燃煤电厂化学水处理三种测铁方法的探讨 (1).doc

燃煤电厂化学水处理三种测铁方法的探讨 1 对燃煤电厂机组正常运行时水样含铁在20ppb以下时，重点分析比较三种测铁工艺技术的差别，探讨三种工艺方法在不同工况条件下，选择不同的检测分析方法，为火电机组的安全、经济运行提供科学、及时、准确、精密的监测分析数据。 【关键词】燃烧电厂；化学分析；测铁方法 1.引言 燃煤发电厂化学水处理分析是汽轮机安全、经济运行的保障，在我厂的日常水汽检查中，需要对给水、主蒸汽、及精处理水样进行铁含量检测，铁含量标准会有相应的变动，但基本都要求在20ppb以下，正常情况下水样的含铁量一般在10ppb以下。而在机组启动时和一些突发情况的时候，我们也会随时对水样的铁含量进行监测。为此我们厂的水化验室内准备了两台可以检测铁的仪器HACH DR5000、HITACHI原子吸收光谱仪，日常工作中，我们主要选择HACH DR5000检测水样的含铁量。在此将国标测铁法、HACH DR5000测铁法以及原子吸收石墨测铁法三种方法进行一次对比实验，让实验者更好的根据实际需要和条件选择不同的测定方法。 2.两种原理 测定水中铁有两种原理。 2.1 原理一 用盐酸羟胺将高价铁还原成亚铁，在ph值4～5的条件下，低铁离子和邻菲罗啉生成稳定的浅红色络合物，在波长510nm处有最大光吸收。该方法的测定范围在5～200ppb，测得的结果为全铁。 该原理是通过统一铁的形式，使其生成稳定的络合物，然后通过对特定光波的吸收值变化来判断含铁量的多少。 运用该原理的实验方法有国标邻菲罗啉分光光度测铁法、HACH DR5000测铁法。 2.2 原理二 水中铁离子被原子化后，吸收来自铁元素空心阴极灯发出的共振线，吸收共振线的量与样品中铁元素的含量成正比，在其他条件不变的情况下，根据测量被吸收后的谱线强度，与标准系列比较定量。该方法的测定范围在30ppb以下，测得的结果为全铁。 运用该原理的实验方法有原子吸收石墨测铁法。 3.三种试验方法 燃煤火电厂化学水处理分析所用的三种测铁方法，分别是国标邻菲罗啉分光光度测铁法、HACH DR5000分光光度计测铁法、原子吸收石墨测铁法。重点分析比较这三种方法测20ppb以下微量铁的工艺差别。针对不同工况条件选择不同的分析方法具有十分重要的意义。实验方法是通过化验已知浓度水样5ppb、10ppb、20ppb铁标液以及未知浓度电厂同种水样中的铁含量来对比出三种实验方法的优势和劣势。 由于所测铁含量较低，所以三种方法对实验过程中各项操作要求都较高。 测试水样选择为5ppb铁标液，10ppb铁标液，20ppb铁标液以及随机抽取我厂1机组给水及主蒸汽水样这5份水样进行对照实验。 3.1 国标邻菲罗啉分光光度测铁法 （1）试剂 10盐酸羟胺溶液，0.1邻菲罗啉溶液，乙酸乙酸铵缓冲液，铁工作溶液，浓盐酸，浓氨水（优级纯），（1＋1）氨水，刚果红试纸。 （2）仪器 由于我厂没有751分光光度计，所以使用HACH DR5000进行国标邻菲罗啉测铁法测铁曲线的绘制，25ml石英比色皿。 （3）实验分析步骤 国标邻菲罗啉分光光度法测水中总铁含量取铁工作溶液，配成0ppb、10ppb、20ppb、30ppb、40ppb铁含量的标准液。将配置好的标准溶液分别移入相对应的100 ml烧杯中，各加入1ml浓盐酸，加热浓缩至体积略小于25ml，冷却至30℃左右，加入1ml 10盐酸羟胺，摇匀，静置5min，加入5ml0.1％邻菲罗啉溶液，摇匀后每个烧杯内放入一小块刚果红试纸，用氨水调节pH至3.8～4.1，使刚果红试纸恰由蓝色转变为紫色，然后依次加入5.0ml乙酸乙酸铵缓冲液。摇匀后移入原50ml容量瓶中，再用高纯水稀释至刻度。在DR5000分光光度计上，用510nm，25ml比色皿，以高纯水作参比测量吸光度，绘制测铁曲线。 水样同样用以上相同的步骤进行浓缩、发色并在DR5000已绘制的测铁曲线中进行读数。 3.2 HACH DR5000分光光度计测铁法 （1）试剂 0.1M硫酸溶液，HACH药剂21057-69。 （2）仪器 HACH DR5000分光光度计，25ml石英比色皿。 （3）实验分析步骤 由于仪器自带的程序测铁范围为12～1800ppb，而我厂正常水样含铁量多数在20ppb以下甚至10ppb以下，所以可以先配制好10ppb、20ppb、30ppb的铁标液，分别取10ml水样到四个石英比色皿，用0.1M 酸溶液调节水样的pH值至3～5之间，在水样比色皿中加入HACH药剂21057-69，选择波长510nm下的测量环境，按计时三分钟，用专用的擦拭布对比色皿表面进行擦拭，到时后将四个石英比色皿分别先后放入分光光度计样品槽中，绘制曲线，线性相关系数应大于0.995，保存这个用户程序，专门测量30ppb以下的全铁。 做水样时，先取10ml水样及高纯水到两个石英比色皿，用0.1M硫酸溶液调节水样的pH值至3～5之间，在水样比色皿中加入HACH药剂21057-69，选择测铁程序，按计时三分钟，对比色皿表面进行擦拭，到时后将高纯水石英比色皿读零，再将水样放入读数 3.3原子吸收石墨测铁法 （1）试剂 浓硝酸，硝酸钠或者硝酸镁，20ppb铁标准溶液。氩气（纯度99.998％以上）。 （2）仪器 日立Z5000原子吸收光谱仪，石墨管，铁元素空心阴极灯，样品杯。分析步骤 在100ml高纯水和100ml30ppb铁标准溶液中以1％的标准加入浓硝酸（在进行原子吸收光谱分析时，分析溶液均要加入1％的浓硝酸，使实验在一个酸性的环境下进行，而且添加的量要准确使药剂对样品的影响尽量一致），再加入0.1％的硝酸钠或者硝酸镁。用酒精清洗进样针头及附近区域，设置实验方法（加入基改剂后，需要相对应更改实验过程中的加热温度）。用已加入浓硝酸的高纯水作为零标样，30ppb铁硝酸标准液作为铁最高浓度校正标准工作溶液，设置0ppb、5ppb、10ppb、20ppb、30ppb五个校正点。绘制铁标准工作曲线，线性相关系数应大于0.995。 分析样品时将样品放入样品杯，选择绘制好的测铁曲线，进行测定。 4.实验结果 4.1 国标邻菲罗啉分光光度测铁法实验数据 4.2 HACH DR5000分光光度计测铁法实验数据 4.3 原子吸收石墨测铁法实验数据 5.结论 上述比较结果表明，国标邻菲罗啉分光光度测铁法、HACH DR5000分光光度计测铁法与原子吸收石墨测铁法在测定水样20ppb以下总铁均能得到较满意的结果。 对比来说，国标邻菲罗啉分光光度测铁法耗时较长，在已有测铁曲线下，将样品进行浓缩、发色需要2～3个小时，是这三种测铁方法中耗时最长的方法，而且实验过程所加的药剂较多，必须保证所配药剂的纯度及所用器皿的洁净度，但对于初学者或还不了解测铁原理的人员来说来说，选择这个方法，可以更好的了解整个实验的基础原理，又能练习实验操作。另外两个测铁方法实验时间较短，如果需要测铁的水样较多，而且水样的铁含量基本在30ppb以下，原子吸收石墨测铁法是最好的选择，因为日立Z5000原子吸收光谱仪的进样平台上可以同时放置60个未知水样进行测量，平均做一个样需要2分钟左右。如果像平时只需要测量几个样品时，可以选择HACH DR5000分光光度计测铁法，这种方法仅需要保证水样的pH值在3～5之间，加入一包厂家提供的药剂，反应三分钟既能得到铁含量的数据，这种方法使用的容器具最少，反应速度快，也是我们厂现在最常用的测铁方法。 实验证明，如果能保证测铁容器干净、所加药剂量相等、按程序规程操作，这三种测定方法均能达到较好的准确度和精密度。我国燃煤火电厂化学水处理分析工艺方法因各厂具有不同的运行工况而由实验者根据实际需要和条件选择不同的测定方法，为电厂安全运行及时提供科学准确精密监测数据。 参考文献 [1]水质分析方法国家标准汇编［m］，北京，中国标准出版社，1996. [2]火力发电厂水、汽试验方法［m］，北京，水利电力出版社，1984. [3]珠海电厂化学规程水质化验规程，珠海发电厂，2008. [4]化验员实用手册［m］， 化学工业出版社，2000. [5]分析仪器手册［m］， 化学工业出版社，2000. 作者简介 李婉仪（出生于1982年），女（汉），籍贯（广东南海），职称（化学化验助理工程师），本科毕业，珠海发电厂化验班化验员。 酸溶液调节水样的pH值至3～5之间，在水样比色皿中加入HACH药剂21057-69，选择波长510nm下的测量环境，按计时三分钟，用专用的擦拭布对比色皿表面进行擦拭，到时后将四个石英比色皿分别先后放入分光光度计样品槽中，绘制曲线，线性相关系数应大于0.995，保存这个用户程序，专门测量30ppb以下的全铁。 做水样时，先取10ml水样及高纯水到两个石英比色皿，用0.1M硫酸溶液调节水样的pH值至3～5之间，在水样比色皿中加入HACH药剂21057-69，选择测铁程序，按计时三分钟，对比色皿表面进行擦拭，到时后将高纯水石英比色皿读零，再将水样放入读数 3.3原子吸收石墨测铁法 （1）试剂 浓硝酸，硝酸钠或者硝酸镁，20ppb铁标准溶液。氩气（纯度99.998％以上）。 （2）仪器 日立Z5000原子吸收光谱仪，石墨管，铁元素空心阴极灯，样品杯。分析步骤 在100ml高纯水和100ml30ppb铁标准溶液中以1％的标准加入浓硝酸（在进行原子吸收光谱分析时，分析溶液均要加入1％的浓硝酸，使实验在一个酸性的环境下进行，而且添加的量要准确使药剂对样品的影响尽量一致），再加入0.1％的硝酸钠或者硝酸镁。用酒精清洗进样针头及附近区域，设置实验方法（加入基改剂后，需要相对应更改实验过程中的加热温度）。用已加入浓硝酸的高纯水作为零标样，30ppb铁硝酸标准液作为铁最高浓度校正标准工作溶液，设置0ppb、5ppb、10ppb、20ppb、30ppb五个校正点。绘制铁标准工作曲线，线性相关系数应大于0.995。 分析样品时将样品放入样品杯，选择绘制好的测铁曲线，进行测定。 4.实验结果 4.1 国标邻菲罗啉分光光度测铁法实验数据 4.2 HACH DR5000分光光度计测铁法实验数据 4.3 原子吸收石墨测铁法实验数据 5.结论 上述比较结果表明，国标邻菲罗啉分光光度测铁法、HACH DR5000分光光度计测铁法与原子吸收石墨测铁法在测定水样20ppb以下总铁均能得到较满意的结果。 对比来说，国标邻菲罗啉分光光度测铁法耗时较长，在已有测铁曲线下，将样品进行浓缩、发色需要2～3个小时，是这三种测铁方法中耗时最长的方法，而且实验过程所加的药剂较多，必须保证所配药剂的纯度及所用器皿的洁净度，但对于初学者或还不了解测铁原理的人员来说来说，选择这个方法，可以更好的了解整个实验的基础原理，又能练习实验操作。另外两个测铁方法实验时间较短，如果需要测铁的水样较多，而且水样的铁含量基本在30ppb以下，原子吸收石墨测铁法是最好的选择，因为日立Z5000原子吸收光谱仪的进样平台上可以同时放置60个未知水样进行测量，平均做一个样需要2分钟左右。如果像平时只需要测量几个样品时，可以选择HACH DR5000分光光度计测铁法，这种方法仅需要保证水样的pH值在3～5之间，加入一包厂家提供的药剂，反应三分钟既能得到铁含量的数据，这种方法使用的容器具最少，反应速度快，也是我们厂现在最常用的测铁方法。 实验证明，如果能保证测铁容器干净、所加药剂量相等、按程序规程操作，这三种测定方法均能达到较好的准确度和精密度。我国燃煤火电厂化学水处理分析工艺方法因各厂具有不同的运行工况而由实验者根据实际需要和条件选择不同的测定方法，为电厂安全运行及时提供科学准确精密监测数据。 参考文献 [1]水质分析方法国家标准汇编［m］，北京，中国标准出版社，1996. [2]火力发电厂水、汽试验方法［m］，北京，水利电力出版社，1984. [3]珠海电厂化学规程水质化验规程，珠海发电厂，2008. [4]化验员实用手册［m］， 化学工业出版社，2000. [5]分析仪器手册［m］， 化学工业出版社，2000. 作者简介 李婉仪（出生于1982年），女（汉），籍贯（广东南海），职称（化学化验助理工程师），本科毕业，珠海发电厂化验班化验员。