RU2215289C1 - Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты - Google Patents

Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты Download PDF

Info

Publication number
RU2215289C1
RU2215289C1 RU2002117698A RU2002117698A RU2215289C1 RU 2215289 C1 RU2215289 C1 RU 2215289C1 RU 2002117698 A RU2002117698 A RU 2002117698A RU 2002117698 A RU2002117698 A RU 2002117698A RU 2215289 C1 RU2215289 C1 RU 2215289C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boric acid
concentration
sample
heat carrier
mass concentration
Prior art date
Application number
RU2002117698A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002117698A (ru
Inventor
О.С. Бендерская
О.А. Шуткова
О.Н. Владимирова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный Центр РФ - Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный Центр РФ - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный Центр РФ - Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Priority to RU2002117698A priority Critical patent/RU2215289C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2215289C1 publication Critical patent/RU2215289C1/ru
Publication of RU2002117698A publication Critical patent/RU2002117698A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

Использование: для оперативного контроля анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты. Сущность: анализ примесей в теплоносителе осуществляют методом двухколоночной ионной хроматографии. При этом градуировку системы проводят в присутствии борной кислоты в рабочем диапазоне массовых концентраций не более 1,3 г/кг, а при содержании борной кислоты в диапазоне от 1,3 до 12 г/кг проводят пробоподготовку, предусматривающую доведение массовой концентрации борной кислоты до значений рабочего диапазона. Технический результат изобретения заключается в разработке хроматографического метода анализа анионных примесей в теплоносителе с добавками борной кислоты. 4 ил.

Description

Изобретение относится к аналитическому контролю анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты, реализуемом в АЭС и ЯЭУ с аммиачно-борно-калиевым водно-химическим режимом (ВХР), методом двухколоночной ионной хроматографии с предварительным концентрированном и прямым кондуктометрическим детектированием и позволяет решать задачи оперативного контроля массовых концентраций фторид-, хлорид-, нитрит-, нитрат-, фосфат- и сульфат- ионов.
Известен способ определения массовых концентраций анионов: фторидов, хлоридов, нитритов, нитратов, фосфатов и сульфатов, - в пробах высокочистых технологических сред ЯЭУ методом ионной хроматографии (Гурский B.C. Ионохроматографический анализ в атомной энергетике. Сборник тезисов докладов первого Всероссийского научно-технического совещания "Проблемы и перспективы развития химического и радиохимического контроля в атомной энергетике" (г. Сосновый Бор, 16-18 октября 2001 г.). Сосновый Бор, 2001, с. 26-27), включающий операции отбора пробы, ионообменного концентрирования и разделения на составляющие компоненты в разделительной хроматографической колонке с последующим мембранным подавлением фоновой электрической проводимости (двухколоночный вариант ионной хроматографии) и прямым кондуктометрическим детектированием, а также операции сбора и обработки данных с помощью программно-аппаратного компьютеризированного комплекса "Мультихром".
Использование данного способа позволяет определить искомую массовую концентрацию анионов в пробах воды высокой чистоты исходя из данных абсолютной градуировки, представляющей собой зависимость между концентрацией компонента в пробе и откликом кондуктометрического детектора (площадью пика, соответствующей этому компоненту).
Недостатком данного способа является его непригодность для анализа теплоносителя с добавками борной кислоты за счет ее мешающего влияния, приводящего к размыванию хроматографических пиков.
Наиболее близким аналогом, совпадающим с предлагаемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является способ определения массовой концентрации анионов (фторидов, хлоридов, нитратов, сульфатов, ацетатов и формиатов) в теплоносителе с добавками аммиака и гидразина второго контура АЭС с ВВЭР-1000 (Полетаева И.Л., Вахрушева М.В., Карпюк А.Д. Сборник докладов третьей Всесоюзной конференции по методам концентрирования в аналитической химии (г. Черноголовка, 16-20 сентября 1990 г.). Черноголовка, 1990, с. 83-153). Непременными атрибутами способа являются операции отбора и подготовки пробы, а также градуировки ионохроматографической системы. Он также представляет собой типичный вариант двухколоночный ионной хроматографии с предварительным концентрированием, когда ионообменное разделение на составляющие компоненты проводят в разделительной хроматографической колонке с последующим мембранным подавлением фоновой электрической проводимости.
Детектирование проводится по увеличению кондуктометрического сигнала при прохождении зоны определяемого иона через детектор, затем следуют операции сбора и обработки данных. Отличительной особенностью способа является использование колонки предварительной очистки пробы, заполненной катионитом КРС-4П и устанавливаемой перед концентрирующей колонкой для устранения мешающего влияния аммиака и гидразина. Данное отличие позволяет производить подготовку пробы (ее очистку от катионов перед началом процесса ионообменного концентрирования) к анализу в режиме "on line" с минимальным количеством загрязняющих примесей.
Недостатком данного способа является его непригодность для анализа аммиачно-калиевого с добавками борной кислоты (Н3ВО3) теплоносителя, обусловленная мешающим влиянием кислоты на разделительную способность слабоудерживаемых анионов (фторидов, хлоридов, ацетатов, формиатов, нитритов, нитратов), приводящим к так называемому "размыванию" хроматографических пиков.
Целью изобретения является расширение области использования способа двухколоночной ионной хроматографии и его применение для анализа анионных примесей в теплоносителе с добавками борной кислоты. Это, прежде всего, водные среды первых контуров реакторов типа ВВЭР, содержащие катионы аммония (5,0-50,0 мг/кг), щелочные металлы (суммарная массовая концентрация ионов калия, лития, натрия - 0,05-0,5 ммоль/кг), а также борную кислоту с концентрацией до 12,0 г/кг.
Экспериментально установлено, что борная кислота с концентрацией не более 1,3 г/кг значимо не влияет на качественный и количественный анализ каждого из анионов. При этом проведение градуировки системы по определяемым ионам в присутствии Н3ВО3, массовая концентрация которой эквивалентна присутствующей в пробе, позволяет практически полностью нивелировать влияние мешающего компонента. Для расширенного диапазона массовой концентрации Н3ВО3, превышающего критичное для данного анализа значение 1,3 г/кг (но не более 12,0 г/кг - верхняя граница диапазона для теплоносителя реакторов ВВЭР) явление "размывания" устраняется использованием пробоподготовки, предусматривающей доведение массовой концентрации борной кислоты до значения рабочего диапазона. Таким образом решается проблема ионохроматографического определения нормируемых примесей анионов в теплоносителе, содержащем добавки борной кислоты.
Предлагаемый способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты включает операции отбора пробы, а также градуировку системы и анализ массовых концентраций анионных примесей традиционным вариантом двухколоночной ионной хроматографии, включающем предварительное концентрированно, использование системы предварительной катионной очистки пробы (от ионов аммония, калия, лития, железа, а также любых других попутно присутствующих). Ионообменное разделение на составляющие компоненты проводят в разделительной хроматографической колонке с последующим мембранным подавлением фоновой электрической проводимости и прямым кондуктометрическим детектированием, затем следуют операции сбора и обработки данных.
Отличительным признаком способа является проведение градуировки системы в присутствии борной кислоты в рабочем диапазоне массовой концентрации не более 1,3 г/кг и пробоподготовки при концентрации борной кислоты от 1,3 до 12,0 г/кг включительно.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют исключить мешающее влияние борной кислоты (слабодиссоциирующее в водных растворах соединение) на хроматографическое разделение слабоудерживаемых анионов. Сорбционные свойства анионообменников на основе метилметакрилатного полимера с привитыми аминогруппами таковы, что быстрое и селективное разделение на них со стандартным элюентом происходит для следующей последовательности ионов: фторид, хлорид, нитрит, нитрат, фосфат и сульфат, - являющихся анионами сильных кислот. При этом в пробе теплоносителя, поступающей на разделительную колонку, борная кислота находится преимущественно в форме недиссоциированной Н3ВО3, присутствие даже незначительного количества которой ведет к одновременному "размыванию" пиков хлорид-, нитрит- и нитрат -ионов.
При наличии ее в пробе с концентрацией не более 1,3 г/кг учет данного явления производится путем построения линейной градуировочной характеристики с борной кислотой в регламентированном диапазоне концентраций взаимодействующих ионов, что не влечет за собой искажения результатов количественного анализа ни одного из определяемых анионов. В диапазоне массовых концентраций 1,3<Н3ВО3≤12,0 г/кг не происходит качественного разделения пиков хлорид-, нитрит- и нитрат - анионов (на хроматограмме они сливаются в единую асимметричную выпуклость), а устранение явления "размывания" становится возможным путем доведения массовой концентрации борной кислоты до значений ≤1,3 г/кг методом разбавления с использованием дистиллата высокой чистоты.
В случае если отличительные признаки будут отсутствовать, реализация поставленной цели станет недостижимой за счет мешающего влияния Н3BO3, присутствие которой в анализируемой пробе в заявленных диапазонах либо сдвигает наклон градуировочной кривой, либо делает в принципе невозможным качественный, а следовательно, и количественный анализ анионных нормируемых примесей.
Таким образом, новым существенными признаками являются градуировка системы в присутствии борной кислоты (не более 1,3 г/кг), а также пробоподготовка в расширенном диапазоне 1,3<Н3BO3≤12,0 г/кг, предусматривающая доведение массовой концентрации борной кислоты до значений ≤1,3 г/кг. Это позволяет сделать вывод, что данное решение обладает новизной. Новые существенные признаки в научной и технической литературе не обнаружены, предложенное решение не следует явным образом из уровня техники, совокупность признаков обеспечивает новые свойства. Это позволяет сделать вывод, что предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".
На фиг. 1-4 приведены примеры хроматограмм выполнения анализа для различных случаев.
Фиг. 1 - хроматограмма модельной пробы аммиачно-борно-калиевого теплоносителя с нижним граничным значением рабочего диапазона массовой концентрации борной кислоты 0,1 г/кг, характерным для периодов окончания кампаний реакторов ВВЭР-1000, характеризующихся глубоким выгоранием Н3ВО3. В пробе также содержатся ионы аммония с массовой концентрацией 3,2 мг/кг и калия 2,5 мг/кг. Градуировка проведена в присутствии 0,1 г/кг борной кислоты. Здесь и далее цифровые значения на хроматограмме - концентрация анионов в микрограммах на 1 кг.
Фиг. 2 - хроматограмма пробы аммиачно-борно-калиевого теплоносителя с верхним граничным значением диапазона массовой концентрации борной кислоты 1,3 г/кг. Градуировка проведена в присутствии 1,3 г/кг борной кислоты. В пробе присутствуют ионы аммония с массовой концентрацией 2,8 мг/кг и калия 1,4 мг/кг.
Фиг. 3 - хроматограмма модельной пробы аммиачно-борно-калиевого теплоносителя с превышением верхней границы рабочего диапазона массовой концентрации борной кислоты 4,0 г/кг, выполненная без пробоподготовки. Градуировка проведена в присутствии 1,0 г/кг борной кислоты. В пробе присутствуют ионы аммония с массовой концентрацией 3,2 мг/кг и калия 2,5 мг/кг.
Фиг. 4 - хроматограмма модельной пробы аммиачно-борно-калиевого теплоносителя с превышением верхней границы рабочего диапазона массовой концентрации борной кислоты 4,0 г/кг, выполненная с пробоподготовкой (доведение концентрации Н3ВО3 дистиллатом до 1,0 г/кг) и градуировкой системы в рабочем диапазоне борной кислоты (1,0 г/кг). В пробе присутствуют ионы аммония с массовой концентрацией 3,2 мг/кг и калия 2,5 мг/кг.
Предлагаемый способ реализуется с применением ионохроматографического комплекса "Стайер" в виде графической зависимости отклика кондуктометрического детектора от времени выхода анионов. Отобранную пробу очищают от катионных примесей на колонке, заполненной смолой КУ-2-8-чС, и концентрируют из 10 мл на специфическом анионообменнике AQUILINE IC A1 (4,6•250 мм) из метилметакрилатного полимера с привитыми аминогруппами. Элюирование сорбированных ионов проводится со скоростью 1,2 мл/мин раствором подвижной фазы, содержащим 1,35 моль/л карбоната и 2,37 моль/л гидрокарбоната натрия (стандартный элюент). Для снижения электропроводности элюента после разделения используется анионный мембранный подавитель, после прохождения которого анализируемая смесь подается на кондуктометрический детектор. Сигналы от последнего поступают на плату аналого-цифрового преобразователя и в цифровой форме на компьютер, где их принимает в виде хроматографических пиков и обрабатывает программа "Мультихром".
Из представленных на фиг.1-2 хроматограмм видно, что при концентрации борной кислоты не более 1,3 г/кг (рабочий диапазон) возможно качественное и количественное определение массовых концентраций анионных примесей при условии градуировки системы по определяемым ионам в присутствии Н3ВО3 с концентрацией, эквивалентной в пробе.
Из фиг. 3-4 видно, что при превышении массовой концентрации борной кислоты значения 1,3 г/кг анализ анионных примесей возможен только при проведении пробоподготовки (разбавление дистиллатом высокой чистоты) и градуировки системы в рабочем диапазоне Н3ВО3.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить область использования метода двухколоночной ионной хроматографии и провести определение массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты.

Claims (1)

  1. Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе, включающий отбор пробы, градуировку системы и анализ примесей методом двухколоночной ионной хроматографии с предварительным концентрированием, отличающийся тем, что при анализе теплоносителя с добавкой борной кислоты градуировку системы проводят в присутствии борной кислоты в рабочем диапазоне массовых концентраций не более 1,3 г/кг, а при содержании борной кислоты в диапазоне от 1,3 до 12,0 г/кг проводят пробоподготовку, предусматривающую доведение массовой концентрации борной кислоты до значений рабочего диапазона.
RU2002117698A 2002-07-02 2002-07-02 Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты RU2215289C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117698A RU2215289C1 (ru) 2002-07-02 2002-07-02 Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117698A RU2215289C1 (ru) 2002-07-02 2002-07-02 Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2215289C1 true RU2215289C1 (ru) 2003-10-27
RU2002117698A RU2002117698A (ru) 2004-03-20

Family

ID=31989304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002117698A RU2215289C1 (ru) 2002-07-02 2002-07-02 Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2215289C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594364C2 (ru) * 2015-05-14 2016-08-20 Сергей Константинович Манкевич Система измерения концентрации борной кислоты в первом контуре теплоносителя ядерного энергетического реактора
RU2606369C1 (ru) * 2015-09-16 2017-01-10 Сергей Константинович Манкевич Система измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя энергетического ядерного реактора
RU2679667C1 (ru) * 2018-04-13 2019-02-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) Способ определения состава водных растворов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПОЛЕТАЕВА И.Л., ВАХРУШЕВА М.В., КАРПЮК А.Д. Сборник докладов третьей Всесоюзной конференции по методам концентрирования в аналитической химии. - Черноголовка, 1990, с.83-153. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594364C2 (ru) * 2015-05-14 2016-08-20 Сергей Константинович Манкевич Система измерения концентрации борной кислоты в первом контуре теплоносителя ядерного энергетического реактора
RU2606369C1 (ru) * 2015-09-16 2017-01-10 Сергей Константинович Манкевич Система измерения концентрации борной кислоты в контуре теплоносителя энергетического ядерного реактора
RU2679667C1 (ru) * 2018-04-13 2019-02-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) Способ определения состава водных растворов

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002117698A (ru) 2004-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5126272A (en) System for detecting transition and rare earth elements in a matrix
Sun et al. Simultaneous speciation and determination of arsenic, chromium and cadmium in water samples by high performance liquid chromatography with inductively coupled plasma mass spectrometry
Novotnik et al. Effective reduction of polyatomic interferences produced by high chloride and carbon concentrations in determination of Cr (VI) by FPLC-ICP-MS
EP0385481A2 (en) Baseline stabilization in gradient ion chromatography by using a nonionic modifier
Caprioli et al. Determination of copper, nickel, zinc, cobalt and manganese in seawater by chelation ion chromatography
RU2215289C1 (ru) Способ определения массовых концентраций анионных примесей в водном теплоносителе с добавками борной кислоты
CN111189956B (zh) H2o2氧化离子色谱检测氯化钠样品中亚硝酸盐含量的方法
Kaiser et al. Determination of trace level ions by high-volume direct-injection ion chromatography
Coetzee et al. The separation and simultaneous determination of V (IV) and V (V) species complexed with EDTA by IC-ICP-OES
Huang et al. Simplified column-switching technology for the determination of traces of anions in the presence of high concentrations of other anions
JP4186214B2 (ja) ケイモリブデン酸逆抽出法およびケイモリブデン酸(青)吸光光度法によるケイ素定量法
Jupille et al. High-speed analysis for acid-rain anions by Single-Column Ion Chromatography (SCIC)
Xu et al. Monolithic ODS-silica gel column for determination of hydrogen, sodium, ammonium and potassium in acid rain by lon chromatography
Akatsuka et al. Preconcentration of trace cadmium from seawater using a dynamically coated column of quaternary ammonium salt on C18-bonded silica gel and determination by graphite-furnace atomic absorption spectrometry
Kuroda et al. Dynamic ion-exchange chromatography with post-column reaction detection for the determination of the rare earth elements in monazites
Couto et al. Potentiometric flow injection determination of cadmium in waste waters including in-line ion-exchange separation/concentration
JP3956508B2 (ja) 無機陰イオン分析方法
Tarter Eluent selection criteria for the simultaneous determination of anions and cations
Kolotilina et al. Ion-chromatographic determination of borates and sulfides with the use of a developing column
Sakai et al. Determination of Silicate by Ion-Exclusion Chromatography with Luminol Chemiluminescence Detection.
Hann et al. Separation of spectral and non-spectral interferences by on-line high performance ion chromatography inductively coupled plasma sector field mass spectrometry (HPIC-ICP-SFMS) for accurate determination of 234U, 235U, 238U and 232Th in industrial ores
JP2005127739A (ja) 高濃度試料中のイオン分離分析方法
Siriraks et al. Determination of trace anions in concentrated acids by means of a moderate-capacity anion-exchange column
Li et al. Determination of cadmium and lead in high purity uranium compounds by flame atomic absorption spectrometry with on-line micro-column preconcentration by CL-7301 resin
JP2000214146A (ja) 無機陰イオン分析法

Legal Events

Date Code Title Description
HK4A Changes in a published invention