離子色譜法測定核電廠二回路系統水樣中的氨與乙醇胺

范錫文　陳相斌

【摘 要】氨和乙醇胺（ETA）作為常用的堿化劑被核電廠二回路水化學廣泛應用。兩者對二回路水汽系統各部位的PH值都有很大的影響，準確測定二回路各系統中的氨和乙醇胺，對于核電廠二回路加藥控制，減少設備腐蝕有著重要的指導意義。采用離子色譜法測定二回路系統水樣中氨和乙醇胺的濃度，簡便有效，準確可靠。

【關鍵詞】氨；乙醇胺；離子色譜；核電廠二回路

0 前言

在核電廠二回路系統中，同時存在著無機氨和乙醇胺兩種調節PH的介質。兩者的汽液分配特性直接決定了其在核電廠二回路系統中各部位的汽、液相濃度，進而影響水汽系統中各部位的PH值，因此準確測定各水汽的無機氨和乙醇胺濃度對于二回路PH值的跟蹤調節有著十分重要的意義[1]。本試驗方法建立了離子色譜法檢測核電廠二回路系統水樣中的無機氨和乙醇胺，方法可行，結果準確。

1 氨、乙醇胺和聯胺

無機氨（NH3），是一種無色氣體，具有強烈的刺激氣味，降溫加壓可變成液體，即液氨[2]。氨極易溶于水，溶于水時和水反應生成氨水，氨水呈弱堿性，在水中發生電離，電離方程如下：

NH3+H2O——NH3·H2O——NH4++OH-

乙醇胺（C2H7NO），英文縮寫為ETA或MEA，是一種伯胺有機化合物，具有吸濕性、毒性、可燃性和腐蝕性。常溫下為無色粘稠液體帶氨味，能與水混溶[3]。乙醇胺具有較強的堿性，在水溶液中電離出氫氧根離子，較低質量濃度的ETA即可實現較高的PH值控制。乙醇胺在水中的電離特性與氨相似，電離方程如下：

HOCH2CH2NH2+H2O——HOCH2CH2NH3++OH-

聯胺（N2H4·H2O），俗稱水合肼，是一種無色強堿性液體，微有特殊的氨臭味[4]。具有較強的還原性，因其可以和水中的溶解氧發生反應，達到去除水中溶解氧的目的而被廣泛應用。和水中的溶解氧發生如下反應：

N2H4+O2——2H2O+N2

同時，聯胺會自動分解，產生無機氨（NH3）：

3N2H4——4NH3+N2

因此系統中NH3的含量，主要由直接添加的無機氨和聯胺分解新產生NH3兩部分構成。

2 儀器與試劑

儀器：Thermo dionex ICS-2100型離子色譜儀（Chromeleon 6.8 色譜工作站、電導檢測器、Dionex CERS 500 4mm抑制器、Dionex EGCⅢ MSA（Methanesulfonic Acid）淋洗自動發生器）[5]；電子天平；高純水儀。

乙醇胺（≥99.5%；上海上劑化工產品有限公司，批號：140501）

氯化銨（≥99.8%；西隴化工股份有限公司，批號：130413）

實驗室用水為高純水（電阻率≥18M.2Ω·cm-1）

3 方法和結果

3.1 色譜條件

柱系統：保護柱DionexIonPacTM CG19 Guard 4*50mm，分析柱DionexIonPacTM CS19 Guard 4*250mm；柱溫：35℃；淋洗液：帶連續再生陽離子捕獲柱（CR-TC）裝置的淋洗液自動發生器EGC-III MSA產生甲基磺酸，等度淋洗，流動相為2.0mM，流速1.0ml·min-1。進樣：采用脈沖泵定量環進樣，進樣量：10μL；監測方式：抑制性電導監測，采用自循環模式的陰離子再生抑制器，抑制電流為6.0mA。

3.2 試劑及配制

準確稱取1.574g在110℃烘干1～2小時的優級純氯化銨（NH4Cl），用高純水溶解并稀釋定容至500ml，搖勻，即得NH4+濃度為1000mg·L-1的標準母液。

準確稱取1.0g分析純乙醇胺（C2H7NO）溶液，用高純水定容至1000ml，搖勻，即得濃度為1000mg·L-1的乙醇胺標準母液。

準確稱取上述兩標準母液各10.0g，用高純水稀釋至100g，即得銨和乙醇胺濃度為100mg·L-1的混合標準。

3.3 線性關系及檢出限

準確稱取上述含銨和乙醇胺的標準母液，使用高純水配制分別含銨和乙醇胺0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.0、5.0μg·mL-1的系列混合溶液，分別注入ICS-2100型離子色譜儀，記錄色譜圖，以峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標，其中銨為二次線性擬合，乙醇胺為線性擬合。線性關系及檢出限結果見表1。結果表明，在該條件下對于銨和乙醇胺的混合溶液，在0.05～5.0μg·mL-1濃度范圍內峰面積線性關系良好，其中銨R2=0.9999，乙醇胺R2=0.9998。

3.4 精密度試驗

準確稱取上述含銨和乙醇胺的標準母液，使用高純水配制分別含銨和乙醇胺0.5μg·mL-1的混合標準溶液，按照上述色譜條件，連續重復進樣6次，記錄峰面積，銨和乙醇胺的RSD分別為1.2%和0.69%。

3.5 回收率試驗

使用精密度試驗混合標準樣品，取6次試驗結果的均值作為樣品中銨和乙醇胺的實驗原始值，分別往該樣品中準確添加4個濃度梯度值的銨和乙醇胺，每個梯度濃度制備3份，按照上述色譜條件依次進行測定，回收率試驗結果見表2和表3。

3.6 樣品分析

如前言所述，該分析方法主要是為了準確測定核電廠二回路水質中的銨和乙醇胺含量，選取二回路中的VVP系統水樣作為試驗樣品。采用上述色譜條件，分別進行精密度和回收率試驗。

精密度試驗。取得VVP樣品，連續重復6次進樣測定，測定結果見表4，樣品濃度單位：μg·mL-1。

回收率試驗，使用取得的VVP樣品，精密度試驗6次試驗結果的均值作為樣品中銨和乙醇胺的實驗原始值，分別往該樣品中準確添加2個濃度梯度值的銨和乙醇胺，每個梯度濃度制備3份，按照上述色譜條件依次進行測定，回收率試驗結果見表5和表6。

4 討論

本試驗采用離子色譜儀在相應的色譜條件下建立對樣品中氨和乙醇胺的分析方法，通過上述實驗過程，在0.05～5.0μg·mL-1濃度范圍內，氨和乙醇胺色譜峰面積線性關系良好；在該線性范圍內6次重復進樣進行精密度試驗，氨和乙醇胺RSD分別為1.2%和0.69%，精密度良好；氨和乙醇胺回收率試驗結果分別為100.25%和101.54%，結果顯示該分析方法準確度良好。對核電廠二回路VVP系統樣品分析試驗結果表明，該方法在實際測定中精密度和準確度良好，符合分析要求。綜上，該方法分析核電廠二回路系統水樣中氨和乙醇胺簡便可行，準確可靠。

【參考文獻】

[1]曹松彥，王金芳，孫本達.采用乙醇胺抑制核電站二回路系統的流力加速腐蝕[J].熱力發電，2011：73-75.

[2]竺際舜，主編.無機化學[M].北京：科學出版社，2008：294-295.

[3]賀繼銘.國內外乙醇胺生產現狀與發展趨勢[J].石油化工與技術經濟，2007：58-61.

[4]竺際舜，主編.無機化學[M].北京：科學出版社，2008：296.

[5]牟世芳，劉克納，丁曉靜，編.離子色譜方法及應用[M].北京：化學工業出版社，2005：88-95.

[責任編輯：朱麗娜]