水處理劑聚氯化鋁中鈣含量的測定方法研究

李任征(盤錦市環境科學研究院，遼寧 盤錦 124013)

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、低廉的價格成為目前應用最廣泛的水處理劑[1-2]。

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

1.1 EDTA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[3]。經EDTA絡合滴定法三次平行測定結果見下表1：

表1 1#-4#樣品鈣含量EDTA絡合滴定法檢測結果

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 100 mg/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。

[1]潘宏杰.聚氯化鋁生產和應用中幾個控制因素的研究.同濟大學碩士論文,2008.

[2]李坤,戰寶平.提高快速滴定法測定生料中氧化鈣準確度的措施.水泥工程,2010(1):59-61.

[3]HG3746-2004.水處理劑用鋁酸鈣.