3进行。与实验组2对比结果见表2。

表2 甲液不同酸度下的硝酸盐测定结果

由表2可以看出,实验组3甲液吸光度普遍高于实验组2中数据,导致实验组3硝酸盐测定结果偏低,分析原因主要是实验组3甲液加入铜-锌还原剂和盐酸后先进行定容,降低了盐酸浓度,致使水中的硝酸盐和亚硝酸盐未完全反应,造成吸光度偏高,结果偏低。因此甲液酸度影响结果准确度。

2.3 乙液反应时间对硝酸盐测定的影响

为探究乙液反应时间对实验结果的影响,分别选取6个不同浓度的电厂水样。其中水样1到6取样体积分别为:5、10、2、2、2、2 mL。设置乙液反应时间,测量其吸光度的变化,测定结果见表3。

表3 乙液不同反应时间的硝酸盐测定结果

由表3可以看出,不同乙液反应时间吸光度变化较小,其结果的精密度均满足标准要求,表明乙液反应时间对结果影响较小。

3 准确度实验

有证标准物质的测定。取编号BY400022的水质硝酸盐(以N计)标准物质,设置4组实验,测量方式分别为:A组,过滤方式采用滤纸过滤;B组,过滤方式采用注射器加0.45 μm水系针式滤膜;C组,甲液加入铜-锌还原剂和盐酸后先定容至25 mL,反应5 h,再进行过滤;D组,乙液反应15 min。其余步骤按照1.4实验方法进行。每组实验平行测定3次,结果见表4。

由表4可知,在硝酸根测定实验中,采用滤纸过滤会造成结果偏低,甲液酸度会影响结果准确度,乙液反应时间对结果影响较小。

表4 准确度实验数据表

4 结论

通过以上实验结果分析可知,甲液加入铜-锌还原剂及盐酸后,过滤方式宜采用注射器加0.45 μm水系针式滤膜过滤,采用滤纸过滤容易带入有机物,造成结果偏低。甲液酸度降低会导致其中硝酸根和亚硝酸根反应不完全,造成结果偏低。乙液反应时间对结果影响较小。在锅炉用水和冷却水中硝酸根的检测中,实验人员应把握实验检测关键影响因素,在实际工作中根据具体情况灵活应用。以保证检测数据准确度,锅炉设备平稳运行。