CN108535088A - 一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在火力发电厂水汽样品测定铜、铁含量方法中，一种用于样品预处理的微波消解法。本发明中微波消解法具有以下优点：1、方法精密度高。本发明提供的微波消解法中，样品转移次数少，接触实验器具少，温度、时间、功率等准确量化，减少了操作不确定性，提高水汽样品测定结果的稳定性；2、方法正确度高。在样品微波消解过程中系统全封闭，不会造成水汽样品中微量铁的损失；3、实验工作效率高。本发明提供的微波消解法中，只需进行样品转移和消解，无需定容，节省时间，满足火力发电厂样品量大、测定频繁的工作需要。

Description

一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法

技术领域

本发明涉及一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，属于火力发电厂水汽处理技术领域。

背景技术

目前，在火力发电厂水汽样品测定铜、铁含量方法中，有关使用微波消解法进行水汽样品预处理的研究，尚未找到相关文献资料。文献中，微波消解法的研究主要集中在环境、土壤、食品、卫生等检测领域，概括如下：

1、微波消解法程序研究。内容主要包括压力、时间、温度，线性范围和药剂选择及配比。如：2012年南昌大学石燕等，通过改变消化温度、消化时间及消化压力三因素设计正交试验，对样品西藏酥油进行微波消化，用火焰原子吸收光谱法对西藏酥油中的7种元素进行测定，确定其最适消化条件为消化温度160℃、消化时间4min、消化压力2.53MPa；

2、不同消解方法对比研究。通过考察不同方法测定结果的正确度、精密度等，从而确定最优消解方法。如2008年江苏工业学院的许海等，分别用微波消解、电热板－坩锅消解、干灰化法3种方法进行土壤标准样品的前处理，再用原子吸收分光光度法测定其中4种元素的含量，从而确定了微波消解法的消解效果更加显著；

火力发电厂水汽试验对铜、铁两个项目的检测，关系到电厂经济运行的重要环节。本实验室长期从事火力发电厂水汽试验发现：随着电厂机组容量和参数的不断上升，对热力系统的水汽品质提出了更高的监督要求，许多项目的控制指标已降到5～10μg/L，有些甚至更低。伴随着水汽品质的提高，水中待监测离子的浓度也处于痕量级，水汽样品检测工作量增加和次数频繁，直接对水汽样品预处理方法和实验室工作效率提出了更高的要求。

DL/T 955中使用化学加热消解法，主要存在以下问题：

1、方法精密度低。由于样品转移次数多，接触实验器具多，温度、时间、体积等无法量化，增加不确定性，降低了水汽样品稳定性；

2、方法正确度低。由于样品消解过程中系统未封闭，易造成水汽样品中微量铁的蒸发损失，在铁含量低于10μg/L的水汽样品中尤为显著；

3、实验工作效率低。转移、消解和定容过程耗时严重，很难满足火力发电厂样品量大、测定频繁的电力生产要求。

发明内容

本发明提供的微波消解法已列入方法《火力发电厂水、汽试验方法铜、铁的测定原子吸收分光光度法》DL/T 955-2016，但标准中并未公布本发明提供的微波消解法的消解试剂及配比、消解程序和操作步骤等。本发明提供的微波消解法主要内容如下：

1、方法具有特定的对象

本发明提供的微波消解法，主用针对于火力发电厂水、汽样品，且铁、铜含量应在0～100μg/L范围内，尤其适用于铁、铜含量在10μg/L以下的火力发电厂水汽样品。

2、消解试剂及配比

微波消解试剂为优级纯硝酸。

配比为：取样时，每100mL水汽样品，应加入0.5mL优级纯硝酸，混匀；

3、实验转移步骤

水汽样品，只进行一次转移，不需要定容。

转移步骤：对消解罐进行润洗，用玻璃移液管或移液枪取一定量样品加入消解罐，盖罐盖并密封，上下振荡并旋转消解罐，再倒出样品，重复润洗三次；根据微波消解罐所要求的裝样量，去一定量的样品加入消解罐，盖上罐盖并密封；所有已装样品的微波消解罐，均按顺序装入微波消解仪的托盘架上，放入仪器内，并关闭仪器门；微波消解程序运行完成，待样品冷却后，可直接用于检测，无需定容；

4、量化消解程序

微波消解法采用的消解程序为：微波消解功率为1100W，温度为180℃，保持时间为30min，爬坡时间为15min。

微波消解法中，对实验的时间、温度、环境等，通过精密度较高的仪器的统一控制，使得样品能够保持均一，避免了因人员能力差别造成的误差；关于微波消解法的量化过程，本方法采用正交试验确定微波消解法的主要技术数据，方法如下：采用微波消解预处理时，微波消解仪的消解程序，包括爬坡时间(min)、温度(℃)、保持时间(min)、微波消解功率(W)四个因素，每个因素均设置四水平，见表1，采用L16(4⁴)正交设计。按照正交试验设计做16次试验，每次试验重复12次，共测定192次，以Fe测定值为指标进行测定结果统计。

表1微波消解正交试验水平表

正交试验结果分析见表2。

表2正交试验测定结果

根据表2中R的数值可知，四因素中对微波消解法的影响大小依次为：微波功率＞温度＞保持时间＞爬坡时间。通过比较各水平影响来看，最优组合为表1中D4B3C4A2，则微波消解功率为1100W，温度为180℃，保持时间为30min，爬坡时间为15min。故采用该最优组合进行试验。

5、消解过程全封闭：

微波消解法始终在密闭环境中进行，且微波消解仪具有足够的耐压耐酸能力，并具有良好的通风设施。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

步骤1：取样前处理：取样瓶应采用聚四氟乙烯材质，并在取样前用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；

步骤2：取样：先打开冷凝水阀门，再缓慢打开蒸汽阀门，使出水口位置呈现速度稳定、温度适宜的水流；用此水流冲洗取样瓶三次以上，再用玻璃移液管或干净的移液枪，向取样瓶中加入优级纯硝酸，比例为每100mL水样，加入优级纯硝酸0.5mL；接取水样，至规定刻度后，将取样瓶密封保存和运输；

步骤3：微波消解前处理：微波消解罐应使用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；

步骤4：加样：对消解罐进行润洗，用玻璃移液管或移液枪取一定量样品加入消解罐，盖罐盖并密封，上下振荡并旋转消解罐，再倒出样品，重复润洗三次；根据微波消解罐所要求的裝样量，取一定量的样品加入消解罐，盖上罐盖并密封；同时进行空白试验，配置空白试验水，每100mL纯水中加入0.5mL硝酸，并按照上述步骤，加入到微波消解罐中；所有已装样品的微波消解罐，均按顺序装入微波消解仪的托盘架上，放入仪器内，并关闭仪器门；

步骤5：微波消解：设定微波消解程序，其中微波消解功率为1100W，温度为180℃，保持时间为30min，爬坡时间为15min；待消解程序运行完成，温度降低后，取出所有微波消解罐；

步骤6：后续工作：对微波消解罐内样品进行检测时，需先将消解罐上下振荡，再打开消解罐盖；消解罐内样品直接进入仪器检测，无需再进行定容等处理。

作为优选方案，所述玻璃移液管用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用。

作为优选方案，所述步骤2中取样水还包括给水。

作为优选方案，所述步骤2中取样水还包括疏水。

作为优选方案，所述步骤2中取样水还包括过热水。

作为优选方案，所述微波消解仪采用MARS 6CLASSIC 910980型号。

有益效果：本发明提供的一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，使用密封的消解罐，隔绝外界空气，阻绝铁离子的损失，外界污染物也无法进入样品中；同时消解罐中处于密封、高温和高压状态，也使得消解更为彻底，消解效果更好，样品稳定性显著提高。

具体实施方式

一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，包括如下步聚：

步骤1：取样前处理：取样瓶应采用聚四氟乙烯材质，并在取样前用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；加入优级纯硝酸时使用的玻璃移液管也应进行上述处理；

步骤2：取样：先打开冷凝水阀门，再缓慢打开蒸汽阀门，使出水口位置呈现速度稳定、温度适宜的水流；用此水流冲洗取样瓶三次以上，再用玻璃移液管或干净的移液枪，向取样瓶中加入优级纯硝酸，比例为每100mL水样，加入优级纯硝酸0.5mL；接取水样，至规定刻度后，将取样瓶密封保存和运输；

步骤3：微波消解前处理：微波消解罐应使用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；取样品时使用的玻璃移液管也应进行上述处理；

步骤4：加样：对消解罐进行润洗，用玻璃移液管或移液枪取一定量样品加入消解罐，盖罐盖并密封，上下振荡并旋转消解罐，再倒出样品，重复润洗三次；根据微波消解罐所要求的裝样量，取一定量的样品加入消解罐，盖上罐盖并密封；

步骤5：空白试验：配置空白试验水，每100mL纯水中加入0.5mL硝酸，并按照步骤4，加入到微波消解罐中；所有已装样品的微波消解罐，均按顺序装入微波消解仪的托盘架上，放入仪器内，并关闭仪器门；

步骤6：微波消解：设定微波消解程序，其中微波消解功率为1100W，温度为180℃，保持时间为30min，爬坡时间为15min；待消解程序运行完成，温度降低后，取出所有微波消解罐；

步骤7：后续工作：对微波消解罐内样品进行检测时，需先将消解罐上下振荡，再打开消解罐盖；消解罐内样品直接进入仪器检测，无需再进行定容等处理；

具体实施例：南京某电厂水汽样预处理及检测

1：水汽样品：本实验室综合考虑水质、环境等因素，选取具有代表性的南京某电厂水、汽样品；

2：硝酸：本次试验用酸为国药集团化学试剂有限公司生产的优级纯硝酸，技术要求符合标准GB/T626-2006《化学试剂硝酸》；

3：微波消解仪：美国CEM公司的MARS 6CLASSIC 910980型，序列号：MS5253；

4：石墨炉原子吸收光谱仪：美国PE公司的AAnalyst 600型，序列号：600S10120203；

步骤1：取样前处理：取样瓶均采用250mL聚四氟乙烯瓶，使用(1+1)比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；

步骤2：取样：先打开冷凝水阀门，再缓慢打开蒸汽阀门，使出水口位置呈现速度稳定、温度适宜的水流；用此水流冲洗取样瓶三次以上，再用干净的移液枪，向取样瓶中加入优级纯硝酸1.0mL；接取水样200mL，将取样瓶密封保存和运输；

步骤3：微波消解前处理：微波消解罐应使用(1+1)比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；

步骤4：加样：对消解罐进行润洗，用移液枪取5.0mL样品加入消解罐，盖罐盖并密封，上下振荡并旋转消解罐，再倒出样品，重复润洗三次；用移液枪取15mL样品加入消解罐，盖上罐盖并密封；

步骤5：空白试验：配置空白试验水，100mL纯水中加入0.5mL硝酸，按照步骤4的操作加入到微波消解罐中；所有已装样品的微波消解罐，均按顺序装入微波消解仪的托盘架上，放入仪器内，并关闭仪器门；

步骤:6：微波消解：设定微波消解程序，其中微波消解功率为1100W，温度为180℃，保持时间为30min，爬坡时间为15min；待消解程序运行完成，温度降低后，取出所有微波消解罐；

步骤7：对微波消解罐内样品进行检测时，需先将消解罐上下振荡，再打开消解罐盖；消解罐内样品直接进入仪器检测，无需再进行定容等处理；

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：取样前处理：取样瓶应采用聚四氟乙烯材质，并在取样前用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；

步骤2：取样：先打开冷凝水阀门，再缓慢打开蒸汽阀门，使出水口位置呈现速度稳定、温度适宜的水流；用此水流冲洗取样瓶三次以上，再用玻璃移液管或干净的移液枪，向取样瓶中加入优级纯硝酸，比例为每100mL水样，加入优级纯硝酸0.5mL；接取水样，至规定刻度后，将取样瓶密封保存和运输；

步骤3：微波消解前处理：微波消解罐应使用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用；

步骤4：加样：对消解罐进行润洗，用玻璃移液管或移液枪取一定量样品加入消解罐，盖罐盖并密封，上下振荡并旋转消解罐，再倒样品，重复润洗三次；根据微波消解罐所要求的裝样量，取一定量的样品加入消解罐，盖上罐盖并密封；同时进行空白试验，配置空白试验水，每100mL纯水中加入0.5mL硝酸，并按照上述步骤，加入到微波消解罐中；所有已装样品的微波消解罐，均按顺序装入微波消解仪的托盘架上，放入仪器内，并关闭仪器门；

步骤5：微波消解：设定微波消解程序，其中微波消解功率为1100W，温度为180℃，保持时间为30min，爬坡时间为15min；待消解程序运行完成，温度降低后，取出所有微波消解罐；

步骤6：后续工作：对微波消解罐内样品进行检测时，需先将消解罐上下振荡，再打开消解罐盖；消解罐内样品直接进入仪器进行检测，无需再进行定容等处理。

2.根据权利要求1所述的一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，其特征在于：所述玻璃移液管用1+1比例优级纯硝酸溶液浸泡24小时，再用纯水洗净备用。

3.根据权利要求1所述的一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，其特征在于：所述步骤2中取样水还包括给水。

4.根据权利要求1所述的一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，其特征在于：所述步骤2中取样水还包括疏水。

5.根据权利要求1所述的一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，其特征在于：所述步骤2中取样水还包括过热水。

6.根据权利要求1所述的一种火力发电厂水汽样品的微波消解方法，其特征在于：所述微波消解仪采用MARS 6 CLASSIC 910980型号。