分光光度法測定鍋爐水中二氧化硅的技術(shù)

屈 瑤

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)環(huán)保處環(huán)境監(jiān)測公司，山西 晉中 032000)

分光光度法測定鍋爐水中二氧化硅的技術(shù)

屈 瑤

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)環(huán)保處環(huán)境監(jiān)測公司，山西 晉中 032000)

在鍋爐水品質(zhì)衡量中，二氧化硅是主要控制指標(biāo)。水中的二氧化硅加熱之后形成水垢，極大地影響鍋爐的正常運(yùn)行，因此，需要準(zhǔn)確測量鍋爐水中二氧化硅的含量。對分光光度法測定鍋爐水中二氧化硅的技術(shù)進(jìn)行研究。

分光光度法；鍋爐水；二氧化硅；硫酸亞鐵銨

引 言

二氧化硅是衡量鍋爐水品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，需要做好其在鍋爐水當(dāng)中含量的測定。在現(xiàn)階段測量中，應(yīng)用比較廣泛的是硅鉬藍(lán)分光光度法，該方法使用硫酸鉬酸銨溶液為顯色劑，掩蔽劑為酒石酸溶液，使用1-氨基-2-萘酚-4-磺酸(簡稱1，2，4-磺酸)為還原劑，反應(yīng)后生成硅鉬藍(lán)絡(luò)合物，然后對其進(jìn)行分光光度法比色測定。是在實(shí)驗(yàn)過程中，1,2,4-磺酸會揮發(fā)出有毒的刺激性氣味，對化驗(yàn)員的健康有較大的危害[1]。在以酒石酸為掩蔽劑進(jìn)行化驗(yàn)時(shí)，掩蔽效果不理想，二氧化硅的測定含量相對偏高，并且測定值會隨著水樣中磷酸鹽含量的增加而增加。為了獲得更為準(zhǔn)確的測量結(jié)果，同時(shí)避免因測量對工作人員身體健康造成損害，在本實(shí)驗(yàn)中，以硫酸亞鐵銨溶液替代1,2,4-磺酸作為還原劑，草酸替代酒石酸為掩蔽劑。該方法經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，操作性強(qiáng)，回收率較高，且在重現(xiàn)性及穩(wěn)定性方面具有較好的表現(xiàn)，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人滿意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 測定原理

在一定酸度環(huán)境下，水樣當(dāng)中的二氧化硅同鉬酸銨顯色劑反應(yīng)生成黃色硅鉬雜多酸，以硫酸亞鐵銨溶液為還原劑，黃色硅鉬雜多酸會被還原為硅鉬藍(lán)，硅鉬藍(lán)的色度與水樣中的二氧化硅含量線性相關(guān)。磷酸鹽干擾方面，使用草酸溶液作為掩蔽劑對其進(jìn)行消除。在最大吸收波長815 nm處用5 cm比色皿對其進(jìn)行吸光度測定，并以此對二氧化硅的含量進(jìn)行計(jì)算[2]。

1.2 試劑及儀器

二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液、酸性鉬酸銨溶液、10%草酸溶液與硫酸亞鐵銨溶液。

使用的分光光度計(jì)為723型。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

首先，移取定量的二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液于200 mL燒杯當(dāng)中，加入去離子水補(bǔ)至100 mL，之后，將3 mL硫酸鉬酸銨加入到其中進(jìn)行搖勻處理，在放置10 min之后，加入3 mL 10%草酸溶液，充分混勻，放置5 min后，加入3 mL硫酸亞鐵銨溶液，充分搖勻后放置15 min，使用分光光度計(jì)在815 nm處用5 cm比色皿測其吸光度。同時(shí)，做空白參比實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)條件選擇

2.1 最大吸收波長

在不同波長條件下對硅鉬藍(lán)顯色溶液的吸光度進(jìn)行測定。經(jīng)過測定發(fā)現(xiàn)，該溶液在810 nm～820 nm波長范圍內(nèi)不斷趨于穩(wěn)定，且具有較大的吸光度值。因此，本方法選擇815 nm波長進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2 硫酸鉬酸銨用量

實(shí)驗(yàn)中，硫酸鉬酸銨顯色劑的作用，除了與二氧化硅發(fā)生反應(yīng)生成硅鉬雜多酸之外，還能起到對酸度進(jìn)行緩沖的作用，因此，硫酸鉬酸銨的加入量會對硅鉬藍(lán)的色度產(chǎn)生影響。在測定過程中，水中的鐵離子會同鉬酸銨反應(yīng)生成鉬酸鐵沉淀，如果鉬酸銨加入量不足，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏低，因此，需要加入過量的鉬酸銨，但也要做好量的控制，如果加入量過多，同樣會對鉬酸銨的色度產(chǎn)生影響。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硫酸鉬酸銨溶液加入量為3 mL時(shí)，顯色情況趨于穩(wěn)定，如加入量超過3 mL，則吸光度值會降低。本實(shí)驗(yàn)最終選擇3 mL為硫酸鉬酸銨加入量。

2.3 掩蔽劑選擇

2.4 還原劑選擇與用量

在以往的實(shí)驗(yàn)中，一般使用二氯化錫、1，2，4-磺酸或者硫酸亞鐵銨作還原劑。其中，二氧化錫還原性較強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中容易對游離鉬酸進(jìn)行還原處理，且自身容易被氧化，而1，2，4-磺酸溶液有刺激性氣味且具有毒性；使用硫酸亞鐵銨作為還原劑時(shí)，其存在的Fe3+會對Fe2+的還原能力產(chǎn)生影響，加入掩蔽劑草酸后，與Fe3+進(jìn)行絡(luò)合，提高了Fe2+的還原能力。因此，在本實(shí)驗(yàn)當(dāng)中選擇硫酸亞鐵銨為還原劑。用量方面，水中二氧化硅在同鉬酸銨發(fā)生反應(yīng)之后將形成黃色硅鉬雜多酸，此時(shí)測定具有較低的靈敏度，在將還原劑加入之后，將其還原成藍(lán)色的絡(luò)合物，以此實(shí)現(xiàn)靈敏度的提高。如果加入的還原劑較少，則會因其還原能力相對較弱而使硅鉬黃還原不完全從而影響測定結(jié)果使其偏低。相反，加入還原劑過多則會因其還原能力較強(qiáng)還原鉬酸銨，進(jìn)而加深硅鉬藍(lán)的色度，影響測定結(jié)果。通過加入不同量的硫酸亞鐵銨實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選擇加入量為3 mL時(shí)，能夠使還原劑溶液顯色完全。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

在5個(gè)200 mL燒杯中，依次對0、2、4、6、8 mL的二氧化硅標(biāo)液進(jìn)行移取，按照實(shí)驗(yàn)方式處理，獲得結(jié)果如表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度與加入量

獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1中，標(biāo)準(zhǔn)溶液含量與吸光度經(jīng)過線性回歸計(jì)算，可得其線性回歸方程，見式(1)：

y=0.021 2x+0.000 2

(1)

式(1)的相關(guān)系數(shù)R2為0.999 9。通過圖1以及相關(guān)系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，圖1標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較好，符合朗伯-比爾定律。

3.2 準(zhǔn)確度與精密度

為了對本測定方式的準(zhǔn)確度以及精密度進(jìn)行測定，在選擇某鍋爐水樣的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行5次平行樣的測定以及加標(biāo)回收率的測定。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差可以代表測試的精密度，加標(biāo)回收率代表測定的準(zhǔn)確度。同時(shí)，以1，2，4-磺酸為還原劑進(jìn)行結(jié)果對比，以此對準(zhǔn)確度進(jìn)行驗(yàn)證，獲得結(jié)果如第54頁表2所示。

從表2中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，所有水樣的測定結(jié)果，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均在0.60%以下，即表明該測定方法在精密度方面具有較好的表現(xiàn)，且具有較好的重現(xiàn)性。測定結(jié)果的加標(biāo)回收率均在95%～101%，證明其準(zhǔn)確度較高。將該方法測定結(jié)果與還原劑為1，2，4-磺酸所得測定結(jié)果進(jìn)行對照，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果基本吻合，從另一角度表明該方法的準(zhǔn)確度能夠滿足要求。

表2 準(zhǔn)確度與精密度

4 結(jié)束語

本文對分光光度法測定鍋爐水中二氧化硅的技術(shù)進(jìn)行了研究，該研究方法中，使用的掩蔽劑為草酸，還原劑為硫酸亞鐵銨，在重現(xiàn)性以及準(zhǔn)確度方面具有較好的表現(xiàn)。對比原方法，該方法不僅避免了還原劑的毒性及刺激性氣味對化驗(yàn)員造成的影響，且由于使用草酸作為掩蔽劑，對干擾具有更好的掩蔽效果，能夠有效地應(yīng)用在鍋爐水等各種水質(zhì)的二氧化硅測定當(dāng)中。

[1] 王娜,滕新華,王力強(qiáng),等.酸溶-氟硅酸鉀滴定法測定鉛鋅礦中二氧化硅[J].冶金分析，2015,35(6):65-69.

[2] 康磊,李楊,邢雅琴,等.硅鉬藍(lán)法測定水中二氧化硅實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2015,23(3):5-10.

[3] 陳艷紅,尚杰峰.爐水中二氧化硅的測定技術(shù)[J].濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,26(3):158-160.

Determination of silicon dioxide in boiler water by spectrophotometry

QU Yao

(Environmental Monitoring Co., Ltd., Environmental Protection Department，F(xiàn)enxi Mining Industry Group Environmental，Shanxi Coking Coal Group，Jinzhong Shanxi 032000, China)

In the measurement of boiler water quality, silica is the main control index. When the silicon dioxide is heated in water, the scale is formed, which greatly influences the normal operation of the boiler. Therefore, it is necessary to accurately measure the content of silica in the boiler water. The determination of silicon dioxide in boiler water by spectrophotometry is studied in this paper.

spectrophotometry; boiler water; silica; ammonium ferrous sulfate

2017-04-08

屈 瑤，女，1989年出生，2011年畢業(yè)于太原工業(yè)學(xué)院，本科，助理工程師。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.17

O657.31

A

1004-7050(2017)04-0052-03

分析與測試