钠的测定二阶微分火焰光谱法

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1、钠的测定二阶微分火焰光谱法 关键词: 光谱 火焰：553二阶微分火焰'>火焰光谱'>光谱痕量钠智能分析仪在电厂水汽化学监督中的应用中国广东核电集团有限公司（518028）李敬业摘要：为了配合新的电力行业标准DL/T908-2004《火力发电厂水汽试验方法钠的测定二阶微分火焰'>火焰光谱'>光谱法》的宣贯工作，本文对二阶微分火焰光谱痕量钠智能分析仪的结构特点、工作原理、使用方法作了详细的阐述，针对电厂运行过程水汽化学监督的实际需要,提出了一种使用方便、简单、快速、精确实用的水、汽中痕量钠的分析测定程序和仪表定期检定的实用方法。0前言火力发电厂是依靠

2、水作为传递能量的介质而进行发电的，也是依靠水作为冷却介质来完成热量交换工作的，因此水在火力发电厂中起着十分重要的“工质”作用。现代高参数（亚临界、超临界）大容量（300MW、600MW及以上）火力发电厂、核电站的蒸汽生产装置，如锅炉、蒸汽发生器、核反应堆等，为了保证和高温、高压水、蒸汽接触的金属结构材料免遭腐蚀破坏，保证火力发电厂和核电站的安全运行，控制和监督水、汽中的钠含量是一种极为重要的手段。最新颁布执行的中华人民共和国电力行业标准DL/T912-2005的《超临界火力发电机组水汽质量标准》中对此作了严格的明确的强制性规定，其控制标准为：1μ

3、g/L-20μg/L（参考文献1）。根据法国电力公司（EDF）900MW压水堆核电站的运行经验，广东大亚湾核电站、岭澳核电站水、汽质量控制标准规定：正常运行工况下蒸汽发生器二回路凝结水（CEX系统）钠控制标准的期望值为：<1.0μg/L；蒸汽发生器连续排污水（APG系统）的钠控制标准的期望值为：<3.0μg/L。（参考文献2）由此可见,钠离子测定的准确性直接影响水、汽质量指标的真实性和热力设备安全运行的可靠性。因此准确测定痕量钠离子对电力生产的安全经济运行有着重极其重要的意义。目前，国内外火力发电厂、核电站实验室用于测定水、汽中“μg/L”级钠含

4、量的仪器主要是基于电化学原理设计的离子选择电极（PNa计）、各种类型的原子吸收分光光度计和原子发射光谱仪（F-AES、ICP-AES、）。“离子选择电极”测定钠含量的原理是依据热力学平衡的吉布斯方程推导出来的“能斯特方程”的半对数关系设计的（E=EX＋2.3RT/nF㏒A）（参考文献3）；在钠的含量极低（A→0）的条件下,由于对数函数是“无定义”的,使得使用这种方法测定痕量钠含量的可信性和真实性受到了质疑。现在使用的各式各样的不同型号的原子吸收分光光度计,在用空气－乙炔火焰激发时，在特征谱线处存在有火焰高温微粒发射的连续光谱和分子态物质发射的带状

5、光谱等较强“背景干扰”，使得对极低浓度钠（痕量：“μg/L”）的检测工作无法正常进行,对钠的检出限只能达到2μg/L-200μg/L的极限水平（参考文献4、5、6）。由于在钠特征谱线附近存在火焰高温微粒发射的连续光谱和分子状物质发射的带状光谱等较强“背景干扰”，使得各种价格昂贵的等离子（体）发射光谱仪尽管采用了各种极其复杂的提高信噪比的技术,但其对钠的检出限也只能达到0.6μg/L的极限水平（参考文献7）。二阶微分火焰光谱痕量钠智能分析仪采用“波长调制扫描技术”，实现了对钠原子特征谱线的快速扫描，生成和输出稳定的钠的特征谱线的二阶导数谱，具有独特

6、的自动扣除连续背景干扰的功能，实现了对痕量钠的准确、可靠、稳定、快速、方便的测量，在技术性能上完全能满足火力发电厂、核电站和电力试验研究院（所）对水、汽质量化学监督的实际需要，钠的检出限达到了小于0.1μg/L的国际领先技术水平。1仪器的工作原理1.1原子发射光谱定量分析的基本（Lomakin-Scherbe）公式试样中的钠离子在火焰中被激发产生“特征谱线”，其谱线的强度与试样中钠离子的浓度成正比（Lomakin-Scherbe公式（参考文献9）本仪器利用相对测量原理工作，即：先配制已知浓度的试样，测量其谱线的强度值，定出斜率，再测量未知试样的谱

7、线强度，根据两者强度的比值，计算出被测试样中的钠离子浓度。1.2二阶微分火焰发射光谱仪的工作原理采用火焰原子发射光谱法（FAES）测量原子的特征谱线强度时,由于在特征谱线周围存在有连续背景“干扰谱线”,或特征谱线坐骑在一个很宽的分子辐射的峰上。这时在特征谱线λ处测到的谱线强度I1并不是所测特征谱线的真实强度,而是包括了分子辐射等连续背景“干扰谱线”在特征谱线附近的“背景干扰强度”I0。因此，Iλ=I1-I0才是待测量原子的特征谱线的真正强度。由于特征谱线辐射和分子辐射往往是由同一分析样品或同一光源辐射出来的，因此采用一般的“光学调制”或“电学调制

8、”的方法是不能将其与主信号有效分离的,特别是当“背景干扰强度”I0很强或待测量原子的特征谱线强度Iλ很弱时，待测元素的特征谱线就会被“淹