乙酸中鐵含量測定方法的改進

王希闖，劉芳艷

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

0 引 言

河南龍宇煤化工有限公司一期項目以煤為主要原料，采用殼牌粉煤加壓氣化工藝生產甲醇和二甲醚；二期400kt／a醋酸項目采用五環爐生產合成氣，主要工段包括煤氣化、變換、低溫甲醇洗、深冷分離、醋酸合成，裝置于2015年正式投產。

400kt／a醋酸項目醋酸合成系統工藝流程：來自深冷分離系統的CO和一期項目甲醇裝置所產甲醇在催化劑作用下進行醋酸合成反應，之后通過洗滌塔、精餾塔、分離塔、精制塔，最終采出醋酸（又稱冰乙酸）產品。生產過程中，通過控制冰乙酸產品的水分、高錳酸鉀實驗時間、乙酸含量、鐵含量等，對其品質進行控制，質量分析遵照《工業用冰乙酸》（GB／T1628—2008）進行。其中，乙酸中鐵含量分析采用對樣品蒸發處理后用原子吸收法進行測定，實際應用過程中存在以下問題：首先，乙酸蒸發需要3～4h，整個分析過程耗時長，不能滿足生產要求，不利于指導生產；其次，乙酸蒸氣刺激性氣味大，即使在通風廚中進行也會腐蝕通風設備。為此，我們通過反復試驗發現，將鐵標液用冰乙酸配制，樣品不經過處理直接用原子吸收法進行測定，所得結果準確度高、方便快速，完全可以滿足醋酸合成系統過程控制分析需要，而且也有利于保障分析人員的身體健康。但采用此法，易出現原子吸收分光光度計進樣口、霧化器和燃燒頭堵塞而需定期清理的問題，通過采取一系列切實可行的措施后，可保證儀器的正常使用與準確測定。

1 自創新方法測定原理及測定條件

1.1 測定原理

將試樣配制成合適濃度的溶液，在乙炔－空氣火焰中噴霧，以鐵空心陰極燈為光源，在248.3nm波長下測定其吸光度，據在同等條件下測定的鐵離子標準曲線，計算樣品中鐵離子的含量；最后通過與試樣蒸發后的測定結果（即遵照GB／T1628—2008分析所得結果）進行對比，確定其準確度。

1.2 試劑、材料和儀器

水 符合《分析實驗室用水規格和試驗方法》（GB／T6682—2008）規定的二級水；

冰乙酸 優級純；

（1＋1）鹽酸 用優級純鹽酸配制；

鐵離子標準溶液 1mg／mL；

乙炔 純度≥99.5%；

原子吸收分光光度計 TAS-900。

1.3 原子吸收操作條件

鐵燈工作電流 8mA；

燃氣流量 2300mL／min；

空壓機出口壓力 0.20～0.25MPa；

乙炔壓力 0.05～0.08MPa。

2 分析步驟

2.1 鐵離子標準溶液的配制

吸取1mg／mL的鐵離子標準溶液，用水稀釋10倍，得到鐵離子含量為0.1mg／mL的標準溶液，現配現用。

2.2 鐵離子標準工作曲線的建立

（1）準確移取0mL、1.0mL、2.0mL、4.0 mL、6.0mL、8.0mL鐵離子標準溶液，分別置于6個100mL容量瓶中，加入2mL的（1＋1）鹽酸溶液，然后用冰乙酸稀釋至刻度，搖勻。

（2）按順序開啟原子吸收電源，打開工作站，在“樣品設置向導”中設置“濃度單位”為“mg／L”，據所配制的標準樣品設置標準樣品的數目及濃度。

（3）開啟空壓機，使其出口壓力為0.20～0.25MPa；逆時針打開乙炔鋼瓶總開關，使燃料乙炔氣壓力在0.05～0.08MPa，設置燃氣流量為2300mL／min；將儀器點火，把進樣吸管放入去離子水中，用水沖洗5min后準備開始繪制標準工作曲線。

（4）在給定的儀器條件下，待儀器運行穩定，用水調節儀器吸光度零點后，分別測定所配制標液的吸光度，繪制鐵離子標準工作曲線。所得鐵離子標準工作曲線如圖1。

圖1 鐵離子標準工作曲線

2.3 樣品的測定

（1）按照測定標樣的條件設置儀器參數，使空氣壓力在0.20～0.25MPa、乙炔壓力在0.05～0.08MPa，燃氣流量設為2300mL／min。檢查光源光斑位置是否合適，單擊“點火”按鍵，觀察火焰是否點燃，如果沒有點燃，等待5～10s后再重新點火。火焰點燃，待儀器運行穩定后，將進樣吸管放入去離子水中，用水沖洗5min后開始準備進樣。

（2）取100mL樣品，進行測定，自動讀數3次完成1個樣品的測量，按其吸光度的平均值計算樣品中的鐵離子含量。1個樣品測定完畢后，需把進樣管放入去離子水中清洗5～10s后再測下一個樣品；測定超過5個樣品時，要用去離子水清洗后重新用空白溶液中校零，然后再測。

（3）測定完成后，把進樣管放入去離子水中清洗5～10min。

（4）樣品完成測定后，先關閉乙炔鋼瓶總開關，待2塊乙炔壓力表指針歸零，火焰熄滅，再關停空壓機，退出電腦TAS-990程序，關閉主機電源，罩上原子吸收儀器罩。15min后關停抽風設備，完成測定工作。

3 測定要求及測定結果的計算

取樣測定2次，平行樣品測定結果之差≤0.00001%，本方法鐵離子標準曲線的相關系數為0.9997，完全滿足乙酸產品分析的要求。乙酸中鐵離子含量計算公式如下：

ω=（c×10－6）÷ρ×100

式中：ω——鐵離子的質量分數，%；

c——標準曲線查得的鐵離子含量，mg／L；

ρ——乙酸20℃時的密度，g／mL。

4 精密度和準確度試驗

（1）將同一樣品按上述測定步驟進樣6次進行測定，其精密度試驗結果為：吸光度分別為0.028、0.027、0.028、0.029、0.028、0.028，鐵離子含量均為0.00004%，即所得結果相對偏差（RSD）為0%。

（2）將同一樣品遵照GB／T1628—2008經過蒸發處理后進行6次鐵離子含量的測定，其準確度試驗結果為：測定樣品的鐵離子含量均為0.00004%，即誤差為0%。

5 測定過程中的注意事項

（1）乙炔鋼瓶總壓力表顯示為0.5MPa時必須立即更換乙炔氣，更換乙炔氣后需放置24h后才能點火使用，且換氣后必須檢查鋼瓶的氣密性。如果儀器不能點火，同時伴有蜂鳴警報聲，則表明乙炔氣有泄漏，應及時查漏并予以處理，此期間內應確保通風罩正常工作。

（2）如果儀器點火不成功，應從以下方面著手進行解決：①查看空氣及乙炔壓力是否在正常指標范圍內；②檢查儀器右下角的緊急關火開關是否未開啟；③查看儀器內部可燃氣傳感器是否檢測到有燃氣泄漏；④檢查儀器后部的水封器是否缺水；⑤檢查元素燈能量值是否過低。

（3）如果點火后燃燒器火焰不連續，中間火焰分叉或在藍色火焰層中有黃色火焰出現，其原因一般是燃燒器狹縫中間有積炭，可在火焰熄滅后用濾紙或硬紙片插入狹縫中進行清除，注意不能用金屬刀片刮，否則可能損壞燃燒縫；燃燒器長時間使用后，可取下燃燒頭，用濾紙擦除或用乙醇等溶液清洗狹縫中的積炭，注意重新安裝燃燒頭時一定要插入底部，不能留有縫隙，否則會引起乙炔泄漏。

（4）如果無法吸液，一般是進樣管或者霧化器噴頭堵塞所致，用壓縮空氣對其進行吹掃即可恢復正常使用。

（5）每次做完樣品測定后應繼續用去離子水噴霧3～5min，以清洗霧化器，然后再熄滅火焰，關閉儀器。

（6）乙酸有腐蝕性，操作過程中務必佩帶防酸堿手套和著防酸堿工作服。

6 結束語

河南龍宇煤化工有限公司采用上述自創新方法測定乙酸中的鐵離子含量，吸光度波動很小，計算出的鐵離子含量結果一致（重現性好、準確度高），與傳統的分析方法（即遵照GB／T 1628—2008進行分析）相比其結果沒有差別，其精密度和準確度均能滿足要求；同時，自創新方法避免了樣品處理過程中乙酸蒸發處理時間長以及蒸發過程中乙酸蒸氣刺激性氣味大、腐蝕性大的問題，大大提高了工作效率，操作簡便安全，可為生產提供及時、有效的數據支撐。