摘要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)前鍋爐發(fā)展也逐漸大型化高參數(shù)化，其安全運(yùn)行非常重要，因此定期做好鍋爐水質(zhì)檢測(cè)是非常重要的工作。本文結(jié)合筆者多年的工作研究實(shí)踐，探討離子色譜法在鍋爐水質(zhì)檢測(cè)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(huì)導(dǎo)致鍋爐結(jié)垢的情況。在運(yùn)行時(shí)，鍋爐原水蒸發(fā)導(dǎo)致其鍋水進(jìn)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(fèi)，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致鍋筒鼓包[1]。水管爆管的后果，形成嚴(yán)重的安全隱患。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(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》要求和標(biāo)準(zhǔn)[2]。這也決定了工作人員必須重視鍋爐水質(zhì)的檢測(cè)，保證其安全運(yùn)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(cè)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(shí)間成本，產(chǎn)生較多化學(xué)試劑廢液。越來越多學(xué)者提倡應(yīng)用離子色譜法對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水或鍋爐水進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)其中的氯、氟、亞硝酸根、硫酸根等，這種方法應(yīng)用下整個(gè)操作的自動(dòng)化程度提升了，與傳統(tǒng)的相比還能對(duì)多種陰離子進(jìn)行測(cè)定，大幅度提高工作效率。

1.鍋爐水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目

現(xiàn)階段，對(duì)鍋爐水質(zhì)的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括以下幾點(diǎn)：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(huì)使得堿腐蝕。因此鍋水需要有一定的pH值與堿度。而氯離子則為水中最常有的陰離子，其具有較強(qiáng)極化度，會(huì)加速腐蝕的速度，因此對(duì)氯離子含量進(jìn)行測(cè)定能反映出鍋爐水品質(zhì)。另外水中還會(huì)有氧元素導(dǎo)致氧腐蝕，測(cè)定的指標(biāo)中有氧含量?？v觀鍋爐水質(zhì)的測(cè)定指標(biāo)最重要的是硬度，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，工作人員要重點(diǎn)檢測(cè)硬度[3]。

2.傳統(tǒng)水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)

2.1檢測(cè)硬度

硬度的檢測(cè)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(lán)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定水樣，直到水樣為藍(lán)色，最后記錄EDTA使用量，計(jì)算出硬度的含量。

2.2檢測(cè)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(huì)呈現(xiàn)無色。隨后，加入指示劑，采用硝酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到水樣為橙紅色，最后準(zhǔn)確記錄硝酸根的消耗量，采用公式將氯離子濃度推算出來。

3.離子色譜法水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

3.1離子色譜法水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原理

這是一種高效液相色譜，其原理是離子交換原理，能夠?qū)Χ喾N陰離子或陽離子進(jìn)行分析[4]。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(shí)，則應(yīng)用氫氧根體系或碳酸根體系對(duì)陰離子進(jìn)行分析，應(yīng)用甲烷磺酸對(duì)陽離子進(jìn)行分析，取樣后在泵作用下，淋洗液沖洗定量環(huán)帶樣品進(jìn)入色譜柱進(jìn)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(jìn)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(dǎo)后提高待測(cè)離子相應(yīng)，最后為電導(dǎo)檢測(cè)器的檢測(cè)。

3.2應(yīng)用一

3.2.1子色譜儀器參數(shù)和方法分析

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(dǎo)檢測(cè)器，陰離子色譜柱選擇IonPac AG19保護(hù)柱、IonPac AS19分析柱，陽離子色譜柱選擇IonPac CG12保護(hù)柱、IonPac CS12分析柱?？刂?.0mL/min流速、25μL定量環(huán)和30°C柱溫，檢測(cè)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(shí)間定性，外標(biāo)法定量。

3.2.2樣品前處理

稀釋原水1倍和鍋爐水5倍，過0.22μm濾膜進(jìn)樣分析。

3.2.3離子色譜方法學(xué)驗(yàn)證

取1000mg/L Ca2+、Mg2+標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)溶液，吸取一定量1000mg/L Cl-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，以上述色譜條件進(jìn)行分析，依次進(jìn)樣，對(duì)應(yīng)的線性方程分別是y=0.3520x、y=0.558 3x、y=0.263 3x，對(duì)應(yīng)系數(shù)分別是0.9997、0.9999、0.9992，再計(jì)算3倍信噪比的檢出限。

3.2.4對(duì)比試驗(yàn)

取原水和鍋爐水樣各一份，通過滴定法、離子色譜法對(duì)氯離子、鈣離子與鎂離子進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比結(jié)果，發(fā)現(xiàn)測(cè)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(dòng)化程度，準(zhǔn)確度指標(biāo)上，鍋爐水可能存在一些干擾離子滴定終點(diǎn)，使得終點(diǎn)變色不明顯，有滴定誤差，由此可知離子色譜準(zhǔn)確性更高。具體見表1。

3.3應(yīng)用二

3.3.1實(shí)驗(yàn)儀器與應(yīng)用試劑

采用瑞士790Personal IC型離子色譜儀、計(jì)算機(jī)、電導(dǎo)率檢測(cè)器、自再生式離子抑制器以及色譜工作站，實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(jí)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(xì)小顆粒。其次是碳酸氫鈉母液，要求稱出1.512g優(yōu)級(jí)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(chǔ)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。

3.3.2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，那么必須將其稀釋。其次是分析樣品。將離子色譜儀主機(jī)和自動(dòng)進(jìn)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(shí)間較長(zhǎng)，但能達(dá)到離子平衡，而走基線比較平穩(wěn)，壓力正常，電導(dǎo)率正常。一旦電導(dǎo)率較大，就要切換抑制器，完成基線后將其關(guān)閉。分析進(jìn)標(biāo)樣和樣品時(shí)，要對(duì)樣品測(cè)定的程序進(jìn)行編輯，將標(biāo)樣和樣品依次放入自動(dòng)進(jìn)樣器當(dāng)中，設(shè)定開始后儀器進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。處理數(shù)據(jù)過程要求工作人員在測(cè)量前標(biāo)定標(biāo)樣，再處理數(shù)據(jù)，最后利用外標(biāo)法自動(dòng)定量分析樣品。

3.3.3對(duì)比試驗(yàn)

從表2結(jié)果看，兩者差距較小，離子色譜法與容量法相比更準(zhǔn)確，爐水水樣存在一些干擾離子因素，使得終點(diǎn)變色突躍不明顯，有滴定誤差，一定程度影響檢測(cè)結(jié)果。

4.結(jié)束語

綜上所述，對(duì)鍋爐水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，是鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，才能確保鍋爐的安全運(yùn)行。當(dāng)前應(yīng)用的鍋爐具有大型化高參數(shù)化的特點(diǎn)，必須增加水質(zhì)檢測(cè)頻次，才能對(duì)鍋爐運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，掌握其情況。通過對(duì)先進(jìn)離子色譜法水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，有助于縮短檢測(cè)的時(shí)間，提高檢測(cè)的真實(shí)性，應(yīng)用過程的自動(dòng)化程度也更高，這是當(dāng)前應(yīng)用離子色譜法進(jìn)行鍋爐水質(zhì)檢測(cè)的主要方法和未來的應(yīng)用優(yōu)化趨勢(shì)，在未來更先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的開發(fā)和推廣普及下，更多先進(jìn)儀器將得到應(yīng)用，而離子色譜法水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)也將得以進(jìn)步。