如何准确测定锅炉水的相对碱度.docx

如何准确测定锅炉水的相对碱度张锦柱杨保民(昆明理工大学基础部 , 昆明 650093)摘要相对碱度是锅炉水质重要指标之一 , 采用双指示剂法测定误差较大 1 文章提出用单指示剂 - p H 联合测定法可大大提高测定准确度 1关键词水质标准 ; 总碱度 ; 相对碱度中图分类号TQ014蒸汽锅炉在生产运行中 , 为保证所产蒸汽质量 , 防止锅炉腐蚀和维持锅炉的正常运行 , 除了对锅炉给水的水质有严格的标准规定外 , 还对锅炉内经化学处理的锅炉水的水质 标准有明确的要求 1 如工作压力为 110116 M Pa 的低压蒸汽锅炉 , 国家颁布的锅炉水水质标准见表 1 :表 1 国家颁布的锅炉水水质标准SO2 -PO3 -总碱度/ mmolL - 1溶解固形物含量/ mgL - 1含量含量34相对碱度p H/ mgL - 1/ mgL - 1201012 350010301030 0 . 2经加药处理后 ,维持锅水一定 p H 值 (10 12) 和锅水总碱度 ( 820 mmol/ L ) , 可使水中积存的钙镁离子变为 CaCO3 和 MgCO3 水渣 , 以避免在受热面上浓缩生成坚硬密实的水垢 1 总碱度过高将使 O H - 升高造成锅炉缝隙部位发生苛性脆化影响锅炉寿命 , 为此 在水质标准中规定 NaO H 含量不得超过溶解固形物总量的 20 % , 即-相对碱度 = O H 40 ( mg/ L ) 13) 或过低 ( M 的锅炉水中各碱性离子的平衡浓度计算式为3- =( mmol/ L )( mmol/ L )O HP -M 1 CO2 - = 2M32或者CO 2 -( mmol/ L )= M3相对碱度 = ( P - M) 40 ( mg/ L ) 溶解固形物 ( mg/ L )上述双指剂法测定 , 有着两处明显的误差 1 一处是 “O H - 与 HCO - 不能共存”错误3结论造成 了忽视 HCO - 存在而带来的误差 ; 再一处是用酚酞为指示剂进行分步滴定而造3成的误差 1 二元弱碱 Na2 CO3 的 Kb1 / Kb2 略小于 104 , 分步滴定时第一突跃小 , 滴定终点难于控制 ; 选用酚酞指示剂指示第一终点时由红色褪为无色 , 终点色变迟钝且滞后 , 产生较 大终点误差 1 测定表明 , 待红色消失完全时 , p H 降至 717 (而计量点时 p H计 = 8131) 1 此时 , 因滴定过量使得部分 HCO - 生成 H CO 1 计算 p H 为 717 时 HCO - 的分布系数-32 33HCO3+ Ka HHCO - 1 = 9512 %=+ 2 + +HKa1HKa Ka31 2即是说 , 仅是分步滴定终点误差一项高达 418 %1为解决双指示剂法测定误差较大的问题 , 作者采用甲基橙指示剂 - p H 联合测定法(或称单指示剂 - p H 联合测定法) 对云南各高校锅炉水质进行测定和对比分析 , 得出了采 用双指示剂法测定相对碱度将产生 10 %左右误差的结论 , 并证实了单指示剂 - p H 联合测定法的可靠性 1单指示剂 - p H 联合测定法原理首先用直接电位法测定待测锅炉水的 p H 值 , 然后用甲基橙为指示剂 , 以盐酸标液滴 定测得锅炉水的总碱度 A1第 6 期张锦柱等 : 如何准确测定锅炉水的相对碱度99 A = cV 1000( mmol/ L )V 0根据物料平衡关系有 :总碱度A = O H1 CO2 - +- +HCO332A = O H - + 2 CO2 -3- 或+ HCO3设 c 为碳酸盐的分析浓度 , 则2 - +- c = COHCO33- -2 - 即c = A -O HCO3综合考虑各平衡关系 , 各碱性离子的平衡浓度计算式为O H - = 10p H - 14 1000(1)(2)( mmol/ L )2 -CO = c2 -3CO3Ka1 S a2( A - O H + -CO2 - )( mmol/ L )=3 H + 2 + H + )+Ka1Ka1 Ka2- =c( 3) HCO-3HCO3+ H Ka1= ( A - O H - - CO2 - )( mmol/ L )3+ 2 + H + +HKKKa1a1 a2-相对碱度 = O H 40 ( mg/ L )( 4) 溶解固形物 ( mg/ L )测定对云南十多所高校的锅炉水分别进行测定 , 现以昆明理工大学 DZL 4 - 3 锅炉水为例 ,测定过程如下 :用 p H 计测得该锅水 p H = 1117 , 测得溶解固形物为 1179 mg/ L取该锅水 V 0 = 10010 mL , 用双指示剂法 , 以 0109524 mol/ L HCl 标液分步滴定 , 两次 消耗盐酸标液体积为 V 1 = 13166 mL , V 2 = 7182 mL 1测定结果计算1) 双指示剂法2cV 1 0109524 13166P =1000 =1000 = 13101mmol/ LV 0100cV 2 0109524 7182M =1000 =1000 = 7145mmol/ LV 0100A = P + M = 13101 + 7145 = 20146mmol/ L因此+ =(1) O HP - M = 13101 - 7145emol/ L2 -(2) CO= M = 7145 mmol/ L3(3) 相对碱度 = 5156 40 = 0118911792) 单指示剂 - p H 联合测定法1117 - 14 1000 = 5101mmol/ L(1) O H = 10100 昆 明 理 工 大 学 学 报1997 年 ( V 1 + V 2 ) C根据1000 = 20146A =100c = A - O H - CO 2 - = 20146 - 5101 - CO 2 - 33即c = 15145 - CO 2 - 3Ka1 Ka2 CO 2 - = ( 15145 - CO 2 - )( 2)33H + 2 + KH + + KKa1a1 a2CO 2 -最后得= 7 . 59mmol/ L3+Ka1H- =(15145 - 7159) (3)HCO3+ 2 + KH + + KHKa1a1 a2HCO - = 0最后得(4)127mmol/ L3A = O H - + 2 CO2 - +-3总碱度= 5101 + 2 7159 + 0127 =HCO320146mmol/ L(5) 相对碱度 = 5101 40 = 0117011793) 双指示剂法的误差为01189 - 01170 100 % = 1112 %01170云南部分高校锅炉水质相对碱度的两种方法分析测定结果和对比误差等列入表 21表 2云南省部分高校锅炉水质相对碱度的测定合 双指示合测定法注 : 测定昆明理工大学锅炉水质采用盐酸标准溶液的浓度为 0109524 mol/ L , 测定其他院校锅炉水质均采用浓度为 011010 mol/ L 盐酸标准溶液 1通过各有关数据对比分析可以得出以下结论 :1) 在锅炉水中 O H - 与 HCO - 共存已是不争的事实 1 以昆明理工大学锅水测定结果为3例 , 在 CO2 - 和 HCO - 共存的体系中33- HCO01273H + = K= 516 10 - 11 = 10 - 1117a1 CO 3 -71593单位锅炉 型号p HV 1 / mLV 2 / mL总碱度/ mmolL - 1溶解固 形物 mgL - 1O H - / mmolL - 1相对碱度对比 误差/ %备注双指示 剂法单指示剂- p H 联 测定法剂法单指示剂- p H 联云南师范 大学KZL 2 - 8 1116111106172181011374142319801155011401017云南财贸学院DZL 2 - 10 12101616231871817210510184101001206011908140省教育服 务中心KZL 2 - 10 1118121735188181816506192613101167801153916云南民族 学 院DZL 1 - 7 111711128518017121480514851010114801135917昆明理工 大 学DZL 4 - 3 11171316671822014811795156510101189011701112云南中医 学 院KZW1 - 8 12101615051722214419921018910100122012010第 6 期张锦柱等 : 如何准确测定锅炉水的相对碱度101 即计算结果 p H = 1117 , 恰好与 p H 计所测 p H 为 1117 完全一致 , 说明联合测定法是比较准确的 12) 采用分步滴定因滴定突跃较小而产生较大终点误差 , 而第一终点指示剂酚酞因终 点滞后导致 V 1 偏大造成相对碱度偏大 13) 终点误差乃系统误差 , 具有单向性和重现性 1 实测结果均有 10 %左右的固定误差表明 , 该误差符合系统误差的特性 14) 通过以上对比与分析 , 可以得出双指示剂法有较明显系统误差难于进行准确测定 而联合测定法对测定相对碱度较为准确可靠的结论 1参考文献1 姚继贤等 1 工业锅炉水处理及水质分析 , 北京 : 劳动 人事出版社 , 1987 , 1091132 张锦柱 1 工业分析 , 重庆 : 重庆大学出版社 , 1997 , 77 89Ho w to Determine the Relat ive Ba sic ity in Boiler WaterZhang J inzhuYang Bao min(Depart ment of Basic Science , Kunming U niversit y of Science and Thechnolgy , Kunming 650093)AbstractRelative basicit y is one of t he important indexes of boiler water qualit y , whereas determining it by t hedouble indecators1met hod wo