電廠水質(zhì)分析中銅的測定方法及運(yùn)用分析

國家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司 周 娟

在火電廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，需要對電廠水質(zhì)展開分析工作，嚴(yán)格按照水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，其中需要對水汽和蒸汽當(dāng)中的銅含量進(jìn)行測定，一旦銅離子含量超出標(biāo)準(zhǔn)則會導(dǎo)致有銅垢生成。金屬表面和銅垢沉積物之間具有一定的電位差異，這會導(dǎo)致金屬局部位置出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為坑蝕，容易造成相關(guān)的金屬穿孔或者爆裂等問題，具有較大的危害性。所以相關(guān)工作人員需要對水中銅含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而避免鍋爐出現(xiàn)腐蝕問題。

目前銅離子的測量周期通常為系統(tǒng)查定時分析，采取一周一次的測量頻率，但在有銅含量超標(biāo)情況出現(xiàn)后，則需要縮短化驗周期，有效開展跟蹤試驗，對銅含量超標(biāo)情況的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并有針對性的采取措施進(jìn)行解決。與此同時，還需要對先進(jìn)準(zhǔn)確快捷的水質(zhì)分析方法進(jìn)行采用，從而有效滿足水質(zhì)分析要求。

現(xiàn)如今，隨著火電廠的機(jī)組裝機(jī)容量不斷增大，對水質(zhì)也提出了更為嚴(yán)格的要求，尤其對銅的測定更是十分重要的一項內(nèi)容。對此，相關(guān)工作人員在分析電廠水質(zhì)時，需要合理采取測定方法，對水汽當(dāng)中的銅離子含量進(jìn)行準(zhǔn)確分析，從而全面提高水質(zhì)分析和化驗水平，進(jìn)一步保證水質(zhì)滿足電廠生產(chǎn)需求。本文針對電廠水質(zhì)分析中銅的測定方法進(jìn)行分析，具體介紹了四種測定方法，并針對運(yùn)用進(jìn)行闡述，希望能夠為相關(guān)工作人員起到一些參考和借鑒。

1 方法一

在對電廠水質(zhì)進(jìn)行分析時，對于低含量水質(zhì)往往很難保證分析工作的準(zhǔn)確性，也很難準(zhǔn)確測定微量銅，因此需要對銅測定方法加大研究力度，本文分別介紹了四種不同的低銅測定方法，具體如下：首先，針對第一方法進(jìn)行分析，該測定方法需要對BT-99型銅離子分析儀設(shè)備進(jìn)行使用，其測定原理主要為，二價銅離子和雙環(huán)已酮草酰二腙可在堿性溶液當(dāng)中形成天藍(lán)色絡(luò)合物，其最大吸收波長可達(dá)到600nm。

1.1 工作曲線繪制

將銅測定溶液在一組100mL 的容量瓶當(dāng)中進(jìn)行注入，然后使用高純水進(jìn)行稀釋，一直到刻度搖勻[1]。然后將銅標(biāo)準(zhǔn)溶液在200mL 燒杯當(dāng)中進(jìn)行注入，并向其中補(bǔ)加高純水，從而使其體積達(dá)到100mL、并搖勻。在容量瓶和燒杯當(dāng)中各自加入1mL 濃鹽酸，加熱濃縮一直到體積略小于50mL，在冷卻后將其移入到50mL 容量瓶當(dāng)中，使用高純水進(jìn)行稀釋，一直達(dá)到刻度。

相關(guān)操作人員需要將其依次在原200mL 燒杯當(dāng)中進(jìn)行移入，并對10mL10%的檸檬酸三銨溶液進(jìn)行加入和混勻。然后將0.5mL0.005%的中性紅指示劑在其中加入，使用氫氧化鈉溶液，使中性紅指示劑能夠由紅色逐漸向黃色進(jìn)行轉(zhuǎn)變，最后向其中加入10mL 的硼砂緩沖液。在充分混勻之后，需在其中加入1mL 的雙環(huán)己酮草酰二腙溶液，使用分光光度計對其吸光度進(jìn)行測定。對于測得的吸光度，需對編號為“0”的空白值進(jìn)行扣除，然后與銅含量對工作曲線進(jìn)行繪制[2]。

1.2 水樣的測定

首先需對100mL 水樣進(jìn)行量取，然后在200mL燒杯當(dāng)中放入，向其中加入1mL 濃鹽酸，通過加熱濃縮使其體積達(dá)到略小于50mL。在冷卻之后則需要將其轉(zhuǎn)移到50mL 容量瓶當(dāng)中，使用高純水進(jìn)行稀釋，在達(dá)到刻度后移入到原來的200mL 燒杯當(dāng)中。相關(guān)工作人員需按照繪制的工作曲線順序?qū)Ω髟噭┻M(jìn)行加入并發(fā)色，然后采用分光光度計對其吸光度進(jìn)行測定[3]。

表1 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液配制表

其次，需作單倍試劑和雙倍試劑與單倍試劑空白值的差，將其作為試劑空白值。

最后，通過將測得水樣的吸光度扣除試劑空白值，并對工作曲線進(jìn)行查看，可得到水樣當(dāng)中的含銅量。對此種方法進(jìn)行采用，可對低銅含量進(jìn)行檢測，但由于其操作步驟相對繁瑣，要耗費(fèi)大量時間。與此同時顯色液缺乏穩(wěn)定性，因此標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制難度較大。儀表自身測量品質(zhì)不夠穩(wěn)定，所得到的的數(shù)據(jù)缺乏規(guī)律性，在重新配置藥品后需要對儀器進(jìn)行標(biāo)定，這使工作量有所增加。

2 方法二

該種測定方法使用BT-99型銅離子分析儀。測定原理為，銅和鋅試劑在PH 為3.5～4.8條件下會生成藍(lán)色絡(luò)合物，其最大吸收波長為600nm。

2.1 工作曲線繪制

首先將銅溶液在一組100mL 容量瓶當(dāng)中注入，可結(jié)合水樣當(dāng)中銅含量對更小范圍的工作曲線進(jìn)行制作。在該組容量瓶當(dāng)中各自加入濃鹽酸8mL，并要加入1級試劑水，從而使其體積達(dá)到50mL，然后進(jìn)行搖勻。

其次依次在容量瓶當(dāng)中計入0.2mL 的鋅試劑溶液，并進(jìn)行發(fā)色處理，使用1級試劑水進(jìn)行稀釋、一直達(dá)到刻度，然后搖勻。

最后使用100mL 長比色皿，在波長600nm 的條件下對吸光度進(jìn)行測定，并要對銅含量和吸光度之間的關(guān)系曲線進(jìn)行繪制。

2.2 水樣的測定

首先，需將取樣瓶使用溫?zé)釢恹}酸進(jìn)行洗滌，然后采用1級試劑水進(jìn)行充分洗凈，之后再向取樣瓶當(dāng)中加入濃鹽酸，按照每500mL 水樣加2mL 濃鹽酸，最后直接取水樣并搖勻。

其次，需取200mL 水樣，當(dāng)銅含量超過50ug/L時則需將取樣量適當(dāng)減少，并使用1級試劑水進(jìn)行稀釋、一直到200mL，然后將其注入到300mL 的錐形瓶當(dāng)中，向其中加入8mL 濃鹽酸，最后小心加熱濃縮一直到20～40mL；再次，在溶液冷卻之后，需將其在100mL 容量瓶當(dāng)中全部轉(zhuǎn)移，并向其中加入25mL 乙酸銨溶液以及2mL 酒石酸溶液，將PH 調(diào)節(jié)到3.5～4.8.

最后，需要向其中準(zhǔn)確加入0.2mL 鋅試劑溶液并進(jìn)行發(fā)色，使用1級試劑水進(jìn)行稀釋，并采用100毫米長比色皿在波長600nm 條件下對吸光度進(jìn)行測定，最后對銅含量進(jìn)行測定。

采取此測定方法可對低含量銅進(jìn)行測定，但也存在一定的缺點(diǎn)，此方法當(dāng)中所采用的鋅試劑不容易溶解，而且保質(zhì)期只有5天，因此在每周系統(tǒng)查定前需要現(xiàn)配現(xiàn)用。與此同時，此方法所使用的乙酸銨調(diào)節(jié)溶液PH 值把握難度較大。在取200mL 水樣進(jìn)行加熱濃縮時，其速度相對較慢，極耗費(fèi)時間。而且在水樣當(dāng)中對8mL 濃鹽酸進(jìn)行加大，濃縮時會導(dǎo)致實(shí)驗室產(chǎn)生大量酸霧，進(jìn)而威脅到人體健康[4]。

3 方法三

該方法所采用的的儀器為DR5000，同時還需要對儀器自帶的測定藥品進(jìn)行使用。在具體測定銅含量時，需要按照以下步驟。

首先，需要將電源接通，然后儀器開始自檢；其次，按鍵H，對銅離子測定程序進(jìn)行選擇，然后按下ENTER 鍵；再次，分別在兩個一英寸比色杯當(dāng)中加入10mL 樣品，并將編號為26034-49的藥劑在其中一個比色杯當(dāng)中加入，將其搖勻后作為相應(yīng)的空白樣。然后在兩個樣品池當(dāng)中分別加入一包編號為26035-49的藥劑并搖勻。之后需要在兩個樣品池當(dāng)中分別加入一包編號為26036-49的藥劑并搖勻。在完成上述操作之后，則需要進(jìn)行測量，并在測量技術(shù)后退出程序；最后將電源關(guān)閉。

此方法的測定程序相對比較簡單和方便，但所測得的數(shù)據(jù)缺乏穩(wěn)定性，每次測定的數(shù)據(jù)往往有著很大差距。這與藥品每次使用的含量不同有關(guān)，進(jìn)而降低了精確性[5]。

4 方法四

該測定方法采用的儀器為DR5000，測定原理為銅離子和雙環(huán)己酮草酰二腙在PH 為8.5～9.2條件下會反應(yīng)生成天藍(lán)色絡(luò)合物，其最大吸收波長為600nm。

工作曲線繪制。首先需對銅標(biāo)準(zhǔn)溶液使用移液管分別進(jìn)行移取，溶液量為0.5mL～20mL，然后將其放入到一組燒杯當(dāng)中，之后向其中加入檸檬酸氫二胺溶液5mL 并搖勻；其次，需要向其中加入5mL 雙環(huán)己酮草酰二腙溶液，并滴加氨水對PH 值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其維持在8.5～9.2；再次，需要分別移入到50mL 的容量瓶當(dāng)中并加水定容，一直到刻度搖勻，放置一段時間。將試劑空白作為參比，并在波長600nm 條件下使用100毫米比色皿對吸光度進(jìn)行測定；最后，需要對銅含量和吸光度工作曲線進(jìn)行繪制。

水樣的測定。首先，需要按照相關(guān)規(guī)定采取水樣，并對100mL 水樣進(jìn)行量取，將其在300mL 高型燒杯當(dāng)中進(jìn)行注入，然后向其中加入1mL 濃鹽酸，在小心煮沸之后使溶液量能夠一直濃縮到30mL；其次，需要在溶液溫度冷卻到室溫之后進(jìn)行相應(yīng)的操作步驟。以試劑空白作為具體參比，并有效測定吸光度；最后，需要根據(jù)測得的吸光度對銅含量進(jìn)行計算。

通過相關(guān)實(shí)踐研究后發(fā)現(xiàn)，此方法所測量的結(jié)果相對準(zhǔn)確，需要配制的藥品數(shù)量也相對較少，因此操作比較簡單、快捷，所得到的數(shù)據(jù)也十分穩(wěn)定。

5 方法五

在對電廠水汽品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督時，需要做好具體的水汽化學(xué)分析試驗，以此來為電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供參考數(shù)據(jù)。而對于相關(guān)化驗室而言，水汽系統(tǒng)的銅鐵查定是一項定期工作，可對水質(zhì)的變化情況及時進(jìn)行了解，從而采取相應(yīng)的處理措施。

具體而言，在水系系統(tǒng)當(dāng)中，銅的測定是一項關(guān)鍵指標(biāo)。通常來說，天然水當(dāng)中的銅化物含量相對較低，而汽水系統(tǒng)中銅化合物主要由相關(guān)設(shè)備銅部件被腐蝕后產(chǎn)生。為了避免電廠汽輪機(jī)的通流部位出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象，需要對汽水系統(tǒng)中的銅含量進(jìn)行準(zhǔn)確測定，否則將會影響到熱力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而對發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行水平產(chǎn)生影響。而想要使這種隱患得到有效消除，不僅要對汽水系統(tǒng)中銅化合物的行為變化進(jìn)行了解，還需要準(zhǔn)確測定銅化合物。對此，本文提出石墨爐原子吸收分光光度法，通過采取此方法可對銅含量進(jìn)行準(zhǔn)確測定。

測定原理。針對石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行分析，將石墨管的溫度升高到2000℃以上，試管中試樣待測元素能夠有效分解成氣態(tài)的相應(yīng)基態(tài)原子，并結(jié)合其吸收信號對待測樣品當(dāng)中的銅含量進(jìn)行計算。

試劑和儀器。在具體檢測時，需要使用到長壽命石墨管、銅空心陰極燈、石墨爐原子吸收儀、容量瓶、自動進(jìn)樣器以及銅標(biāo)準(zhǔn)溶液。

測定條件。具體包括：首先，干燥溫度需要達(dá)到120℃，時間為30秒；其次，灰化溫度需要達(dá)到500℃，其時間需要達(dá)到20秒。而原子化溫度則需要達(dá)到2100℃，時間為三秒；最后，凈化溫度需要達(dá)到2500℃，時間同樣為三秒。除此以外，冷卻時間需要控制在45秒。

試驗條件設(shè)置及數(shù)據(jù)打印。在完成具體的實(shí)驗條件設(shè)置后，需要在自動取樣器相應(yīng)位置放置裝有高純水的取樣杯，同時還需要放好裝有銅標(biāo)液的樣杯，并結(jié)合具體序列的設(shè)置對樣杯進(jìn)行放置。在完成樣品放置后，需要開機(jī)并進(jìn)入到原子吸收分析系統(tǒng)當(dāng)中，對分析方法進(jìn)行建立和保存，然后進(jìn)行具體分析，并要將數(shù)據(jù)有效保存和打印，最后關(guān)機(jī)。

方法驗證。為了對該方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行驗證，需要進(jìn)行具體的對照實(shí)驗。將已知銅含量的水樣，采用吸收儀對其含量進(jìn)行測定，并對比標(biāo)準(zhǔn)值。從得到的測量結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)水樣濃度達(dá)到1.0ug/L 時具有較大誤差。在這之后又分別開展了多次實(shí)驗，可發(fā)現(xiàn)石墨爐原子吸收儀在對痕量銅含量進(jìn)行測定時具有較高的準(zhǔn)確度，而且還有著良好的重現(xiàn)性與穩(wěn)定性。

綜上，通過對比以上四種測定方法可發(fā)現(xiàn)，想要充分保證試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，一方面要保證正確選擇試驗方法，另一方面還應(yīng)配套使用實(shí)驗儀器，從而得到理想試驗數(shù)據(jù)。針對微量銅檢測更要加大注意，由于水樣當(dāng)中的銅含量相對較少，而加入藥品中也含有不同程度的銅，這對測定結(jié)果也產(chǎn)生了一定影響，容易有誤差問題出現(xiàn)。對此，需要針對微量銅的測定方法進(jìn)行探索，從而使水質(zhì)得到準(zhǔn)確、有效的監(jiān)督，充分保證數(shù)據(jù)的可靠性和有效性，使火電廠機(jī)組能夠保持安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高機(jī)組防腐能力，從而促進(jìn)我國電力行業(yè)的健康發(fā)展。