靛酚蓝分光光度法测定粉煤灰中铵根浓度的研究

郑芳

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

近十年全国掀起了脱硝设备建设浪潮，其中选择性催化还原技术（SCR）脱硝技术应用最为广泛。然而SCR 脱硝采用液氨、浓氨水或尿素为还原剂[1]，运行过程中易导致氨逃逸。惠润堂等[2]的研究表明，逃逸氨与烟道内的SO2形成的硫酸铵、硫酸氢铵易在SCR 下游空预器处因温度降低而受潮，堵塞管道，影响设备正常运行。大量研究还表明，氨气在环境空气中容易与硫酸、硝酸等物质形成铵盐气溶胶，从而促成PM2.5的生成，导致空气质量和能见度下降，同时也影响了大气辐射平衡。所以，应对烟气中的逃逸氨进行准确测试，指导精准喷氨，避免氨逃逸，降低不利影响。

目前，氨浓度测试不管是在线监测还是线下测试都存在SO2、水汽和粉尘的干扰，无法精确测定。程滕[3]的研究表明，烟气中铵根凝结富集在粉煤灰中，可通过分析粉煤灰中铵根浓度直接分析SCR 脱硝装置后端设备运行情况，从而指导运行参数的调整。粉煤灰由于具备优异的物化性质，在冶金、建材等领域可以得到广泛利用。但刘振华等[4]提出，脱硝改造后产生的逃逸氨主要以硫酸氢氨的形式存在，粉煤灰自身的基本性质发生改变，严重影响了粉煤灰的再利用。显然，准确测定粉煤灰中铵根含量能为粉煤灰的二次利用提供数据支持。易田芳等[5]采用纳氏试剂分光光度法和离子色谱法分析PM2.5中的铵根含量，其中离子色谱法测试所需时间较长，纳氏试剂分光光度法干扰因素少，测试结果准确可靠。《粉煤灰中铵离子含量的限量及检测方法》（GB/T 39701—2020）提出了采用蒸馏滴定法、离子色谱法、纳氏试剂分光光度法以及电极法分析粉煤灰中铵根含量，其中蒸馏滴定法为基础方法。

本文采用振荡方式提取粉煤灰中的铵根，通过加标方式分析铵根提取程度；采用靛酚蓝分光光度法测定提取液中铵根浓度，并通过平行和加标实验计算测定的准确性，为安全、准确测定铵根浓度提供了方法，也为SCR 的安全运行以及粉煤灰资源利用提供了指导。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

仪器为RZK-J 型恒温全自动翻转振荡器；UV1800 紫外-可见分光光度计；SHZ-D Ⅲ循环水真空泵抽滤机。

试剂为实验室用无氨水；硫酸；水杨酸；柠檬酸钠；氢氧化钠；亚硝基铁氰化钠；次氯酸钠；硫代硫酸钠；碘化钾；氯化铵。

1.2 实验方法

用0.3mol/L 酸溶液为浸提剂，通过翻转振荡的方式浸提粉煤灰中的铵根离子，经真空抽滤后得到的浸提液在亚硝基铁氰化钠和次氯酸钠环境中与水杨酸反应生成蓝绿色物质，然后采用朗伯比尔定律计算浸提液中铵根浓度，进而可知粉煤灰中铵根含量。

1.2.1 取样

为保证样品的代表性，并且有针对性地处理设备安全运行理故障，应采集管路堵塞、钢板腐蚀等处的粉尘。若考虑粉尘资源化利用，应采用缩分法取样。

1.2.2 浸提

以华电某660MW 机组为例，该机组配套的烟气净化设备依次为SCR 脱硝装置、空气换热器、电袋除尘器、脱硫装置和湿式电除尘器，脱硝装置以浓氨水为还原剂。机组运行过程，空气换热器热烟气出口烟道堵塞，部分黏度较高的粉尘堆积在烟道；电袋除尘器的袋区部分袋笼底部表面附着粉尘；脱硝、除尘等设备脱除的粉尘统一运送至粉尘存放间。分别取换热器出口烟道富集的粉煤灰、电袋除尘器中袋笼富集的粉煤灰和存放间的粉煤灰各20g 放入广口瓶中，移取500mL 0.3mol/L 的硫酸溶液，摇匀、密封，振荡16h 提取样品中的铵根。

浸提加标试验：分别取20g 三种粉煤灰放入广口瓶中，加入100mL 铵标准储备液和400mL 0.3mol/L的硫酸溶液，与样品同时开始翻转振荡，浸提。

振荡后的硫酸溶液经真空抽滤后，得到待测浸提液。

1.2.3 测定

（1）试剂配制

铵标准储备液：准确称取3.819g 经105℃干燥后的氯化铵溶于无氨水中，定容至1L。此标准储备液的氨氮浓度为1g/L。

铵标准使用液：准确移取10.00mL 铵标准储备液定容至1L。此标准使用液的氨氮浓度为10mg/L。

（2）靛酚蓝分光光度法测定

配制不同氨含量的系列标准溶液，混匀后在室温条件下放置1h。在波长为697nm 的条件下测定吸光度，绘制以氨含量为横坐标、吸光度为纵坐标的标准曲线。

测定浸提液吸光度，根据朗伯比尔定律计算浸提液中铵根浓度。作为加标实验，取稀释后的浸提液，加入铵标准储备液，摇匀后取样测定吸光度，计算加标回收率。

2 实验分析

2.1 浸提过程的回收率

粉煤灰中的铵根为碱性，与酸溶液反应，促进铵根溶解，而且翻转振荡过程有利于传质，提高浸提过程的充分性和可靠性。从表1 可知，不同铵根含量的粉煤灰回收率为97.4%—102.2%，满足《合格评定化学分析法确认和验证指南》（GB/T 27417—2017），说明以0.3mol/L 酸溶液为浸提液，可以充分提取粉煤灰中的铵根。

表1 浸提过程加标实验

2.2 靛酚蓝分光光度法测试的准确性

采用多次平行测定和加标实验分析靛酚蓝分光光度法测定浸提液的精密度和准确度。从表2 可知，三种浸提液6 次平行实验的相对标准偏均小于5%，精密度在可靠范围内。

表2 靛酚蓝分光光度法平行实验

从表3 可知，靛酚蓝分光光度法测定粉煤灰浸提液铵浓度的准确性和精密度符合要求。由于靛酚蓝分光光度法测试铵根浓度灵敏度高，与水杨酸反应生成的靛酚蓝燃料颜色稳定，相比于纳氏试剂比色法、蒸馏滴定法具有干扰少、操作过程安全等优点，采用靛酚蓝分光光度法测试粉煤灰中的铵根安全、准确且精密度高。

表3 靛酚蓝分光光度法加标实验

3 结语

（1）以0.3mol/L 酸溶液为浸提剂，采用翻转振荡的方式提取粉煤灰中的铵根，适用于不同铵含量的粉煤灰处理，而且回收率为97.4%—102.2%，符合标准和实际应用的要求。

（2）采用靛酚蓝分光光度法测定粉煤灰浸提液中的铵根，精密度和准确度高，即靛酚蓝分光光度法适用于测定粉煤灰中铵根含量。