离子色谱测试技术在电力行业化学分析中的综合运用
常燕
湖南省电力试验研究院 （湖南长沙 410007)
[摘 要] 综述了离子色谱技术在电力行业化学分析中的广泛应用及发展前景, 为电厂水汽监测、化学试剂和油中杂质测定、固体样品成分分析快速准确测定开辟了新的途径。
[关键词] 离子色谱、电力、化学分析、应用
The integration application of ion chromatography technique on electric power chemistry analysis
CHANG Yan
(Hunan Electric Power Test and Research Institute Changsha 410007,China)
Abstract: summarize the widely application and development foreground of ion chromatography technique
on electric power chemistry analysis,inaugurate a new shortcut for power plant water vapor supervision、
impurity test of chemistry reagent and oil、component analysis of solid samples。
Keywords: ion chromatography、electric power、chemistry analysis、application
1 引言
离子色谱测试技术自七十年代问世以来发展迅速。80 年代前，离子色谱仅限于用离子交换分离和电导检测，分析简单的阴、阳离子。现在，随着离子色谱技术的进步和创新，离子色谱检测方法已由单一的化学抑制型电导法，发展为包括电化学、光化学和其他多种分析仪器联用的方法。它具有操作简单、快速、选择性好、灵敏度较高，能同时测定多组分等优点，因而得到广泛应用。
电力行业化学分析过去常用的容量法、重量法和分光光度法已无法满足日益精准、快速的分析测试要求。离子色谱测试技术应用于电力行业，对于电厂水汽监测、化学试剂和油中杂质测定、固体样品成分分析快速准确测定开辟了新的途径。已成为电力行业化学分析中F- 、NO3-、NO2-、Cl-、SO42-、P043-、甲酸、乙酸等阴离子和Na+、K+、Mg2+、Ca2+ 、NH4+等阳离子及硅和过渡金属元素等组分测定的理想方法。
2 离子色谱技术在电厂水汽监测中的运用
2.1 腐蚀性离子的监测应用
在电厂的运行过程中，离子色谱的测试结果被用来判定腐蚀性和非腐蚀性离子的侵入，鉴别和排除腐蚀性离子侵入的来源和原因。无机阴、阳离子和有机酸阴离子(甲酸、乙酸等)的侵入，对机组的安全经济运行存在较大影响。通常建议和采用的水汽质量标准为：
采用LPT 时,按照DL/T805.2-2004 的规定:锅炉汽包压力在12.7-15.8MPa,氯离子含量≤2mg/L；锅炉汽包压力在15.9-19.3MPa，氯离子含量≤0.5mg/L。
目前，国内尚未制定蒸汽及给水中氯离子含量标准。参照美国EPRI 的标准，蒸汽及补给水中氯离子含量应控制在3μg/L 以下。对于硫酸根和甲酸、乙酸等小分子有机酸的含量控制，则应密切监控，便于防止热力系
统的腐蚀和在含量异常波动时查找原因。
从近几年火电厂腐蚀性有害离子的分析测试情况可以看出，各火电厂基本能将腐蚀性有害离子控制在较低的范围内，有效地避免了其对热力系统的损害。但也出现过部分有害离子超标的情况。通常，普通方法和化学仪表对于痕量离子的分析检测，存在一定的局限性。而一旦出现水质异常的情况，则需及时进行离子色谱检测，同常规检测项目特别是氢电导率在线检测结果一起综合判定汽水品质发生异常的原因。
研究发现，发生腐蚀性有害离子超标与异常情况的主要原因有如下几方面：① 送样过程中的二次污染导致测试结果异常，或送样单位在某些时段未进行有效排污；② 凝结水精处理树脂污染和失效，具体体现为出水漏氯、钠离子。其中，氯离子一旦发生泄漏，其氢电导率会急剧增加，此时，可通过离子色谱测试结果进一步验证.而氢电导率对凝结水精处理混床离子交换树脂的漏钠变化反应不灵敏。对全挥发性处理的机组，凝结水精除盐混床钠穿透，不能依靠混床出水氢电导来实现监督，需要用在线钠表与离子色谱的检测结果来共同判
定。③ 凝汽器发生轻微泄漏，可通过离子色谱钠、镁、钙、氯离子及硫酸根的检测结果和氢电导率加以综合判定。④ 补给水中含有较高含量的有机物，或树脂的破碎颗粒以及某些有机水处理药剂随补给水进入系统，或油漏入系统，在高温高压下进一步分裂成为小分子有机酸，通过离子色谱甲酸、乙酸的测试结果来分析判断。
以某厂为例，其1 台600MW 机组在启动不久运行过程中，发现其汽水系统的氢电导率异常升高至0.5μs/cm 以上，在离子色谱的分析测试结果中发现，凝结水的钠、镁、钙、氯离子及硫酸根、炉水的氯离子及硫酸根检测结果均无明显异常，估计凝汽器泄漏的可能性较小。但给水、凝结水、蒸汽的小分子有机酸的含量异常增高。检查其生水及除盐水CODCr，结果在10mg/L 以下，检查水处理设备、加药设备和树脂理化性能，均未发现特殊异常，将补给水带入有机物或树脂破碎颗粒进入系统的可能性也一并排除。经多方分析及原因排查，初步判定有可能油或其它有机药剂漏入系统。后经检查发现，该机组在锅炉启动初期，由于部分油枪被异物严重堵塞，加之油枪吹扫蒸汽关断阀内漏，导致压力为1.6MPa 的燃油向0.8MPa 的吹扫蒸汽侧泄漏，气化的油气经辅汽联箱串至除氧器加热用汽和轴封蒸汽，从而进入机组，在高温高压的情况下分裂为小分子有机酸，从而污染了系统，导致了氢电导率异常升高。经过系统恢复及反复排污、换水，其氢电导率和小分子有机酸含量逐步恢复正常。详细数据列于表1。

2.2 常规水质分析中的运用
在火电厂水质分析中，传统方法不但费时，而且对痕量组分或存在较多干扰物质的水样的测定更是无能为力。离子色谱技术在地表水水质全分析、高纯水中痕量阴阳离子测试，基建过程水压试验中氯离子、氨含量测试，凝结水和给水氨含量等项目的分析检测中，成为常规分析方法的有力补充。离子色谱可同时测量μg/L 至mg/L 级的多组分阴、阳离子含量，而且准确、快速。特别是“只加水技术(Only Add Water)”的问世，使得背景电导更低，梯度淋洗更容易、方便，即使低μg/L 分析，也无需浓缩富集，便可直接采用大体积进样的方法，分析时间也只需几分钟到几十分钟。
3 离子色谱技术在化学试剂和油中杂质测定中分析运用

3.1 化学试剂杂质分析中运用
对于电厂使用的化学试剂中痕量无机阴、阳离子的测定，离子色谱分析是一种十分理想的分析手段。在实际分析过程中，对于不同的分析对象，需采用不同的前处理方式。如果待测对象本身为水溶性化合物，且产品本身对离子色谱的测定影响不大，只要将样品经过合适的稀释即可进行直接测定。例如，高纯碱中氯化钠的含量测定等。
3.2 油中杂质测定中分析运用
如果待测对象本身（如油）不能直接进行离子色谱测试，可将待测样品进行特殊处理并用适当的水溶液吸收后再进行检测。
例如，测定磷酸酯抗燃油中氯离子含量，传统方法为：将适量油样通过氧弹燃烧并用碱性过氧化氢溶液吸收后，用硝酸汞进行滴定分析。但在实际操作过程中，由于氯离子含量低，干扰离子多，终点颜色难以辨认，导致试验误差大，结果不准确。我们试用氧弹燃烧-离子色谱法测定磷酸酯抗燃油中氯离子含量，则取得了较为满意的结果。
4 离子色谱技术在固体样品成分分析中的运用
4.1 电厂垢和腐蚀产物分析中的运用
对于电厂垢和腐蚀产物中Cl-、SO42-、P043-、甲酸、乙酸、Na+、Mg2+、Ca2+等成分的含量测试，我们也可以采用先将样品充分粉碎、磨细后称取一定量，制备成水溶液后，以0.2μm滤膜过滤定容后进行直接测定。采用此方法与传统垢样分析方法相比，可做到多组分同时快速测定，并可以避免在酸、碱溶样过程中引入的误差及离子间的相互干扰。
4.2 电厂燃煤成分分析中的运用
对于煤及煤灰中例如氯、硫、氟等元素的测定，则将煤样经过高温炉培烧，焙烧后选择合适的吸收液，进行溶解过滤定容后再进行离子色谱测定。
5 结论
离子色谱法（IC）在快速和微量分析方面有着强大的优势，目前我们将其应用在电力行业化学分析工作中，已经取得了明显的效果，今后还将开展更多的应用，为电力系统提供更多服务。
参考文献：
[1] 朱岩编著.离子色谱原理及其运用 浙江大学出版社 2002
[2] 吴宏等.离子色谱及其应用 重庆出版社，1988