（江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院 江苏徐州 221000）
摘要：本文主要介绍了工业锅炉水质标准GB/T1576-2008中的给水硬度、炉水碱度、pH值、氯离子浓度等基本检测项目的检测原理、检测方法以及影响检测进行的主要因素。针对检测项目一一明确其影响因素和解决办法。
关键词：锅炉水质检测；影响因素分析
工业锅炉具有两面性，一方面对生活生产有积极的影响，另一方面它是高承压设备，具有一定的危险隐患。锅炉水质是锅炉的血液，重视水质处理工作，对水质进行定期的检验，可以在一定程度上降低危险的发生。因此锅炉的水质检测工作至关重要，所有的锅炉水质检测工作人员都应该深入学习检测标准，明白检测原理，了解水质检测各个项目的影响因素，这是做好水质检测工作的基础。
一、锅炉水质检测方法及其影响因素
根据 GB/T 1576 －2008“工业锅炉水质”的要求分别检测其中的硬度、碱度、炉水的 pH 值等项。在工业锅炉水质分析过程中，影响分析结果的因素很多，如人为因素、环境因素、化学因素及检测方法的选择因素等，这些因素直接决定水质结果的准确性，因此明确水质分析影响因素，采取合理的措施是保证水质检测准确性的关键。下文将针对检测项目一一明确其影响因素和解决办法。
（1）锅炉给水硬度检测方法及其影响因素
硬度通常指水中钙、镁离子的总含量，是防止锅炉结垢的一项很重要的指标。对于锅炉来说，水中的硬度越小越有利于防止结垢。
（1.1）检测原理
取一定水样，在 pH 值≈10 的条件下，金属指示剂不和硬度离子结合时水样为蓝色，当有硬度时，水样则变成紫红色，用 EDTA 螯合钙镁硬度离子将指示剂释放，显示蓝色指示终点。
（1.2）化学试剂
C1 /2EDTA = 0.01mol /L；氨 － 氯化铵缓冲溶液 pH≈10；5g/L 的铬黑 T 指示剂
（1.3）测定方法
取 100mL 透明水样，加入 5mL 氨 － 氯化铵缓冲溶液，再加入 2 －3 滴铬黑 T 指示剂，若溶液显示蓝色则证明水中没有硬度，若显示紫红色，则用 EDTA 标液滴定至蓝色，记录EDTA 消耗的体积数，同时做空白试验，计算硬度含量。
式中：
C1——硬度含量，mmol/L
C——EDTA 的浓度，mol/L；
V——所取水样的体积，mL；
V0——滴定空白溶液消耗EDTA标准溶液体积数，mL。
V1——滴定水样消耗的 EDTA 标准溶液的体积数，mL。
（1.4）影响因素
（1.4.1）pH 值
硬度检测的影响因素最主要的是 pH 的影响。pH 值不准确，铬黑 T 无法显示蓝色指示不到终点。因为在现场操作过程中会有很多原因导致即使加入缓冲溶液，水样 pH 值依然不在 10 左右，比如给水管线上加入了大量酸性药剂，而导致给水二氧化碳含量增加，pH 过低，这时如果取样点在加药点以后，那么即使此时水质合格，也会因为溶液 pH 过低而指示不到终点。
我们曾经做过实验，某厂使用厂家提供的一种酸性阻垢剂，加药点在除氧器入口处，而锅炉给水取样点则在除氧器的出水口，除氧器的温度此时是80℃，加药 1h 后，检测除氧器出水的硬度，发现严重超标，加入铬黑 T 后，溶液始终是紫红色，使用 EDTA 无法滴定终点，检查预处理流程并没有发现问题，而且酸性阻垢剂是不可能带入硬度的。取水样检测 pH 值后发现，水样的 pH 值在6 左右低于 7，这种情况下仅仅加入 5mL 的缓冲溶液是不能将溶液的 pH 值调整到 10 左右的。针对这种情况我们在实验室用氢氧化钠溶液将 pH 值调整到 7.5，然后加入 10mL 的氨 －氯化铵缓冲溶液，再加入铬黑 T 指示剂，此时的溶液显示蓝色，水样中不含有硬度。
溶液的pH值影响金属离子与EDTA生成络合物的稳定性。pH值变低，金属离子络合物的稳定常数变小，使Ca2+、Mg2+与EDTA生成的络合物不能定量形成；pH值过高（大于12），则Mg2+变成Mg（OH）2沉淀，而不能与EDTA完全反应。因此，在测定前应先测定水样的pH值，如果过高或过低，即使加入缓冲溶液也达不到测定所要求的pH值，此时应分别用6mol/L盐酸溶液或2.5mol/L的氢氧化钠溶液调节，使水样pH值约为7。然后再加pH值为10的缓冲溶液，再进行下一步的滴定。
（1.4.2）金属离子的影响
硬度检测方法中使用的是铬黑 T 做指示剂，但是铬黑 T指示剂可以和锌、铁、铝等金属离子结合，即使 EDTA 将硬度离子全部络合后，指示剂也无法释放。所以如果锅炉给水管路中有腐蚀情况存在的话，也会干扰硬度的测量。实验证明，用2mLl%的L—半胱胺酸盐和2mL三乙醇胺（1：4）联合掩蔽，即可消除干扰。
（2）锅炉碱度的检测方法及其影响因素
碱度指水中能接受氢离子的一类物质的含量。由于碱性物质能与硬度物质反应，生成疏松的水渣，可随排污除去，从而防止锅炉结垢，所以工业锅炉的锅水必须保持一定的碱度。但锅水碱度太高，易影响蒸汽品质，有时还会引起碱性腐蚀，因此锅水碱度应维持在一定的范围内。
（2.1）检测原理
以酚酞和甲基橙为指示剂，用硫酸标液滴定，当标定到甲基橙变色时，此时的所得的碱度成为全碱度，而酚酞变色时的碱度成为酚酞碱度。
（2.2）化学试剂
1% 酚酞指示剂；0.1% 甲基橙指示剂；0.1mol /L 的硫酸标液。
（2.3）测定方法
取待测水样 100mL，加入 2 ～ 3 滴酚酞，若变色，用硫酸标液滴至无色，记录消耗体积 V1，然后再加入2滴甲基橙指示剂，继续用硫酸标液滴至橙红色为止，记录消耗体积V2；
若不变色，直接加入2滴甲基橙指示剂，滴定至终点，记录消耗酸体积。
式中：
JD——碱度，mmol/L；
C——硫酸标准溶液浓度，mol/L；
V1——第一次终点硫酸标准溶液消耗体积，ml；
V2——第二次终点硫酸标准溶液消耗体积，ml；
VS——水样体积，ml。
（2.4）影响因素
影响碱度检测的因素之一是指示剂的变色范围，因为甲基橙终点变色范围是 4.2，有些水样测定时由于水样中离子种类繁多或者水样 pH 过低的原因，导致无法滴定到终点，这时候需要我们使用 pH 计，在滴定过程中不断测量溶液 pH值，直至 pH 值降到 4.2 时即为终点。但是这种现象仅仅是少数情况，大部分锅炉水质分析时，碱度完全可以检测。
（3）锅炉水质 pH 值的检测方法及其影响因素
pH 值是氢离子浓度的负对数，是表示溶液酸碱性的一项指标。pH 值的范围为0 ～14，pH 值为7 时是中性，pH 值 小于7 时为酸性，pH 值大于 7 时为碱性。通常要求锅炉水质达到一定的碱性，有利于防止锅炉腐蚀和防垢。
（3.1）检测方法
pH 值的检测方法请参照 GB/T6904-2008。
（3.2）影响因素
pH 值的检测结果受温度的影响很大，而现场我们取的补给水和锅水都有一定的温度，为了避免误差，尽量统一一个温度作为检测标准。一般我们按照25℃时的检测值为标准，若酸度计不自带温度补偿，须换算成25℃时数值。
（4）氯根的检测方法及其影响因素
对所有压力等级的锅炉，国家都没有对氯离子有限定范围，但是一方面氯离子能反应锅炉的腐蚀情况，另一方面也能反应炉水的总溶解固形物的含量，可以指导锅炉排污，所以氯根的检测很有必要。
（4.1）检测原理
在中性或弱碱性环境中，氯根和硝酸银反应生成氯化银沉淀，多余的硝酸银会和铬酸钾反应生成红棕色的铬酸银指示终点。
（4.2）化学试剂
0.01mol/L硝酸银标准溶液；10% 铬酸钾指示剂；1%酚酞指示剂；氢氧化钠溶液 0.1mol/L；硫酸溶液 0.1mol /L。
（4.3）测定方法
取 100mL 待测水样，加入 2 ～3 滴酚酞，如果变色则用硫酸溶液滴至无色，若不变色则用氢氧化钠滴至变色，再用硫酸溶液滴至无色，加入 1mL 铬酸钾指示剂，用硝酸银标液滴定终点，记录消耗体积数。做空白试验。
按下公式计算：
式中：
ρ1——氯离子的含量，质量浓度，mg/L；
V1——样品消耗硝酸银标准溶液的体积，ml；
V0——空白试验消耗硝酸银标准溶液的体积，ml；
V——水样体积，ml；
c——硝酸银标准溶液浓度数值，mol/L；
M??——氯的摩尔质量的数值，35.45g/mol。
（4.4）影响因素
氯根检测时最大的影响因素是 pH 值，因为在酸性条件下，铬酸钾和硝酸银很难发生反应，指示不到终点，所以在检测氯根时，最好严格按照方法要求调节溶液 pH 值。
利用摩尔法测定时，终点的判断不易控制，判定结果因人而异，误差较大，现在使用较多的为电位滴定法。电位滴定法需要需要额外配备电磁搅拌器、电位滴定计、双液型饱和甘汞电极、银电极。
二、结束语
本文从检测原理、检测方法、影响因素等方面对锅炉水质的硬度、碱度、pH值、氯离子等四项检测进行总结性介绍。
工业锅炉水质检测旨在服务客户，确保锅炉安全、经济运行。因此，首要是加强锅炉水质管理重要性的宣贯，提高工业锅炉水处理操作工的操作素养，能看懂工业锅炉水质检测报告，根据其中的检测意见及时调整处理，才能确保锅炉水质符合相应的标准和技术规范的要求，达到安全、经济生产的目的。
参考文献：
[1]李茂东，工业锅炉司炉教程.广州市特种承压设备检测研究院，2007：287.
[2]锅炉水处理及质量监督检验技术.中国锅炉水处理协会，2012：68－75.
论文作者:陈萌
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/23
标签：溶液论文; 指示剂论文; 水质论文; 锅炉论文; 硬度论文; 碱度论文; 因素论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;