| 杜林琳
(武漢石油化工廠 供水車間，湖北 武漢 430082) 摘要：針對現(xiàn)行《循環(huán)水分析和試驗方法》中循環(huán)水總鐵測定方法中存在的問題進(jìn)行了改進(jìn)，提出了新的測定方法。試驗結(jié)果表明，新方法簡單快速，反應(yīng)完全，穩(wěn)定性好，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2％，加標(biāo)回收率為98％～102％，適用于生產(chǎn)實際。
關(guān)鍵詞：總鐵；循環(huán)水；水質(zhì)測定；鄰菲羅啉
中圖分類號：TU991.21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1009-2455(2004)03-0054-03 An Improvement of Determination Method for Total Iron in Circulating Water
DU Lin-lin
(Water Supply Workshop of Wuhan Petrochemical Plant，Wuhan 430082，China) Abstract：An improvement has been made with a new determination method proposed in view of the
existing questions with the method to determine the total iron in circulating water in the current Method for Analysis and Test of Circulating Water.The results of tests showed that the new method was simple and quick，with which the reaction was complete，the stability was good，the relative standard deviation was smaller than 2％，and the standard sample-added recovery rate was 98％～102％，which indicates that this method is applicable to actual production.
Key words：total iron；circulating water；watev analysis；0-phenanthroline 總鐵是循環(huán)水的一個重要水質(zhì)指標(biāo)，其含量高低可反映出循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕情況，一般控制總鐵含量小于0.5 mg／L，特別是使用聚磷酸鹽作為水處理劑的系統(tǒng)更要嚴(yán)格控制其含量，因而如何準(zhǔn)確測定總鐵含量十分重要。《冷卻水分析和試驗方法》中規(guī)定采用鄰菲羅啉分光光度法測定循環(huán)水中總鐵含量，由于該方法中存在Fe3+還原不徹底，顯色反應(yīng)不穩(wěn)定等不足，因而通過一系列試驗，對原測定方法進(jìn)行了改進(jìn)，使分析結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠。 1 現(xiàn)行分析方法及存在問題 1.1 方法原理
亞鐵離子在pH值3～9的條件下，與鄰菲羅啉反應(yīng)，生成桔紅色絡(luò)合離子，此絡(luò)合離子在pH值3～4.5時最為穩(wěn)定[1]。
1.2 存在問題
1.2.1 Fe3+還原不完全
依標(biāo)準(zhǔn)方法，取4個循環(huán)水水樣，分別在煮沸前、后加入鹽酸羥胺1 mL，其余測試條件不變，測試結(jié)果見表1。 表1 鹽酸羥胺加入順序的影響 | 序號 | ρ（Fe總）/（mg·L-1) | | 煮沸后加入鹽酸羥胺 | 煮沸前加入鹽酸羥胺 | | 1 | 0.116 | 0.128 | | 2 | 0.208 | 0.238 | | 3 | 0.154 | 0.174 | | 4 | 0.582 | 0.607 | 由表1可知，在煮沸前加入鹽酸羥胺測得結(jié)果均上升，說明加入鹽酸羥胺后再煮沸更有利于Fe3+的還原，而且還能消除強(qiáng)氧化劑的影響[2]。
基于此，在方法改進(jìn)中采取了煮沸前加入鹽酸羥胺溶液。
1.2.2 pH值對顯色反應(yīng)的影響
標(biāo)準(zhǔn)方法利用剛果紅試紙及1+1氨水調(diào)節(jié)pH值。由于剛果紅試紙變色范圍為pH(藍(lán))3.0～5.0(紅)，在實際水樣測定中，用1+1氨水作為緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值，操作偏差大，易使pH值偏高，顯色反應(yīng)大多在pH值6～9，不穩(wěn)定，導(dǎo)致數(shù)據(jù)重現(xiàn)性差，結(jié)果偏低。
由于鄰菲羅啉能與某些金屬離子形成有色絡(luò)合物干擾鐵的測定，但在乙酸-乙酸胺緩沖溶液中，不大于鐵濃度10倍的銅、鋅、鈷、鉻及小于2mg／L的鎳不干擾測定。同時考慮到亞鐵離子與鄰菲羅啉反應(yīng)生成的絡(luò)合離子在pH值3～4.5時最為穩(wěn)定，因而改用乙酸-乙L酸胺作為緩沖溶液。 2 改進(jìn)后的分析方法 2.1 試劑
鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取0.7020g硫酸亞鐵銨溶于少量蒸餾水中，加20mL濃硫酸移人1000mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。此溶液含鐵離子0.1 mg／mL。將此溶液稀釋10倍后，作為鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，鐵的質(zhì)量濃度為0.01 mg／mL；1+3鹽酸；10％鹽酸羥胺溶液；0.12％鄰菲羅啉溶液；乙酸胺緩沖溶液：稱取250g乙酸胺，加入700mL冰乙酸，用水稀釋至1L。
2.2 改進(jìn)的分析方法
取50.0mL混勻水樣于150mL錐形瓶中，加入1+3鹽酸3.0mL，10％鹽酸羥胺溶液1.0mL搖勻，加熱煮沸至溶液剩15mL，左右，冷卻后移入50mL比色管中。加入0.12％鄰菲羅啉溶液2.0mL，混勻后再加入乙酸胺緩沖溶液5.0mL，加蒸餾水至刻度，混勻，放置lOmin后于510nm處，用3cm比色皿，以試劑空白作參比測其吸光度。
2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
取標(biāo)液0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL分別加入7個150mL錐形瓶中，加蒸餾水至50mL，將測得的吸光度繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。 3 結(jié)果與討論 3.1 加酸量的確定
為了確定合適的顯色反應(yīng)條件，在其它條件不變的前提下，針對改進(jìn)方法中1+3鹽酸的加入量進(jìn)行了一系列試驗，結(jié)果見表2。 表2 加酸量的影響 | 樣品號 | 吸光度A | | 1.0mL | 2.0mL | 3.0mL | 4.0mL | 5.0mL | | 1 | 0.080 | 0.085 | 0.090 | 0.091 | 0.076 | | 2 | 0.119 | 0.125 | 0.135 | 0.136 | 0.092 | 由表2可知，當(dāng)加入1+3鹽酸3.0，4.0mL時，吸光度A最大，基本一致，綜合考慮pH值等因素，在改進(jìn)方法中選取了加3.0mL鹽酸溶液。
在本次試驗中，同時對不同加酸條件下的顯色pH值進(jìn)行了逐一測定。發(fā)現(xiàn)當(dāng)鄰菲羅啉過量時，該方法在pH值3.0～3.5顯色反應(yīng)速度快，吸光度A值最大，而當(dāng)加入5.0mL 1+3鹽酸時，由于其顯色pH值小于2.0，A值急劇下降。
3.2 平行測定試驗
分別取4個循環(huán)水場水樣用改進(jìn)方法進(jìn)行平行測定，結(jié)果見表3。 表3 循環(huán)水總鐵平行測定結(jié)果 | 樣品號 | 測定值/（mg·L-1) | 平均值/（mg·L-1) | 標(biāo)準(zhǔn)偏差 | 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差/% | | 1 | 0.145 | 0.145 | 0.150 | 0.148 | 0.148 | 0.152 | 0.148 | 0.0028 | 1.9 | | 2 | 0.126 | 0.124 | 0.129 | 0.130 | 0.127 | 0.130 | 0.128 | 0.0024 | 1.9 | | 3 | 0.267 | 0.270 | 0.265 | 0.270 | 0.272 | 0.276 | 0.270 | 0.0038 | 1.4 | | 4 | 0.471 | 0.466 | 0.466 | 0.474 | 0.473 | 0.478 | 0.471 | 0.0047 | 1.0 | 由表3可知，各水樣測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2％，表明該分析方法精密度高，完全能滿足測定要求。
3.3 加標(biāo)回收試驗
選取三循水樣按改進(jìn)方法進(jìn)行加標(biāo)回收試驗，分別加入鐵標(biāo)樣0.10，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00 mg，計算加標(biāo)回收率，結(jié)果見表4。 表4 加標(biāo)回收測定結(jié)果 | 水樣中總鐵質(zhì)量/mg | 加入鐵標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量/mg | 實測總鐵質(zhì)量/mg | 回收質(zhì)量/mg | 回收率/% | | 0.270 | 0.10 | 0.369 | 0.099 | 99.0 | | 0.20 | 0.468 | 0.198 | 99.0 | | 0.40 | 0.675 | 0.405 | 101.2 | | 0.60 | 0.880 | 0.610 | 101.6 | | 0.80 | 1.060 | 0.790 | 98.8 | | 1.00 | 1.263 | 0.993 | 99.3 | 由表4可知，改進(jìn)方法加標(biāo)回收率為98％～102％，符合分析要求，可用于循環(huán)水總鐵測定。
由于該循環(huán)水中投加水穩(wěn)劑為有機(jī)膦酸鹽，其總磷含量4～5 mg／L，通過對加標(biāo)試驗結(jié)果分析，說明循環(huán)水中低含量的聚磷酸鹽和有機(jī)膦酸鹽不干擾該方法的測定。
3.4 二種方法的結(jié)果對比
對各循環(huán)水樣分別采用二種方法進(jìn)行總鐵含量分析，測得結(jié)果見表5。 表5 二種方法結(jié)果對比 | 樣品 | ρ（Fe總）/（mg·L-1) | | 標(biāo)準(zhǔn)方法 | 改進(jìn)方法 | | 1 | 0.116 | 0.148 | | 2 | 0.174 | 0.212 | | 3 | 0.194 | 0.234 | | 4 | 0.533 | 0.599 | | 標(biāo)樣 | 0.476 | 0.502 | 注：標(biāo)樣ρ（Fe總）=0.50mg/L
由表5可知，改進(jìn)方法的測定結(jié)果大于標(biāo)準(zhǔn)方法，表明改進(jìn)方法對Fe3+還原更徹底，顯色反應(yīng)更完全。
3. 5 注意事項
①以乙酸-乙酸胺作緩沖溶液，其顯色pH值穩(wěn)定，數(shù)據(jù)精密度高。但應(yīng)注意乙酸胺試劑可能含有微量鐵，在分析時加入量一定要準(zhǔn)確。
②改進(jìn)后方法適用于循環(huán)水中總鐵含量小于1mg／L，其平行測定兩結(jié)果差小于0.02mg／L。當(dāng)水樣中含鐵量較高時(大于2.0mg／L)，應(yīng)視具體情況減少取樣量，控制吸光度A在0.2～0.6為宜。 4 結(jié)論 改進(jìn)后分析方法簡單快速，操作方便。克服了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)方法中的不足，還原更徹底，反應(yīng)更完全，穩(wěn)定性好，其測定精密度和準(zhǔn)確度高，適宜在循環(huán)水系統(tǒng)推廣、使用。 參考文獻(xiàn)：
[1] 中國石油化工總公司.冷卻水分析和試驗方法[M].北京：中國石化出版社，1993.41-43.
[2] 謝賢群，王立軍.水環(huán)境要素觀測與分析[M]北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.
作者簡介：杜林琳(1967-)，女，湖北武漢人，工程師，1989年 畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)系， 電話(027)86515662-65504，sqzrdll@21cn.com。 | 
