水处理剂聚氯化铝中钙含量的测定方法研究

李任征(盘锦市环境科学研究院，辽宁 盘锦 124013)

在油田水处理过程中，混凝药剂是不可或缺的部分。这类药剂能够促使胶体物质凝聚，再辅以各种机械设备，使凝聚物下沉，能够去除废水中的大部分悬浮固体、以及一部分油分、有机物和色度等。而聚氯化铝以其显著的净水性能、低廉的价格成为目前应用最广泛的水处理剂[1-2]。

在聚氯化铝日渐大范围的应用过程中，也伴生了一些问题。由于它的原料是铝酸钙粉，出厂原料氧化钙含量约为30%左右，因此该药剂的使用会使水中硬度明显增加。

在对辽河油田特一联的长期水质监测中发现，加入该药剂约150ppm后，水中硬度平均增加26ppm左右。经分析后发现，配药用自来水带来了约3-5ppm的硬度，大部分贡献来自聚氯化铝。目前关于聚氯化铝中钙含量的检测标准并未出台，而硬度是保障锅炉安全运行的一项重要指标，为了便于长期监测水质，避免安全隐患，我们对聚氯化铝中钙含量检测方法进行了研究。

1 实验部分

1.1 EDTA络合滴定法

1.1.1 方法原理

Ca2++In2-(红色)⇌ CaIn(绿色荧光)，Y4-+CaIn(绿色荧光)⇌CaY2-+In2-(红色)。在酸性溶液中加入适量氟化钾，以抑制硅酸和硼的干扰，然后在pH13以上的强碱溶液中，以三乙醇胺掩蔽铝的干扰，CMP为混合指示剂，用EDTA标准滴定溶液滴定。

1.1.2 试剂与材料

盐酸：1+1；氟化钾溶液：20g/L；三乙醇胺：1+2；CMP混合指示剂：钙黄绿素-甲基百里香酚兰-酚酞混合指示剂；氢氧化钠溶液：200g/L，蒸馏水。样品：不同批次的聚氯化铝粉末1#、2#、3#、4#。

1.1.3 分析步骤

准确称取一定质量的各样品(m1、m2、m3、m4、)，蒸馏水溶解定容至100mL。移取25.00mL试液于250mL锥形瓶中，加5mL盐酸溶液及7mL氟化钾溶液，搅拌并放置2min以上，用水稀释至约100mL左右。加10mL三乙醇胺溶液和适量的CMP混合指示剂，在搅拌下加10mL氢氧化钠溶液，溶液出现绿色荧光，用已标定的EDTA标准滴定溶液滴定至绿色荧光消失并呈红色[3]。经EDTA络合滴定法三次平行测定结果见下表1：

表1 1#-4#样品钙含量EDTA络合滴定法检测结果

1.2 原子吸收分光光度法

1.2.1 方法原理：

将试样喷入火焰中，使钙原子化，在火焰中形成的基态原子对特征谱线产生选择性吸收。绘制钙含量的标准曲线，测得样品吸光度可知样品中钙含量。

1.2.2 试剂与材料

钙标准贮备液 100 mg/L；硝酸(ρ=1.40g/mL)；硝酸镧溶液（0.1g/mL）；蒸馏水。

1.2.3 实验步骤

样品预处理：将已配制好的聚氯化铝的水溶液逐级稀释至200（10×20）倍，均用50mL容量瓶定容。在二次稀释定容前，加入1mL硝酸溶液（酸化水样）与1mL硝酸镧溶液（主要屏蔽铝、硅酸盐的干扰）。同时用50mL蒸馏水代替试样做空白试验，所用试剂及用量相同。

标准曲线的绘制：分别准确移取0、1.0、2.0、3.0、4.0mL钙标准贮备液，在塑料容量瓶中定容至50mL。用空白较零，分别吸取配制好的一系列标准溶液，绘制标准曲线。每种样品溶液同时稀释两份，其中一份加入一定量的标准溶液，分别测其含量及回收率，并根据各样品的质量得到钙的百分含量。最终结果各样品的加标回收率均在97%以上，可见此方法是可靠的。

2 结果与讨论

EDTA络合滴定法测得不同批次聚氯化铝中钙含量平均值为8.15%（以碳酸钙计为20.38%），而原子吸收分光光度法所测不同批次聚氯化铝中钙含量平均值为5.39%（以碳酸钙计为13.48%）。按聚氯化铝加药量为150ppm计算，从理论上讲，二者分别可产生硬度30.57ppm、20.22ppm。而水质连续检测的结果显示，水中硬度实际增加值为26ppm左右，可见EDTA络合滴定法测定值偏高。

分析其误差主要来源于以下几个方面：（1）终点颜色的观察。我们在滴定过程中，并未使用白色背光灯管，在自然光条件下，加之滴定瓶与台面的颜色干扰，终点的绿色荧光是否消失并不容易判断。（2）虽然加入了三乙醇胺作为掩蔽剂，但由于聚氯化铝中铝含量较高，还是有Al、Fe等共存离子的干扰，造成了终点的延迟现象。

综上所述，利用原子吸收分光光度法-火焰法测定水处理剂聚氯化铝中钙百分含量，操作简单，灵敏度高，干扰少，结果令人满意。而EDTA络合滴定法结果虽然不如前者准确，但是用于现场的快速判断，仍具有一定的参考价值。

[1]潘宏杰.聚氯化铝生产和应用中几个控制因素的研究.同济大学硕士论文,2008.

[2]李坤,战宝平.提高快速滴定法测定生料中氧化钙准确度的措施.水泥工程,2010(1):59-61.

[3]HG3746-2004.水处理剂用铝酸钙.