淺析聚氯化鋁中鈣含量的測定方法
來源:聚氯化鋁??????2018/6/27 11:37:10??????點擊:
在油田水處理過程中,混凝藥劑是不可或缺的部分。這類藥劑能夠促使膠體物質凝聚,再輔以各種機械設備,使凝聚物下沉,能夠去除廢水中的大部分懸浮固體、以及一部分油分、有機物和色度等。而聚氯化鋁以其顯著的凈水性能為目前應用廣泛的水處理劑。
在聚氯化鋁日漸大范圍的應用過程中,也伴生了一些問題。由于它的原料是鋁酸鈣粉,出廠原料氧化鈣含量約為30%左右,因此該藥劑的使用會使水中硬度明顯增加。
在對遼河油田特一聯的長期水質監測中發現,加入該藥劑約150ppm后,水中硬度平均增加26ppm左右。經分析后發現,配藥用自來水帶來了約3-5ppm的硬度,大部分貢獻來自聚氯化鋁。目前關于聚氯化鋁中鈣含量的檢測標準并未出臺,而硬度是保障鍋爐安全運行的一項重要指標,為了便于長期監測水質,避免安全隱患,我們對聚氯化鋁中鈣含量檢測方法進行了研究。
1實驗部分
1.1EDTA絡合滴定法
1.1.1方法原理
Ca2++In2-(紅色)?CaIn(綠色熒光),Y4-+CaIn(綠色熒光)?CaY2-+In2-(紅色)。在酸性溶液中加入適量氟化鉀,以抑制硅酸和硼的干擾,然后在pH13以上的強堿溶液中,以三乙醇胺掩蔽鋁的干擾,CMP為混合指示劑,用EDTA標準滴定溶液滴定。
1.1.2試劑與材料
鹽酸:1+1;氟化鉀溶液:20g/L;三乙醇胺:1+2;CMP混合指示劑:鈣黃綠素-甲基百里香酚蘭-酚酞混合指示劑;氫氧化鈉溶液:200g/L,蒸餾水。樣品:不同批次的聚氯化鋁粉末1#、2#、3#、4#。
1.1.3分析步驟
準確稱取一定質量的各樣品(m1、m2、m3、m4、),蒸餾水溶解定容至100mL。移取25.00mL試液于250mL錐形瓶中,加5mL鹽酸溶液及7mL氟化鉀溶液,攪拌并放置2min以上,用水稀釋至約100mL左右。加10mL三乙醇胺溶液和適量的CMP混合指示劑,在攪拌下加10mL氫氧化鈉溶液,溶液出現綠色熒光,用已標定的EDTA標準滴定溶液滴定至綠色熒光消失并呈紅色。經EDTA絡合滴定法三次平行測定結果見下表1:
1.2原子吸收分光光度法
1.2.1方法原理:
將試樣噴入火焰中,使鈣原子化,在火焰中形成的基態原子對特征譜線產生選擇性吸收。繪制鈣含量的標準曲線,測得樣品吸光度可知樣品中鈣含量。
1.2.2試劑與材料
鈣標準貯備液100mg/L;硝酸(ρ=1.40g/mL);硝酸鑭溶液(0.1g/mL);蒸餾水。
1.2.3實驗步驟
樣品預處理:將已配制好的聚氯化鋁的水溶液逐級稀釋至200(10×20)倍,均用50mL容量瓶定容。在二次稀釋定容前,加入1mL硝酸溶液(酸化水樣)與1mL硝酸鑭溶液(主要屏蔽鋁、硅酸鹽的干擾)。同時用50mL蒸餾水代替試樣做空白試驗,所用試劑及用量相同。
標準曲線的繪制:分別準確移取0、1.0、2.0、3.0、4.0mL鈣標準貯備液,在塑料容量瓶中定容至50mL。用空白較零,分別吸取配制好的一系列標準溶液,繪制標準曲線。每種樣品溶液同時稀釋兩份,其中一份加入一定量的標準溶液,分別測其含量及回收率,并根據各樣品的質量得到鈣的百分含量。最終結果各樣品的加標回收率均在97%以上,可見此方法是可靠的。
2結果與討論
EDTA絡合滴定法測得不同批次聚氯化鋁中鈣含量平均值為8.15%(以碳酸鈣計為20.38%),而原子吸收分光光度法所測不同批次聚氯化鋁中鈣含量平均值為5.39%(以碳酸鈣計為13.48%)。按聚氯化鋁加藥量為150ppm計算,從理論上講,二者分別可產生硬度30.57ppm、20.22ppm。而水質連續檢測的結果顯示,水中硬度實際增加值為26ppm左右,可見EDTA絡合滴定法測定值偏高。
分析其誤差主要來源于以下幾個方面:(1)終點顏色的觀察。我們在滴定過程中,并未使用白色背光燈管,在自然光條件下,加之滴定瓶與臺面的顏色干擾,終點的綠色熒光是否消失并不容易判斷。(2)雖然加入了三乙醇胺作為掩蔽劑,但由于聚氯化鋁中鋁含量較高,還是有Al、Fe等共存離子的干擾,造成了終點的延遲現象。
在聚氯化鋁日漸大范圍的應用過程中,也伴生了一些問題。由于它的原料是鋁酸鈣粉,出廠原料氧化鈣含量約為30%左右,因此該藥劑的使用會使水中硬度明顯增加。
在對遼河油田特一聯的長期水質監測中發現,加入該藥劑約150ppm后,水中硬度平均增加26ppm左右。經分析后發現,配藥用自來水帶來了約3-5ppm的硬度,大部分貢獻來自聚氯化鋁。目前關于聚氯化鋁中鈣含量的檢測標準并未出臺,而硬度是保障鍋爐安全運行的一項重要指標,為了便于長期監測水質,避免安全隱患,我們對聚氯化鋁中鈣含量檢測方法進行了研究。
1實驗部分
1.1EDTA絡合滴定法
1.1.1方法原理
Ca2++In2-(紅色)?CaIn(綠色熒光),Y4-+CaIn(綠色熒光)?CaY2-+In2-(紅色)。在酸性溶液中加入適量氟化鉀,以抑制硅酸和硼的干擾,然后在pH13以上的強堿溶液中,以三乙醇胺掩蔽鋁的干擾,CMP為混合指示劑,用EDTA標準滴定溶液滴定。
1.1.2試劑與材料
鹽酸:1+1;氟化鉀溶液:20g/L;三乙醇胺:1+2;CMP混合指示劑:鈣黃綠素-甲基百里香酚蘭-酚酞混合指示劑;氫氧化鈉溶液:200g/L,蒸餾水。樣品:不同批次的聚氯化鋁粉末1#、2#、3#、4#。
1.1.3分析步驟
準確稱取一定質量的各樣品(m1、m2、m3、m4、),蒸餾水溶解定容至100mL。移取25.00mL試液于250mL錐形瓶中,加5mL鹽酸溶液及7mL氟化鉀溶液,攪拌并放置2min以上,用水稀釋至約100mL左右。加10mL三乙醇胺溶液和適量的CMP混合指示劑,在攪拌下加10mL氫氧化鈉溶液,溶液出現綠色熒光,用已標定的EDTA標準滴定溶液滴定至綠色熒光消失并呈紅色。經EDTA絡合滴定法三次平行測定結果見下表1:
1.2原子吸收分光光度法
1.2.1方法原理:
將試樣噴入火焰中,使鈣原子化,在火焰中形成的基態原子對特征譜線產生選擇性吸收。繪制鈣含量的標準曲線,測得樣品吸光度可知樣品中鈣含量。
1.2.2試劑與材料
鈣標準貯備液100mg/L;硝酸(ρ=1.40g/mL);硝酸鑭溶液(0.1g/mL);蒸餾水。
1.2.3實驗步驟
樣品預處理:將已配制好的聚氯化鋁的水溶液逐級稀釋至200(10×20)倍,均用50mL容量瓶定容。在二次稀釋定容前,加入1mL硝酸溶液(酸化水樣)與1mL硝酸鑭溶液(主要屏蔽鋁、硅酸鹽的干擾)。同時用50mL蒸餾水代替試樣做空白試驗,所用試劑及用量相同。
標準曲線的繪制:分別準確移取0、1.0、2.0、3.0、4.0mL鈣標準貯備液,在塑料容量瓶中定容至50mL。用空白較零,分別吸取配制好的一系列標準溶液,繪制標準曲線。每種樣品溶液同時稀釋兩份,其中一份加入一定量的標準溶液,分別測其含量及回收率,并根據各樣品的質量得到鈣的百分含量。最終結果各樣品的加標回收率均在97%以上,可見此方法是可靠的。
2結果與討論
EDTA絡合滴定法測得不同批次聚氯化鋁中鈣含量平均值為8.15%(以碳酸鈣計為20.38%),而原子吸收分光光度法所測不同批次聚氯化鋁中鈣含量平均值為5.39%(以碳酸鈣計為13.48%)。按聚氯化鋁加藥量為150ppm計算,從理論上講,二者分別可產生硬度30.57ppm、20.22ppm。而水質連續檢測的結果顯示,水中硬度實際增加值為26ppm左右,可見EDTA絡合滴定法測定值偏高。
分析其誤差主要來源于以下幾個方面:(1)終點顏色的觀察。我們在滴定過程中,并未使用白色背光燈管,在自然光條件下,加之滴定瓶與臺面的顏色干擾,終點的綠色熒光是否消失并不容易判斷。(2)雖然加入了三乙醇胺作為掩蔽劑,但由于聚氯化鋁中鋁含量較高,還是有Al、Fe等共存離子的干擾,造成了終點的延遲現象。
綜上所述,利用原子吸收分光光度法-火焰法測定水處理劑聚氯化鋁中鈣百分含量,操作簡單,靈敏度高,干擾少,結果令人滿意。而EDTA絡合滴定法結果雖然不如前者準確,但是用于現場的快速判斷,仍具有一定的參考價值。
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