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方案概述

前言：

鈉離子、銨離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子、氟離子、氯離子、亞硝酸根離子、硝酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子等陰陽離子含量是工業循環冷卻水處理過程中的幾個重要控制指標，通過監測水質中的陰陽離子，可以了解換熱器、管道的結垢及腐蝕趨勢進而指導裝置及時進行調整，但目前石化企業的測定方法多為容量滴定法，用時多，離子色譜法可以解決這個問題。

有多種方法可用于無機陰陽離子的分析，如自動電位滴定法、分光光度法、容量法、離子選擇電極法等等；但在測定過程中，這些方法有的需要添加掩蔽劑、顯色劑，有的還要進行酸化或堿化處理，操作手續過多難免引起誤差，且難于實現自動化；另外，所添加的各種試劑和分析后產生的廢液均對環境造成二次污染；而采用離子色譜法測定上述常規陰陽離子含量時，只需少量試樣（5mL），且不需添加任何試劑和進行樣品復雜處理，一次進樣可測定多種陰陽離子含量。操作簡便、快速，引起結果誤差較小，可應用于工業用循環冷卻水陰陽離子含量的監控分析。

采用皖儀IC6600離子色譜儀搭配電導檢測器，建立離子色譜法測定循環水中的常規陰陽離子含量。樣品通過前處理，然后經離子色譜柱分離，采用外標法定量，能夠對循環水中的常規陰陽離子進行定性、定量分析，該方法簡單易行，重復性好，靈敏度、準確度均能達到要求，可采用此方法進行循環水中常規陰陽離子的含量測定。

關鍵詞：循環水；常規陰陽離子；離子色譜法；電導檢測器。

1.實驗方法

1.1 儀器配置

表1離子色譜系統配置清單

序號	名稱	數量
1	IC6600離子色譜儀	1
2	AS3110全自動進樣器	1
3	皖儀諾譜：MS-5C-P2，4.6×250mm；HS-5A-P3，4.0×250mm	1

1.2 實驗材料及輔助設備

循環水；

水中鈉離子（1000 mg/L）；

水中銨根離子（1000 mg/L）；

水中鉀離子（1000 mg/L）；

水中鎂離子（1000 mg/L）；

水中鈣離子（1000 mg/L）；

水中氟離子（1000 mg/L）；

水中氯離子（1000 mg/L）；

水中亞硝酸根離子（1000 mg/L）；

水中硝酸根離子（1000 mg/L）；

水中硫酸根離子（1000 mg/L）；

水中磷酸根離子（1000 mg/L）；

一次性注射器（5mL）；

水系針式過濾器（0.45μm）；

萬分之一電子天平；

實驗用水為超純水凈化器制備，電導率為18.25MΩ·cm（25℃）。

1.3 測試條件

表2 陽離子色譜條件

色譜柱	皖儀諾譜：MS-5C-P2，4.6×250mm
淋洗液	30mM MSA
流速	1.0mL/min
運行時間	25min
進樣量	滿環進樣，25μL
柱溫	35℃	池溫	40℃
檢測區溫	35℃
抑制器電流	90mA

表3 陰離子色譜條件

色譜柱	皖儀諾譜：HS-5A-P3，4.0×250mm
淋洗液	梯度淋洗21-40mM KOH
流速	1.0mL/min
運行時間	50min
進樣量	滿環進樣，25μL
柱溫	35℃	池溫	40℃
抑制器電流	120mA

1.4 樣品前處理

取適量循環水稀釋10倍后過0.45μm水系濾頭后上機測試。

取適量循環水不稀釋后過0.45μm水系濾頭后上機測試。

2.結果與討論

2.1 線性測試

圖1 陽離子標準曲線重疊譜圖

圖2 陰離子混合標曲重疊譜圖

各元素標曲數據

陽離子標準曲線系列梯度濃度表(mg/L)
組分名稱	標線1	標線2	標線3	標線4	標線5	標線6
鈉離子	3	4	5	6	7	8
銨根離子	0.5	1	1.5	2	2.5	3
鉀離子	0.1	0.2	0.5	0.8	1	1.5
鎂離子	1	2	3	4	5	6
鈣離子	2	4	6	8	10	15

陰離子標準曲線系列梯度濃度表(mg/L)
組分名稱	標線1	標線2	標線3	標線4	標線5	標線6
氟離子	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.8
氯離子	6	8	12	15	20	25
亞硝酸根離子	0.1	1	1.5	2	2.5	3
硝酸根離子	1	1.5	2	2.5	3	3.5
硫酸根離子	15	20	25	30	35	40
磷酸根離子	0	0.05	0.1	0.2	0.3	0.4

表4 各離子標曲線性方程

序號	離子	線性方程	相關系數R
1	鈉離子	y=20.64549*x-0.54063	0.99996
2	銨根離子	y=17.91142*x+4.77873	0.99932
3	鉀離子	y=12.47057*x-0.52147	0.99946
4	鎂離子	y=37.97343*x-5.06597	0.99981
5	鈣離子	y=23.79581*x-9.06873	0.99991
6	氟離子	y=25.04891*x+1.35840	0.99930
7	氯離子	y=20.75067*x-1.99619	0.99964
8	亞硝酸根離子	y=11.03667*x+0.14414	0.99983
9	硝酸根離子	y=7.96548*x+0.47443	0.99960
10	硫酸根離子	y=14.49228*x-4.56289	0.99924
11	磷酸根離子	y=2.83675*x-0.06451	0.99932

以上各離子線性方程表4中在1.3測試色譜條件下線性相關系數R均大于0.999，線性良好。

2.2 樣品測試

2.2.1 樣品含量測試

在1.3的工作測試條件下，對1.4的前處理后樣品進行檢測。樣品圖譜如下所示，最終得到樣品各離子的上機濃度如圖下表中所示。

循環水樣品不稀釋檢測NH4離子樣品測試譜圖

樣品測試結果：

樣品名稱	待測物	測試濃度(mg/L)	含量(mg/L)
循環水	銨根離子	未檢出	未檢出

循環水樣品稀釋10倍檢測4種陽離子樣品測試譜圖

樣品測試結果：

樣品名稱	待測物	測試濃度(mg/L)	稀釋倍數	含量(mg/L)
循環水	鈉離子	5.880	10	58.80
	鉀離子	0.283	10	2.83
	鎂離子	4.148	10	41.48
	鈣離子	11.385	10	113.85

循環水不稀釋檢測3種陰離子樣品測試譜圖

樣品測試結果：

樣品名稱	待測物	測試濃度(mg/L)	含量（mg/L）
循環水	氟離子	0.629	6.29
	亞硝酸根離子	未檢出	未檢出
	磷酸根離子	0.188	1.88

循環水稀釋10倍檢測3種陰離子樣品測試譜圖

樣品測試結果：

樣品名稱	待測物	測試濃度(mg/L)	稀釋倍數	含量（mg/L）
循環水	氯離子	6.474	10	64.74
	硝酸根離子	2.050	10	20.50
	硫酸根離子	15.769	10	157.69

3.結論

實驗結果顯示，采用皖儀IC6600離子色譜儀搭配電導檢測器，建立離子色譜法測定循環水中的常規陰陽離子，離子色譜法線性良好，相關系數均大于0.999。樣品通過前處理，然后經離子色譜柱分離，采用外標法定量，能夠對循環水中的常規陰陽離子進行定性、定量分析，該方法簡單易行，重復性好，靈敏度、準確度均能達到要求，可采用此方法進行循環水中的常規陰陽離子的含量測定。