分光光度法測定溶硅時(shí)顯色條件的優(yōu)化

陳欠，邰文芳，郭進(jìn)

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

分光光度法測定溶硅時(shí)顯色條件的優(yōu)化

陳欠，邰文芳，郭進(jìn)

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

在電廠水汽系統(tǒng)中，硅含量是一個(gè)重要的運(yùn)行控制指標(biāo)，國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了凝結(jié)水、給水、爐水、蒸汽等介質(zhì)中硅含量的控制范圍，超出控制范圍運(yùn)行會(huì)給電廠的安全和效率造成不良影響。所以，電廠水汽系統(tǒng)中硅含量的監(jiān)測至關(guān)重要，采用合適、準(zhǔn)確的檢測方法才能得到上述介質(zhì)中的硅含量。電力標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉(zhuǎn)化分光光度法）》（DL/T502）中，顯色時(shí)間為8 min，但通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2種濃度范圍的硅含量在顯色8 min時(shí)穩(wěn)定性差異較大，需要進(jìn)行最佳顯色時(shí)間實(shí)驗(yàn)。

分光光度法；氫氟酸；全硅；顯色時(shí)間

目前，電廠水汽介質(zhì)中硅含量的檢測采用電力標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉(zhuǎn)化分光光度法）》（DL/T502），該標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)有方法中檢測硅含量比較準(zhǔn)確的方法，在電力系統(tǒng)運(yùn)用多年。在多年的實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，該方法存在瑕疵，需要進(jìn)一步完善，從而使試驗(yàn)方法更加準(zhǔn)確。為了獲得水樣中非活性硅的含量，應(yīng)進(jìn)行全硅和活性硅的測定，后加入三氯化鋁或硼酸，除了掩蔽過剩的氫氟酸外，還將所有的氟硅酸解離，使硅成為活性硅。用鉬藍(lán)（黃）法進(jìn)行測定可得全硅的含量，采用先加三氯化鋁或硼酸，后加氫氟酸，再用鉬藍(lán)（黃）法測得的含硅量，則為活性硅含量，全硅與活性硅的差為非活性硅含量。當(dāng)加入掩蔽劑生成可溶性硅酸之后，在酸性溶液中，可溶性硅酸與鉬酸銨反應(yīng)生成硅鉬雜多酸，用1-氨基-2萘酚-4磺酸還原劑將硅鉬雜多酸還原為硅鉬藍(lán)，用分光光度計(jì)測定其吸光度。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，最后生成的藍(lán)色混合物顯色不穩(wěn)定，受顯色時(shí)間影響較大，藍(lán)色隨顯色時(shí)間的延長而變深，其測定的吸光度也隨之變大。現(xiàn)針對標(biāo)準(zhǔn)中1～5mg/L和0～100 μg/L兩種活性硅含量的檢測方法進(jìn)行了梯度顯色時(shí)間試驗(yàn)，以確定最佳的顯色時(shí)間。

1 儀器與試劑

參照電力標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉(zhuǎn)化分光光度法）》（DL/T502）中的試驗(yàn)儀器與試劑。

2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法參照電力標(biāo)準(zhǔn)DL/T502《火力發(fā)電廠水汽分析方法第3部分：全硅的測定（氫氟酸轉(zhuǎn)化分光光度法）》中溶硅的測定方法。

3 試驗(yàn)方案

在可見光分光光度法的測定中，通常是將被測物與顯色劑反應(yīng)，使之生成有色物質(zhì)，然后測其吸光度，進(jìn)而求得被測物質(zhì)的含量。因此，顯色條件的完全程度和吸光度的測量條件都會(huì)影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了使測定結(jié)果有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，必須選擇適宜的顯色反應(yīng)條件和儀器測量條件。

通常所研究的顯色反應(yīng)條件有顯色溫度和時(shí)間、顯色劑用量、顯色液酸度、干擾物質(zhì)的影響因素及消除；而確定適宜的條件試驗(yàn)的一般步驟是改變其中一個(gè)因素，暫時(shí)固定其他因素，顯色后測量相應(yīng)溶液吸光度，通過吸光度與變化因素的曲線來確定適宜的條件。

所以，在測定最佳顯色時(shí)間試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)固定顯色溫度、顯色劑用量、顯色液酸度，保證干擾物質(zhì)不變，只改變顯色時(shí)間，通過測定各顯色時(shí)間時(shí)的吸光度來確定最佳顯色時(shí)間。

4 試驗(yàn)過程

4.1 梯度顯色時(shí)間試驗(yàn)

現(xiàn)以2 mg/L的標(biāo)樣為例，設(shè)置顯色時(shí)間梯度為5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min，其他試驗(yàn)條件不變，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

在表1中，C為樣品的濃度，At為不同顯色時(shí)間所對應(yīng)的吸光度。以時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，可將表1中吸光度隨時(shí)間的變化制作趨勢圖，如圖1所示。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖1 吸光度、顯色時(shí)間趨勢圖

在圖1中，縱坐標(biāo)為吸光度，橫坐標(biāo)為顯色時(shí)間。

顯色時(shí)間一方面反映了速度的快慢；另一方面，反映了顯色絡(luò)合物的穩(wěn)定，所以，對于慢反應(yīng)，應(yīng)等待至反應(yīng)平衡后測定，而對于不穩(wěn)定的絡(luò)合物，則應(yīng)在吸光度下降前測定。由表1中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖1的趨勢可看出，吸光度最終達(dá)到穩(wěn)定且沒有降低，反應(yīng)已達(dá)到平衡，生成的絡(luò)合物穩(wěn)定，所以，可以設(shè)置5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min為梯度來進(jìn)行顯色時(shí)間試驗(yàn)。

4.2 濃度與吸光度試驗(yàn)

由圖1可以看出，顯色時(shí)間為25 min時(shí)，吸光度達(dá)到平衡。而顯色25 min時(shí)，濃度與吸光度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2.

表2 濃度與吸光度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

在表2中，C為濃度，A為吸光度。

以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，可將表2中吸光度隨濃度的變化制作趨勢圖，如圖2所示。

圖2 吸光度、標(biāo)樣濃度趨勢圖

在圖2中，縱坐標(biāo)為吸光度，橫坐標(biāo)為標(biāo)樣濃度。

由圖2可以看出，顯色時(shí)間為25 min時(shí)，吸光度隨濃度的增大而增大，且吸光度與濃度呈線性關(guān)系。

4.3 最佳顯色時(shí)間試驗(yàn)

為了使標(biāo)樣在2種硅含量的范圍內(nèi)具有代表性，選用的標(biāo)樣分別為最大值、最小值和中間值?，F(xiàn)在針對含硅量為1～5 mg/L標(biāo)樣和含硅量小于100 μg/L標(biāo)樣進(jìn)行梯度顯色時(shí)間試驗(yàn)，時(shí)間梯度設(shè)置為5 min、8 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、60 min，其他試驗(yàn)條件不變。

4.3.1 硅含量的范圍為1～5 mg/L試驗(yàn)

以1 mg/L、3 mg/L、5 mg/L的標(biāo)樣為例進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

以時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，可將表2中吸光度隨時(shí)間的變化制作趨勢圖，如圖3所示。

表3 1 mg/L、3 mg/L、5 mg/L標(biāo)樣為例進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果

圖3 吸光度-時(shí)間關(guān)系圖

通過表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖3的趨勢圖分析可得出，吸光度隨著顯色時(shí)間的延長會(huì)有所增大，顯色時(shí)間越長，吸光度也越穩(wěn)定。顯色時(shí)間在0～8 min，吸光度隨顯色時(shí)間的延長增幅較大；顯色時(shí)間在8～25 min，吸光度隨顯色時(shí)間的延長逐漸增大，但增大的幅度較??；顯色時(shí)間在25 min后，吸光度穩(wěn)定。因此，測定溶硅量為1～5 mg/L水樣時(shí)的最佳顯色時(shí)間為25 min。

圖4 吸光度-時(shí)間關(guān)系圖

4.3.2 0～100 μg/L最佳顯色時(shí)間試驗(yàn)

以10 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、100 μg/L的標(biāo)樣為例進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4.以時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，可將表4中10 μg/L與40 μg/L標(biāo)樣的吸光度隨時(shí)間的變化制作趨勢圖，如圖4所示；可將表4中80 μg/L與100 μg/L標(biāo)樣的吸光度隨時(shí)間的變化制作趨勢圖，如圖5所示。

表4 以10 μg/L、40 μg/L、80 μg/L、100 μg/L標(biāo)樣為例進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果

圖5 吸光度-時(shí)間關(guān)系圖

通過表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖4、圖5的趨勢圖分析可得出，吸光度隨著顯色時(shí)間的延長會(huì)有所增大，顯色時(shí)間越長，吸光度也越穩(wěn)定。當(dāng)樣品中含硅量低于40 μg/L，顯色20 min時(shí)，吸光度穩(wěn)定，不再隨時(shí)間的延長而改變；當(dāng)樣品中含硅量在40～100 μg/L之間，顯色25 min時(shí)，吸光度穩(wěn)定，不再隨時(shí)間的延長而改變。因此，測定溶硅量小于100μg/L水樣時(shí)的最佳顯色時(shí)間為25 min。

5 試驗(yàn)結(jié)論

采用分光光度法測定溶硅時(shí)，吸光度隨溶硅濃度的增大而增大，且呈線性關(guān)系；同時(shí)，吸光度隨顯色時(shí)間的延長而增大，在25 min時(shí)穩(wěn)定，其最佳顯色時(shí)間為25 min。

〔編輯：張思楠〕

TG115.33

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.108

2095－6835（2017）19－0108－03