循环冷却水中的锌离子的测定研究

循环冷却水中锌离子的测定研究

高灿柱1，程终发2，齐晓婧2，窦国金1

（1.山东大学环境科学与工程学院，山东济南250100；2.山东省泰和水处理有限公司，山东枣庄277100 ）

[摘要]建立了用二甲酚橙作显色剂测定循环水中锌离子的分光光度方法。最佳测定条件为pH 5.2-5.7，1.5g/L二甲酚橙3ml。循环水中常见物质：Ca2+＜1000mg/L，Mg2+＜400mg/L，Fe3+＜4mg/L，PO43-、六偏磷酸盐、焦磷酸盐(P浓度)＜2mg/L，HEDP＜50mg/L，PBTCA、PAA＜15mg/L，BTA、MBT＜4mg/L，均对锌离子的测定没有影响。ATMP对锌离子的测定有影响，可以通过加入一定量的Fe3+将其消除。该法测定快速，准确，适合工业循环水中锌离子的测定与控制。[关键词] 二甲酚橙；循环水；锌离子；分光光度法

[中图分类号] X832

工业循环水主要用在冷却系统中，冷却水系统通常有两种:直流冷却水系统和循环冷却水系统[1]。随着工业生产的发展，循环水的用量越来越大，世界各地均出现不同程度的供水不足现象。准确测定循环水各物质的浓度，使其能够多次循环使用，就显得尤为重要。循环水中的锌离子来自于加入的水质稳定剂，它是水稳剂的重要组成部分。在循环水中，锌离子是一种阴极性缓蚀剂，含量在1-2mg/L，锌离子的浓度检测与控制是循环冷却水缓蚀性能控制的关键[2]。目前测定循环水中锌离子的方法主要有EDTA滴定法[3-5]和锌试剂分光光度法[6-8]以及分光光度法[9-10]。EDTA滴定法对低浓度锌离子测定的准确性不好，不能真实反映水稳药剂的缓蚀阻垢性能。锌试剂分光光度法则存在以下问题：(1)所需水样体积越大，测定结果反而降低；(2)形成的蓝色络合物稳定时间较短；(3)有机膦

对其测定影响较大。

本文建立了二甲酚橙分光光度法测定循环水中的锌离子，并且较系统的研究了循环水中常见物质对锌离子测定的影响，之前未见文献报道。

1 试验

1.1 主要试剂及仪器

1.1.1 试剂

(1) 锌离子标准溶液1g/L 准确称取0.1250g基准氧化锌(ZnO)置于烧杯中，加入100ml水和1ml硫酸，溶解后转移至100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

(2) 锌离子标准使用液50mg/L 准确移取5ml锌离子标准溶液于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

(3) 二甲酚橙溶液 1.5g/L 准确称取0.1500g二甲酚橙，转移至100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

(4) 醋酸溶液6mol/L 准确移取34.29ml冰醋酸于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

(5)乙酸-乙酸钠缓冲溶液pH=5.7 称取200g NaAC·3H2O溶于水中，加入26ml 6mol/L的HAC，用水稀释至1000ml。

(6)HEDP、ATMP、MBT等循环水中常用物质，由泰和水处理有限公司提供。

1.1.2仪器

UV-2450紫外可见分光光度计，日本岛津公司；电子天平。

1.2试验方法

移取25ml循环水于50ml容量瓶中，依次加入10ml pH=5.7的乙酸-乙酸钠缓冲溶液及1.5g/L的二甲酚橙溶液3ml，用水稀释至刻度，摇匀，在570nm处以空白作参比测其吸光度。

2结果与讨论

2.1 各实验条件的最佳值确定

2.1.1最佳吸收波长的确定

移取2ml 50mg/L 的锌标准使用液于50ml 容量瓶中，然后加入10ml pH=5.7的乙酸-乙酸钠缓冲溶液及1.5g/L 的二甲酚橙溶液3ml ，用水稀释至刻度，摇匀，在570nm 处用1cm 比色皿以试剂空白作参比测其吸光度，结果如图1所示。

00.10.20.30.40.50.6

0.70.8470

520

570620

670

波长(nm)

吸光度

图1 锌离子的吸收曲线

由图1可知，在570nm 处出现最大吸收峰，故选择最佳吸收波长为570nm 。 2.1.2最佳pH 的确定

在1-6号6个50ml 的烧杯中均加入2ml 50mg/L 的锌标准使用液，将其pH 依次调为2、3、4、5、6和7，然后转移至1-6号6个50ml 容量瓶中，加入1.5g/L 的二甲酚橙溶液3ml ，用水稀释至刻度，摇匀，在570nm 处用1cm 比色皿以试剂空白作参比测其吸光度，结果如图2所示。

00.20.40.60.8

11.21

2

3

4

5

6

7

8

pH

吸光度

图2 pH 对锌离子测定的影响(粗略)

由图2可以看出，pH 在5-6范围吸光度比较稳定，故对其进行进一步的研究。

在1-6号6个50ml 的烧杯中均加入2ml 50mg/L 的锌标准使用液，将其pH 依次调为5.0、5.2、5.4、5.6、5.8和6.0，然后转移至1-6号6个50ml 容量瓶中，加入1.5g/L 的二甲酚橙溶液3ml ，用水稀释至刻度，摇匀，在570nm 处用1cm 比色皿以试剂空白作参比测其吸光度，结果如图3所示。

0.64

0.660.680.70.72

0.744.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

pH

吸光度

图3 pH 对吸光度的影响(精密)

由图3可以看出，当pH 在5.2-5.7的范围内，锌离子的吸光度趋于稳定，故选择最佳pH 为5.2-5.7。在实验过程中选择加入pH 为5.7的乙酸-乙酸钠缓冲溶液10ml 。

2.1.3二甲酚橙最佳用量的确定

在1-10号10个50ml 的容量瓶中，在1-5号中加入1ml 蒸馏水，6-10号加入2m 50mg/L 的锌标准使用液，均加入10ml pH=5.7的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，然后在1-5号和6-10号均依次加入1.5g/L 的二甲酚橙1、2、3、4ml ，用水稀释至刻度，摇匀。在570nm 处6-10号用1cm 比色皿分别以相应的试剂空白作参比测其吸光度。结果如图4所示。