鍋爐水中的二氧化硅含量分析方法的改進(jìn)

石麗麗 張淑波

摘? 要：分析鍋爐水中硅含量時，用分光光度計法進(jìn)行分析，用1-氨基-2-萘酚-4-磺酸試劑作還原劑，由于該溶液氣味刺鼻、有毒，對人體產(chǎn)生危害，并且配制試劑繁瑣，及對環(huán)境造成污染等問題，經(jīng)過多次試驗(yàn)，以抗壞血酸代替該試劑，改進(jìn)后方法準(zhǔn)確度、精密度高，重現(xiàn)性好，能滿足分析要求，可以在生產(chǎn)中使用。

關(guān)鍵詞：二氧化硅;方法;測定;抗壞血酸;準(zhǔn)確

中圖分類號：TK227? ? ?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0116-02

Abstract： When the content of silicon in boiler water is analyzed by spectrophotometer， 1-amino-2-naphthol-4-sulfonic acid reagent is used as reducing agent. Because the solution smells pungent and toxic， it is harmful to human body， and it is tedious to prepare reagents and cause pollution to the environment. After many tests， ascorbic acid is used to replace the reagent. The improved method has high accuracy， precision， good reproducibility and can meet the requirements of analysis. Therefore， it can be used in production.

Keywords： silica; method; determination; ascorbic acid; accuracy

引言

我公司是煤化工企業(yè)，生產(chǎn)過程中的脫鹽水、給水、蒸汽和鍋爐水中都需要測定二氧化硅含量。對于壓力較高的鍋爐，鍋爐水中的某些成分，比如硅，會選擇性的溶解在蒸汽中，使蒸汽中的硅酸含量增加而沉積在過熱器管和汽輪機(jī)內(nèi)，形成難溶于水的二氧化硅附著物，它對汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性常有較大影響。因此二氧化硅含量是蒸汽品質(zhì)指標(biāo)之一，也是衡量鍋爐水質(zhì)的主要控制指標(biāo)之一，為保證鍋爐安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，二氧化硅成為鍋爐水處理中重點(diǎn)監(jiān)測對象，二氧化硅含量是防止鍋爐結(jié)垢和評價鍋爐水水質(zhì)好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此， 必須嚴(yán)格控制鍋爐水中二氧化硅的含量。

目前，我化驗(yàn)室分析鍋爐水中二氧化硅的方法采用國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法中的常量硅含量的測定，該方法的不足之處是分析中使用還原劑1-氨基-2-萘酚-4-磺酸溶液，此溶液揮發(fā)出強(qiáng)烈的刺激性氣體，刺激皮膚和粘膜，對人體的呼吸道系統(tǒng)、眼睛等器官毒害大，該溶液有毒，長期使用會對人體產(chǎn)生危害，并且使用后的廢液也造成環(huán)境的污染;1-氨基-2-萘酚-4-磺酸溶液由三種試劑混合而成，配制藥品麻煩，并且貯存時間短，加大了分析人員的工作量。經(jīng)過查資料，發(fā)現(xiàn)抗壞血酸的還原性與1，2，4-磺酸相當(dāng)，經(jīng)過多次試驗(yàn)，以抗壞血酸代替1-氨基-2-萘酚-4-磺酸，該溶液無毒、無刺激性氣味，完全克服了原試劑的所有不足，且價格便宜，既消除試劑毒害又降低了成本。因此，通過試驗(yàn)驗(yàn)證抗壞血酸替代1-氨基-2-萘酚-4-磺酸測定水中二氧化硅含量，該方法操作簡便，結(jié)果準(zhǔn)確，精密度高，在生產(chǎn)中投入使用，效果很好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 分析原理

硅酸根與鉬酸鹽反應(yīng)生成硅鉬黃（硅鉬雜多酸）。硅鉬黃在還原劑作用下，被1、2、4 磺酸還原成硅鉬藍(lán)，用分光光度法測定。

1.2 試劑或材料

（1）鹽酸溶液：1+1。

（2）草酸溶液（H2C2O4·2H2O）：100g/L。

（3）鉬酸銨[（NH4）6 MO7O24·4H2O]溶液：75g/L。

（4）二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)貯備液：1mL含0.1mgSiO2，貯存于聚乙烯塑料瓶中。

（5）二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液：1mL含0.01mgSiO2。

（6）1-氨基-2-萘酚-4-磺酸（C10H9NO4S）溶液：1.5g/L。

（7）100g/l抗壞血酸溶液：溶解10g±0.5g抗壞血酸于100mL±5mL水中，儲存于棕色瓶中。

1.3 儀器設(shè)備

分光光度計：DR2800，配套10ml方比色皿。

2 分析步驟

移取一定量二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于50mL比色管中，用水稀釋至刻度。加入1.00mL鹽酸溶液和2.00mL鉬酸銨溶液，混勻，放置5min。加入1.50mL草酸溶液，混勻。1min后立即加入2.00mL1，2，4-磺酸溶液，混勻，放置10min。使用分光光度計，在640nm波長處，以試劑空白為參比，用10ml方比色皿測定吸光度。

另取一組二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液，其他試劑不變，將1，2，4-磺酸溶液換成2.00ml抗壞血酸溶液，混勻，放置10min，在相同條件下測定。兩組測定結(jié)果如表1：

通過試驗(yàn)，采用無毒物質(zhì)代替有毒試劑是可行的。兩種試劑均屬于還原性物質(zhì)，都可以把硅酸根與鉬酸鹽反應(yīng)生成硅鉬黃（硅鉬雜多酸），還原成硅鉬藍(lán)。試驗(yàn)證明抗壞血酸還原性滿足試驗(yàn)要求，但還要確定抗壞血酸的用量問題，現(xiàn)分別用0.50ml和1.00ml抗壞血酸分別進(jìn)行試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)條件的優(yōu)化

3.1 抗壞血酸加入量的控制

試驗(yàn)了三種抗壞血酸加入量，按照水中二氧化硅的測定方法進(jìn)行一組二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液測定，結(jié)果如表2。

以上三組數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：

0.5ml抗壞血酸的加入量明顯不足，還原反應(yīng)不完全，高濃度的標(biāo)液沒有完全反應(yīng)。

1.0ml抗壞血酸的加入量稍過量，反應(yīng)充分，測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度基本相同。

2.0ml抗壞血酸的加入量過量，反應(yīng)充分，測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度基本相同。

所以從經(jīng)濟(jì)成本及方法的合理性考慮，抗壞血酸的加入量控制在1.0ml比較合理。

3.2 兩種還原劑繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

在選定的最佳試驗(yàn)條件，對兩種還原劑按照分析步驟以不同濃度硅標(biāo)準(zhǔn)溶液測定吸光度，并繪制工作曲線。（如圖1）

3.3 結(jié)論

綜上所述可看出：兩個方法的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相近，線性符合標(biāo)準(zhǔn)曲線的要求。兩種還原劑的線性及吸光度值差不多，判斷兩種還原劑可以代替使用。

4 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)

對抗壞血酸的方法進(jìn)行了3組標(biāo)樣分別測定5次，結(jié)果如表3。

準(zhǔn)確度試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，相對誤差符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12149-2017規(guī)定的誤差范圍。

5 結(jié)果與討論

鍋爐水中二氧化硅含量的測定采用國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法，在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)還原劑存在缺陷，通過大量試驗(yàn)，將還原劑改為抗壞血酸， 該分析方法線性范圍較寬、分析結(jié)果可靠，精密度和準(zhǔn)確度能滿足日常分析要求。從試劑的化學(xué)性質(zhì)考慮，抗壞血酸無毒、無味，價格便宜，且配制時不需要再加入其他試劑，既消除試劑毒害又降低了成本，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，達(dá)到了企業(yè)以人為本，注意員工職業(yè)健康的要求。在生產(chǎn)中投入使用，效果很好。

參考文獻(xiàn)：

[1]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：611.

[2]謝煒平.水質(zhì)檢測技術(shù)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011-2-1.

[3]國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12149-2017.水中二氧化硅含量的測定[S].