工业循环水浓缩倍数分析方法的选择

李瑞恒，赵计萍

（1 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司，辽宁阜新123000；2 辽宁省煤制天然气工程技术研究中心，辽宁阜新123000；3 辽宁省煤制天然气工程研究中心，辽宁阜新123000；4 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司企业博士后科研基地，辽宁阜新123000）

在节能减排日益受到人们重视的今天，化工生产中冷却水的循环利用对节能、节水、降低生产成本的重要性也同样被企业深入认识，而控制好浓缩倍数则是循环水处理的关键性环节［1］。

在敞开式循环水系统中，由于蒸发过程的存在，必然使循环水中的含盐量越来越高，因此，必须定期排掉一部分高盐水，补充一部分低盐水，来保证循环水质的稳定，通常将循环水和补充水当中含盐量之比定义为循环水的浓缩倍数，即：K＝CR／CM。而选定哪一个组分浓度或者性质作为CR、CM来计算这个值非常重要，因为由于加入循环水的各种药剂和结垢、腐蚀及菌藻等多方面原因，循环水及补充水中的一些组分不能作为测定浓缩倍数的标准物质，如钙离子。本文通过实验，对3种化工企业常用的、本企业现已具备条件操作的测定含盐方法 （滴定法测定氯根、测定电导率、火焰光度测定钾离子）进行对比，确定了最为稳定的适合本企业的分析方法［2］。

1 滴定法测定氯离子

本方法作为循环水日常分析的一项无需单独进行测定，操作简单易行。依据GB／T 15453—2008工业循环冷却水及锅炉用水中氯离子的测定。

1.1 原理

以铬酸钾为指示剂，在p H值为5～9.5的范围内用硝酸银标准滴定溶液滴定，硝酸银与氯化物生成白色氯化银沉淀，当有过量硝酸银存在时，则与铬酸钾指示剂反应，生成砖红色铬酸银，表示反应终点到达。

1.2 仪器

仪器为实验室一般玻璃仪器。

1.3 分析步骤

移取50 m L水样于250 m L锥形瓶中，加入2滴酚酞指示剂 （10 g／L乙醇溶液），用硝酸溶液（1＋300）或者氢氧化钠溶液（2 g／L）调节水样的p H值，使红色刚好变为无色。加入1.0 m L铬酸钾指示剂 （50 g／L），在不断摇动的情况下，用硝酸银标准滴定溶液（0.01 mol／L）滴定至砖红色为止，同时做空白试验。

1.4 计算

结果计算以质量浓度ρ计：

其中M为氯的摩尔质量，35.45 g／mol。

2 测定电导率

和氯根测定一样，电导率作为循环水的一项日常分析项目，同样无需单独开展其他项目分析。依据GB／T 6908—2008锅炉用水和冷却水分析方法电导率的测定。

2.1 原理

循环冷却水中的溶解盐类呈离子状态，具有一定的导电能力，因此可用溶液中的电导率间接地表示溶解盐类的含量。

2.2 仪器

电导率仪：DDSJ－308A，上海精密科学仪器有限公司。DJS－1C铂黑电极。

2.3 测定步骤

首先对电导率仪进行校正，然后依次对补充水和循环水测定其电导率。

3 火焰光度测定钾离子

火焰光度计是测定钾离子是专门为测定浓缩倍数而开展的项目。操作相对复杂一些。依据GB／T T10539—1989锅炉用水和冷却水分析方法，钾离子的测定，火焰光度法。

3.1 火焰光度法原理

火焰光度法是用火焰作为激发光源的原子发射光谱法。依靠火焰（1800～2500℃）的热效应和化学作用将试样蒸发、离子化、原子化和激发发光。根据特征谱线的发射强度I与样品中该元素浓度C之间的关系式I＝acb（a、b为常数），将未知试样待测元素分析谱线的发射强度与一系列已知浓度标准样的测量强度相比较，进行元素的火焰光谱定量分析。测定所用的装置为火焰光度计。特别适用于钠、钾、钙、镁等金属元素的测定。

3.2 仪器

FP640火焰光度计，上海精密科学仪器有限公司。燃料，93＃汽油。

3.3 测定步骤

（1）调节仪器 将火焰光度计按照说明书启动，调节仪器到可供测定的状态。

（2）标准曲线的绘制 分别制作含钾离子0.00 mg／L，0.500 mg／L，1.00 mg／L，2.00 mg／L，4.00 mg／L，6.00 mg／L，8.00 mg／L的标准溶液，以8.00 mg／L及0.00 mg／L的标准溶液调节仪器最大百分透光率及零点，然后依从低到高的顺序分析标准系列，以百分透光率为纵坐标，钾离子浓度为横坐标，绘制标准曲线。

（3）水样测定 准确吸取25 ml经慢速滤纸过滤后的水样于50 m L容量瓶中，加入2.5 m L氯化钠溶液（1 mg Na＋／m L），用于消除钙、镁的干扰，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

测定样品的百分透光率，然后从标准曲线上查得钾离子浓度C（mg／L）。

（4）计算 水样的钾离子浓度X＝C×稀释倍数

4 3种方法应用结果比较分析

以上3种方法在不同的企业中均有应用，在每日的循环水分析中，运用3种方法，进行了15次对比试验，如表1。

表1 3种方法对比试验比较分析

同一水样，用3种方法进行分析，从数据分析可以得出如下结论。

（1）氯根法数据明显总体偏大，精密度最差。

浓缩倍数是工业用循环水的一个重要指标，氯离子性质稳定，不易产生沉淀，该方法测定简单、快捷，这是该方法的优点。

现在采用氯根测定数据明显总体偏大，精密度最差，这里的主要原因就是因为控制菌藻而加入的药剂含有一定量的氯根，引入误差较大；而且由于原水一般来自于不同的水井，本身的氯根含量差别较大，所以造成数据本身波动很大，而且严重偏离实际浓缩倍数。

正是由于氯离子有人为添加的因素，所以用氯根法测定氯离子表示浓缩倍数的实际意义不大。

（2）电导率法虽然平均值与钾离子的方法接近，但精密度不理想，数据稳定性差。

循环冷却水中的溶解盐类呈离子状态，具有一定的导电能力，因此可用溶液中的电导率间接地表示溶解盐类的含量。

电导率测定方法的最大优点就是简单、快速，但由于系统中投入氧化性杀菌剂后会增加一些溶解性的Cl－，Br－等离子，同时临时调节p H值时加入酸碱漏等会引起电导率的波动。加入水处理剂和通入Cl2，这也会使水的电导率增加，另外当系统设备在有泄漏时也会使电导率明显增高，所以，故用该法测出的电导率会产生很大的误差。从而会导致循环水浓缩倍数数据出现异常波动且严重失真的现象。

但是，对于循环冷却水系统而言，投入氧化性杀菌剂一般都是定期的，物料泄漏也不是经常性的，这种方法适合现场临时检测，因此用电导率法测定循环水浓缩倍数只具有一定的参考意义。

（3）钾离子法则具有较好的准确度和精密度

由于钾离子性质稳定、钾离子在水中的溶解度又大，在运行过程中不会析出，循环水中又无此来源，基本无影响因素，所以钾离子测定结果的精密度和准确度非常高。

因此选用火焰光度测定钾离子作为监测浓缩倍数的特性物质是最合适的。

5 结 论

鉴于以上的分析和比较，针对循环水浓缩倍数分析，选择火焰光度测定钾离子法作为的标准方法应用到生产实践，在整个循环水实际运行过程中，证明该方法稳定可靠。

［1］ 王晶.钾离子在循环冷却水浓缩倍数中的应用 ［J］.中国科技博览，2011（20）：294.

［2］ 刘伟，张洪林.提高循环冷却水浓缩倍数的探讨 ［J］.工业用水与废水，2009，40（2）：53－55.