油田水中铁离子含量测定方法的对比

南 源 张泽佳 陈小娟 马双政 张耀元 曾金辉 李志兰 梁益光

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，广东 湛江524057）

1 概述

铁离子含量是注水水质监测和海管腐蚀监测的重要指标，油田水铁离子超标会给油田开发生产带来极大的影响。主要体现在以下三方面：一是对注水水质的影响，尤其是对悬浮物含量及粒径分布检测结果的影响；二是使注水管网腐蚀程度增加;三是易造成地层污染和堵塞，降低地层的吸水能力，增加大量的措施费用[1]。

常用的油田水中铁离子含量测定方法主要有两类，一是原子光谱法，包括原子吸收光谱法、ICP 光谱法等，此方法准确度高、检出限低，但仪器昂贵；二是分光光度法，此方法仪器成本低、操作简单、应用广泛，其中又以邻菲啰啉比色法使用最为广泛[2]。

但在油气田注入水水质普查或快速监测实验现场水质时，常采用HACH 粉枕试剂快速测铁法测定铁离子含量[3]。本文分别采用HACH 粉枕试剂快速测铁法、邻菲啰啉分光光度法和ICP 光谱法测定铁离子，并对这三种实验方法进行分析和对比，以期为油田水中铁离子的测定方法提供参考。

2 实验部分

2.1 主要仪器设备

紫外可见光分光光度计，DR5000 型，美国哈希公司

电感耦合等离子原子发射光谱仪，iCAP7400，美国赛默飞世尔科技公司

2.2 试剂准备

HACH 粉枕试剂，编号103769-CN

盐酸溶液（1+1）

硫酸溶液（1+1）

HAc-NaAc 缓冲溶液（pH≈5.0）

盐酸羟胺溶液（10%）

邻菲啰啉溶液（0.5%）

铁标准贮备液（100ug/mL）

铁标准使用液（25ug/mL）

2.3 实验方法

2.3.1 邻菲啰啉分光光度法[4]

亚铁离子在pH 值3～9 的条件下，与邻菲啰啉（1，10－二氮杂菲） 反应，生成桔红色络合离子：3C12H8N2+Fe2+→［Fe（C12H8N2）3］2+，此络合离子在pH 值3～4.5 时最为稳定。水中三价铁离子用盐酸羟胺还原成亚铁离子，可用分光光度计在波长510nm 处测其吸光度。由标准曲线查得相应的总铁含量，计算出试样中总铁的质量浓度。

2.3.2 HACH 粉枕试剂快速测铁法[5]

HACH 铁试剂粉枕包的主要成分包括缓冲物质碳酸氢钠、指示剂邻菲罗啉和还原剂盐酸羟胺。实际上，HACH 粉枕试剂快速测铁法的原理与邻菲啰啉分光光度法基本相似。

2.3.3 ICP 光谱法（ICP 光谱法）[6]

经过加酸消解的水样注入电感耦合等离子体原子发射光谱以后，目标元素在等离子体火炬中被气化、电离、激发并辐射出特征曲线，在一定的浓度范围内，其特征谱线的强度与元素的浓度成正比。

3 结果与讨论

3.1 精密度与准确度

3.1.1 方法精密度

取同一水样，分别采用上述三种实验方法测定总铁含量，平行测定5 次，计算相对标准偏差，结果见表1。由表1 可知，三种分析方法中ICP 光谱法的平行性相对较好，相对极差为2.5%，相对标准偏差为1.8%，精密度较高，邻菲罗啉分光光度法次之。

表1 精密度测试数据

3.1.2 方法准确度

为了检验分析方法的准确度，以同一批水样为基础，加入一定含量的铁标准使用液，测定其回收率，结果见表2。由表2可知ICP 光谱法的加标回收率最高，三种分析方法的平均加标回收率都达到96%以上，在规定的范围（95%～105%）[7]内，说明均具有较高的准确度。

表2 回收率测试数据

表3 海上平台与陆地实验室总铁检测对比

3.1.3 海上平台与陆地实验室总铁检测对比

受平台条件所限，海上油气田水样一般运回陆地实验室检测。由于水样从海上平台运回到陆地实验室有一定的时间，即使运回来的水样加了硝酸，水样的稳定性可能存在一定的影响。为了验证陆地实验室的检测结果的有效性，分别在海上平台和陆地实验室对同一批水样分别采用邻菲啰啉分光光度法和HACH 粉枕试剂快速测铁法测定总铁含量，结果见表3。由表3 可知，邻菲啰啉分光光度法和HACH 粉枕试剂快速测铁法相标准偏差分别为（0.3%～1.5%）和（1.0%～3.2%），均在行业标准允许的范围内。邻菲啰啉分光光度法的测定结果受环境因素的影响较小，具有良好的稳定性和再现性。

3.2 结论与建议

3.2.1 结论

实验结果表明，无论是在精密度上还是在准确度上，ICP 光谱法明显优于HACH 粉枕试剂快速测铁法和邻菲啰啉分光光度法，适用于铁离子的精确定量。

无论是现场检测还是室内分析，邻菲啰啉分光光度法和HACH 粉枕试剂快速测铁法均能满足铁离子检测标准的质量要求。其中，就分析结果而言两者无显著差异，但前者稳定性和再现性更好。

现场油田水铁离子含量的测定要求高频次、及时、快速、准确，选用HACH 粉枕试剂快速测铁法能满足生产需求，实现对铁离子的快速检测。

3.2.2 建议

测定铁离子的方法存在各自的测定范围，而且具有不同的特征和效果，在进行水汽铁离子含量测定时，需要结合实际情况选择，以达到理想的效果。同时，实验人员应规范实验操作以减少人为误差，优化实验条件以达到最佳的测定效果[8]。