论文总字数：20581字

摘 要

碱度，是表征水吸收质子的能力的参数，通常用水中所含能与强酸定量作用的物质总量来标定。通常，水中的碱度测定一般会运用双指示剂法，但由于其需要手工操作、不适宜快速检测，因此本文尝试建立一套碱度的快速测定方法。本课题采用碳酸反应器、凹形转子和压力传感器等仪器，通过检测乳酸与试样中CO₃^2-、HCO₃^－反应生成的CO₂所产生的压力，结合气体状态方程、分布分数图，编写出计算CO₃^2-和HCO₃^-含量的公式，从而得出试样的碱度测定结果。在对标准溶液进行碱度分段检测后，得出仪器的线性检测范围，最后检测实际水样，同时探究温度对仪器的影响、仪器的交叉污染率等。最终达到我们建立工业循环冷却水碱度快速分析方法的目的。

关键词：循环冷却水 碱度 快速测定 双指示剂法

Abstract

Alkalinity is the characterization parameters of water absorption capacity of the proton and is usually calibrated by the amount of substance in water that can react with strong acid. Typically, we use double indicator method to detect alkalinity in water. However, the traditional method requires manual operation and is unsuitable for rapid detection, and therefore we try to establish a method for rapid determination of alkalinity. In our research , we use the carbonate reactor, the female rotor and pressure sensor to detect the pressure of CO₂ that produced by the reaction of the lactic acid,CO₃^2- and HCO₃^-.Then,we obtain the formula to calculate the content of CO₃^2-and HCO₃^- in samples combined with the distribution map and gas state equation. Thus we achieve the results of alkalinity. After piecewise detection of alkalinity of the standard solution, we get the linear detection range of the instrument .At last, we test actual water samples, and explore the effect of temperature, the cross-contamination rate of this instrument. We finally achieve the purpose of building a method of quick analysis of alkalinity of the industrial cooling water.

Key Words: Circulating cooling water；Alkalinity；Rapid determination；Double indicator method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 课题背景 1

1.2 传统方法 1

1.2.1 碱度的测定方法 2

1.2.2 碱度的测定结果表述 2

1.2.3 指示剂的选择 2

1.2.4 测定步骤和计算 3

1.3 工业循环冷却水碱度的快速测定方法概述 4

1.3.1 碳酸盐碱度快速测定方法的提出及理论依据 4

1.3.2 方法原理 4

1.3.3 气体状态方程的应用 5

1.3.4 酸碱分布分数的应用 6

第二章 工业循环冷却水碱度的快速测定 8

2.1 仪器与试剂 8

2.2 工业循环冷却水碱度快速测定原理 8

2.2.1 反应和测量流程设计 9

2.3实验步骤 10

2.3.1 采用仪器自带乳酸和定标液测定溶液碱度 10

2.3.2 自配乳酸和定标液 11

2.3.3 仪器线性范围的确定 11

2.3.4 温度的影响 11

2.3.5 模拟样品的测定 12

2.3.6 实际样品测定 12

2.3.7 交叉污染率状况探究 12

2.4 结果与讨论 12

2.4.1 仪器自带的乳酸和定标液测定溶液碱度的标准曲线 12

2.4.2 自配乳酸和定标液可行性的验证 14

2.4.3 仪器线性范围的确定 16

2.4.4 探究温度的影响 21

2.4.5模拟样品的测定 23

2.4.6 实际样品测定 24

2.4.7 交叉污染率的探究 25

2.5结论 25

参考文献 26

致 谢 28

第一章 文献综述

1.1 课题背景

水中碱度的测定在对工业废水、工业用水以及在生活污水的处理运转和科研中有着非常重要的意义。它是工业循环冷却水非常重要的一项检测内容，多用作日常监测指标^[1]。它是判断水质和废水处理控制的重要指标，也常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性等^[2]。通常，水中的碱度测试一般会运用双指示剂法对水中的含碱量进行对比测试。由于传统测试水碱度的方法需手工操作，不适宜快速检测，因此我们研究的课题是建立一套碱度的快速测定方法及其装置。

循环冷却水碱度必须保证在一定范围内，过高或过低都不能达到防垢或防腐蚀的目的。为此，对加药处理的循环水，GB1576- 85《水质标准》中规定锅水的pH 值为10~12，总碱度为0.10～0.22 mmol/L^[3]。循环水一般在pH=6~9运行, 其总碱度中基本上是碳酸盐碱度HCO₃^-，而CO₃^2-及OH^-极少, 可以忽略。总碱度随浓缩倍率升高而增加^[4]。事实上，就《标准》规定而言，循环水 pH 值合格时，其总碱度并不一定合格；相反，如果循环水的总碱度合格时，其的 pH 值总是在合格范围内。目前，国内外对循环水碱度的测定一直沿用传统方法，即通过移取循环水水样进行滴定的方法。这种方法虽然成熟可靠，但操作繁琐，需多次准确移取水样，且无法对锅水碱度进行在线监测，更不能对锅水碱度进行在线控制^[5]。

循环冷却水被称为工业生产系统中的血液，在对循环冷却水的水质控制中，碱度的管理是最基本也是最重要的管理项目之一^[6]。工业冷却水主要是以天然水、城市给水(自来水)或工业给水作补充水源^[7]。循环冷却水的处理就是通过添加化学药剂、改变运行条件、改变设备材料性能等水质处理的办法来解决这些问题^[8]。其中水的碱度是衡量循环冷却水的质量指标之一，直接关系到整个循环冷却水系统的正常运行^[9]。如碱度会影响循环冷却水水质，处理不当会造成冷却换热设备的腐蚀、结垢加剧，以及水中微生物过渡繁殖等危害。而温度、离子强度、浓缩倍数和大气中CO₂的分压等是影响循环冷却水系统总碱度的重要因素^[10-12]。

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