水处理剂聚氯化铝中钙含量的测定方法研究

2022-09-11

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) ⇌Ca In (绿色荧光) , Y4-+Ca In (绿色荧光) ⇌Ca Y2-+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p H13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100m L。移取25.00m L试液于250m L锥形瓶中, 加5m L盐酸溶液及7m L氟化钾溶液, 搅拌并放置2min以上, 用水稀释至约100m L左右。加10m L三乙醇胺溶液和适量的CMP混合指示剂, 在搅拌下加10m L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:

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/m L) ;硝酸镧溶液 (0.1g/m L) ;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50m L容量瓶定容。在二次稀释定容前, 加入1m L硝酸溶液 (酸化水样) 与1m L硝酸镧溶液 (主要屏蔽铝、硅酸盐的干扰) 。同时用50m L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、4.0m L钙标准贮备液, 在塑料容量瓶中定容至50m L。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。

摘要：分别采用EDTA络合滴定法及空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定聚氯化铝中的钙含量。实验结果表明:在最佳工作条件下, 原子吸收分光光度法精密度较好 (RSD在1.67%-2.72%之间) , 样品加标回收率均在97.5%以上, 结果准确可靠。而EDTA络合滴定法虽然测定结果数值偏大, 但是快速便捷, 仍具有一定参考价值。

关键词：聚氯化铝,EDTA络合滴定法,原子吸收光谱法,钙含量