锅炉水中的二氧化硅含量分析方法的改进

石丽丽 张淑波

摘  要：分析锅炉水中硅含量时，用分光光度计法进行分析，用1-氨基-2-萘酚-4-磺酸试剂作还原剂，由于该溶液气味刺鼻、有毒，对人体产生危害，并且配制试剂繁琐，及对环境造成污染等问题，经过多次试验，以抗坏血酸代替该试剂，改进后方法准确度、精密度高，重现性好，能满足分析要求，可以在生产中使用。

关键词：二氧化硅;方法;测定;抗坏血酸;准确

中图分类号：TK227       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）16-0116-02

Abstract： When the content of silicon in boiler water is analyzed by spectrophotometer， 1-amino-2-naphthol-4-sulfonic acid reagent is used as reducing agent. Because the solution smells pungent and toxic， it is harmful to human body， and it is tedious to prepare reagents and cause pollution to the environment. After many tests， ascorbic acid is used to replace the reagent. The improved method has high accuracy， precision， good reproducibility and can meet the requirements of analysis. Therefore， it can be used in production.

Keywords： silica; method; determination; ascorbic acid; accuracy

引言

我公司是煤化工企业，生产过程中的脱盐水、给水、蒸汽和锅炉水中都需要测定二氧化硅含量。对于压力较高的锅炉，锅炉水中的某些成分，比如硅，会选择性的溶解在蒸汽中，使蒸汽中的硅酸含量增加而沉积在过热器管和汽轮机内，形成难溶于水的二氧化硅附着物，它对汽轮机运行的安全性与经济性常有较大影响。因此二氧化硅含量是蒸汽品质指标之一，也是衡量锅炉水质的主要控制指标之一，为保证锅炉安全稳定，经济运行，二氧化硅成为锅炉水处理中重点监测对象，二氧化硅含量是防止锅炉结垢和评价锅炉水水质好坏的一项重要指标。因此， 必须严格控制锅炉水中二氧化硅的含量。

目前，我化验室分析锅炉水中二氧化硅的方法采用国家标准分析方法中的常量硅含量的测定，该方法的不足之处是分析中使用还原剂1-氨基-2-萘酚-4-磺酸溶液，此溶液挥发出强烈的刺激性气体，刺激皮肤和粘膜，对人体的呼吸道系统、眼睛等器官毒害大，该溶液有毒，长期使用会对人体产生危害，并且使用后的废液也造成环境的污染;1-氨基-2-萘酚-4-磺酸溶液由三种试剂混合而成，配制药品麻烦，并且贮存时间短，加大了分析人员的工作量。经过查资料，发现抗坏血酸的还原性与1，2，4-磺酸相当，经过多次试验，以抗坏血酸代替1-氨基-2-萘酚-4-磺酸，该溶液无毒、无刺激性气味，完全克服了原试剂的所有不足，且价格便宜，既消除试剂毒害又降低了成本。因此，通过试验验证抗坏血酸替代1-氨基-2-萘酚-4-磺酸测定水中二氧化硅含量，该方法操作简便，结果准确，精密度高，在生产中投入使用，效果很好。

1 实验部分

1.1 分析原理

硅酸根与钼酸盐反应生成硅钼黄（硅钼杂多酸）。硅钼黄在还原剂作用下，被1、2、4 磺酸还原成硅钼蓝，用分光光度法测定。

1.2 试剂或材料

（1）盐酸溶液：1+1。

（2）草酸溶液（H2C2O4·2H2O）：100g/L。

（3）钼酸铵[（NH4）6 MO7O24·4H2O]溶液：75g/L。

（4）二氧化硅标准贮备液：1mL含0.1mgSiO2，贮存于聚乙烯塑料瓶中。

（5）二氧化硅标准溶液：1mL含0.01mgSiO2。

（6）1-氨基-2-萘酚-4-磺酸（C10H9NO4S）溶液：1.5g/L。

（7）100g/l抗坏血酸溶液：溶解10g±0.5g抗坏血酸于100mL±5mL水中，储存于棕色瓶中。

1.3 仪器设备

分光光度计：DR2800，配套10ml方比色皿。

2 分析步骤

移取一定量二氧化硅标准溶液分别置于50mL比色管中，用水稀释至刻度。加入1.00mL盐酸溶液和2.00mL钼酸铵溶液，混匀，放置5min。加入1.50mL草酸溶液，混匀。1min后立即加入2.00mL1，2，4-磺酸溶液，混匀，放置10min。使用分光光度计，在640nm波长处，以试剂空白为参比，用10ml方比色皿测定吸光度。

另取一组二氧化硅标准溶液，其他试剂不变，将1，2，4-磺酸溶液换成2.00ml抗坏血酸溶液，混匀，放置10min，在相同条件下测定。两组测定结果如表1：

通过试验，采用无毒物质代替有毒试剂是可行的。两种试剂均属于还原性物质，都可以把硅酸根与钼酸盐反应生成硅钼黄（硅钼杂多酸），还原成硅钼蓝。试验证明抗坏血酸还原性满足试验要求，但还要确定抗坏血酸的用量问题，现分别用0.50ml和1.00ml抗坏血酸分别进行试验。

3 试验条件的优化

3.1 抗坏血酸加入量的控制

试验了三种抗坏血酸加入量，按照水中二氧化硅的测定方法进行一组二氧化硅标准溶液测定，结果如表2。

以上三组数据得出如下结论：

0.5ml抗坏血酸的加入量明显不足，还原反应不完全，高浓度的标液没有完全反应。

1.0ml抗坏血酸的加入量稍过量，反应充分，测定结果与标准溶液的浓度基本相同。

2.0ml抗坏血酸的加入量过量，反应充分，测定结果与标准溶液的浓度基本相同。

所以从经济成本及方法的合理性考虑，抗坏血酸的加入量控制在1.0ml比较合理。

3.2 两种还原剂绘制标准曲线

在选定的最佳试验条件，对两种还原剂按照分析步骤以不同浓度硅标准溶液测定吸光度，并绘制工作曲线。（如图1）

3.3 结论

综上所述可看出：两个方法的试验数据相近，线性符合标准曲线的要求。两种还原劑的线性及吸光度值差不多，判断两种还原剂可以代替使用。

4 准确度和精密度试验

对抗坏血酸的方法进行了3组标样分别测定5次，结果如表3。

准确度试验数据表明，相对误差符合标准GB/T 12149-2017规定的误差范围。

5 结果与讨论

锅炉水中二氧化硅含量的测定采用国家标准分析方法，在应用过程中发现还原剂存在缺陷，通过大量试验，将还原剂改为抗坏血酸， 该分析方法线性范围较宽、分析结果可靠，精密度和准确度能满足日常分析要求。从试剂的化学性质考虑，抗坏血酸无毒、无味，价格便宜，且配制时不需要再加入其他试剂，既消除试剂毒害又降低了成本，经济环保，达到了企业以人为本，注意员工职业健康的要求。在生产中投入使用，效果很好。

参考文献：

[1]周本省.工业水处理技术[M].北京：化学工业出版社，2002：611.

[2]谢炜平.水质检测技术[M].中国建筑工业出版社，2011-2-1.

[3]国家标准GB/T12149-2017.水中二氧化硅含量的测定[S].