脫碳液中鐵含量測(cè)定方法探討

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(河南能源化工集團(tuán) 中原大化公司，河南 濮陽(yáng) 457004)

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脫碳液中鐵含量測(cè)定方法探討

李敏，白麗清，潘瑞華，董振霞，李翠英

(河南能源化工集團(tuán) 中原大化公司，河南 濮陽(yáng) 457004)

采用不加顯色劑的脫碳液做空白，消除脫碳溶液顏色本身誤差，通過與用加酸處理脫色后比色測(cè)定鐵含量的方法對(duì)比，結(jié)果基本一致，簡(jiǎn)化了操作程序，提高了工作效率和結(jié)果準(zhǔn)確性。

空白；脫碳液；加酸脫色；比色

0 前言

脫碳液中鐵含量的測(cè)定，是衡量脫碳凈化系統(tǒng)設(shè)備管道腐蝕程度的主要控制指標(biāo)，我公司采用的是本菲爾脫碳液脫除CO2工藝，脫碳液主要由鉀鹽、DEA、釩等組成，脫碳溶液本身為黃綠色有機(jī)混合物，但在實(shí)際工藝運(yùn)行中，由于設(shè)備腐蝕、DEA降解、低價(jià)釩等影響因素，使脫碳溶液發(fā)黑，對(duì)鐵離子的測(cè)定產(chǎn)生干擾。河南能源化工集團(tuán)中原大化公司在建廠以來(lái)，一直采用化學(xué)試劑相似液做參比溶液測(cè)定鐵含量。但由于脫碳系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間久了，脫碳溶液顏色變黑，給比色法測(cè)定鐵含量帶來(lái)很大干擾。本文在充分試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確立了用不加顯色試劑的脫碳溶液做參比溶液，將脫碳樣品用酸脫色處理消除顏色干擾，再與分光光度法測(cè)定脫碳液中鐵含量的方法進(jìn)行對(duì)比，測(cè)定結(jié)果基本一致，證明此測(cè)定方法能夠滿足生產(chǎn)控制分析要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

用鹽酸羥胺將Fe3+還原為Fe2+，在pH值為2～9條件下，F(xiàn)e2+與1,10-鄰菲啰啉生成橙紅色絡(luò)合物，以不加顯色劑的脫碳溶液為參比溶液，消除溶液本底誤差，在波長(zhǎng)510 nm處，用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，反應(yīng)如下：

1.2 儀器與試劑

①UV-1700型分光光度計(jì)；②1+1 HCl；③10%鹽酸羥胺：稱取10 g鹽酸羥胺溶于90 mL去離子水中；④5%鄰菲啰啉溶液：稱取5 g鄰菲啰啉溶于5 mL冰醋酸的去離子水中，稀釋至100 mL，儲(chǔ)存于棕色瓶中；⑤醋酸—醋酸銨緩沖溶液：稱取250 g醋酸銨溶解于150 mL蒸餾水中，加入700 mL冰醋酸，配成1 000 mL溶液；⑥冰醋酸：分析純；⑦硫酸：分析純；⑧高氯酸：分析純；⑨釩標(biāo)液：1 g/L；⑩30%K2CO3：稱取30 g K2CO3溶解稀釋于70 mL蒸餾水中；Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.1 g/L。

1.3 工作液的制備

準(zhǔn)確稱取0.702 2 g分析純硫酸亞鐵銨溶于5 mL1∶1硫酸溶液酸化的去離子水中，溶解后移入1 000 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度搖勻，此標(biāo)準(zhǔn)溶液為濃度0.1 g/L儲(chǔ)備液。吸取上述溶液10.0 mL于100 mL容量瓶中，加水至刻度，搖勻，此標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度0.01 g/L，為工作標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

①于6支100 mL容量瓶中分別加入0.01g/L Fe工作液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL。②分別加入10 mL 30%K2CO3。③緩慢加入1+1 HCl溶液1 mL，不斷搖動(dòng)。④加入10%鹽酸羥胺2 mL，置于水浴內(nèi)煮沸2～3 min后取出。⑤冷卻后加入pH值為4.5的緩沖溶液5 mL，5%鄰菲啰啉溶液2 mL，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。⑥在UV-1700分光光度計(jì)上用2 cm比色皿在510 nm處測(cè)吸光度。以鐵含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖1，脫碳液鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定數(shù)據(jù)見表1。

圖1 脫碳液鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 脫碳液鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定數(shù)據(jù)

1.5 試樣的測(cè)定

1.5.1 試樣溶液的制備

移取脫碳液25.0 mL，定量轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，此溶液為A試液。

1.5.2 試樣的測(cè)定

用6個(gè)100 mL容量瓶，依次編號(hào)為0、1、2、3、4、5、6，加入A試液10.0 mL，各緩慢加入1 mL濃鹽酸，搖勻，加入10%鹽酸羥胺2 mL，在水浴鍋內(nèi)煮沸2～3 min，冷卻后依次加入pH值為4.5的緩沖溶液5 mL，5%鄰菲啰啉溶液2 mL，將試樣用去離子水稀釋至刻度，搖勻，在UV-1700分光光度計(jì)上，以不加鄰菲啰啉0#試樣為空白溶液，用2 cm比色皿在510 nm處測(cè)其吸光度值，分析結(jié)果見表2。

1.5.3 分析結(jié)果計(jì)算

式中：K—— Fe標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率，mg/單位吸光度；

A——試樣吸光度值；

VA——移取A試樣的體積，mL；

ρ——脫碳液密度，kg/L；

V——移取脫碳原液的體積，mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 試劑空白與脫碳液原液做空白的對(duì)比試驗(yàn)

取5個(gè)100 mL容量瓶，編號(hào)分別為0、1、2、3、4其中0#為試劑空白，取A試液10.0 mL于1、2、3、4號(hào)100 mL容量瓶中，1、2、3、4號(hào)樣品均按照1.5.2步驟進(jìn)行測(cè)定，其中1#為脫碳液空白不加入鄰菲啰啉顯色劑，考察脫碳溶液顏色帶進(jìn)的誤差，分析結(jié)果見表2。

表2 參比溶液含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) mg/kg

從表2數(shù)據(jù)可以看出，黑色脫碳溶液加水稀釋后，變?yōu)槌燃t色，在510 nm處有吸收，由此引入的誤差不容忽視，必須去除脫碳液本身顏色給Fe離子測(cè)定帶來(lái)的干擾。

2.2 試樣脫色處理后比色測(cè)定Fe含量

2.2.1 試樣脫色處理

取A試樣10.0 mL 5個(gè)于100 mL小燒杯中，依次加入5 mL冰醋酸，放在電爐上加熱，待沒有明顯二氧化碳?xì)馀輹r(shí)，沿壁緩慢加入2 mL濃硫酸，有大量濃煙時(shí)取下，加入1 mL高氯酸，搖勻后繼續(xù)加熱，待試樣顏色由黑色變?yōu)辄S綠色時(shí)，取下冷卻，用25%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為3～5，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中。

2.2.2 脫色后試樣的測(cè)定與1.5.2方法測(cè)定結(jié)果對(duì)比

脫色處理的溶液，按1.4標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制步驟，以試劑空白為參比，測(cè)定試樣吸光度，最后分析結(jié)果見表3。

表3 兩種測(cè)定方法分析結(jié)果對(duì)比 mg/kg

從表2 數(shù)據(jù)可以看出，兩種分析方法平均值誤差為9.84 mg/kg，但是2.2.2方法未考慮樣品處理過程中加入強(qiáng)酸時(shí)帶進(jìn)Fe離子所引入的誤差。

2.2.3參比溶液誤差值測(cè)定試驗(yàn)

取5個(gè)100 mL小燒杯，按照2.2.2過程處理后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，另取一支100 mL容量瓶，加入適量蒸餾水，以此為空白溶液，按照1.4標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制步驟進(jìn)行測(cè)定，檢驗(yàn)脫色處理過程加酸引入誤差值，測(cè)定結(jié)果見表4。

表4 脫色處理引入空白誤差

從表4數(shù)據(jù)可以看出，1.2.2平均測(cè)定結(jié)果101.52 mg/kg，減去空白誤差8.62 mg/kg，為92.90 mg/kg。

2.3 加標(biāo)回收率的測(cè)定

取脫碳試樣25.0 mL于250 mL容量瓶中，稀釋至刻度，取稀釋液10.0 mL加入到編號(hào)0、1、2、3、4、5、6的100 mL容量瓶中，其中3#、4#加入0.1 g/L Fe工作液0.30 mL，5#、6#加入0.50 mL，以0#為空白溶液，1#、2#為脫碳液樣品，按照1.5.2分析步驟進(jìn)行測(cè)定，以1#、2#脫碳液樣品結(jié)果平均值為基準(zhǔn)計(jì)算回收率結(jié)果見表5。

從表5可看出，此方法的回收率在95.06%～96.90%。

3 結(jié)論

以不加顯色劑的脫碳液為空白，測(cè)定分析結(jié)果為91.68 mg/kg，加酸將脫碳液顏色脫色后比色測(cè)定的分析結(jié)果為92.90 mg/kg，兩種方法測(cè)定結(jié)果相差1.22 mg/kg，相對(duì)誤差1.31%，說明以不加顯色劑的脫碳液為空白分析方法的準(zhǔn)確率完全可以滿足生產(chǎn)控制的需要。以不加顯色劑的脫碳液為空白，進(jìn)行回收率測(cè)定，回收率95.06% ～96.90%，符合微量分析加標(biāo)回收率80%～110%的范圍，而且此分析方法測(cè)定簡(jiǎn)便、快速，適用于生產(chǎn)控制的要求。

表5 加標(biāo)回收率測(cè)定

2013-10-27

李 敏(1973-)，女，工程師，從事生產(chǎn)管理工作，電話： 13673020630。

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1003-3467(2014)02-0056-02