伴隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步,當前鍋爐發(fā)展也逐漸大型化高參數(shù)化,其運行非常重要,因此定期做好鍋爐水質(zhì)檢測是非常重要的工作。本文結(jié)合多年的工作研究實踐,探討離子色譜法在鍋爐水質(zhì)檢測中的應(yīng)用,以供參考。
鍋爐原水通常含有較多雜質(zhì),其中含有的鎂離子和鈣離子代表了水的硬度,會導致鍋爐結(jié)垢的情況。在運行時,鍋爐原水蒸發(fā)導致其鍋水進一步濃縮,形成水垢,這又降低鍋爐受熱面?zhèn)鳠岬男?,引起燃料浪費,嚴重的還會導致鍋筒鼓包。水管爆管的后果,形成嚴重的隱患。這些隱患使得鍋爐水質(zhì)不合格,其不符合GB/T1576-2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》、GB/T12145-2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》要求和標準。這也決定了工作人員重視鍋爐水質(zhì)的檢測,保證其運行。
而在現(xiàn)有的鍋爐水質(zhì)檢工作中,大多數(shù)人員依舊應(yīng)用傳統(tǒng)的測定離子含量技術(shù),這種技術(shù)在操作上比較繁瑣,靈敏度不高,還大大增加人力成本與時間成本,產(chǎn)生較多化學試劑廢液。越來越多學者提倡應(yīng)用離子色譜法對工業(yè)循環(huán)冷卻水或鍋爐水進行測定,檢測其中的氯、氟、亞硝酸根、硫酸根等,這種方法應(yīng)用下整個操作的自動化程度提升了,與傳統(tǒng)的相比還能對多種陰離子進行測定,大幅度提高工作效率。
一、鍋爐水質(zhì)檢測項目
現(xiàn)階段,對鍋爐水質(zhì)的檢測項目主要包括以下幾點:pH值、溶解固形物、氯離子、堿度、含氧量、硬度等等。其中,堿度表示水中能夠接受氫離子的能力,有一定的堿度不但能夠預(yù)防酸性腐蝕,便于將有雜質(zhì)的污垢排出并提高速度。但也要注意不能堿度過高,否則會使得堿腐蝕。因此鍋水需要有一定的pH值與堿度。而氯離子則為水中常有的陰離子,其具有較強極化度,會加速腐蝕的速度,因此對氯離子含量進行測定能反映出鍋爐水品質(zhì)。另外水中還會有氧元素導致氧腐蝕,測定的指標中有氧含量??v觀鍋爐水質(zhì)的測定指標重要的是硬度,這是鈣離子與鎂離子總和,一般來說,鍋爐結(jié)成水垢概率與水硬度相關(guān),硬度越大,概率越高,工作人員要檢測硬度。
二、傳統(tǒng)水質(zhì)檢測技術(shù)
檢測硬度
硬度的檢測要取樣,加入氨-氯化銨緩沖溶液,再加入指示劑,待水樣顏色呈現(xiàn)藍色后,代表沒有硬度。如果是紫紅色,則代表有硬度,工作人員再應(yīng)用EDTA標準溶液滴定水樣,直到水樣為藍色,后記錄EDTA使用量,計算出硬度的含量。
檢測氯離子
取樣后滴入酚酞試劑,如果水樣呈紅色,則加入硫酸溶液,待水樣為無色,如果呈現(xiàn)無色則滴入氫氧化鈉溶液,直到水樣為微紅色,再滴入硫酸溶液,水樣就會呈現(xiàn)無色。隨后,加入指示劑,采用硝酸根標準溶液滴定到水樣為橙紅色,后準確記錄硝酸根的消耗量,采用公式將氯離子濃度推算出來。
三、離子色譜法水質(zhì)檢測技術(shù)應(yīng)用
離子色譜法水質(zhì)檢測技術(shù)的應(yīng)用原理
這是一種液相色譜,其原理是離子交換原理,能夠?qū)Χ喾N陰離子或陽離子進行分析。通常情況下水質(zhì)分析離子色譜系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示,選擇淋洗液時,則應(yīng)用氫氧根體系或碳酸根體系對陰離子進行分析,應(yīng)用甲烷磺酸對陽離子進行分析,取樣后在泵作用下,淋洗液沖洗定量環(huán)帶樣品進入色譜柱進行分離。分析陰離子過程中,抑制器裝置電解產(chǎn)生氫離子,以陽離子交換膜和淋洗液氫氧根離子結(jié)合后生成水。碳酸氫根/碳酸根體系和氫離子結(jié)合后生成碳酸,再分解為二氧化碳和水。進行陽離子分析過程中,抑制器裝置電解產(chǎn)生氫氧根,以陰離子交換膜和淋洗液氫離子結(jié)合生成水,降低背景電導后提高待測離子相應(yīng),后為電導檢測器的檢測。
應(yīng)用一
(1)子色譜儀器參數(shù)和方法分析
進行實驗應(yīng)用儀器為賽默飛ICS-2000離子色譜儀,含有陰離子淋洗液發(fā)生器EGC-KOH、柱溫箱、泵、CSR-4mm陽離子抑制器、ASRS-4mm陰離子抑制器和電導檢測器,陰離子色譜柱選擇IonPac AG19保護柱、IonPac AS19分析柱,陽離子色譜柱選擇IonPac CG12保護柱、IonPac CS12分析柱。控制1.0mL/min流速、25μL定量環(huán)和30°C柱溫,檢測溫度是35°C,氫氧根濃度是12mmol/L,陽離子淋洗液是16mmol/L甲烷磺酸,取出1.0mL采用18.2MΩcm去離子水定容到1000mL。這種方法需要保留時間定性,外標法定量。
(2)樣品前處理
稀釋原水1倍和鍋爐水5倍,過0.22μm濾膜進樣分析。
(3)離子色譜方法學驗證
取1000mg/L Ca2+、Mg2+標準儲備液,將其配置為0.1、0.5、2.0、5.0和10.0mg/L濃度的混合標準溶液,吸取一定量1000mg/L Cl-標準儲備液,以上述色譜條件進行分析,依次進樣,對應(yīng)的線性方程分別是y=0.3520x、y=0.558 3x、y=0.263 3x,對應(yīng)系數(shù)分別是0.9997、0.9999、0.9992,再計算3倍信噪比的檢出限。
(4)對比試驗
取原水和鍋爐水樣各一份,通過滴定法、離子色譜法對氯離子、鈣離子與鎂離子進行測定,對比結(jié)果,發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果差異不明顯,而在操作上離子色譜法具有更高的自動化程度,準確度指標上,鍋爐水可能存在一些干擾離子滴定終點,使得終點變色不明顯,有滴定誤差,由此可知離子色譜準確性更高。
應(yīng)用二
(1)實驗儀器與應(yīng)用試劑
采用瑞士790Personal IC型離子色譜儀、計算機、電導率檢測器、自再生式離子抑制器以及色譜工作站,實驗應(yīng)用水是超純水,控制18.2MΩcm電阻率,控制1.0mL/min流量操作條件,保持低于18MPa壓力和16μS/cm電導率,每升水有2ml濃硫酸再生液,混合2mg氯離子與10mg磷酸根離子,配置陰離子淋洗液的方法如下:首先是碳酸鈉母液,要求稱出1.802優(yōu)級純的碳酸鈉,再加入超純水溶解,將其定容為100ml,通過抽濾器濾掉細小顆粒。其次是碳酸氫鈉母液,要求稱出1.512g優(yōu)級純的碳酸氫鈉,融入超純水將其溶解后,定容到100ml,再通過抽濾器同上步驟處理。隨后取出10ml儲備液,采用超純水定容到1L作為淋洗液,將其配置為每L中含有1.7mmol碳酸鈉與1.8mmol碳酸氫鈉的淋洗液。
(2)應(yīng)用步驟
首先是樣品預(yù)處理。應(yīng)用0.22μm微孔濾膜過濾樣品,若樣品有著較高的離子濃度,那么將其稀釋。其次是分析樣品。將離子色譜儀主機和自動進樣器電源打開后,再打開790軟件工作系統(tǒng)。切換儀器抑制器,通過10min走基線,如果需要更換淋洗液,需要的時間較長,但能達到離子平衡,而走基線比較平穩(wěn),壓力正常,電導率正常。一旦電導率較大,就要切換抑制器,完成基線后將其關(guān)閉。分析進標樣和樣品時,要對樣品測定的程序進行編輯,將標樣和樣品依次放入自動進樣器當中,設(shè)定開始后儀器進行自動測量。處理數(shù)據(jù)過程要求工作人員在測量前標定標樣,再處理數(shù)據(jù),利用外標法自動定量分析樣品。
(3)對比試驗
從結(jié)果看,兩者差距較小,離子色譜法與容量法相比更準確,爐水水樣存在一些干擾離子因素,使得終點變色突躍不明顯,有滴定誤差,一定程度影響檢測結(jié)果。
綜上所述,對鍋爐水質(zhì)進行檢測,是鍋爐穩(wěn)定運行的關(guān)鍵,才能確保鍋爐的運行。當前應(yīng)用的鍋爐具有大型化高參數(shù)化的特點,增加水質(zhì)檢測頻次,才能對鍋爐運行狀況進行實時的監(jiān)控,掌握其情況。通過對先進離子色譜法水質(zhì)檢測技術(shù)的應(yīng)用,有助于縮短檢測的時間,提高檢測的真實性,應(yīng)用過程的自動化程度也更高,這是當前應(yīng)用離子色譜法進行鍋爐水質(zhì)檢測的主要方法和未來的應(yīng)用優(yōu)化趨勢,在未來更先進科學技術(shù)的開發(fā)和推廣普及下,更多先進儀器將得到應(yīng)用,而離子色譜法水質(zhì)檢測技術(shù)也將得以進步。