離子色譜法測定6% 氫氧化鈉溶液中氯化物含量

張祥 周江亮

海南核電有限公司 海南昌江 572700

高濃度的氫氧化鈉溶液在核電廠中運用廣泛，運用于離子交換樹脂的再生，安全殼噴淋系統中。用氫氧化鈉溶液再生陰離子交換樹脂時，氫氧化鈉溶液中殘留的氯離子會隨著系統中的水進入二回路，氯離子對處于蒸汽發生器運行工況條件下的鋼鐵材料是腐蝕性雜質，它們會擴散到腐蝕界面而且在縫隙處濃集，過多的氯離子會造成蒸汽發生器傳熱管的破裂，影響一回路邊界的完整性[1]。所以氫氧化鈉溶液氯離子含量的檢測就顯得至關重要了。

常規，高濃度堿性溶液中陰離子含量的分析采用人工滴定方法，先將堿性溶液中和至中性，再進一步滴定分析，具有操作步驟復雜、分析速度慢、重現性差等不足。另外一種方法是在離子色譜上測定，但受限于高濃度氫氧化鈉溶液會對儀器備件造成損傷，經過研究開發了一種離子交換樹脂和離子色譜聯用的辦法，首先將氫氧化鈉稀釋到6%，此稀釋的倍數不影響測量結果，然后經過陽離子樹脂交換，使氫氧化鈉的pH 降低，進一步在離子色譜法進行測定[2-3]。實驗考察了不同量的氫氧化鈉溶液在經過離子交換樹脂處理后的pH 和氯化物含量、500mL 的氫氧化鈉溶液經過離子交換樹脂處理后的回收率和相對標準偏差[1]。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及色譜條件

實驗儀器：采用美國ThermoFisher 公司ICS5000 型離子色譜儀，其分析柱AS17-C4×250mm、保護柱AG17-C4×50mm，采用的淋洗液為氫氧化鉀淋洗液，采用梯度淋洗。

色譜條件：抑制器：ASRS 抑制模式、自循環再生流速：1．5mL/min，進樣體積：1mL、檢測器：電導檢測器。

試劑：由賽默飛公司提供的1000ppm 氯標準溶液，試劑均用高純水配制，RohmandHaas 型號為IRNTT 的陽離子交換樹脂。

1.2 實驗裝置

如圖1 所示，待測溶液通過塑料管與蠕動泵入口連接；蠕動泵出口與樹脂柱入口連接，當待測溶液經過陽離子交換樹脂柱時，待測溶液的陰離子與陽離子交換樹脂上H+ 的發生離子交換，即氫氧化鈉中溶液的OH- 與陽離子交換樹脂柱上的H+ 發生反應，從而分離降低氫氧化鈉的堿性。

1.3 實驗過程

（1）稱取待測濃度為6% 的氫氧化鈉250ml，置于試劑瓶中。

（2）稱取240ml 變色陽離子交換樹脂，用4% 的HCL 溶液預處理，用除鹽水沖洗至電導＜1μS/cm。

（3）稱取240ml 經過清洗之后的樹脂，填充在長20cm、直徑約4cm 的樹脂柱中。

（4）將蠕動泵的入口連接在濃度為6% 的氫氧化鈉樣品中，蠕動泵的出口連接在樹脂柱、的入口，樹脂的出口連接在過濾器上，過濾器出口連接離子色譜進樣瓶中，通過離子色譜、分析儀進行分析。

（5）啟動蠕動泵，調節蠕動泵的流速為15ml/min，保證蠕動泵的流速大于離子色譜進樣流速。

（6）以每100ml 氫氧化鈉溶液為單位，當經過離子樹脂交換的待測溶液為100ml 的時候，啟動離子色譜，開始分析。

（7）觀看離子交換樹脂的顏色，系統采用變色陽離子離子交換樹脂，隨著分析次數的累積，陽離子交換樹脂會失效，且顏色也會發生變化，可用質量分數為4%的HCL 溶液通過蠕動泵進行再生，直至陰離子交換樹脂顏色恢復，再用大量的去離子水沖洗，去除HCL 殘留液后重復使用[2]。

2 結果與討論

2.1 不同氫氧化鈉溶液的pH 與含量

實驗考察了經過離子交換樹脂處理后的第100mL-600mL 氫氧化鈉溶液的pH 和氯化物含量，通過圖2、圖3 可以看出：通過離子交換樹脂的第1 個100mlNaOH 溶液和第2 個100mlNaOH溶液，樣品和樹脂沒有完全進行交換，同時沖洗樹脂殘留的水和氫氧化鈉溶液交換產生的水會對氫氧化鈉產生稀釋作用，從而造成氫氧化鈉溶液中的氯化物含量下降，此兩組氯化物數據不可取。通過離子交換樹脂的第600mlNaOH 溶液pH 成堿性，樹脂顏色已變紅，可以看出樹脂已經完全失效，收集的氫氧化鈉溶液在離子色譜上無法有效測定，此組數據也不可取。本著樣品和樹脂充分交換的原則，通過實驗數據可以看出收集的第500mlNaOH 溶液中氯化物含量是最具有代表性的。

2.2 方法準確度和精密度

如表1 所示，在選取經過離子交換樹脂之后的第500mL 氫氧化鈉溶液為分析點，在離子色譜儀上檢測，其回收率在93．7%-102% 之間，證明該方法具有較好的準確性。

3 結語

本文針對高濃度氫氧化鈉中氯化物的測量首先經過樣品的前處理，然后再上離子色譜進行測量，而本實驗主要考察的是樣品前處理中那個階段通過離子交換樹脂的氫氧化鈉的樣品最具有代表性。通過以上試驗結果可以看出，RSD 為1．75%，加標回收率為93%．7-102%，本法經濟適用，操作簡單，快速，是測量高濃度氫氧化鈉中氯化物測量的一個好方法[3]。

表1 方法的加標回收率、相對標準偏差（n=5）