原子吸收法测定常减压塔顶冷凝水中总铁含量

郭良兰，张书平，陈昭玉，李晓明

(中国石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂，河南南阳 473132)

原子吸收法测定常减压塔顶冷凝水中总铁含量

郭良兰，张书平，陈昭玉，李晓明

(中国石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂，河南南阳 473132)

研究了原子吸收法测定常减压塔顶冷凝水中铁含量的新方法，对水样预处理方法、铁标准曲线使用液的配制方法、吸收波长、燃气流量、吸样管等实验条件进行了考察。建立的标准曲线加标回收率达到了99.9%以上，与传统的分光光度法相比，原子吸收法的测定结果无显著差异，可以代替传统方法。

原子吸收法;常减压塔顶冷凝水;铁含量;腐蚀

随着原油来源越来广，性质越来越复杂，主要是呈现“四高”化(高凝、高酸、高盐、高硫)，给常减压塔装置带来巨大威胁，尤其是设备腐蚀问题变得十分严峻。为了评价缓蚀剂效果和常减压装置腐蚀水平，炼油企业都把常减压塔顶排水中总铁含量规定为腐蚀监测一个指标，限制总铁含量≤3.0mg/L，作为日常运行和管理考核的依据。

目前石化企业普遍沿用传统分光光度法测定塔顶排水中铁含量，实验分析步骤繁琐，耗时较长，实验过程易受外界因素干扰，造成实验数据准确度下降。而原子吸收法在测定工业废水中铁上所具有灵敏度高，选择性好，简便、快速的优点，正越来越受到人们的关注。本文研究了原子吸收法测定常减压塔顶冷凝水中铁含量的新方法，并取得了良好的效果。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂TAS-990F

型火焰原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限公司);AC-1无油Y空气压缩机(北京普析通用仪器有限公司);乙炔钢瓶(濮阳市双化特种气体有限公司);KC-1型铁空心阴极灯(北京曙光明电子光源仪器有限公司);TA2004B型电子天平(上海精密科学仪器有限公司);50、100、1 000 mL容量瓶;25 mL移液管。

硫酸亚铁铵，分析纯;纯铁丝;二次蒸馏水(以下称为水);1 000 mg/L铁标准溶液(安瓶，GBW08616，8051，中国计量科学研究院)。

1.2 仪器工作条件与参数

铁空心阴极灯，波长:248.3 nm，光灯电流:5 mA;燃烧器高度:6 mm;狭缝宽度:0.2 nm;乙炔流量:1 500 mL/min;空气压力:0.25 MPa。

1.3 实验方法

1.3.1 水样预处理

A法，过滤后酸化处理。水样用定性滤纸过滤，弃去开始滤出的5 mL，再收集50～100 mL的滤液用1∶1盐酸调pH值达到2;B法，盐酸煮沸。取50 mL水样加20 mL的1∶1盐酸放入250 mL锥形烧瓶中加热煮沸，溶液蒸发约一半后冷却至室温，用50 mL容量瓶定容;C法，硝酸+盐酸处理。取50 mL水样加5 mL硝酸和10 mL盐酸加热微沸，30 min后加2 mL硫酸蒸发，用50 mL容量瓶定容。

1.3.2 100 mg/L铁标准曲线使用液的配制

方法1:硫酸亚铁铵配制。准确称取0.864 g分析纯硫酸铁铵，精确至0.000 1 g，置于100 mL烧杯中，以20 mL水及10 mL硫酸溶解后移入1 000 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，贮于聚乙烯瓶中)。方法2:纯铁丝配制。称取100.0 mg高纯铁丝(含铁99.99%以上)，于80～100 mL的1∶1盐酸溶液中，缓缓加热，待全部溶解后，煮沸数分钟，冷却至室温，移入1 000 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，贮于聚乙烯瓶中。方法3:1 000μg/mL的铁标准溶液配制。用水稀释配制成100 mg/L铁标准曲线使用液。

1.3.3 铁标准曲线的绘制

分别用上述使用液配制系列的铁标准溶液:0、1.00、3.00、5.00、7.00 mg/L，在选定的条件下测定其相应的吸光度，经过空白校正后绘制浓度—吸光度标准曲线。

1.4 样品测定

分别取一定量的常减压塔顶冷凝水样品，经预处理后，按照设定的仪器条件，对水样进行测定。

2 结果与讨论

2.1 吸收波长的选择

铁的原子光谱线复杂，其在248.3～346.6 nm之间就有8条光谱线可用来测定波长，为了得到较高的灵敏度，应选用其中最灵敏线作为铁的分析线，其它吸收线只在被测元素浓度很高或者是为了消除邻近光谱线的干扰时才考虑选用。

通过波长扫描制作的铁的吸收波长与能量的关系图如图1所示，从图1可以看出:图中峰形尖窄且能量最高的波长在248.35 nm处，峰形尖窄反映出选择性好，可以排除更多的干扰因素，能量高则表明响应更灵敏，结果更精确度更高。铁的最灵敏线为248.3 nm。

图1 铁的吸收波长与能量的关系

2.2 燃气流量的选择

火焰温度是影响原子化效率的基本因素，足够高的温度才能使试样充分分解为原子蒸气状态，但温度过高会增加原子的电离或激发，而使基态原子数减少，这对原子吸收是不利的，调节乙炔与空气的流量能够改变火焰温度和高度。为此，我们对燃气流量进行试验，试验结果如表1所示。

表1中相关系数最高的是方法3对应的流量，因此确定最佳燃气流量为1 500 mL/min。

表1 标样配制方法实验结果

2.3 标准曲线使用液配制方法的选择

标准物质的选择是绘制标准曲线首先考虑的问题，其中有三个基本要素:均匀性、稳定性、溯源性，同一种元素一般有多种标准物质，应选择合适的标准物质配制所需浓度的标准曲线使用液。实验使用了三种标准物质配制标准曲线使用液，根据绘制的标准曲线求得相应的回归方程和相关系数，见表2。

表2 标准曲线的主要特性

三种方法的标准曲线相关性分别为0.9962、0.998 7、0.999 1，说明方法2、3的相关性比较好，基本满足化学分析要求R≤0.999 0的数值。

用上述标准曲线对同一个标样进行5次测定，结果如表3所示。

表3 三种方法配置的标准曲线比较

从结果来看，方法3的标准偏差最小，因此，对精度要求高时，采用方法3来绘制，标准级别和可信度更高。在生产实际中，方法2具有溶液组成更简单，基体效应更小的优点而值得优先推荐。

2.4 样品预处理方法的选择

文献介绍自然水样只要加热煮沸10 min即可完全保证水中铁的溶解和还原，处理与否对总铁的测定影响不大，但对于加了缓冲蚀剂的冷凝水样，呈碱性，情况不一样了。为了考查预处理对结果的影响，对常减压塔顶冷凝水两个水样用三种方法来测定，结果如表4。

表4 预处理方法结果比较 mg/L

由表4可以看出，经B法和C法处理后，有效保证了水中铁的溶解和还原，因此测定结果很接近。

标准曲线的适用范围在0～7 mg/L，遇到＞7 mg/L的水样，一般就采用稀释的办法。对水样进行稀释后，采用三种预处理方法分别对水样进行预处理并测定其铁含量，结果见表5。

表5实验结果证明，样品经B法、C法预处理后，结果与计算值一致，且符合理论上的稀释比例关系。相反，样品不经预处理和A法预处理后测定结果比计算值小很多，且不存在理论上的稀释比例关系，这是由于水样基体产生的是负偏差。经过B法和C法处理后消除了这种基体效应。C法预处理操作较B法更复杂和困难，建议采用B法。

表5 预处理方法比较 mg/L

2.5 吸样管的影响

吸光值随喷入火焰中的雾化样品溶液量增大而增大，实验发现，不同的吸样管对结果会产生一定影响。表6是采用同一标准曲线，两根吸样管对同一水样测定比较。

表6 两根吸样管对V04水样测定结果的比较

用两根吸样管测定的结果，本次的相对标准偏差超过了10%。这是因为吸样管的管径、长度和内表面光滑度等因素造成的。因此，测铁时从制作标准曲线到样品测定全过程都应使用同一根吸样管，并且注意保持吸样管内表面清洁和通畅，一旦需要更换吸样管就要重新制作标准曲线。

2.6 准确性

利用加标回收率来考察结果的准确性，分别向两个冷凝水样品中加入方法3配制的3 mg/L标准溶液，测定结果见表7。

从表7可知，加标回收率在95%～105%，说明此方法是准确的。

2.7对照试验

对同一样品分别用原子吸收法和分光光度法测量，两个方法测定的结果是吻合的，如表8所示。

表7 加标回收率测定结果

表8 对照试验分析结果 mg/L

3 结论

①常减压塔顶冷凝水中铁含量经预处理后，可以用原子吸收法测定其中铁含量。②选定的测定条件为:吸收波长248.3 nm、最佳燃气流量为1 500 mL/min、铁标准曲线使用液采用纯铁丝配制或铁标准溶液配制、预处理采用盐酸煮沸或硝酸+盐酸处理方法及样品测定全过程都应使用同一根吸样管。③建立的标准曲线加标回收率在95%～105%，准确度很高;与传统的分光光度法相比，原子吸收法的测定结果无显著差异，可以代替传统方法。④该方法具有试样预处理过程简单、测定结果准确、分析时间短和对分析者危害小等特点，适于批量分析，可推广使用。

O657.31

B

1003-3467(2014)04-0056-03

2014-02-23

郭良兰(1968-)，男，工程师，从事石油化工分析工作，电话:15838441096。