电厂化学教学郝丽芬电厂化学之水化验(项目一)课件

火电机组电厂化学

火电厂水处理之水质分析与监测

水质分析

?热力发电厂水质分析的对象是水样品和蒸汽样品，以锅炉出口压力为3.8-25.0MPa机组正常运行状态为例，具体包括原水、补给水、给水、炉水、蒸汽、凝结水、疏水和生产回水、热网补充水、发电机内冷水等。

热力发电厂水、汽样品的监测项目

序号

123456名称

原水

补给水

给水

炉水

蒸汽

凝结水

检测项目

电导率、pH、固形物、化学耗氧量以及各种阳、阴离子含量等的水质全分析

硬度、二氧化硅、电导率、碱度

硬度、溶氧、电导率、二氧化硅、钠、铁、铜

含盐量、二氧化硅、氯离子、磷酸根、电导率、pH电导率、二氧化硅、钠

硬度、溶氧、电导率、二氧化硅、钠

789疏水、生产回水

热网补充水

硬度、铁、油

溶氧、总硬度、悬浮物

发电机内冷水

电导率、铜、pH水质分析试验室的仪器、设备

?一般要求试验室应具备的化学分析的仪器、设备包括：分析天平、分光光度计、电导率仪、pH计、pNa计、pX计等仪器，高温炉、电炉、水浴锅、恒温烘箱、电冰箱、带回归计算功能的计算器等设备，以及常用的玻璃仪器和所需各等级的化学药品、试剂。此外，条件允许时，可以配备原子吸收分光光度仪、离子色谱仪等精密分析仪器，提高分析工作的准确性和工作效率。

电子分析天平各部件及外形

分光光度计

1—数字显示器

2—吸光度调零旋钮

3—选择开关

4—吸光度调斜率电位器

5—浓度旋钮6—光源室

7—电源开光

8—波长手轮

9—波长刻度窗

10—试样架拉手

11—T=100%旋钮

12—T=0%旋钮

13—灵敏度调节旋钮

14—干燥器

15—样品室盖

电导率仪

pH计

钠度计

浊度仪

原子吸收分光光度计

水质分析的样品的采集

?采集水样时需要根据试验的目的、水样的性质、周围条件选用合适的取样器，采集水样必须满足的两个基本要求是：有充分的代表性和足够的体积。一般要求单项分析水样不少于300mL，全分析水样不少于5000mL。天然水采集时，根据试验目的选用表面取样器或泵式取样器进行取样。电厂热力系统水样多数是从管道或工业设备中采取的，取样器的材质一般采用耐腐蚀的不锈钢材料，采集高温、高压的水样时，必须安装加压装置和足够的冷却装置，水样采集时应进行适当的管道冲洗，使水流量约为700mL/min，水样采集温度低于40℃。

?测定水样中不稳定的成分时，需要加入适当的试剂进行处理，例如：测定铜、铁时需要取样后立即加酸密封。水样采集后需要粘贴标签，注明水样名称、检测项目、取样方法、取样地点、取样人、时间、温度及其他信息。

?水样采集后需要尽快检测，受污染的水样的保存时间不超过12-24h，未受污染的水样不超过72h。对于温度、溶解氧等项目需要现场测定，对pH值、电导率、CO2、酸度、碱度等易变项目，尽可能在12-24h检测

水质分析中溶液浓度的表示方法

?溶液浓度就是指一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量。水分析中溶液浓度的常用表示方法包括物质量浓度、质量浓度、质量分数、体积分数、滴定度、V1+V2表示的浓度等多种表示方法，几种浓度之间可以通过相应的换算系数进行换算。

标准溶液及标签书写的内容和格式

?标准溶液包括标准滴定液、基准溶液和元素（或组分）标准溶液。标准溶液的配制、标定、校验、稀释等都要有详细的记录，标签书写要求内容齐全、字迹清晰、符号准确，书写内容应包括溶液名称、浓度类型、浓度值、介质、配制日期、有效期、配制人、注意事项等。

???********（单位/实验室名称）

标准溶液

溶液名称

氢氧化钠标准溶液

?溶液浓度c(NaOH)=0.1015mol/L?配制人

?配制日期

2013.6.30?环境条件

29℃

53%?有效期

2013.8.30?备注

水质分析

一般溶液及标签书写的内容和格式

?在检测工作中一般溶液的浓度不参与被测组分含量的计算，通常是用来作为“条件”溶液，如控制酸度、指示终点、消除干扰、显色剂等，按照用途可以分为显色剂溶液、掩蔽剂溶液、缓冲溶液、萃取溶液、吸收液、指示剂溶液、沉淀剂溶液等。一般溶液除特殊要求外，不需要详尽的配制记录。一般溶液标签的书写内容应该包括名称、浓度、介质、日期、配制人和注意事项或其他说明。

???********（单位/实验室名称）

标准溶液

溶液名称

氢氧化钠标准溶液

?溶液浓度c(NaOH)=0.1015mol/L?配制人

?配制日期

2013.6.30?环境条件

29℃

53%?有效期

2013.8.30?备注

水质分析

水质分析中标准溶液的配制

??HCl标准溶液的浓度[c(HCl)](mol/L)

浓盐酸的体积（V/mL）

HCl标准溶液的配制和标定

（1）配制

按照下表量取相应体积的浓盐酸，注入1000mL水中，摇匀。

1

0.5

0.1

90

45

9

?（2）标定

将工作基准试剂无水碳酸钠在270～300℃的高温炉中灼烧至恒重，按照下表规定称取无水碳酸钠，溶于50mL水中，加10滴溴甲酚绿-甲基红指示液，用配制好的盐酸溶液滴定至溶液由绿色变为暗红色，煮沸2min，冷却后继续滴定至溶液为暗红色。同时做空白试验。

HCl标准溶液的浓度[c(HCl)](mol/L)

工作基准试剂无水碳酸钠的质量（m/g）

1

0.5

0.1

1.9

0.95

0.2

H2SO4标准溶液的配制和标定

?（1）配制

按照下表量取相应体积的浓硫酸，缓缓注入1000mL水中，冷却，摇匀。

1

0.5

0.1

H2SO4标准溶液的浓度[c(H2SO4)](mol/L)浓硫酸的体积（V/mL）

30

15

3

?（2）标定

将工作基准试剂无水碳酸钠在270~300℃的高温炉中灼烧至恒重．按照下表规定称取无水碳酸钠，溶于50mL水中，加10滴溴甲酚绿-甲基红指示液，用配制好的硫酸溶液滴定至溶液由绿色变为暗红色，煮沸2min，冷却后继续滴定至溶液为暗红色。同时做空白试验。

H2SO4标准溶液的浓度[c(1/2H2SO4)](mol/L)工作基准试剂无水碳酸钠的质量（m/g）

1

1.9

0.5

0.1

0.95

0.2

NaOH标准溶液的配制和标定

?（1）配制

称取110gNaOH，溶于100mL无CO2的水中．摇匀，注入聚乙烯容器中，密闭放置至溶液清亮。按照表量取相应体积的上层清液，用无CO2的水稀释至1000mL。摇匀。

NaOH标准溶液的浓度[c(NaOH)](mol/L)NaOH液的体积（V/mL）

1

54

0.5

0.1

27

5.4

?（2）标定

将工作基准试剂邻苯二甲酸氢钾在105～110℃的恒温干燥箱中干燥至恒重，按照下表规定称取邻苯二甲酸氢钾，加无CO2的水溶解，加2滴酚酞指示液(10g/L)，用配制好的氢氧化钠溶液滴定至溶液呈粉红色，并保持30s。同时做空白试验。

氢氧化钠标准溶液的浓度[c(NaOH)](mol/L)1

0.50.1

工作基准试剂邻苯二甲酸氢钾的质7.53.60.75量（m/g）

808050无CO2的水的体积（V/mL）

KMnO4标准溶液的配制和标定

??（1）配制

称取3.3g高锰酸钾，溶于1050mL水中，缓慢煮沸15min，冷却，于暗处放置两周后过滤，贮存在棕色瓶中。

（2）标定

称取0.25g在105～110℃的恒温干燥箱中干燥至恒重的工作基准试剂草酸钠，溶于100mL硫酸溶液(8+92)中，用配制好的高锰酸钾溶液滴定，近终点时加热至65℃，继续滴加至溶液呈粉红色，并保持30s。同时做空白试验。

乙二胺四乙酸二钠(EDTA)标准溶液的配制和标定

?（1）配制

按照下表规定量称取乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，加入1000mL水，加热溶解，冷却，摇匀。

乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液的浓度[c(EDTA)](mol/L)0.1

0.05

0.02

208乙二胺四乙酸二钠的质量（m/g）

40

??（2）标定

1）对于乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液[c(EDTA)=0.1mol/L][c(EDTA)=0.05mol/L]，将工作基准试剂氧化锌在800±50℃的高温炉中灼烧至恒重，按照下表规定称取氧化锌，用少量水湿润，加2mL盐酸溶液(20％)溶解，加水100mL，用氨水(10％)调节pH值为7～8，加10mL氨-氯化氨缓冲溶液(pH≈l0)及5滴铬黑T指示剂（5g/L)，用配制好的乙二胺四乙酸二钠溶液滴定至溶液由紫色变为纯蓝色。同时做空白试验。

乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液的浓度[c(EDTA)](mol/L)工作基准试剂氧化锌的质量（m/g）

0.10.050.30.15Na2S2O3标准溶液的配制和标定

??（1）配制

取26g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O），加0.2g无水碳酸钠，溶于1000mL水中，缓慢煮沸10min，冷却，放置两周后过滤。

（2）标定

取0.18g在120±2℃的恒温干燥箱中干燥至恒重的工作基准试剂重铬酸钾，置于碘量瓶中，溶于25mL水，加2g碘化钾、20mL硫酸溶液(20%)，摇匀，在暗处放置10min。加150mL水，用配制好的硫代硫酸钠溶液滴定，近终点时加2mL淀粉指示液（10g/L）,继续滴加至溶液由蓝色变为亮绿色。同时做空白试验。

碘标准溶液的配制和标定

??（1）配制

取13g碘和35g碘化钾溶于100mL水中，稀释至1000mL，摇匀，贮存在棕色瓶中。

（2）标定

取35.00~40.00mL配制好的碘溶液，置于碘量瓶中，加150mL水，用硫代硫酸钠标准滴定溶液c(Na2S2O3)=0.1mol/L滴定，近终点时加2mL淀粉指示液(10g/L)，继续滴加至溶液蓝色消失。同时做空白试验：取250mL水，加0.05～0.20mL配制好的碘溶液和2mL淀粉指示液(10g/L)，用硫代硫酸钠标准滴定溶液c(Na2S2O3)=0.1mol/L滴定至溶液蓝色消失。

水质分析化验

电导率的测定

???溶解于水中的酸、碱、盐电解质，在溶液中解离成

正、负离子，使电解液具有导电能力，其导电能力的大小通常用电导率来表示。在特定条件下距离为lcm、截面积为lcm2的两个电极之间介质电阻的倒数称为电导率，溶液的电导率与电解质的性质、浓度、温度等因素有关。一般，溶液电导率是指25℃时的电导率。

电导率的单位是S/m，实际水的电导率很小，所以经常用μS/cm表示，其换算关系为1S/m=103mS/m=106μS/m=104μS/cm。铂电极和铂黑电极是实验室常用的电极，电导池常数在出厂时会标示在电极上，对未知常数的电极或者需要校正电导池常数时，可以用被测电极测定已知电导的氯化钾标准溶液计算出。

仪器

电导率仪：测量范围0～10μS/cm；电导电极；专用采样瓶。

pH的测定

?pH的测定有目视比色法和玻璃电极法。目视比色法的原理是：不同的酸碱指示剂在不同的pH范围内显示不同的颜色，在一系列已知pH的缓冲溶液中，加入预选的指示剂，以其所显示的颜色作为标准色，向水样中加入同种指示剂，显色后与标准色比较，来测定水样的pH值。但是，含有氧化剂、还原剂、色素的水样和高含盐量、混浊水样、除盐水等水样不能采用目视比色法。玻璃电极法是以氢离子选择性电极和参比电极组成测量电池测量电极电位，来测定水样的准确pH值。实际应用较多的是玻璃电极法。

悬浮物的测定

??水中颗粒直径大于10-4mm的微粒称为悬浮物，是引起水混浊现象的原因。水在静止时，较轻的悬浮物会浮于水面称为漂浮物，较重的则下沉，称为可沉物。漂浮物主要是动植物产生的物质或死亡后的腐败产物，是一些有机化合物。可沉物主要是砂子和黏土类无机化合物。悬浮固形物在水中是不稳定的，容易去除。

悬浮物的测定原理是用一定的过滤材料过滤一定体积的水样，将分离出来的固体物质和过滤材料在105～110℃烘箱中干燥至恒重，称量测定增重计算所得。使用不同的过滤材料可以得到不同的测定结果。所以，测定结果需要注明所使用的过滤材料。一般测定悬浮物的过滤材料采用G4玻璃过滤器或定量快速滤纸。

全固体的测定

??全固体是溶解固体和悬浮物的总和。依据水样中成分的不同，全固体的测定方法分为三种：第一种方法适用于普通水样；第二种方法适用于炉水等酚酞碱度高的水样，测定时需要加入与其等物质量的硫酸标准溶液；第三种方法用于含有大量吸湿性很强的固体物质，如氯化镁、氯化钙、硝酸钙、硝酸镁等的苦咸水，测定时需要加入适量的碳酸钠标准溶液。使其转化为碳酸钙、碳酸镁、氯化钠、硝酸钠等不易吸潮的物质，便于称量恒重。

所取水样的体积应该使蒸干残留物的重量在50～100mg，在蒸干、烘干过程中，需要在蒸发皿上放置玻璃三脚架并加盖玻璃表面皿，防止杂物落入影响试验结果。对于含盐量较少的水样，可以在通风橱内再加防护罩或采用真空蒸发的方法。

水中阳离子的测定

?

水中阳离子的主要监测项目包括硬度、钙、镁、钾、钠、铜、铁、锌、铝、铵等离子，阳离子的测定方法主要包括:EDTA络合滴定法测定硬度、钙、镁、锌等离子;原子吸收分光光度法

测定钙、镁、钾、钠、铜、铁、锌等离子;分光光度法测定铁、铝、锌、铜等离子;火焰光度法测定钾、钠离子；离子选择性电极测定铵离子。每一种离子的测定方法有多种，需要根据测定水样的类型、所测定离子的浓度，以及检测方法的测定范围等来确定测定方法。

EDTA络合滴定法测定硬度和钙镁离子

钙离子、镁离子都能与EDTA形成稳定的络合物，其络合稳定常数分别为1010.7、8.710，控制不同的滴定pH值，选择相应的指示剂控制滴定终点，根据消耗的EDTA体积，可以计算出硬度值和钙、镁离子浓度。

?磺基水杨酸分光光度法测定全铁

????（1）先将水样中的Fe2+离子用过硫酸铵氧3+3+化成Fe，在pH=9～11的条件下，Fe与磺基水杨酸生成在425nm具有最大吸收波长的黄色络合物。

（2）主要仪器和试剂

1）分光光度计。

3+2）Fe标准溶液。

火焰光度法测定钾离子

?????

(1)用火焰激发溶液中钾离子而产生特定的辐射光谱，以火焰光度计检测光强度得出钾离子含量。钙镁等的干扰可以用钠的缓冲溶液来消除。

(2)主要仪器和试剂

1)火焰光度计。

2)钾标准溶液，ρ(K+)=50μg/mL。

3)钠缓冲溶液，1.0mg/mL。

离子选择性电极测定钠离子

?

离子选择性电极测定钠离子的测量原理与氢离子选择性电极测pH相同。用钠离子选择性电极——pNa电极与甘汞参比电极同时浸人水溶液组成测量电池，测量钠离子的电极电位。在测定时，所用的高纯水、定位溶液、校核溶液、被测水样都要用二异丙胺碱化至pH>10，防止水中氢离子取代电极敏感膜表面层硅酸盐骨架中的钠离子，造成较长时间内测试结果偏大。选用pNa4标准溶液(2.3mgNa+/L)为定位液，用pNa5标准溶液(0.23mgNa+/L)校核。水样在碱化后直接测定。

原子吸收分光光度法测定钙、镁、钾、钠、铜、铁、锌等离子

?

原子吸收分光光度法是基于物质所产生的原子蒸气对待测元素特征谱线的吸收作用来进行定量分析的分析方法。它的优点是特效性、准确性和灵敏度都很好。相比较其他方法，原子吸收分光光度分析法在测定中所受到的干扰要小得多，大部分共存离子对测定都没有影响。

水中阴离子的测定

??水中阴离子主要包括碳酸根、重碳酸根、氢氧根

、氯根、硫酸根、硝酸根、亚硝酸根、磷酸根、磷酸氢根、氟等离子，阴离子的测定方法包括容量法测定碱度、碳酸根、重碳酸根、氢氧根、氯根等离子，重量法测定硫酸根离子，分光光度法测定硫酸根、硝酸根、亚硝酸根、磷酸根、磷酸氢根等离子，离子色谱法测定水中氟、氯、磷酸根、硫酸根、硝酸根，亚硝酸根等离子。依据实际工作需要和条件选择合适、准确的监测方法。

根据热力发电厂实际工作的特点，选取部分阴离子的常用、典型测定方法，来着重介绍各类方法的操作和计算。包括酸碱滴定容量分析法测定碱度、碳酸根、重碳酸根、氢氧根，重量法测定硫酸根，沉淀滴定容量分析法测定氯根和离子色谱法同时测定氟、氯、磷酸根、硫酸根、硝酸根、亚硝酸根。

酸碱滴定容量分析法测定碱度、碳酸根、重碳酸根、氢氧根

?????

(1)水中碱度是指水中含有能接受H+的物质的量。例如氢氧根、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐、磷酸氢盐、硅酸盐、硅酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、氨等都是水中常见的能接受H+的碱性物质。酚酞碱度是以酚酞作指示剂测得的碱度，终点约为pH=8.3。全碱度是以甲基橙作指示剂测得的碱度．终点约为pH=4.2。此外，也可以用pH酸度计代替指示剂控制滴定终点。

（2）主要仪器和试剂

1)酚酞指示剂，1%乙醇溶液。

2)甲基橙指示剂，0.1%水溶液。

3)硫酸标准溶液，c(1/2H2SO4)=0.1mol/L

重量法测定硫酸根

??????（1）在强酸性溶液中，氯化钡与硫酸根离子定量地产生硫酸钡沉淀，经过过滤洗涤，灼烧称重后，计算出硫酸根离子的含量。但是，磷酸盐和聚磷酸盐也会产生相应的钡盐沉淀，所以在水中磷酸盐和聚磷酸盐含量偏高时，会使测定结果偏高，应该用其他方法。

（2）仪器与试剂

1)恒温水浴、高温炉(0～1000℃)。

2)甲基红溶液：称取0.1g甲基红，溶于100mL60%的乙醇溶液中。

3)氯化钡溶液：5%。

4)硝酸银溶液：1.0%。

沉淀滴定容量分析法测定氯离子

?

沉淀滴定容量分析法测定氯离子需要控制溶液的pH值在6.5～7.2之间最好，不能超出6.5～10.5。酸性过强，CrO42-会与H+形成HCrO4－、H2CrO4，不能形成砖红色沉淀。碱性过强，Ag+会水解成2AgOH，甚至Ag2O沉淀。此外，水样中硫离子(S－)含量大于5mg/L，铁、铝含量大于3mg/L或水样颜色太深时，需要对水样加H2O2煮沸作脱色处理后测定。

离子色谱法同时测定水中氟、氯、磷酸根、硫酸根、硝酸根、亚硝酸根

??离子色谱法是一种有效的微量离子分析技术，它的特点是灵敏度高、选择性好、分离效果好、准确度高，而且可以快速地同时进行混合体系中多组分的定性、定量测定。

色谱柱的固定相是离子交换树脂，因为各种离子对离子交换树脂有着不同的亲和力，所以各种被测离子在色谱柱的固定相和流动相之间有不同的分配系数K，K值越大，表示溶质的离子与离子交换树脂的相互作用越强，在柱中的保留值越大。在淋洗液的淋洗下，亲和力小的离子先被淋洗下来，先流出色谱柱，亲和力大的后流出色谱柱，以此来达到分离的目的。离子流出的浓度越大，其电导也越大。将检测到的电导值对时间作图，就得到了色谱图。在实际测试中，色谱柱的固定相、淋洗液和操作条件不变，每种离子都有自己特定的时间参数，即浓度达到最大时所对应的时间，我们称为保留时间。此外，离子的总量和色谱峰的高度(或积分面积)成正比。因此，通过离子的保留时间与标准样品的对照可以进行定性测定，通过测定离子的色谱峰的高度(或积分面积)与该离子已知浓度标准溶液的对比计算可以定量地测定该离子的浓度。

蒸汽品质分析

???为了防止蒸汽管道积盐，特别是汽轮机内积盐，必须对汽包锅炉的饱和蒸汽和过热蒸汽进行监督。通过监督便于检查蒸汽品质劣化的原因，如饱和蒸汽合格而过热蒸汽不合格，表明蒸汽在减温时被污染。也可判断过热器内的盐类积盐量。

汽包炉的饱和蒸汽和过热蒸汽质量以及直流炉的主蒸汽质量应符合下表的规定。

蒸汽质量标准

项目

汽

包

炉

3.8~5.85.9~18.3标准值

标准值

直

流

炉

5.9~18.318.4~25期望标准期望标准期望值

值

值

值

值

钠

磷酸盐处理

挥发性处理

≤15

≤10

—

≤10

≤5

≤10

≤5

＜5＜3项目

汽

包

炉