[发明专利]基于缓冲容量定积分的工业循环冷却水碱度快速测定方法

说明书

本发明公开了一种基于缓冲容量定积分的工业循环冷却水碱度快速测定方法，该方法将酸性缓冲溶液与待测水样混合后，对酸性缓冲溶液在pH从x₀升至x变化范围内做定积分计算，所述的总碱度TB用以下定积分表示：本发明方法实现了工业循环冷却水碱度快速、准确测定，且便于使用，具有非常重要的理论意义和实际价值。

技术领域

本发明属于化学分析技术领域，具体涉及一种基于缓冲容量定积分的工业循环冷却水碱度快速测定方法。

背景技术

工业循环冷却水为确保水系统阻垢、缓蚀、杀菌三项效能的平衡，多数运行在pH 8～9.5的范围，且需保持一定的碱度。pH并非碱度，仅是碱度的表相之一。例如，若用氢氧化钠(NaOH)这种一元强碱使中性水达到pH 9.5，仅需很小的量或碱度；而用碳酸氢根-碳酸根(HCO₃^--CO₃^2-)这样的弱酸及其共轭碱使中性水达到同样的pH，则需较高的量或碱度。另外，等比例增加HCO₃^-和CO₃^2-时，可以保持水的pH不变，但碱度却持续升高。因此pH和碱度是相关但不相同的概念。

碱度的准确定义是：使单位体积水的pH降低至酸碱指示剂变色时所需要的一元强酸的物质的量，当单位体积规定为1L时，碱度的单位为mmol/L。碱度测定一般用酚酞或甲基橙作指标剂，所以有酚酞碱度和甲基橙碱度之分。使单位体积水的pH降至酚酞变色点时所需一元强酸的物质的量为水的酚酞碱度；使单位体积水的pH降至甲基橙变色时所需一元强酸的物质的量为水的甲基橙碱度，又称总碱度(Alkalinity,Tatal Basicity,TB)。因为酚酞变色点与工业循环冷却水的pH较接近，所以实际工作中一般仅测定总碱度。

工业循环冷却水碱度的测定方法分为手工法和自动法。其中，手工测定方法是以酚酞或甲基橙为指示剂，用盐酸(HCl)标准溶液进行滴定的酸碱滴定法，难以直接移植到在线快速检测仪器上。自动法也是用HCl标准溶液进行滴定，但滴定终点通过pH电极来指示，滴定至pH 8.3时获得酚酞碱度，滴定至pH 4.0时获得甲基橙碱度。但由于pH电极的响应滞后严重，盐酸标准溶液滴入后须等待较长时间(约1min)，待pH示值稳定后才能确定是否继续滴入。因此对于未知样品，需要数十次甚至数百次的逐滴尝试和等待，总耗时太长，该法几乎没有实用价值。

发明内容

本发明为克服上述不足，提供了一种快速、准确和便于实现的工业循环冷却水碱度测定方法，该方法是“基于碱度积分计算的工业循环冷却水碱度快速测定方法”，可以将逐滴尝试和测定的“滴定”操作，转化为一次混合加一次测定的快速模式，具有非常重要的理论意义和实用价值。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种工业循环冷却水碱度快速测定方法，该方法是将酸性缓冲溶液与待测水样混合后，对酸性缓冲溶液在pH从x₀升至x变化范围内做定积分计算，所述的总碱度TB用以下定积分表示：

其中，使单位体积水样的pH降至4.0所需一元强酸的物质的量即为总碱度。

使酸性缓冲溶液改变1个pH单位所需一元强酸或一元强碱的量为其缓冲容量，计算如下：

其中β为缓冲容量；b为一元强碱的物质的量；a为一元强酸的物质的量。

优选所述的酸性缓冲溶液为一元强酸HA及其共轭碱A^-组成的弱酸性缓冲溶液。

优选酸性缓冲溶液与待测水样体积相等。

本发明采用的技术原理如下：