第8卷第3期分析测试技术与仪器Volume8Number32002年9月ANALYSISANDTESTINGTECHNOLOGYANDINSTRUMENTSSep.2002分析测试新方法(165~169)离子色谱法测定油田有色地层水中的碳酸根和碳酸氢根蔡青松1,刘霞1,蒋生祥*1,金彦博2(1.中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃兰州730000;2.吐哈石油勘探开发指挥部试验室,新疆哈密839009)摘要:针对油田有色地层水中碳酸根和碳酸氢根含量的测定,建立了一种间接光度非抑制离子色谱法.优化了固定相和流动相条件,发现碳酸盐碳的总量和碳酸氢根峰高在0.24~12mmolPL范围内具有良好的线性关系.对油田有色地层水进行了测定,结果令人满意.关键词:离子色谱法;有色地层水;碳酸根;碳酸氢根中图分类号:O657.7文献标识码:B文章编号:1006-3757(2002)03-0165-05水溶液中的碳酸盐碳主要指碳酸、碳酸氢根和碳酸根,在给定的pH值下三者处于一种平衡.碳酸根和碳酸氢根是油田地层水中常见的阴离子,测定它们的含量有助于了解地层水的种类、硬度等指标,同时可以监测它们在管路腐蚀中所起的作用.作为油田水质分析的一个重要项目,我国各大油田目前主要采用化学滴定法对碳酸根和碳酸氢根进行测定[1].离子选择性膜电极也可以对碳酸盐进行快速灵敏的测定[2,3].李永民等[4]建立了快速测定油田地层水中碳酸钠的催化动力学流动注射分析法.但是有些油田地层水呈黄褐色、绿色甚至黑色,从而严重干扰碳酸根和碳酸氢根的滴定分析,并且会在流动注射分析中引入较大的误差.为此我们建立了测定油田有色地层水中的碳酸根和碳酸氢根含量的离子色谱法,该法排除了颜色以及其他无机离子的干扰.1实验部分1.1仪器和试剂Waters液相色谱仪配置如下:510型液相色谱泵,7125i型六通进样阀,486型UV-VIS可变波长检测器和MillenniumTM色谱工作站.英国Orion公司的ModelSA720pH计.邻苯二甲酸氢钾、柠檬酸钠、氢氧化钠、无水碳酸钠、无水碳酸氢钠、氯化钠、硝酸钠、无水硫酸钠等试剂均为分析纯.实验中所用的水均为去离子水.油田地层水样均由吐哈石油勘探开发研究院提供.1.2色谱条件所用固定相包括SAX-1强阴离子交换剂(中国科学院兰州化学物理研究所合成)、YSG-R4NCl(天津试剂二厂)和A-25(AminexRo)强阴离子交换树脂.色谱柱:50@4.6mmI.D.和150@4.6mmI.D.不锈钢管.流动相:邻苯二甲酸氢钾和柠檬酸钠的水溶液,根据需要用0.1molPL氢氧化钠调节pH值.流速:1.5或2.0mLPmin.检测波长:254nm.1.3实验方法对于吐哈油田的有色水样,用去离子水稀释10倍,用0.45Lm滤膜过滤后进样.稀释后的样品pH值由ModelSA720数字酸度计给出.2结果与讨论2.1固定相的选择实验发现,以硅胶基质的强阴离子交换剂SAX-1(150@4.6mmI.D.)为固定相时,用1.0mmolPL邻作者简介:蔡青松,男,27岁,硕士生,主要从事离子色谱研究.*通讯联系人.收稿日期:2002-05-23;收到修改稿日期:2002-07-16.苯二甲酸氢钾、0.6mmolPL柠檬酸钠作洗脱液时Na2CO3不出峰;当改用1.0mmolPL邻苯二甲酸氢钾(pH10.73)作洗脱液时,Na2CO3在4min左右出峰.但随着进样次数的增加,其保留时间不断减小直至不保留.究其根源,应该是硅胶基质在碱性条件逐渐溶解,导致柱容量不断下降.考虑到树脂型阴离子交换剂的耐碱作用,我们选择强阴离子交换树脂YSG-R4NCl和A-25作固定相.2.2流动相的选择在非抑制离子色谱法中,常用的间接光度法洗脱液有邻苯二甲酸盐、苯甲酸盐、苯均三甲酸盐、碘化物及硝酸盐.由于选择的固定相YSG-R4NCl和A-25的离子交换容量较大,除选用短柱来减少分析时间外,还应采用洗脱能力较强的洗脱液.我们采用邻苯二甲酸氢钾作背景吸收离子,并加入三价离子柠檬酸根以增加流动相的洗脱能力.在碳酸盐系统中,HCO-3在pH6.3~10.3内具有优势分布.实验中也发现,把流动相调至中等碱性时,无论样品是碳酸盐还是碳酸氢盐都以HCO-3的形式被洗脱.为了考察流动相的影响,我们在YSG-R4NCl固定相上以5.66mmolPLNa2CO3为样品对流动相进行了优化.2.2.1pH值固定邻苯二甲酸氢钾的浓度为1.0mmolPL,柠檬酸钠的浓度为4.4mmolPL,用0.1molPL氢氧化钠调整流动相的pH值,考察HCO-3的容量因子及峰高的变化(图1).图1流动相pH值的影响Fig.1EffectofpHofmobilephases由图1可见,随着流动相pH值的增加碳酸氢根的滞留增大,而且灵敏度也增...
