离子色谱法测定核电厂二回路系统水样中的氨与乙醇胺

范锡文　陈相斌

【摘 要】氨和乙醇胺（ETA）作为常用的碱化剂被核电厂二回路水化学广泛应用。两者对二回路水汽系统各部位的PH值都有很大的影响，准确测定二回路各系统中的氨和乙醇胺，对于核电厂二回路加药控制，减少设备腐蚀有着重要的指导意义。采用离子色谱法测定二回路系统水样中氨和乙醇胺的浓度，简便有效，准确可靠。

【关键词】氨；乙醇胺；离子色谱；核电厂二回路

0 前言

在核电厂二回路系统中，同时存在着无机氨和乙醇胺两种调节PH的介质。两者的汽液分配特性直接决定了其在核电厂二回路系统中各部位的汽、液相浓度，进而影响水汽系统中各部位的PH值，因此准确测定各水汽的无机氨和乙醇胺浓度对于二回路PH值的跟蹤调节有着十分重要的意义[1]。本试验方法建立了离子色谱法检测核电厂二回路系统水样中的无机氨和乙醇胺，方法可行，结果准确。

1 氨、乙醇胺和联胺

无机氨（NH3），是一种无色气体，具有强烈的刺激气味，降温加压可变成液体，即液氨[2]。氨极易溶于水，溶于水时和水反应生成氨水，氨水呈弱碱性，在水中发生电离，电离方程如下：

NH3+H2O——NH3·H2O——NH4++OH-

乙醇胺（C2H7NO），英文缩写为ETA或MEA，是一种伯胺有机化合物，具有吸湿性、毒性、可燃性和腐蚀性。常温下为无色粘稠液体带氨味，能与水混溶[3]。乙醇胺具有较强的碱性，在水溶液中电离出氢氧根离子，较低质量浓度的ETA即可实现较高的PH值控制。乙醇胺在水中的电离特性与氨相似，电离方程如下：

HOCH2CH2NH2+H2O——HOCH2CH2NH3++OH-

联胺（N2H4·H2O），俗称水合肼，是一种无色强碱性液体，微有特殊的氨臭味[4]。具有较强的还原性，因其可以和水中的溶解氧发生反应，达到去除水中溶解氧的目的而被广泛应用。和水中的溶解氧发生如下反应：

N2H4+O2——2H2O+N2

同时，联胺会自动分解，产生无机氨（NH3）：

3N2H4——4NH3+N2

因此系统中NH3的含量，主要由直接添加的无机氨和联胺分解新产生NH3两部分构成。

2 仪器与试剂

仪器：Thermo dionex ICS-2100型离子色谱仪（Chromeleon 6.8 色谱工作站、电导检测器、Dionex CERS 500 4mm抑制器、Dionex EGCⅢ MSA（Methanesulfonic Acid）淋洗自动发生器）[5]；电子天平；高纯水仪。

乙醇胺（≥99.5%；上海上剂化工产品有限公司，批号：140501）

氯化铵（≥99.8%；西陇化工股份有限公司，批号：130413）

实验室用水为高纯水（电阻率≥18M.2Ω·cm-1）

3 方法和结果

3.1 色谱条件

柱系统：保护柱DionexIonPacTM CG19 Guard 4*50mm，分析柱DionexIonPacTM CS19 Guard 4*250mm；柱温：35℃；淋洗液：带连续再生阳离子捕获柱（CR-TC）装置的淋洗液自动发生器EGC-III MSA产生甲基磺酸，等度淋洗，流动相为2.0mM，流速1.0ml·min-1。进样：采用脉冲泵定量环进样，进样量：10μL；监测方式：抑制性电导监测，采用自循环模式的阴离子再生抑制器，抑制电流为6.0mA。

3.2 试剂及配制

准确称取1.574g在110℃烘干1～2小时的优级纯氯化铵（NH4Cl），用高纯水溶解并稀释定容至500ml，摇匀，即得NH4+浓度为1000mg·L-1的标准母液。

准确称取1.0g分析纯乙醇胺（C2H7NO）溶液，用高纯水定容至1000ml，摇匀，即得浓度为1000mg·L-1的乙醇胺标准母液。

准确称取上述两标准母液各10.0g，用高纯水稀释至100g，即得铵和乙醇胺浓度为100mg·L-1的混合标准。

3.3 线性关系及检出限

准确称取上述含铵和乙醇胺的标准母液，使用高纯水配制分别含铵和乙醇胺0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.0、5.0μg·mL-1的系列混合溶液，分别注入ICS-2100型离子色谱仪，记录色谱图，以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，其中铵为二次线性拟合，乙醇胺为线性拟合。线性关系及检出限结果见表1。结果表明，在该条件下对于铵和乙醇胺的混合溶液，在0.05～5.0μg·mL-1浓度范围内峰面积线性关系良好，其中铵R2=0.9999，乙醇胺R2=0.9998。

3.4 精密度试验

准确称取上述含铵和乙醇胺的标准母液，使用高纯水配制分别含铵和乙醇胺0.5μg·mL-1的混合标准溶液，按照上述色谱条件，连续重复进样6次，记录峰面积，铵和乙醇胺的RSD分别为1.2%和0.69%。

3.5 回收率试验

使用精密度试验混合标准样品，取6次试验结果的均值作为样品中铵和乙醇胺的实验原始值，分别往该样品中准确添加4个浓度梯度值的铵和乙醇胺，每个梯度浓度制备3份，按照上述色谱条件依次进行测定，回收率试验结果见表2和表3。

3.6 样品分析

如前言所述，该分析方法主要是为了准确测定核电厂二回路水质中的铵和乙醇胺含量，选取二回路中的VVP系统水样作为试验样品。采用上述色谱条件，分别进行精密度和回收率试验。

精密度试验。取得VVP样品，连续重复6次进样测定，测定结果见表4，样品浓度单位：μg·mL-1。

回收率试验，使用取得的VVP样品，精密度试验6次试验结果的均值作为样品中铵和乙醇胺的实验原始值，分别往该样品中准确添加2个浓度梯度值的铵和乙醇胺，每个梯度浓度制备3份，按照上述色谱条件依次进行测定，回收率试验结果见表5和表6。

4 讨论

本试验采用离子色谱仪在相应的色谱条件下建立对样品中氨和乙醇胺的分析方法，通过上述实验过程，在0.05～5.0μg·mL-1浓度范围内，氨和乙醇胺色谱峰面积线性关系良好；在该线性范围内6次重复进样进行精密度试验，氨和乙醇胺RSD分别为1.2%和0.69%，精密度良好；氨和乙醇胺回收率试验结果分别为100.25%和101.54%，结果显示该分析方法准确度良好。对核电厂二回路VVP系统样品分析试验结果表明，该方法在实际测定中精密度和准确度良好，符合分析要求。综上，该方法分析核电厂二回路系统水样中氨和乙醇胺简便可行，准确可靠。

【参考文献】

[1]曹松彦，王金芳，孙本达.采用乙醇胺抑制核电站二回路系统的流力加速腐蚀[J].热力发电，2011：73-75.

[2]竺际舜，主编.无机化学[M].北京：科学出版社，2008：294-295.

[3]贺继铭.国内外乙醇胺生产现状与发展趋势[J].石油化工与技术经济，2007：58-61.

[4]竺际舜，主编.无机化学[M].北京：科学出版社，2008：296.

[5]牟世芳，刘克纳，丁晓静，编.离子色谱方法及应用[M].北京：化学工业出版社，2005：88-95.

[责任编辑：朱丽娜]