第46卷第6期2018年3月广 州 化 工
Guangzhou Chemical Industry
Vol.46No.6Mar.2018
ICP-OES 法测定循环冷却水中钙镁铁锌铜的含量
丁翰洋1，李黎峰2，张天壤3
(1中国天辰工程有限公司，天津 300400;2中国天辰工程有限公司，天津 300400;
3中海油天津化工研究设计院有限公司，天津 300131)
摘 要：循环冷却水在使用过程中，监测其中Ca 2+㊁Mg 2+㊁Fe 2+㊁Zn 2+㊁Cu 2+含量，对于确保冷却水设备的安全及经济运行
是十分必要的㊂采用了ICP-OES 法，对循环冷却水中的Ca 2+㊁Mg 2+㊁Fe 2+㊁Zn 2+㊁Cu 2+进行定量测定，通过对分析线㊁背景等效浓度和检出限㊁精密度等方面的考察，结果表明此方法具有检出限低㊁线性好，线性范围宽等特点，能实现多元素同时测定，具有较高的准确性㊂
关键词:ICP-OES 法；循环水冷却水
中图分类号:TQ139.2
文献标志码:A
文章编号:1001-9677(2018)06-0073-03
第一作者：丁翰洋，男，工程师，主要从事化学工程研究和设计㊂
Determination of Calcium ,Magnesium ,Iron ,Zinc and Copper
in Circulating Cooling Water by ICP-OES Method
DING Han -yang 1,LI Li -feng 2,ZHANG Tian -rang 3
(1China Tianchen Engineering Corporation,Tianjin 300400;2China Tianchen Engineering Corporation,Tianjin 300400;3Cener Tech Tianjin Chemical Rearch and Design Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300131,China)Abstract :In the process of circulating cooling water,monitoring the content of Ca 2+,Mg 2+,Fe 2+,Zn 2+and Cu 2+is very necessary to ensure safe and economic opera
tion of the cooling water equipment.ICP-OES method was adopted to determinate the content of Ca 2+,Mg 2+,Fe 2+,Zn 2+and Cu 2+in circulating cooling water.Through inspection of the analysis line,background equivalent concentration,detection limit,precision and other aspects,it showed that the method had the characteristics of low detection limit,good linear and wide linear range,which can realize simultaneous determination of multiple elements with high accuracy.
Key words :ICP-OES method;circulating cooling water
冷却水经循环使用后，水中的Ca 2+㊁Mg 2+㊁Fe 2+㊁Zn 2+㊁Cu 2+等离子逐渐增加，溶解固体和悬浮物的数量增大，当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差[≤1.16W /(m㊃K)，钢材一般为45W /(m㊃K)]㊂而且水垢附着还能导致换热器传热效率降低，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，生产能耗增加，产量下降，加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产㊂所以，对于工业循环冷却水来说，监测其中Ca 2+㊁Mg 2+㊁Fe 2+㊁Zn 2+㊁Cu 2+含量，对于确保冷却水设备的安全运行及经济运行是十分必要的[1]㊂目前检测Ca 2+㊁Mg 2+㊁Fe 2+㊁Zn 2+㊁Cu 2+主要采用化学法或原子吸收法[2]㊂化学法一般采用滴定方法，过程比较复杂，耗时较长；原子吸收法能有效地缩短测定时间，准确度比较高，但只能单元素进行测定，操作比较繁琐[3]㊂本文采用了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)，它具有检出限低㊁线性范围宽且多元素同时测定等特点，能够准确㊁快速㊁有效的对循环冷却水中的Ca 2+
㊁Mg 2+㊁Fe 2+㊁Zn 2+㊁Cu 2+进行定量，此方法也同时适用于多种水质的定量分析㊂
1 实 验
1.1 主要仪器及工作参数
Prodigy 电感耦合等离子体发射光谱仪，美国利曼公司㊂仪器工作参数：射频功率为l150W，雾化气流压力为30psi，辅助气流量为0.5L /min；冲洗泵速为120r /min，分析泵速为120r /min，积分时间为20s㊂怎么泡茶
1.2 主要试剂
硝酸(优级纯)，密度:1.42g /mL，天津市试剂三厂；钙㊁镁㊁铁㊁锌㊁铜标准储备溶液1000mg /L，北京纳克公司；氩气(钢瓶气，纯度≥99.99%)，天津空气化工有限公司㊂
1.3 实验方法[4]
1.3.1 试样的分解
取循环冷却水试样约500mL，加入硝酸将水样酸化至pH 为1左右㊂当水样中悬浮物较多时，可用中速定量滤纸过滤，滤液贮于聚乙烯塑料瓶内(试样可放置2周)㊂
74 广 州 化 工2018年3月
1.3.2 工作溶液的制备
根据试样中各元素的浓度范围，选取适合的标准曲线范围，配置Ca2+㊁Mg2+㊁Fe2+㊁Zn2+㊁Cu2+五种元素的混合标准溶液，使得样品溶液浓度落在标准曲线标准点范围内㊂
1.3.3 测 定
根据仪器要求调节射频功率，冷却气㊁载气和辅助气流量㊁蠕动泵速，积分时间，仪器开机点火后需至少稳定30min㊂在仪器的最佳条件下，进行波长校正，然后以测定的光强度为纵坐标，相对应的元素含量mg/L为横坐标，绘制出校准曲线，相关系数应R≥0.999㊂每个样品平行测定三次，结果数值取平均值㊂
2 结果与讨论
2.1 分析线的选择香茅叶
分析线的选择应考虑被测元素的含量，基体效应，干扰元素含量及谱线的灵敏度㊂本实验从仪器分析线数据库中调取钙㊁镁㊁铁㊁铜㊁锌各分析线中灵敏度较高的谱线各数条㊂进行了检出限的测定㊂对
空白溶液平行测定10次，计算标准偏差，按照检出限公式；为方法的检出限，为置信因子，一般取3；为标准偏差；计算各谱线的检出限[5]㊂
钙393.9nm㊁镁280.2nm两条谱线信背比较高，在试样浓度低时，灵敏度很高，适用于痕量分析㊂但在试样浓度较高时，火焰易发生自吸现象，造成标准曲线的弯曲㊂本文将Ca㊁Mg两元素的测试浓度范围分为两部分0.5~5mg/L和5~ 50mg/L，在样品浓度高于5mg/L以上时，推荐使用Ca317.9nm 和Mg285.2nm两条次灵敏线，保证数据的真实性和可靠性㊂同时又考察各谱线的相关系数，取线性相关系数R≥0.999的作为备选谱线㊂最终以信背比高㊁检出限低㊁线性最好者为本文推荐的分析线，列于表1㊂
表1 各元素的分析线及线性范围
Table1 Analysis line and linear range of each element 元素波长/nm信背比
DL/
(mg/L)标准曲线
相关系数
标准曲线
线性范围/
(mg/L) Ca393.3999990.0010.99990.5~5 Ca317.916000.00215~50 Mg280.2999990.0010.99990.5~5 Mg285.2190000.00115~50 Fe259.948000.0010.99980.1~10 Cu324.756000.0010.99950.1~10 Zn213.8170000.0020.99980.1~10 2.2 精密度试验[6]
本文分别用高㊁低两种浓度的标准溶液进行精密度测试㊂用标准溶液连续测10次，计算相对标准偏差作为短期稳定性的结果㊂同时用标准溶液每间隔15分钟测一次，用测得的10次结果计算相对标准偏差值作为长期稳定性的结果㊂由表2可知，短期稳定性和长期稳定性的相对标准偏差均小于1.0%，说明方法具有良好的精密度和重复性，能够满足测试的要求㊂
表2 各元素的精密度试验结果
Table2 Precision results of each element
浓度值钙镁铁铜锌
短期稳定性
红豆蛋糕高浓度
低浓度配制浓度/(mg/L)101010410相对标准偏差/%0.150.260.250.150.21配制浓度/(mg/L)0.40.40.40.160.4相对标准偏差/%0.240.230.170.210.46
长期稳定性
高浓度菊花什么时候开
低浓度配制浓度/(mg/L)101010410相对标准偏差/%0.360.420.370.460.14配制浓度/(mg/L)0.40.40.40.160.4相对标准偏差/%0.990.350.450.860.97
2.3 测试结果及验证实验
对循环水以及锅炉用水试样进行测定，同时采用加标回收法进行验证，见表3㊂通过计算,2个试样的回收率均在95%~ 105%之间，满足水样的测定要求，证明此方法是准确可靠的㊂
表3 各种元素加标回收实验结果
Table3 Standard addition recovery results of each element
来源钙镁铁铜锌
循环冷凝水
1#
2#
水样测定值/(mg/L)24.6515.622.221.458.67加标值/(mg/L)25.0015.002.001.008.00
加标后测定值/(mg/L)49.3730.254.212.4416.69平均回收率/%999810099100测定值/(mg/L)10.7723.561.230.873.56加标值/(mg/L)10.0020.001.000.803.00
加标后测定值/(mg/L)20.3343.352.201.706.61平均回收率/%969997104102
培训会议主持词(下转第91页)
第46卷第6期黎殊，等:ICP-MS法测定明胶中铬含量的不确定度评定91
X=(C-C0)×50
1000×m=
5.72×50
0.2074×1000=1.38mg/kg
计算明胶中铬的含量:x=1.38mg/kg，则铬含量测量的合成标准不确定度为:uc=u rel×X，则u(x)=1.38×0.04319mg/kg= 0.060mg/kg㊂
4.6 扩展不确定度U
取k=2(置信水平为95%)，则U=k×u(x)=2×0.060mg/kg= 0.12mg/kg㊂
4.7 结果报告
应用ICP-MS测定明胶中铬含量结果可表示为(1.38±0.12)mg/kg,k=2㊂
5 结 论
本文采用ICP-MS测定明胶中铬的含量，并对其进行了不确定度的评定㊂通过不确定度分量评定计算，对影响结果准确度的因素从大到小为标准曲线拟合引入的测量不确定度，样品测量重复性引入的不确定度，定容和称量引入的不确定度㊂对于采用ICP-MS测定铬的过程中，标准拟合曲线的制备和样品前处理是关键的步骤，规范操作，减少因操作不慎引入的不确定度㊂在检测同时，附上测量值的不确定度具有重要意义，不仅使得实验结果更加完整，也确保数据的准确度和可靠性㊂
参考文献
[1] 占文慧，程仕群，万春艳，等.ICP法测定食用明胶中的铬[J].广州
化工,2015,43(3):122-124.
[2] 徐晓飞，陈少洁，刘玮，等.不同来源明胶软糖质构的研究[J]，中
国食品添加剂,2017(11):1-6.
[3] 国家质量监督检验检疫总局.JJF1135-2005化学分析测量不确
定度的评定[S].2005.
[4] 谢华林，张萍.ICP-MS法测定食用明胶中重金属元素[J].食品
科技,2012,37(9):328-335.
[5] 陈红梅，张滨.ICP-MS法测定茶叶中铅，铬，镉，砷，铜等重金属元
素[J].食品安全质量检测学报,2011,2(4):193-197. [6] 杨勇，吴琳琳，罗奕，等.HPLC-CAD法测定乳制品中果糖，葡萄
十画的字有哪些
托尔斯泰主义
糖，蔗糖，乳糖，半乳糖和麦芽糖含量的不确定度评定[J].中国食品添加剂,2015(9):172-180.
[7] 刘长姣，王思琪，王磊，等.HPLC法测定红景天苷含量的不确定度
评定[J].中国食品添加剂,2017(11):155-159.
[8] 孟繁磊，张之鑫，武巍，等.基于QuEChERS-UPLC-MS-MS技术测
定人参中醚菌酯残留量的不确定度评估[J].中国食品添加剂, 2017(10):141-146.
[9] 刘长姣，熊湘炜，郑霞，等.HPLC法测定黑米中矢车菊素-3-葡萄
糖苷含量的不确定度评定[J].中国食品添加剂,2017(10):147-151.
[10]国家质量监督检验检疫总局.JJG196-2006常用玻璃量器检定规
程[S].北京：中国计量出版社,
2006.
(上接第74页)
3 结 论
本文采用ICP-OES法对循环冷却水中Ca2+㊁Mg2+㊁Fe2+㊁Zn2+㊁Cu2+含量进行测定㊂通过对分析线，信背比㊁线性㊁线性范围等方面进行考察，选取了各元素最佳的分析线㊂同时对方法的精密度和回收率进行讨论，结果表明此方法检出限低㊁线性好，线性范围宽，方便快速，并实现多元素同时测定，实验数据准确可靠，是循环冷却水中金属离子定量分析的一种行之有效的测定方法㊂
参考文献
[1] 刘汉波.工业循环冷却水水质分析中的硬度和碱度测定[J].冶金孩子满月微信红包贺词
动力,2005(2):62-63.
[2] GB/T14636-2007工业循环冷却水中钙㊁镁含量的测定原子吸收
光谱法[S].
[3] HG/T3609-2000工业循环冷却水水质分析方法规则[S].
[4] GB/T23942-2009化学试剂电感耦合等离子体原子发射光谱法通
则[S].
[5] GB/T20125-2006低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子
体发射光谱法[S].
[6] 梁媛，郭浩龙.ICP-OES法测阻垢缓蚀剂中总磷的含量[J].广州
化工,2017,45(11):139-140.
