一种高纯水中痕量氯离子的连续测量方法及装置

摘要

本发明提供了一种高纯水中痕量氯离子的连续测量方法及装置：包括水样浓缩装置及与之相连的光电检测系统，浓缩系统基于离子交换原理富集并系统氯离子。水样氯离子含量大于20μg/L时，水样直接进入光电检测系统进行测量；水样氯离子含量小于20μg/L时，系统将自动切换至浓缩装置进行水样中氯离子的浓缩、洗脱，洗脱液进入光电系统进行测量，从而将氯离子的检测下限降至1μg/L以下。本发明所述的测量方法和装置，使得电厂水样的痕量氯离子可以采用价格低廉的分光光度法进行检测；同时由于采用了易于实现现场连续测量的浓缩柱与光电检测系统进行配合，因而具有极高的连续测量性能。

说明书

技术领域

本发明属于电厂水汽系统痕量氯离子的测量技术领域，具体涉及一种高纯水中痕量氯离子的连续测量方法及装置。

背景技术

随着电力工业的迅速发展，大容量高参数超临界、超超临界机组不断出现，因此对水汽质量提出了更高的要求。Cl^-是水汽系统中危害最大的活性阴离子，水汽系统含有μg/L级的Cl^-就足以破坏金属表面氧化物保护膜的完整性。因此，痕量Cl^-检测对及时发现水汽品质的变化、及时调整运行工况、保证热力系统的安全运行是十分关键的，2008年颁布的GB/T 12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》标准中对锅炉汽包压力大于15.8MPa的炉水中氯离子含量要求小于0.2mg/L，随着GB/T 12145的推广和实施，痕量氯离子的测定已经成为电厂水汽监督的重要指标。

目前电力行业标准和国家标准中的电极法、摩尔法、汞盐滴定法都是检测2mg/L以上的氯离子，电厂水汽系统的痕量氯离子测定一般采用离子色谱仪，该仪器主要依靠进口，价格昂贵，目前只有个别电厂购买了该仪器，但难于实现现场的连续测定；美国奥利龙的氯表在个别电厂也有使用，也存在价格昂贵、维护费用高的问题。

目前绝大部分电厂由于价格原因无法配备离子色谱仪，难于实现现场的连续测定，检测水汽中氯离子需送往相关的科研院所进行测定，运输过程中又可能造成样品污染及检测结果严重滞后，不利于电厂及时发现问题、解决问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺点，提供了一种价格低廉的高纯水中痕量氯离子的连续测量方法及装置。

为达到上述目的，本发明的装置包括：包括入口均与水样相连的水样管道及浓缩系统，水样管道及浓缩系统的出口分别与光电检测系统的入口相连通，光电检测系统还与数据处理单元的数据输入端相连，数据处理单元的输出端与浓缩系统相连，所述的浓缩系统包括内部设置有阴离子交换树脂的浓缩柱，浓缩柱的入口与浓缩柱水样管路、洗脱液管路相连通，浓缩柱的出口与光电检测系统相连。

所述的光电检测系统的出口设置有废液处理装置。

所述的水样管道与光电检测系统相连通的管路上还安装有阀门及定量杯。

所述的浓缩柱水样管路上安装有水样泵和水样阀门。

所述的洗脱液管路上安装有洗脱液泵和洗脱液阀门。

本发明的测量方法包括以下步骤：首先，水样经阀门、定量杯进入光电检测系统，加入显色剂后由光电检测系统检测水样中的氯离子浓度；

当氯离子浓度小于光电检测系统所能检测的下限值时，关闭阀门，打开浓缩柱水样管路上的水样阀门，水样经水样泵及水样阀门进入浓缩柱进行浓缩，水样中的氯离子由浓缩柱内的阴离子交换树脂吸附；关闭水样泵和水样阀门，此时打开洗脱液泵及洗脱液阀门，洗脱液进入浓缩柱，吸附的氯离子被洗脱，定量的洗脱液进入光电检测系统，加入显色剂后进行检测，数据处理单元根据标准吸光度曲线以及浓缩比例将光电检测系统的检测结果换算为水样中的氯离子浓度，检测后的水样由废液处理装置排出。

所述的光电检测系统检测下限值为20μg/L。

本发明将电厂水样进行浓缩使得水样中的痕量氯离子得到富集，成倍的提高了水样中氯离子的浓度，使得电厂水样的痕量氯离子可以采用价格低廉的分光光度法进行检测；同时，由于采用了易于实现现场连续测量的浓缩柱与光电检测系统进行配合，因而具有极高的连续测量性能，不仅操作简单，而且容易维护，进一步降低了测量成本。

附图说明

图1是本发明的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明包括入口均与水样相连的水样管道9及浓缩系统2，水样管道9及浓缩系统2的出口分别与光电检测系统1的入口相连通，水样管道9与光电检测系统1相连通的管路上还安装有阀门8及定量杯10，光电检测系统1的出口设置有废液处理装置7，光电检测系统1还与数据处理单元6的数据输入端相连，数据处理单元6的输出端与浓缩系统2相连，所述的浓缩系统2包括内部设置有阴离子交换树脂的浓缩柱3，浓缩柱3的入口与并联的浓缩柱水样管路4、洗脱液管路5相连通，浓缩柱3的出口与光电检测系统1相连，浓缩柱水样管路4上安装有水样泵11和水样阀门12，洗脱液管路5上安装有洗脱液泵13和洗脱液阀门14。

本发明的测量方法包括以下步骤：首先，水样经阀门8、定量杯10进入光电检测系统1，加入显色剂后由光电检测系统1检测水样中的氯离子浓度；

当氯离子浓度小于光电检测系统1所能检测的下限值20μg/L时，关闭阀门8，打开浓缩柱水样管路4上的水样阀门12，水样经水样泵11及水样阀门12进入浓缩柱3进行浓缩，水样中的氯离子由浓缩柱3内的阴离子交换树脂吸附；关闭水样泵11和水样阀门12，此时打开洗脱液泵13及洗脱液阀门14，洗脱液进入浓缩柱3，吸附的氯离子被洗脱，定量的洗脱液进入光电检测系统1，加入显色剂后进行检测，数据处理单元6根据标准吸光度曲线以及浓缩比例将光电检测系统1的检测结果换算为水样中的氯离子浓度，检测后的水样由废液处理装置7排出。

实际测量时，水样在通入浓缩柱前，将水样加药显色后首先通入光电检测系统进行检测，检测后的信号输入数据处理单元，如果氯离子含量超出检测范围，数据处理单元控制水样进入浓缩系统进行浓缩后重新测定氯离子含量并进行换算。

本发明利用分光光度的测量原理，通过将样品浓缩，可以将氯离子的测定下限降至1μg/L以下。

(1)光度法原理：

在硝酸介质中，Cl^-与硫氰酸汞发生反应，形成氯化汞并释放出硫氰酸根，此时在溶液中加入三价铁，三价铁与硫氢酸根形成橘红色络合物，其显色强度与Cl^-含量有关，浓度与吸光度呈线性关系。以此为依据测定Cl^-浓度。

(2)试验结果：

采用浓缩系统将痕量氯离子浓缩到可测范围，使用在线连续测量方法测量氯离子含量，氯离子检测下限降低至1μg/L以下。

表1氯离子浓缩效果及测定结果的验证试验

上述验证试验结果表明(见表1)，使用设计的浓缩系统及浓缩条件，痕量氯离子(1μg/L-10μg/L)可被有效富集及洗脱，取得了较好的浓缩效果及测量效果。

(3)技术特点：

(1)实现电厂水汽中痕量氯离子的连续测量；

(2)采用独有在线浓缩技术，使氯离子检测下限降低至1μg/L以下。

(3)浓缩填料无需单独再生，性能稳定、操作方便。

(4)使用本方法可准确测量电厂水汽中(0-1000)μg/L的氯离子含量。