ICP-AES在電站鍋爐用水中銅、鐵、硅、鈉測(cè)定中的應(yīng)用

涂玉琴

（宜春市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江西 宜春 336000）

在電站運(yùn)行中，及時(shí)對(duì)鍋爐用水中銅、鐵、硅、鈉測(cè)定主要目的是為了防止鍋爐結(jié)垢，延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，避免安全事故的發(fā)生，保證鍋爐的正常運(yùn)行。

1 ICP-AES概述

ICP-AES也被稱(chēng)為：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，此種方式在應(yīng)用過(guò)程中具精準(zhǔn)度較高、檢出限低、測(cè)定快速等。并且還可以同時(shí)測(cè)定多種元。主工作原理為：電感耦合等離子體焰矩溫度可以到達(dá)6000K～8000K，樣本試劑進(jìn)入到霧化器，并被氬載氣帶入焰矩時(shí)，樣本試劑中的成分被原子化、電離、激發(fā)，通過(guò)光的形式發(fā)射出能量，不同元素的原子激發(fā)、電離以后所發(fā)射出的波長(zhǎng)以及光譜也不同，所以可以根據(jù)光的波長(zhǎng)進(jìn)行判定分析；元素含量不同時(shí)，發(fā)射特征光的強(qiáng)弱也不同。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

在實(shí)驗(yàn)中主要采用ICP-AES電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP6000series，thermo scientific)；SartoriuS61l純水機(jī)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，所采用的容器設(shè)備、燒杯等都必須是塑料材質(zhì)的。

實(shí)驗(yàn)所需要溶液為：銅、鐵、鈉、硅標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000ug/mL，在使用過(guò)程中需要進(jìn)行分層稀釋?zhuān)瑵M(mǎn)足相應(yīng)條件以后才能進(jìn)行使用；1%(V/V)稀硝酸；5%(V/V)稀硝酸；同時(shí)，所有的實(shí)驗(yàn)試劑等級(jí)為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)所采用的水要符合GB/T 6682一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備工作參數(shù)

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備工作參數(shù)表

2.3 需要測(cè)定元素的譜線(xiàn)

銅：324.7nm；鐵：259.9nm；硅：251.6nm；鈉：589.5nm。

2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.4.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)溶液的制作

在實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)溶液制作過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員采用8個(gè)不同容器配制銅、鐵、鈉、硅元素溶液濃度分別為0μg/L、20μg/L、40μg/L、60μg/L、100μg/L、150μg/L、300μg/L、600μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。介質(zhì)為1%（V/V）稀硝酸，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)所選的參數(shù)進(jìn)行依次測(cè)定，將待測(cè)定分元素作為橫坐標(biāo)，元素響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，通過(guò)分析，曲線(xiàn)相關(guān)系數(shù)大于0.999[1]。

2.4.2 小樣測(cè)定

采用5%(V/V)硝酸溶液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清洗，時(shí)長(zhǎng)為2min，然后對(duì)空白溶液進(jìn)行測(cè)定，所得數(shù)值為空白值。取樣工作完成以后，在塑料取樣瓶中加入硝酸酸化，保證樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度相同，都含有1%(V/V)稀硝酸。如果樣品出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，需要對(duì)雜質(zhì)過(guò)濾以后在進(jìn)行測(cè)定，防止對(duì)蠕動(dòng)管或霧化器造成嚴(yán)重堵塞。

如果樣品濃度在檢測(cè)要求一下，可以對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)加熱濃縮，如果大于標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行稀釋?zhuān)缓笤贉y(cè)定。樣品中待測(cè)元素?cái)?shù)據(jù)分析結(jié)果可以用測(cè)定值減去空白值進(jìn)行表示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

3.1 儀器的優(yōu)化

3.1.1 射頻功率的選擇

在實(shí)驗(yàn)中，如果所采用射頻功率較低，那么等離子體就不能得到維持，甚至?xí)纾绻漕l功率較高，可能會(huì)將矩管有燒蝕，所以，依據(jù)實(shí)際情況應(yīng)該將研究范圍選擇在0.9kw～1.25kW。所有測(cè)定元素譜線(xiàn)強(qiáng)度都和射頻功率成正比，從信背比圖1中我們可以知道，功率從0.9kW～1.25kW，銅、鐵、鈉、硅的信背比都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，射頻功率的選擇都是以是否可以維持等離子體穩(wěn)定為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇，通過(guò)信背比分析，可以得出結(jié)論，該實(shí)驗(yàn)射頻功率選擇1000W。

圖1 信背比與射頻功率的關(guān)系圖

3.1.2 霧化器流量大小的選擇

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，霧化器的選擇不同，那么最佳流量值也不同，并且不同被測(cè)測(cè)元素最佳氣體流量值也不相同。從信號(hào)強(qiáng)度和霧化器流量關(guān)系圖(見(jiàn)圖2)進(jìn)行分析可知，銅、鐵、硅霧化器流量都是根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱先升后降。從信背比和霧化器流量關(guān)系圖(見(jiàn)圖3)進(jìn)行分析可知，霧化器流量從0.2L/min～l1.25L/min，銅、鐵、硅最佳信背比依次對(duì)應(yīng)的霧化器流量值依次為0.75L/min、0.5L/min、0.85L/min，鈉的信背比一直呈現(xiàn)上升狀況，在1.0 L/min以后基本穩(wěn)定。對(duì)成本節(jié)約、操作靈敏度。信背比等因素進(jìn)行綜合分析，該實(shí)驗(yàn)選擇霧化器流量為0.7L/min[2]。

圖2 信號(hào)強(qiáng)度與霧化器流量的關(guān)系圖

圖3 信背比與霧化器流量的關(guān)系圖

3.1.3 蠕動(dòng)泵速的選擇

對(duì)信背比和泵速關(guān)系圖(見(jiàn)圖4)進(jìn)行分析可知，在25r/min～90r/min之間，泵速對(duì)銅、鐵、硅信背比營(yíng)銷(xiāo)較小，鈉信背比在75r/min時(shí)達(dá)到最高值。所以，該實(shí)驗(yàn)選擇蠕動(dòng)泵的泵速為75r/min。

圖4 信背比與泵速的關(guān)系圖

3.1.4 觀察高度的選擇

實(shí)驗(yàn)觀察高度對(duì)被測(cè)元素的信號(hào)強(qiáng)度具有直接影響，通過(guò)對(duì)圖5進(jìn)行分析可知，在9mm～19mm之間，銅、鐵、硅的信號(hào)強(qiáng)度在llmm以后基本沒(méi)有變化，鈉元素在l5mm時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最高值。所以，該實(shí)驗(yàn)選擇觀察高度為15mm。

圖5 信號(hào)強(qiáng)度與觀察高度的關(guān)系圖

3.2 檢出限和精密度實(shí)驗(yàn)

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最優(yōu)測(cè)定環(huán)境下，所制作的標(biāo)準(zhǔn)溶液銅、鐵、硅、鈉的曲線(xiàn)相關(guān)系數(shù)都大于0.999。對(duì)空白溶液測(cè)定l1次，銅、鐵、硅、鈉檢出限(DL=3s)分別為：1.5399μg/L、2.0ll8μg/L、10.107μg/L、2.7297μg/L，檢定下限分別為：6.1596μg/L、8.0472μg/L、40.428μg/L、l0.9188 g/L。

3.3 樣品測(cè)定及加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定該方式可用，依據(jù)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)某電站鍋爐兩種不同的樣本水進(jìn)行添加回收率實(shí)驗(yàn)，回收率在95.00%～l03.7%之間；標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.098%～4.727%之間。說(shuō)明ICP-AES在電站鍋爐用水中銅、鐵、硅、鈉測(cè)定中準(zhǔn)確度、精密度較高。并且由于電站鍋爐所采用水水質(zhì)較好，干擾物質(zhì)相對(duì)較少，即使通過(guò)被測(cè)元素不同譜線(xiàn)還能夠有效避開(kāi)干擾譜線(xiàn)，所以，ICP-AES測(cè)定方法具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

4 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明使用ICP-AES對(duì)電站鍋爐用水中的銅、鐵、硅、鈉進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，結(jié)果準(zhǔn)確，并且為測(cè)定方式操作簡(jiǎn)單、快速、安全，一定程度上提高了工作效率。