乙酸中铁含量测定方法的改进

王希闯，刘芳艳

（河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

0 引 言

河南龙宇煤化工有限公司一期项目以煤为主要原料，采用壳牌粉煤加压气化工艺生产甲醇和二甲醚；二期400kt／a醋酸项目采用五环炉生产合成气，主要工段包括煤气化、变换、低温甲醇洗、深冷分离、醋酸合成，装置于2015年正式投产。

400kt／a醋酸项目醋酸合成系统工艺流程：来自深冷分离系统的CO和一期项目甲醇装置所产甲醇在催化剂作用下进行醋酸合成反应，之后通过洗涤塔、精馏塔、分离塔、精制塔，最终采出醋酸（又称冰乙酸）产品。生产过程中，通过控制冰乙酸产品的水分、高锰酸钾实验时间、乙酸含量、铁含量等，对其品质进行控制，质量分析遵照《工业用冰乙酸》（GB／T1628—2008）进行。其中，乙酸中铁含量分析采用对样品蒸发处理后用原子吸收法进行测定，实际应用过程中存在以下问题：首先，乙酸蒸发需要3～4h，整个分析过程耗时长，不能满足生产要求，不利于指导生产；其次，乙酸蒸气刺激性气味大，即使在通风厨中进行也会腐蚀通风设备。为此，我们通过反复试验发现，将铁标液用冰乙酸配制，样品不经过处理直接用原子吸收法进行测定，所得结果准确度高、方便快速，完全可以满足醋酸合成系统过程控制分析需要，而且也有利于保障分析人员的身体健康。但采用此法，易出现原子吸收分光光度计进样口、雾化器和燃烧头堵塞而需定期清理的问题，通过采取一系列切实可行的措施后，可保证仪器的正常使用与准确测定。

1 自创新方法测定原理及测定条件

1.1 测定原理

将试样配制成合适浓度的溶液，在乙炔－空气火焰中喷雾，以铁空心阴极灯为光源，在248.3nm波长下测定其吸光度，据在同等条件下测定的铁离子标准曲线，计算样品中铁离子的含量；最后通过与试样蒸发后的测定结果（即遵照GB／T1628—2008分析所得结果）进行对比，确定其准确度。

1.2 试剂、材料和仪器

水 符合《分析实验室用水规格和试验方法》（GB／T6682—2008）规定的二级水；

冰乙酸 优级纯；

（1＋1）盐酸 用优级纯盐酸配制；

铁离子标准溶液 1mg／mL；

乙炔 纯度≥99.5%；

原子吸收分光光度计 TAS-900。

1.3 原子吸收操作条件

铁灯工作电流 8mA；

燃气流量 2300mL／min；

空压机出口压力 0.20～0.25MPa；

乙炔压力 0.05～0.08MPa。

2 分析步骤

2.1 铁离子标准溶液的配制

吸取1mg／mL的铁离子标准溶液，用水稀释10倍，得到铁离子含量为0.1mg／mL的标准溶液，现配现用。

2.2 铁离子标准工作曲线的建立

（1）准确移取0mL、1.0mL、2.0mL、4.0 mL、6.0mL、8.0mL铁离子标准溶液，分别置于6个100mL容量瓶中，加入2mL的（1＋1）盐酸溶液，然后用冰乙酸稀释至刻度，摇匀。

（2）按顺序开启原子吸收电源，打开工作站，在“样品设置向导”中设置“浓度单位”为“mg／L”，据所配制的标准样品设置标准样品的数目及浓度。

（3）开启空压机，使其出口压力为0.20～0.25MPa；逆时针打开乙炔钢瓶总开关，使燃料乙炔气压力在0.05～0.08MPa，设置燃气流量为2300mL／min；将仪器点火，把进样吸管放入去离子水中，用水冲洗5min后准备开始绘制标准工作曲线。

（4）在给定的仪器条件下，待仪器运行稳定，用水调节仪器吸光度零点后，分别测定所配制标液的吸光度，绘制铁离子标准工作曲线。所得铁离子标准工作曲线如图1。

图1 铁离子标准工作曲线

2.3 样品的测定

（1）按照测定标样的条件设置仪器参数，使空气压力在0.20～0.25MPa、乙炔压力在0.05～0.08MPa，燃气流量设为2300mL／min。检查光源光斑位置是否合适，单击“点火”按键，观察火焰是否点燃，如果没有点燃，等待5～10s后再重新点火。火焰点燃，待仪器运行稳定后，将进样吸管放入去离子水中，用水冲洗5min后开始准备进样。

（2）取100mL样品，进行测定，自动读数3次完成1个样品的测量，按其吸光度的平均值计算样品中的铁离子含量。1个样品测定完毕后，需把进样管放入去离子水中清洗5～10s后再测下一个样品；测定超过5个样品时，要用去离子水清洗后重新用空白溶液中校零，然后再测。

（3）测定完成后，把进样管放入去离子水中清洗5～10min。

（4）样品完成测定后，先关闭乙炔钢瓶总开关，待2块乙炔压力表指针归零，火焰熄灭，再关停空压机，退出电脑TAS-990程序，关闭主机电源，罩上原子吸收仪器罩。15min后关停抽风设备，完成测定工作。

3 测定要求及测定结果的计算

取样测定2次，平行样品测定结果之差≤0.00001%，本方法铁离子标准曲线的相关系数为0.9997，完全满足乙酸产品分析的要求。乙酸中铁离子含量计算公式如下：

ω=（c×10－6）÷ρ×100

式中：ω——铁离子的质量分数，%；

c——标准曲线查得的铁离子含量，mg／L；

ρ——乙酸20℃时的密度，g／mL。

4 精密度和准确度试验

（1）将同一样品按上述测定步骤进样6次进行测定，其精密度试验结果为：吸光度分别为0.028、0.027、0.028、0.029、0.028、0.028，铁离子含量均为0.00004%，即所得结果相对偏差（RSD）为0%。

（2）将同一样品遵照GB／T1628—2008经过蒸发处理后进行6次铁离子含量的测定，其准确度试验结果为：测定样品的铁离子含量均为0.00004%，即误差为0%。

5 测定过程中的注意事项

（1）乙炔钢瓶总压力表显示为0.5MPa时必须立即更换乙炔气，更换乙炔气后需放置24h后才能点火使用，且换气后必须检查钢瓶的气密性。如果仪器不能点火，同时伴有蜂鸣警报声，则表明乙炔气有泄漏，应及时查漏并予以处理，此期间内应确保通风罩正常工作。

（2）如果仪器点火不成功，应从以下方面着手进行解决：①查看空气及乙炔压力是否在正常指标范围内；②检查仪器右下角的紧急关火开关是否未开启；③查看仪器内部可燃气传感器是否检测到有燃气泄漏；④检查仪器后部的水封器是否缺水；⑤检查元素灯能量值是否过低。

（3）如果点火后燃烧器火焰不连续，中间火焰分叉或在蓝色火焰层中有黄色火焰出现，其原因一般是燃烧器狭缝中间有积炭，可在火焰熄灭后用滤纸或硬纸片插入狭缝中进行清除，注意不能用金属刀片刮，否则可能损坏燃烧缝；燃烧器长时间使用后，可取下燃烧头，用滤纸擦除或用乙醇等溶液清洗狭缝中的积炭，注意重新安装燃烧头时一定要插入底部，不能留有缝隙，否则会引起乙炔泄漏。

（4）如果无法吸液，一般是进样管或者雾化器喷头堵塞所致，用压缩空气对其进行吹扫即可恢复正常使用。

（5）每次做完样品测定后应继续用去离子水喷雾3～5min，以清洗雾化器，然后再熄灭火焰，关闭仪器。

（6）乙酸有腐蚀性，操作过程中务必佩带防酸碱手套和着防酸碱工作服。

6 结束语

河南龙宇煤化工有限公司采用上述自创新方法测定乙酸中的铁离子含量，吸光度波动很小，计算出的铁离子含量结果一致（重现性好、准确度高），与传统的分析方法（即遵照GB／T 1628—2008进行分析）相比其结果没有差别，其精密度和准确度均能满足要求；同时，自创新方法避免了样品处理过程中乙酸蒸发处理时间长以及蒸发过程中乙酸蒸气刺激性气味大、腐蚀性大的问题，大大提高了工作效率，操作简便安全，可为生产提供及时、有效的数据支撑。