CN103293147A

CN103293147A - 水中微量溶解氧的测定方法

Info

Publication number: CN103293147A
Application number: CN2012100403817A
Authority: CN
Inventors: 文庆珍; 朱金华; 肖玲; 余超; 程清
Original assignee: Naval University of Engineering PLA
Current assignee: Naval University of Engineering PLA
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明涉及一种溶解氧的测试方法，尤其涉及一种锅炉用水中微量溶解氧的测试方法。它克服现有技术的不足，提供一种新的、无需昂贵仪器且操作简单的溶解氧的目视比色法，能准确地测量出水中微量溶解氧，其测试方法为：配制标准色阶，方法是在不同编号的容量瓶中，分别加入一定体积的CoCl₂红色溶液、CuSO₄蓝色溶液、FeCl₃黄色溶液，每个容量瓶中加0.36毫升浓盐酸，用去离子水稀释至100毫升后，倒入100毫升测氧瓶中密封保存备用；在装有被测水样的测氧瓶中加入0.3-0.5毫升分析试剂即碱性还原型碱性靛胭脂，摇匀，产生有色的物质，在5分钟内将测氧瓶中溶液颜色与标准色阶进行比色，确定被测水样中氧气的含量。

Description

水中微量溶解氧的测定方法

技术领域

本发明涉及一种溶解氧浓度测试方法，尤其涉及一种锅炉用水中微量溶解氧的测试方法。

背景技术

溶解氧含量是水质监测的一项重要指标。对于锅炉给水，在高温高压下，水中的溶解氧非常活泼，会造成锅炉腐蚀。而且锅炉的腐蚀速率随着溶解氧含量的增加而增加，因此需严格控制锅炉给水溶解氧含量。

溶解氧含量的测定方法主要有：电极法、荧光淬灭法、碘量法、气相色谱法、流动注射分析法等，其中电极法是一种电化学检测方法，是将水样中的溶解氧在电解液中还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流，通过测量扩散电流值来测定溶解氧的含量，该法可实现现场连续测量，但需要经常更换电解液和透气薄膜，而且普遍存在着准确度低、稳定性差、易受干扰等问题。虽然，科研工作者对该方法做了不少改进，但是该方法容易受到一些会产生电位差的物质的影响，其中包括Fe³⁺、Al³⁺、Cl^-、SO₄ ^2-和聚合物。另外，PH值的变化也会影响溶解氧的读数。

荧光淬灭法基于氧分子对荧光物质的荧光淬灭效应原理，某些光敏物质的原子受激发后，会以发射荧光的形式返回基态，而氧的存在会干扰这一行为的进行，可以根据试样溶液产生的荧光强度或荧光寿命来测定试样溶液中氧的含量。即氧分子含量越多，荧光寿命越短，对应强度越低。虽然这种检测方法具有很好的光化学稳定性、重现性，无延迟，精度高，寿命长。但是其测试仪器昂贵复杂，不利于推广使用。

碘量法是一种传统的溶解氧测量方法，其原理是在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，生成氢氧化锰沉淀；而氢氧化锰性质极不稳定，迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰(MnMnO₃)，加入浓硫酸使已化合的溶解氧(以MnMnO₃的形存在)与溶液中所加入的碘化钾发生反应而析出碘，最后以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠滴定释放出的碘。通过硫代硫酸钠的用量和浓度就可以计算出溶解氧的含量。但是该方法存在一个缺陷，即当水中含有亚硝酸盐、铁离子、游离氯时，会对测定产生干扰。该法是一种纯化学检测方法，耗时长，程序繁琐，无法满足现场测量的要求。

本发明的目的是克服以上现有技术的不足，提供一种新的、不需昂贵仪器、操作简单的测试方法，能准确地测量出锅炉用水中微量氧含量。

发明内容

一种锅炉给水中微量氧含量的测试方法，其操作步骤如下：

a.制备如下溶液：去离子水，碱溶液，靛胭脂葡萄糖溶液，分析试剂(即还原型碱性靛胭脂)。

b.标准色阶的配制：在6个不同编号的100毫升的容量瓶中，分别按表1中的体积加入CoCl₂红色溶液、CuSO₄蓝色溶液、FeCl₃黄色溶液，每个容量瓶中加0.36毫升浓盐酸，用去离子水稀释至100毫升后，倒入100毫升测氧瓶中密封保存可使用5年。

表1标准色阶配制表

c.水样采取：取两个测溶解氧的带磨口和塞子的细口瓶即测氧瓶(100毫升)并排放在用铝制的取样水桶中，放在靠近取样旋塞的地方。在取样旋塞上装上胶管并接上一个三通管，管的两段各接一胶管，管要足够长，以使管端能插入测氧瓶的底部。准备好后，打开取样旋塞，并调节旋塞使被测试水样在两胶管端呈均匀水柱流出，被测试水样的流速应在700毫升/每分钟左右。被测试水样温度不得超过35℃，调节时不得有水泡或激水发生，以免搅动空气，使空气中的氧气溶于被测试的水样中。调节好后，将两测氧瓶的瓶塞打开，把两胶管插入两瓶内底处，让被测试的水样自由流入瓶内，直到水面超过测氧瓶15毫米并溢流2分钟。然后，慢慢将胶管取出，抽出后，关闭瓶塞，测氧瓶浸在桶内的水样中，带到分析室测试。

d.水样分析：把盛有分析试剂的滴定管插入取样水桶中，在水中将测氧瓶盖打开，然后把盛有分析试剂的滴定管缓缓移入测氧瓶中，在被测试水样中注入0.3-0.5毫升分析试剂，抽出滴定管，立即在水中盖上瓶塞，测氧瓶内不能有气泡，然后从桶中同时将两测氧瓶取出摇匀，在5分钟内将测氧瓶中溶液颜色与标准色阶进行比色，确定被测水样中氧气的含量。

确定氧气的含量时，含氧量与测氧瓶中溶液颜色的关系如表2。

表2被测水样含氧量与测氧瓶中溶液颜色的关系

进一步，所述步骤a中，去离子水的电导率应小于0.1μs/cm。

进一步，所述步骤a中，碱溶液的配制是称取5.3克二级纯氢氧化钾(KOH)溶于10毫升去离子水中，备用。

进一步，所述步骤a中，靛胭脂葡萄糖溶液的配制是称取已研磨过的100％靛胭脂0.18克(或85％的靛胭脂0.21克)加1克已研磨过的二级纯葡萄糖贮存于棕色瓶内密封备用，需要时将混合物溶于100毫升水中。

进一步，所述步骤a中，分析试剂即还原型碱性靛胭脂的配制是量取上述靛胭脂葡萄糖溶液和碱溶液两种各5毫升，同时加入2.5毫升水共同混和，在20℃左右等候2小时，使其充分变成柠檬黄色，此混和液应保存在棕色滴定管内，上端用液体石蜡油封，此混和液油封后可保持两天有效。

进一步，所述步骤a中，分析试剂即还原型靛胭脂试剂一般要求隔夜配好，待溶液全部变成浅黄色后才能使用，否则测得的结果将偏高，同时这种试剂存放在暗冷处，以免变质。

进一步，所述步骤a中，分析试剂即还原型靛胭脂试剂在水样中碱性强，应尽量避免同皮肤、衣物接触，以免受到浸蚀。

进一步，所述步骤b中，CoCl₂红色溶液的制备是取5.929克氯化钴(CoCl₂·6H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％的HCl稀释至100毫升。

进一步，所述步骤b中，CuSO₄蓝色溶液的制备是取6.245克硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％HCl稀释至100毫升。

进一步，所述步骤b中，FeCl₃黄色溶液的制备是称取理论上为4.505克氯化铁(FeCl₃·6H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％HCl稀释至100毫升。因为FeCl₃·6H₂O极易潮解，无法准确称量，只能近似称量、配制，待FeCl₃黄色溶液配好后，使用前必须测定其中铁的实际含量，在配制标准色阶时，根据表1中FeCl₃黄色溶液理论用量折合成实际用量。

进一步，所述步骤b中，测定氯化铁(FeCl₃·6H₂O)的实际含量的方法是取已配好的黄色溶液5毫升置于250毫升的锥形瓶中，用去离子水稀释至50毫升左右，然后加入比重为1.19的浓盐酸1.5毫升进行酸化。酸化后，加入分析纯碘化钾(KI)3克，在暗处静置20分钟，用标准的0.2000mol/L硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)溶液滴定至淡黄绿色时，加入5毫升0.05％淀粉溶液，继续滴定到淡蓝色消失即到达终点。根据消耗的标准0.2000mol/L硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)溶液的体积计算氯化铁(FeCl₃·6H₂O)的实际含量。

反应：2Fe³⁺+2I^-＝2Fe²⁺+I₂

2S₂O₃ ^2-+I₂＝S₄O₆ ^2-+2I^-

进一步，所述步骤d中，测氧瓶中绝对不容许有任何小的气泡存在，否则被测试水样要重新采取。

进一步，所述步骤d中，水样的温度不得高于35℃，水样的溶解氧应在0～70微克/升范围内。

本发明的有益效果是：方法简单，不需要复杂的仪器设备，灵敏度高，可测定水中微量溶解氧。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，不是对本发明的限制。

实施例1：测定溶解氧含量为0--70微克/升的水样的标准色阶的配制

a.制备CoCl₂红色溶液：取5.929克氯化钴(CoCl₂·6H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％的HCl稀释至100毫升。

b.制备CuSO₄蓝色溶液：取6.245克硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％HCl稀释至100毫升。

c.制备FeCl₃黄色溶液：称取理论上为4.505克氯化铁(FeCl₃·6H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％HCl稀释至100毫升。FeCl₃·6H₂O极易潮解，无法准确称量，只能近似称量、配制，待FeCl₃黄色溶液配好后，使用前必须测定其中FeCl₃·6H₂O的实际含量，实际测定得到的FeCl₃·6H₂O含量为85.46％。

d.在6个不同编号的100毫升的容量瓶中，分别按表2中的体积加入CoCl₂红色溶液、CuSO₄蓝色溶液、FeCl₃黄色溶液，每个容量瓶中加0.36毫升浓盐酸，用去离子水稀释至100毫升后，密封。其中加入FeCl₃黄色溶液时，量取FeCl₃黄色溶液的实际体积。

表2配制标准色阶的组成

实施例2：锅炉给水溶解氧的测定

根据测试原理，在强碱性介质中，黄色的还原型靛胭脂钠盐可被水中溶解的氧所氧化，产生有色的物质。其色泽深浅与水中溶氧量有关，其颜色由浅绿黄色，黄色，桔红色，红色，绛红色，紫色，蓝色，最后为蓝绿色。因此可根据溶液颜色变化并与标准色阶相比较而测出溶解氧的含量。

[0033]测定时，首先制得还原型靛胭脂，此物质在pH＝12.5左右时，由靛胭脂(又名靛蓝二磺酸钠)被葡萄糖还原后而得到，称为靛胭脂浅色基化合物(黄色)，即还原型靛胭脂。当其与水中溶解氧相遇时，首先产生红色半靛醌中间产物，此中间产物遇到更多的溶解氧时，还会被继续氧化成蓝色的靛胭脂。其有关反应如下：

(1)靛胭脂被葡萄糖还原

(2)还原型靛胭脂与溶解氧作用

当还原型靛胭脂与水中溶解氧相遇时，即产生了红色半靛醌中间产物。此中间产物在遇到更多量的溶解氧时，还会继续被氧化成为蓝色的靛胭脂，其反应为：

制备去离子水，碱溶液，靛胭脂葡萄糖溶液，分析试剂即还原形碱性靛胭脂备用。

取两个带磨口和塞子的细口瓶即测氧瓶(100毫升)并排放在用铝制的取样水桶中，放在靠近取样旋塞的地方。在取样旋塞上按上胶管并接上一个三通管，管的两段各接一胶管，管要足够长，以使管端能插入取样瓶的底部。准备好后，打开取样旋塞，并调节旋塞使被测试水样在两胶管端呈均匀水柱流出，被测试水样的流速，应在700毫升/每分钟左右。被测试水样温度不得超过35℃，调节时不得有水泡或激水发生，以免搅动空气，使空气中的氧气溶于被测试水样中。调节好后，将两测氧瓶的瓶塞打开，把两胶管插入两瓶内底处，让被测试水样自由流入瓶内，直到水面超过测氧瓶15毫米并溢流2分钟。然后，慢慢将胶管取出，抽出后，关闭瓶塞，测氧瓶浸在桶内水样中，带到分析室测试。

把盛有分析试剂的滴定管插入取样水桶中，在水中将测氧瓶盖打开，然后把盛有分析试剂的滴定管缓缓移入测氧瓶中，在被测试水样中注入0.3-0.5毫升分析试剂，抽出滴定管，立即在水中盖上瓶塞，测氧瓶内不能有气泡，然后从桶中同时将两测氧瓶取出摇匀，在5分钟内将测氧瓶中溶液颜色与标准色阶进行比色，确定被测水样中氧气的含量。

本方法适合溶解氧在0～70微克/升范围内的水样。

Claims

1.一种锅炉用水微量溶解氧的测试方法，包含如下操作步骤：

a.制备去离子水，分析试剂即还原型碱性靛胭脂备用。

b.配制标准色阶，方法是在不同编号的100毫升的容量瓶中，分别加入一定体积的CoC1₂红色溶液、CuSO₄蓝色溶液、FeCl₃黄色溶液，每个容量瓶中加0.36毫升浓盐酸，用去离子水稀释至100毫升后，倒入100毫升测氧瓶中密封保存备用。

c.在装被测试水样测氧瓶中注入0.3-0.5毫升分析试剂，摇匀，在5分钟内将测氧瓶中溶液颜色与标准色阶进行比色，确定被测水样中氧气的含量。

2.根据权利要求书1所述锅炉用水微量溶解氧的测试方法，其特征在于：所述步骤b中，CoCl₂红色溶液的制备是取5.929克氯化钴(CoCl₂.6H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％的HCl稀释至100毫升。

3.根据权利要求书1所述锅炉用水微量溶解氧的测试方法，其特征在于：所述步骤b中，CuSO₄蓝色溶液的制备是取6.245克硫酸铜(CuSO₄.5H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％HCl稀释至100毫升。

4.根据权利要求书1所述锅炉用水微量溶解氧的测试方法，其特征在于：所述步骤b中，FeCl₃黄色溶液的制备是称取理论上为4.505克氯化铁(FeCl₃·6H₂O)，用1％HCl溶解，并用1％HCl稀释至100毫升。

5.根据权利要求书1所述锅炉用水微量溶解氧的测试方法，其特征在于：所述步骤b中，标准色阶的组成、颜色或相当溶解氧的含量如表1所示。

表1标准色阶配制表