锅炉水中油测试方法比较研究_贾丙丽.pdf

31APPLICATION RESEARCH 应用研究中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期锅炉水中油测试方法比较研究Comparative Study on Oil Testing Methods in Boiler Water贾丙丽1 杨海明2 王文丽3（1 泰安市特种设备检验研究院，山东 泰安 271000；2 泰山职业技术学院，山东 泰安 271000；3 聊城市特种设备检验研究院，山东 聊城 252000）Jia Bingli1,Yang Haiming2,Wang Wenli3(1 Taian Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute,Taian Shandong 271000;2 Taishan Vocational and Technical College,Taian Shandong 271000;3 Liaocheng Special Equipment Inspection and Research Institute,Liaocheng Shandong 252000)摘要：通过标准检索、仪器设备选型、盲样检测比对等方式，展开对锅炉水中油测试方法及设备的选型的比较研究。研究对比全自动红外测油仪、全自动紫外测油仪及便携式紫外荧光测油仪的检测过程、检测数据及检测范围，为今后工业用循环水中油测试方法及仪器的选型提供参考。关键词：锅炉水质检测 水中油测试 比较研究Abstract：By means of standard search,instrument and equipment selection,blind sample test and comparison,the investigation of oil in water test method and equipment selection in boiler water quality test is carried out.The testing process,testing data and testing range of automatic infrared oil meter,automatic ultraviolet oil meter and portable ultraviolet fluorescence oil meter are studied and compared,which can provide reference for the selection of testing methods and instruments for oil in boiler water.Key words：Boiler water quality testing Oil in water testing Equipment selection收稿日期：2022-10-19作者简介：贾丙丽（1984-），女，硕士，高级工程师，从事锅炉介质检测工作。准为GB/T12152-2007 锅炉用水和冷却水中油含量的测定（以下简称GB/T12152）。GB/T12152中提出了红外分光光度法和紫外分光光度法，标准建议红外分光光度法适用于锅炉给水、生产返回水及化工设备冷却水中油含量为0.1100mg/L的测定；紫外分光光度法适用于电站锅炉给水、回水及化工设备冷却水中油含量为0.14.0mg/L的测定2。GB/T12152红外分光光度法所用的萃取剂为四氯化碳，但四氯化碳被蒙特利尔公约列为淘汰物质，且四氯化碳为二类有毒物质，对实验人员的身体伤害性较大。因此笔者就锅炉水中油测试方法及设备选型展开调研，寻求一种更加环保、便捷的检测 手段。GB/T1576-2018 工业锅炉水质 自2018年12月1日实施以来，对工业锅炉给水、锅水和回水中油份的含量均要求控制在2.0mg/L以内1。众所周知，锅炉水汽系统中一旦含油量超标，不仅会导致锅炉结垢，而且会造成蒸汽品质下降，引起汽水共腾，严重影响锅炉安全节能运行，所以各锅炉使用单位及锅炉水质检验检测机构要按照GB/T1576-2018 工业锅炉水质 的要求检测锅炉给水及回水中油份含量，该标准中引用的水中油含量测定的标32应用研究 APPLICATION RESEARCH CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期1 检测方法及仪器选型由于目前工业锅炉及电站锅炉用水的原水主要为地下水及地表水，水中油分含量较低，各检验检测机构的锅炉水质检测人员按照GB/T12152的要求采用手动萃取法萃取率较低，甚至低于标准规定的检测下限，导致测量数据不准确，再加上目前四氯化碳试剂对人体伤害太大、不好购买等原因，导致检测人员无法按照GB/T12152的要求准确测出锅炉水中油含量。出于上述原因，生态环境部针对水中油检测，于2018年正式发布2项标准3-4和1项征求意见稿，分别为：HJ 6372018 水质 石油类和动植物油类的测定 红外分光光度法、HJ 9702018 水质 石油类的测定 紫外分光光度法（试行）、水质 石油类的测定 荧光分光光度法。根据上述3个标准的要求，目前有全自动红外测油仪、紫外测油仪和紫外荧光测油仪3种检测设备已经上市销售。但是具体就锅炉水中油检测应该选用上述哪个标准，哪种检测设备来说，笔者通过表1完成了对这3种检测标准及设备的前期调研工作，希望能够为各检验检测机构下一步为检测方法及仪器选型提供参考。表1 不同检测方法对比表检测方法红外分光光度法 紫外分光光度法 荧光分光光度法参考标准HJ 6372018 水质 石油类和动植物油类的测定 红外分光光度法HJ 9702018 水质 石油类的测定 紫外分光光度法（试行）水质 石油类的测定 荧光分光光度法（征求意见稿）适用范围工业废水和生活污水地表水、地下水和海水地表水、地下水和海水仪器设备全自动红外测油仪全自动紫外测油仪便携式紫外荧光测定仪测量时间10min10min5min灵敏度中中高萃取剂四氯化碳，四氯乙烯 正己烷正己烷方法检出限 0.06mg/L0.01mg/L0.005mg/L测定下限0.24mg/L0.04mg/L0.02mg/L2 实验部分2.1 主要仪器设备及检测原理主要仪器设备：某国产全自动红外分光测油仪，某国产全自动紫外测油仪，某进口紫外荧光测油仪。全自动红外测油仪采用相似相溶原理将水中油萃取到四氯乙烯中，经油水分离后测量油类，油类经过硅酸镁吸附柱后测量石油类。油类物质在波数分别为2930cm-1（CH2基团中C-H键的伸缩振动）、2960cm-1（CH3基团中C-H键的伸缩振动）、3030cm-1（芳香烃中C-H键的伸缩振动（谱带处有吸收，利用光谱能量的吸收与转换进行定性、定量分析。全自动紫外测油仪在pH2的条件下，将水中石油类物质萃取到正己烷中，萃取液经油水分离，再经过硅酸镁吸附柱去除动植物油等极性物质后，于225nm波长处测量吸光度，石油类含量与吸光度值符合朗伯比尔定律。水中石油类的芳香烃成分，在紫外区特定波长的紫外光照射下，经紫外荧光测定仪激发后发射出波长更长的荧光强度，荧光强度与石油类组分含量成正比。2.2 试剂（1）四氯乙烯：红外检测试剂，天津科密欧试剂。（2）正己烷：分析纯试剂，天津科密欧试剂。（3）石油类标准样品：1000mg/L，国家标样研究所。2.3 待测样品测试用水样为WNS4-1.25-Q锅炉用原水（标记为1#），经全自动钠离子交换器交换之后的锅炉给水（标记为2#），经反渗透+钠离子交换器处理之后的锅炉给水（标记为3#），生产返回水（标记为4#）。2.4 检测过程2.4.1 方法比对原则方法比对原则是指在环境条件相同、有相同的人员采用不同的检测方法对同一样品进行的检测。该文章对同一种锅炉水样由相同的操作人员分别按照红外分光光度法、紫外分光光度法以及紫外荧光光度法3种不同的分析方法进行分析检测，用以判断检测所遵循的标准或者方法是否能够准确反映锅炉水中油份的含量，用以评价检测方法对试验检测结果准确性、稳定性和可靠性的影响。33APPLICATION RESEARCH 应用研究中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期2.4.2 仪器比对原则仪器比对原则是指在相同的环境、相同的方法、由相同的检测人员采用不同的仪器设备对同一样品进行检测的试验。该文章对同一种锅炉水样由相同的操作人员分别使用某国产全自动红外分光测油仪、某国产全自动紫外测油仪、某进口紫外荧光测油仪进行相应的分析检测，判断对测量准确度、有效性有影响的设备是否符合测量溯源性的要求，用以评价仪器设备对实验室检测结果准确性、稳定性和可靠性的影响。2.4.3 检测过程控制该检测过程的操作人员及仪器设备的工作环境是完全相同的，所有的检测数据均采用三平行求平均值的原则取得，检测数据均保留3位有效数字，检测数据的重复性要求在95%以上。3 实验结果分析不同方法检测数值比对，如表2所示。表2 不同方法检测数值比对水样编号总油含量（mg/L）全自动红外测油仪全自动紫外测油仪便携式紫外荧光测定仪1#原水0.1780.1800.1842#钠离子0.03580.02620.02883#反渗透0.01720.01440.01584#回水0.18300.18150.1756用全自动红外测油仪测得经钠离子交换器（2#）及反渗透处理（3#）的水样的检测数据都低于 HJ 637-2018 水质 石油类以及动植物油类的测定 红外分光光度法 中规定的方法检出限（0.06mg/L），说明用红外法测定锅炉水中油含量，其数据的准确性只能达到定性，不能达到定量的要求。且检测数据受萃取剂纯度的影响很大。因此，像锅炉用水中油含量较低的情况，检测数据误差较大，受萃取剂、人员操作、设备状态等的影响较大5。用全自动紫外测油仪测得1#4#水样各检测数据均高于HJ970-2018 水质 石油类的测定 紫外分光光度法 中规定的方法检出限：0.01mg/L；说明该检测方法及检测设备适合锅炉水中油的检测。用便携式紫外荧光测定仪测得1#4#检测数据均高于方法检出限0.005mg/L，均在定量测定范 围内。4 结论通过相关标准分析、仪器检测数据分析等手段，对比出3种检测方法的优劣。同时通过仪器设备检测数据分析，挑选出了适合锅炉水质、准确、快捷、环保的检测设备。4.1 红外法检测设备为选用全自动红外测油仪，依据标准HJ 637-2018 水质 石油类以及动植物油类的测定 红外分光光度法，萃取剂四氯乙烯不稳定，浓度低，误差大，检测方法及检测设备均不适合锅炉水中油的检测。4.2 紫外法检测设备为全自动紫外测油仪，依据标准HJ970-2018水质 石油类的测定 紫外分光光度法，萃取剂为正己烷，毒性小，检出限低，检测方法及检测设备均适合锅炉水中油的检测。4.3 紫外荧光法检测设备为紫外荧光分光光度计，依据标准水质 石油类的测定 荧光分光光度法，环保部已出征求意见稿，萃取剂为正己烷，毒性小，检出限比紫外法更低，环保便捷，使用操作方法快捷、简便，更适合便携、快速检测锅炉水中油。参考文献1 GB/T 15762018 工业锅炉水质S.2 GB/T 121522007锅炉用水和冷却水中油的含量S.3 HJ6372018水质 石油类以及动植物油类的测定 红外分光光度法S.4 HJ9702018水质 石油类的测定 紫外分光光度法S.5 焦振寰，宋久林，杨艳彬，等.全自动红外法测定水中油J.分析仪器，2018，5：6568.