＊侯屹婷

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司 山西 037003）

1.概述

二氧化硅含量是工業(yè)鍋爐水的重要水質(zhì)指標(biāo)。這是因?yàn)殄仩t軟化器很難去除原水中的SiO32-等陰離子，而這些陰離子會(huì)引發(fā)鍋爐的腐蝕和結(jié)垢，導(dǎo)致鍋爐水發(fā)沫和汽水共騰，縮短鍋爐壽命甚至造成鍋爐爆管事故[1-2]。因此鍋爐水的二氧化硅含量對(duì)工業(yè)生產(chǎn)效率以及設(shè)備運(yùn)行安全至關(guān)重要。國(guó)標(biāo)中測(cè)二氧化硅的方法是硅鉬藍(lán)分光光度法，采用酸化后的鉬酸銨溶液為顯色劑，酒石酸溶液作掩蔽劑，用1-氨基-2-萘酚-4-磺酸做還原劑[2]，該方法具有成本低、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。但還原劑1-氨基-2-萘酚-4-磺酸微溶于水，有毒性和刺激性氣味，對(duì)環(huán)境污染大。而抗壞血酸的還原劑性與1-氨基-2-萘酚-4-磺酸相似，不但對(duì)環(huán)境友好且同樣經(jīng)濟(jì)方便。因此本文用抗壞血酸做為硅鉬藍(lán)分光光度法的還原劑對(duì)測(cè)量方法中的酸度、還原劑用量、顯色時(shí)間進(jìn)行探索，得到了最佳反應(yīng)條件。并通過對(duì)實(shí)際鍋爐水樣二氧化硅含量的測(cè)定，驗(yàn)證了這是一種有效、準(zhǔn)確性高的分析方法。

2.實(shí)驗(yàn)部分

(1)實(shí)驗(yàn)原理

在pH為1.1～1.3介質(zhì)條件下，水中的可溶性硅與鉬酸銨生成硅鉬黃，用還原劑將硅鉬黃還原為硅鉬藍(lán)，此藍(lán)色的色度與水樣中可溶性硅的含量成正比。磷酸鹽對(duì)本法的干擾可加入酒石酸加以消除。

(2)儀器與試劑

UV1000紫外可見分光光度計(jì)，50mL比色管，10mm比色皿；超純水、硫酸（3mol/L）、10%鉬酸銨溶液、10%酒石酸溶液、2%的抗壞血酸溶液、二氧化硅儲(chǔ)備液（1000μg/mL）、二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（10μg/mL，按照GB/T 12149-2017配置）。

(3)實(shí)驗(yàn)方法取水樣50.0mL加入硫酸（3mol/mL）溶液1.00mL，搖勻；立即加入10%鉬酸銨溶液3.50mL，搖勻放置5min；加入10%酒石酸溶液2.00mL，搖勻，靜置1min；加入抗壞血酸溶液2.00mL混勻，靜置15min后，于650nm處用10mm比色皿，測(cè)量其吸光度，以超純水代替水樣做為空白校零。

3.結(jié)果與討論

(1)最大吸收波長(zhǎng)的選擇

取質(zhì)量濃度為2.0mg/L的二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)使用液，按照實(shí)驗(yàn)方法中的描述，對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。結(jié)果見圖1：

圖1 顯色溶液的吸收峰和波長(zhǎng)關(guān)系

由圖1可知，顯色溶液的最大吸收波長(zhǎng)在810nm處，在640～680nm處吸光度較為穩(wěn)定，考慮到本廠水質(zhì)二氧化硅測(cè)量范圍的適用性（UV1000紫外可見分光光度劑吸光度范圍為0.000～3.000，循環(huán)水、原水二氧化硅范圍＞20mg/L，吸光度過高會(huì)導(dǎo)致有效測(cè)量范圍變窄），因此選用波長(zhǎng)為650nm為最佳吸收波長(zhǎng)。

(2)酸度對(duì)二氧化硅含量測(cè)定的影響

取0.00～5.00mL硫酸溶液（3mol/L）按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定質(zhì)量濃度為2.00mg/L二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)使用液的吸光度，如圖2所示。

由圖2可知，當(dāng)硫酸溶液用量達(dá)到1.00mL時(shí)，顯色液的吸光度最大，繼續(xù)增加硫酸溶液用量，顯色液的吸光度急劇下降。這是因?yàn)?，硅鉬酸分為α-型和β-型兩種形態(tài)，當(dāng)pH在3.8～4.8時(shí)，為α-型硅鉬酸；pH在1.0～1.3時(shí)，為β-型硅鉬酸[1-2]。β-型硅鉬酸生成硅鉬藍(lán)顯色后吸光系數(shù)大，穩(wěn)定性好，若繼續(xù)增加硫酸用量，會(huì)使硅酸聚合導(dǎo)致顯色不完全或不顯色[1]。因此實(shí)驗(yàn)最終確定硫酸溶液的用量為1.00mL。

圖2 酸度對(duì)水中二氧化硅含量測(cè)定的影響

(3)抗壞血酸用量對(duì)水中二氧化硅含量測(cè)定的影響

取0.00～5.0mL抗壞血酸溶液按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定質(zhì)量濃度為2.00mg/L二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)使用液的吸光度，如圖3所示。

由圖3可知，隨著抗壞血酸用量增加，吸光度逐漸增大，當(dāng)抗壞血酸用量達(dá)到2.00mL時(shí)，硅鉬藍(lán)吸光度不再顯著增加。說明當(dāng)還原劑用量增加到2.00mL以后，體系中絕大部分的硅鉬黃均被還原成對(duì)光波敏感的硅鉬藍(lán)絡(luò)合物，進(jìn)一步提高還原劑用量已無法顯著提高硅鉬藍(lán)絡(luò)合物的產(chǎn)生。因此，2.00mL抗壞血酸溶液為最佳選項(xiàng)。

圖3 抗壞血酸用量對(duì)水中二氧化硅含量測(cè)定的影響

(4)顯色時(shí)間對(duì)水中二氧化硅含量測(cè)定的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定質(zhì)量濃度為2.00mg/L二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)使用液的吸光度隨時(shí)間的變化，如圖4所示。由圖4可知，隨時(shí)間增長(zhǎng)，吸光度不斷上升，當(dāng)顯色時(shí)間達(dá)到15min后吸光度不再有明顯變化，顯色反應(yīng)已基本結(jié)束。同時(shí)，吸光度在試驗(yàn)范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)下降趨勢(shì)，證明改進(jìn)方法生成的絡(luò)合物很穩(wěn)定。因此，最佳的顯色時(shí)間為15min。

圖4 顯色時(shí)間對(duì)水中二氧化硅含量測(cè)定的影響

(5)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取質(zhì)量濃度為0.00～10.0mg/L的二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)使用液，用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方法以二氧化硅濃度（mg/L）對(duì)吸光度繪制工作曲線。如圖5：

圖5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

線性回歸方程為：Y=0.009985X+0.0073，其中，X為二氧化硅的質(zhì)量濃度（mg/L），Y為吸光度，相關(guān)系數(shù)為0.9999。說明該方法具有良好的線性關(guān)系。

(6)準(zhǔn)確性與回收率

取5個(gè)鍋爐水樣按照優(yōu)化后的改進(jìn)方法對(duì)水中二氧化硅的含量進(jìn)行測(cè)定（分別做5個(gè)平行實(shí)驗(yàn)），并在水樣中加入0.5mg/L二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)使用溶液做回收率實(shí)驗(yàn)：

由表1可知，在測(cè)定實(shí)際水樣時(shí)，改進(jìn)方法的RSD均小于2%，平行性良好，回收率均大于97%，可靠性高。

表1 準(zhǔn)確性與回收率

4.總結(jié)

（1）用抗壞血酸替代了1-氨基-2-萘酚-4-磺酸作為硅鉬藍(lán)分光光度法測(cè)量鍋爐水二氧化硅含量的還原劑，解決了1-氨基-2-萘酚-4-磺酸具有毒性、刺激性氣味等環(huán)境不友好問題。（2）通過對(duì)還原劑用量、酸度、顯色時(shí)間的考察，發(fā)現(xiàn)在波長(zhǎng)650nm下實(shí)驗(yàn)采用2%抗壞血酸2.00mL，硫酸（3mol/L）1.00mL，顯色時(shí)間15min時(shí)，具有最佳的反應(yīng)效果。在最佳條件下，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.9999。（3）該方法的RSD均小于2%，平行性良好，回收率均大于97%，可靠性高。