分光光度法测定锅炉水中二氧化硅的技术

屈 瑶

(山西焦煤汾西矿业集团环保处环境监测公司，山西 晋中 032000)

分光光度法测定锅炉水中二氧化硅的技术

屈 瑶

(山西焦煤汾西矿业集团环保处环境监测公司，山西 晋中 032000)

在锅炉水品质衡量中，二氧化硅是主要控制指标。水中的二氧化硅加热之后形成水垢，极大地影响锅炉的正常运行，因此，需要准确测量锅炉水中二氧化硅的含量。对分光光度法测定锅炉水中二氧化硅的技术进行研究。

分光光度法；锅炉水；二氧化硅；硫酸亚铁铵

引 言

二氧化硅是衡量锅炉水品质的关键指标，需要做好其在锅炉水当中含量的测定。在现阶段测量中，应用比较广泛的是硅钼蓝分光光度法，该方法使用硫酸钼酸铵溶液为显色剂，掩蔽剂为酒石酸溶液，使用1-氨基-2-萘酚-4-磺酸(简称1，2，4-磺酸)为还原剂，反应后生成硅钼蓝络合物，然后对其进行分光光度法比色测定。是在实验过程中，1,2,4-磺酸会挥发出有毒的刺激性气味，对化验员的健康有较大的危害[1]。在以酒石酸为掩蔽剂进行化验时，掩蔽效果不理想，二氧化硅的测定含量相对偏高，并且测定值会随着水样中磷酸盐含量的增加而增加。为了获得更为准确的测量结果，同时避免因测量对工作人员身体健康造成损害，在本实验中，以硫酸亚铁铵溶液替代1,2,4-磺酸作为还原剂，草酸替代酒石酸为掩蔽剂。该方法经过多次实验验证，操作性强，回收率较高，且在重现性及稳定性方面具有较好的表现，获得的实验结果令人满意。

1 实验部分

1.1 测定原理

在一定酸度环境下，水样当中的二氧化硅同钼酸铵显色剂反应生成黄色硅钼杂多酸，以硫酸亚铁铵溶液为还原剂，黄色硅钼杂多酸会被还原为硅钼蓝，硅钼蓝的色度与水样中的二氧化硅含量线性相关。磷酸盐干扰方面，使用草酸溶液作为掩蔽剂对其进行消除。在最大吸收波长815 nm处用5 cm比色皿对其进行吸光度测定，并以此对二氧化硅的含量进行计算[2]。

1.2 试剂及仪器

二氧化硅标准溶液、酸性钼酸铵溶液、10%草酸溶液与硫酸亚铁铵溶液。

使用的分光光度计为723型。

1.3 实验方法

首先，移取定量的二氧化硅标准溶液于200 mL烧杯当中，加入去离子水补至100 mL，之后，将3 mL硫酸钼酸铵加入到其中进行摇匀处理，在放置10 min之后，加入3 mL 10%草酸溶液，充分混匀，放置5 min后，加入3 mL硫酸亚铁铵溶液，充分摇匀后放置15 min，使用分光光度计在815 nm处用5 cm比色皿测其吸光度。同时，做空白参比实验。

2 实验条件选择

2.1 最大吸收波长

在不同波长条件下对硅钼蓝显色溶液的吸光度进行测定。经过测定发现，该溶液在810 nm～820 nm波长范围内不断趋于稳定，且具有较大的吸光度值。因此，本方法选择815 nm波长进行实验。

2.2 硫酸钼酸铵用量

实验中，硫酸钼酸铵显色剂的作用，除了与二氧化硅发生反应生成硅钼杂多酸之外，还能起到对酸度进行缓冲的作用，因此，硫酸钼酸铵的加入量会对硅钼蓝的色度产生影响。在测定过程中，水中的铁离子会同钼酸铵反应生成钼酸铁沉淀，如果钼酸铵加入量不足，会导致测定结果偏低，因此，需要加入过量的钼酸铵，但也要做好量的控制，如果加入量过多，同样会对钼酸铵的色度产生影响。经过多次实验发现，当硫酸钼酸铵溶液加入量为3 mL时，显色情况趋于稳定，如加入量超过3 mL，则吸光度值会降低。本实验最终选择3 mL为硫酸钼酸铵加入量。

2.3 掩蔽剂选择

2.4 还原剂选择与用量

在以往的实验中，一般使用二氯化锡、1，2，4-磺酸或者硫酸亚铁铵作还原剂。其中，二氧化锡还原性较强，在实际应用当中容易对游离钼酸进行还原处理，且自身容易被氧化，而1，2，4-磺酸溶液有刺激性气味且具有毒性；使用硫酸亚铁铵作为还原剂时，其存在的Fe3+会对Fe2+的还原能力产生影响，加入掩蔽剂草酸后，与Fe3+进行络合，提高了Fe2+的还原能力。因此，在本实验当中选择硫酸亚铁铵为还原剂。用量方面，水中二氧化硅在同钼酸铵发生反应之后将形成黄色硅钼杂多酸，此时测定具有较低的灵敏度，在将还原剂加入之后，将其还原成蓝色的络合物，以此实现灵敏度的提高。如果加入的还原剂较少，则会因其还原能力相对较弱而使硅钼黄还原不完全从而影响测定结果使其偏低。相反，加入还原剂过多则会因其还原能力较强还原钼酸铵，进而加深硅钼蓝的色度，影响测定结果。通过加入不同量的硫酸亚铁铵实验发现，选择加入量为3 mL时，能够使还原剂溶液显色完全。

3 结果与讨论

3.1 标准曲线

在5个200 mL烧杯中，依次对0、2、4、6、8 mL的二氧化硅标液进行移取，按照实验方式处理，获得结果如表1。

表1 标准溶液吸光度与加入量

获得标准曲线如图1。

图1 标准曲线

表1中，标准溶液含量与吸光度经过线性回归计算，可得其线性回归方程，见式(1)：

y=0.021 2x+0.000 2

(1)

式(1)的相关系数R2为0.999 9。通过图1以及相关系数可以发现，图1标准曲线线性较好，符合朗伯-比尔定律。

3.2 准确度与精密度

为了对本测定方式的准确度以及精密度进行测定，在选择某锅炉水样的基础上，对其进行5次平行样的测定以及加标回收率的测定。相对标准偏差可以代表测试的精密度，加标回收率代表测定的准确度。同时，以1，2，4-磺酸为还原剂进行结果对比，以此对准确度进行验证，获得结果如第54页表2所示。

从表2中数据可以发现，所有水样的测定结果，其相对标准偏差均在0.60%以下，即表明该测定方法在精密度方面具有较好的表现，且具有较好的重现性。测定结果的加标回收率均在95%～101%，证明其准确度较高。将该方法测定结果与还原剂为1，2，4-磺酸所得测定结果进行对照，发现其结果基本吻合，从另一角度表明该方法的准确度能够满足要求。

表2 准确度与精密度

4 结束语

本文对分光光度法测定锅炉水中二氧化硅的技术进行了研究，该研究方法中，使用的掩蔽剂为草酸，还原剂为硫酸亚铁铵，在重现性以及准确度方面具有较好的表现。对比原方法，该方法不仅避免了还原剂的毒性及刺激性气味对化验员造成的影响，且由于使用草酸作为掩蔽剂，对干扰具有更好的掩蔽效果，能够有效地应用在锅炉水等各种水质的二氧化硅测定当中。

[1] 王娜,滕新华,王力强,等.酸溶-氟硅酸钾滴定法测定铅锌矿中二氧化硅[J].冶金分析，2015,35(6):65-69.

[2] 康磊,李杨,邢雅琴,等.硅钼蓝法测定水中二氧化硅实验条件的优化[J].北京石油化工学院学报，2015,23(3):5-10.

[3] 陈艳红,尚杰峰.炉水中二氧化硅的测定技术[J].濮阳职业技术学院学报,2013,26(3):158-160.

Determination of silicon dioxide in boiler water by spectrophotometry

QU Yao

(Environmental Monitoring Co., Ltd., Environmental Protection Department，Fenxi Mining Industry Group Environmental，Shanxi Coking Coal Group，Jinzhong Shanxi 032000, China)

In the measurement of boiler water quality, silica is the main control index. When the silicon dioxide is heated in water, the scale is formed, which greatly influences the normal operation of the boiler. Therefore, it is necessary to accurately measure the content of silica in the boiler water. The determination of silicon dioxide in boiler water by spectrophotometry is studied in this paper.

spectrophotometry; boiler water; silica; ammonium ferrous sulfate

2017-04-08

屈 瑶，女，1989年出生，2011年毕业于太原工业学院，本科，助理工程师。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.17

O657.31

A

1004-7050(2017)04-0052-03

分析与测试