離子色譜法測(cè)定核電廠二回路系統(tǒng)水樣中的氨與乙醇胺

范錫文　陳相斌

【摘 要】氨和乙醇胺（ETA）作為常用的堿化劑被核電廠二回路水化學(xué)廣泛應(yīng)用。兩者對(duì)二回路水汽系統(tǒng)各部位的PH值都有很大的影響，準(zhǔn)確測(cè)定二回路各系統(tǒng)中的氨和乙醇胺，對(duì)于核電廠二回路加藥控制，減少設(shè)備腐蝕有著重要的指導(dǎo)意義。采用離子色譜法測(cè)定二回路系統(tǒng)水樣中氨和乙醇胺的濃度，簡(jiǎn)便有效，準(zhǔn)確可靠。

【關(guān)鍵詞】氨；乙醇胺；離子色譜；核電廠二回路

0 前言

在核電廠二回路系統(tǒng)中，同時(shí)存在著無(wú)機(jī)氨和乙醇胺兩種調(diào)節(jié)PH的介質(zhì)。兩者的汽液分配特性直接決定了其在核電廠二回路系統(tǒng)中各部位的汽、液相濃度，進(jìn)而影響水汽系統(tǒng)中各部位的PH值，因此準(zhǔn)確測(cè)定各水汽的無(wú)機(jī)氨和乙醇胺濃度對(duì)于二回路PH值的跟蹤調(diào)節(jié)有著十分重要的意義[1]。本試驗(yàn)方法建立了離子色譜法檢測(cè)核電廠二回路系統(tǒng)水樣中的無(wú)機(jī)氨和乙醇胺，方法可行，結(jié)果準(zhǔn)確。

1 氨、乙醇胺和聯(lián)胺

無(wú)機(jī)氨（NH3），是一種無(wú)色氣體，具有強(qiáng)烈的刺激氣味，降溫加壓可變成液體，即液氨[2]。氨極易溶于水，溶于水時(shí)和水反應(yīng)生成氨水，氨水呈弱堿性，在水中發(fā)生電離，電離方程如下：

NH3+H2O——NH3·H2O——NH4++OH-

乙醇胺（C2H7NO），英文縮寫為ETA或MEA，是一種伯胺有機(jī)化合物，具有吸濕性、毒性、可燃性和腐蝕性。常溫下為無(wú)色粘稠液體帶氨味，能與水混溶[3]。乙醇胺具有較強(qiáng)的堿性，在水溶液中電離出氫氧根離子，較低質(zhì)量濃度的ETA即可實(shí)現(xiàn)較高的PH值控制。乙醇胺在水中的電離特性與氨相似，電離方程如下：

HOCH2CH2NH2+H2O——HOCH2CH2NH3++OH-

聯(lián)胺（N2H4·H2O），俗稱水合肼，是一種無(wú)色強(qiáng)堿性液體，微有特殊的氨臭味[4]。具有較強(qiáng)的還原性，因其可以和水中的溶解氧發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到去除水中溶解氧的目的而被廣泛應(yīng)用。和水中的溶解氧發(fā)生如下反應(yīng)：

N2H4+O2——2H2O+N2

同時(shí)，聯(lián)胺會(huì)自動(dòng)分解，產(chǎn)生無(wú)機(jī)氨（NH3）：

3N2H4——4NH3+N2

因此系統(tǒng)中NH3的含量，主要由直接添加的無(wú)機(jī)氨和聯(lián)胺分解新產(chǎn)生NH3兩部分構(gòu)成。

2 儀器與試劑

儀器：Thermo dionex ICS-2100型離子色譜儀（Chromeleon 6.8 色譜工作站、電導(dǎo)檢測(cè)器、Dionex CERS 500 4mm抑制器、Dionex EGCⅢ MSA（Methanesulfonic Acid）淋洗自動(dòng)發(fā)生器）[5]；電子天平；高純水儀。

乙醇胺（≥99.5%；上海上劑化工產(chǎn)品有限公司，批號(hào)：140501）

氯化銨（≥99.8%；西隴化工股份有限公司，批號(hào)：130413）

實(shí)驗(yàn)室用水為高純水（電阻率≥18M.2Ω·cm-1）

3 方法和結(jié)果

3.1 色譜條件

柱系統(tǒng)：保護(hù)柱DionexIonPacTM CG19 Guard 4*50mm，分析柱DionexIonPacTM CS19 Guard 4*250mm；柱溫：35℃；淋洗液：帶連續(xù)再生陽(yáng)離子捕獲柱（CR-TC）裝置的淋洗液自動(dòng)發(fā)生器EGC-III MSA產(chǎn)生甲基磺酸，等度淋洗，流動(dòng)相為2.0mM，流速1.0ml·min-1。進(jìn)樣：采用脈沖泵定量環(huán)進(jìn)樣，進(jìn)樣量：10μL；監(jiān)測(cè)方式：抑制性電導(dǎo)監(jiān)測(cè)，采用自循環(huán)模式的陰離子再生抑制器，抑制電流為6.0mA。

3.2 試劑及配制

準(zhǔn)確稱取1.574g在110℃烘干1～2小時(shí)的優(yōu)級(jí)純氯化銨（NH4Cl），用高純水溶解并稀釋定容至500ml，搖勻，即得NH4+濃度為1000mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)母液。

準(zhǔn)確稱取1.0g分析純乙醇胺（C2H7NO）溶液，用高純水定容至1000ml，搖勻，即得濃度為1000mg·L-1的乙醇胺標(biāo)準(zhǔn)母液。

準(zhǔn)確稱取上述兩標(biāo)準(zhǔn)母液各10.0g，用高純水稀釋至100g，即得銨和乙醇胺濃度為100mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 線性關(guān)系及檢出限

準(zhǔn)確稱取上述含銨和乙醇胺的標(biāo)準(zhǔn)母液，使用高純水配制分別含銨和乙醇胺0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.0、5.0μg·mL-1的系列混合溶液，分別注入ICS-2100型離子色譜儀，記錄色譜圖，以峰面積為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，其中銨為二次線性擬合，乙醇胺為線性擬合。線性關(guān)系及檢出限結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明，在該條件下對(duì)于銨和乙醇胺的混合溶液，在0.05～5.0μg·mL-1濃度范圍內(nèi)峰面積線性關(guān)系良好，其中銨R2=0.9999，乙醇胺R2=0.9998。

3.4 精密度試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取上述含銨和乙醇胺的標(biāo)準(zhǔn)母液，使用高純水配制分別含銨和乙醇胺0.5μg·mL-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照上述色譜條件，連續(xù)重復(fù)進(jìn)樣6次，記錄峰面積，銨和乙醇胺的RSD分別為1.2%和0.69%。

3.5 回收率試驗(yàn)

使用精密度試驗(yàn)混合標(biāo)準(zhǔn)樣品，取6次試驗(yàn)結(jié)果的均值作為樣品中銨和乙醇胺的實(shí)驗(yàn)原始值，分別往該樣品中準(zhǔn)確添加4個(gè)濃度梯度值的銨和乙醇胺，每個(gè)梯度濃度制備3份，按照上述色譜條件依次進(jìn)行測(cè)定，回收率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

3.6 樣品分析

如前言所述，該分析方法主要是為了準(zhǔn)確測(cè)定核電廠二回路水質(zhì)中的銨和乙醇胺含量，選取二回路中的VVP系統(tǒng)水樣作為試驗(yàn)樣品。采用上述色譜條件，分別進(jìn)行精密度和回收率試驗(yàn)。

精密度試驗(yàn)。取得VVP樣品，連續(xù)重復(fù)6次進(jìn)樣測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4，樣品濃度單位：μg·mL-1。

回收率試驗(yàn)，使用取得的VVP樣品，精密度試驗(yàn)6次試驗(yàn)結(jié)果的均值作為樣品中銨和乙醇胺的實(shí)驗(yàn)原始值，分別往該樣品中準(zhǔn)確添加2個(gè)濃度梯度值的銨和乙醇胺，每個(gè)梯度濃度制備3份，按照上述色譜條件依次進(jìn)行測(cè)定，回收率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5和表6。

4 討論

本試驗(yàn)采用離子色譜儀在相應(yīng)的色譜條件下建立對(duì)樣品中氨和乙醇胺的分析方法，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在0.05～5.0μg·mL-1濃度范圍內(nèi)，氨和乙醇胺色譜峰面積線性關(guān)系良好；在該線性范圍內(nèi)6次重復(fù)進(jìn)樣進(jìn)行精密度試驗(yàn)，氨和乙醇胺RSD分別為1.2%和0.69%，精密度良好；氨和乙醇胺回收率試驗(yàn)結(jié)果分別為100.25%和101.54%，結(jié)果顯示該分析方法準(zhǔn)確度良好。對(duì)核電廠二回路VVP系統(tǒng)樣品分析試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在實(shí)際測(cè)定中精密度和準(zhǔn)確度良好，符合分析要求。綜上，該方法分析核電廠二回路系統(tǒng)水樣中氨和乙醇胺簡(jiǎn)便可行，準(zhǔn)確可靠。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曹松彥，王金芳，孫本達(dá).采用乙醇胺抑制核電站二回路系統(tǒng)的流力加速腐蝕[J].熱力發(fā)電，2011：73-75.

[2]竺際舜，主編.無(wú)機(jī)化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008：294-295.

[3]賀繼銘.國(guó)內(nèi)外乙醇胺生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].石油化工與技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2007：58-61.

[4]竺際舜，主編.無(wú)機(jī)化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008：296.

[5]牟世芳，劉克納，丁曉靜，編.離子色譜方法及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：88-95.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]