離子色譜法測定6% 氫氧化鈉溶液中氯化物含量

張祥 周江亮

海南核電有限公司 海南昌江 572700

高濃度的氫氧化鈉溶液在核電廠中運用廣泛，運用于離子交換樹脂的再生，安全殼噴淋系統(tǒng)中。用氫氧化鈉溶液再生陰離子交換樹脂時，氫氧化鈉溶液中殘留的氯離子會隨著系統(tǒng)中的水進(jìn)入二回路，氯離子對處于蒸汽發(fā)生器運行工況條件下的鋼鐵材料是腐蝕性雜質(zhì)，它們會擴(kuò)散到腐蝕界面而且在縫隙處濃集，過多的氯離子會造成蒸汽發(fā)生器傳熱管的破裂，影響一回路邊界的完整性[1]。所以氫氧化鈉溶液氯離子含量的檢測就顯得至關(guān)重要了。

常規(guī)，高濃度堿性溶液中陰離子含量的分析采用人工滴定方法，先將堿性溶液中和至中性，再進(jìn)一步滴定分析，具有操作步驟復(fù)雜、分析速度慢、重現(xiàn)性差等不足。另外一種方法是在離子色譜上測定，但受限于高濃度氫氧化鈉溶液會對儀器備件造成損傷，經(jīng)過研究開發(fā)了一種離子交換樹脂和離子色譜聯(lián)用的辦法，首先將氫氧化鈉稀釋到6%，此稀釋的倍數(shù)不影響測量結(jié)果，然后經(jīng)過陽離子樹脂交換，使氫氧化鈉的pH 降低，進(jìn)一步在離子色譜法進(jìn)行測定[2-3]。實驗考察了不同量的氫氧化鈉溶液在經(jīng)過離子交換樹脂處理后的pH 和氯化物含量、500mL 的氫氧化鈉溶液經(jīng)過離子交換樹脂處理后的回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差[1]。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及色譜條件

實驗儀器：采用美國ThermoFisher 公司ICS5000 型離子色譜儀，其分析柱AS17-C4×250mm、保護(hù)柱AG17-C4×50mm，采用的淋洗液為氫氧化鉀淋洗液，采用梯度淋洗。

色譜條件：抑制器：ASRS 抑制模式、自循環(huán)再生流速：1．5mL/min，進(jìn)樣體積：1mL、檢測器：電導(dǎo)檢測器。

試劑：由賽默飛公司提供的1000ppm 氯標(biāo)準(zhǔn)溶液，試劑均用高純水配制，RohmandHaas 型號為IRNTT 的陽離子交換樹脂。

1.2 實驗裝置

如圖1 所示，待測溶液通過塑料管與蠕動泵入口連接；蠕動泵出口與樹脂柱入口連接，當(dāng)待測溶液經(jīng)過陽離子交換樹脂柱時，待測溶液的陰離子與陽離子交換樹脂上H+ 的發(fā)生離子交換，即氫氧化鈉中溶液的OH- 與陽離子交換樹脂柱上的H+ 發(fā)生反應(yīng)，從而分離降低氫氧化鈉的堿性。

1.3 實驗過程

（1）稱取待測濃度為6% 的氫氧化鈉250ml，置于試劑瓶中。

（2）稱取240ml 變色陽離子交換樹脂，用4% 的HCL 溶液預(yù)處理，用除鹽水沖洗至電導(dǎo)＜1μS/cm。

（3）稱取240ml 經(jīng)過清洗之后的樹脂，填充在長20cm、直徑約4cm 的樹脂柱中。

（4）將蠕動泵的入口連接在濃度為6% 的氫氧化鈉樣品中，蠕動泵的出口連接在樹脂柱、的入口，樹脂的出口連接在過濾器上，過濾器出口連接離子色譜進(jìn)樣瓶中，通過離子色譜、分析儀進(jìn)行分析。

（5）啟動蠕動泵，調(diào)節(jié)蠕動泵的流速為15ml/min，保證蠕動泵的流速大于離子色譜進(jìn)樣流速。

（6）以每100ml 氫氧化鈉溶液為單位，當(dāng)經(jīng)過離子樹脂交換的待測溶液為100ml 的時候，啟動離子色譜，開始分析。

（7）觀看離子交換樹脂的顏色，系統(tǒng)采用變色陽離子離子交換樹脂，隨著分析次數(shù)的累積，陽離子交換樹脂會失效，且顏色也會發(fā)生變化，可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的HCL 溶液通過蠕動泵進(jìn)行再生，直至陰離子交換樹脂顏色恢復(fù)，再用大量的去離子水沖洗，去除HCL 殘留液后重復(fù)使用[2]。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同氫氧化鈉溶液的pH 與含量

實驗考察了經(jīng)過離子交換樹脂處理后的第100mL-600mL 氫氧化鈉溶液的pH 和氯化物含量，通過圖2、圖3 可以看出：通過離子交換樹脂的第1 個100mlNaOH 溶液和第2 個100mlNaOH溶液，樣品和樹脂沒有完全進(jìn)行交換，同時沖洗樹脂殘留的水和氫氧化鈉溶液交換產(chǎn)生的水會對氫氧化鈉產(chǎn)生稀釋作用，從而造成氫氧化鈉溶液中的氯化物含量下降，此兩組氯化物數(shù)據(jù)不可取。通過離子交換樹脂的第600mlNaOH 溶液pH 成堿性，樹脂顏色已變紅，可以看出樹脂已經(jīng)完全失效，收集的氫氧化鈉溶液在離子色譜上無法有效測定，此組數(shù)據(jù)也不可取。本著樣品和樹脂充分交換的原則，通過實驗數(shù)據(jù)可以看出收集的第500mlNaOH 溶液中氯化物含量是最具有代表性的。

2.2 方法準(zhǔn)確度和精密度

如表1 所示，在選取經(jīng)過離子交換樹脂之后的第500mL 氫氧化鈉溶液為分析點，在離子色譜儀上檢測，其回收率在93．7%-102% 之間，證明該方法具有較好的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

本文針對高濃度氫氧化鈉中氯化物的測量首先經(jīng)過樣品的前處理，然后再上離子色譜進(jìn)行測量，而本實驗主要考察的是樣品前處理中那個階段通過離子交換樹脂的氫氧化鈉的樣品最具有代表性。通過以上試驗結(jié)果可以看出，RSD 為1．75%，加標(biāo)回收率為93%．7-102%，本法經(jīng)濟(jì)適用，操作簡單，快速，是測量高濃度氫氧化鈉中氯化物測量的一個好方法[3]。

表1 方法的加標(biāo)回收率、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）