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摘要:離子色譜是HPLC高效液相色譜的一種,主要用于分析液相中陰陽(yáng)離子。離子色譜是目前應(yīng)用十分廣泛的一種檢測(cè)方法,通過(guò)檢測(cè)液相樣品中的鹵素、硫酸根、硫代硫酸根等陰離子,可以完成廢水排放達(dá)標(biāo)檢測(cè)、石油化工樣品質(zhì)量檢測(cè)、食品安全檢測(cè)、冶金工藝水樣檢測(cè)等質(zhì)量控制工作,離子色譜法已經(jīng)成為工藝控制部門的常用技術(shù)之一。石油化工是石油化學(xué)工業(yè)的簡(jiǎn)稱,以石油為原材料,通過(guò)裂解、分離等途徑獲得一系列石油產(chǎn)品和石油化工產(chǎn)品,如甲醇、甲醛、乙醇等。石油化工是現(xiàn)代工業(yè)體系中十分重要的組成,諸多生產(chǎn)生活的原材料都是從石油化工工廠中產(chǎn)出的,同時(shí),石油化工也是廢水、廢氣排放的主要源頭,為了避免造成大面積的環(huán)境污染,控制石油化工廢水廢氣排放質(zhì)量勢(shì)在必行。本文從離子色譜在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用入手,進(jìn)行分析和探討。
關(guān)鍵詞:離子色譜;石油化工;應(yīng)用
在石油化工領(lǐng)域中,測(cè)定某種離子的含量通常是探究地層中剩余油飽和度、油氣之間物質(zhì)、油田水受干擾情況等環(huán)節(jié)中常用的方法。傳統(tǒng)的石油化工系統(tǒng)中沿用多年的是相對(duì)復(fù)雜、煩瑣的化學(xué)分析方法,比如,重量法、原子吸收法等,不僅離子間相互干擾嚴(yán)重準(zhǔn)確度還不高。離子色譜法的應(yīng)用能夠有效提高石油化工領(lǐng)域中對(duì)陰陽(yáng)離子的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度,并且可以直接測(cè)得一價(jià)陽(yáng)離子含量,陰離子測(cè)定范圍也有所擴(kuò)大,是石油化工領(lǐng)域中重要的技術(shù)之一。
1離子色譜法概述
離子色譜法是一種用電導(dǎo)檢測(cè)器連續(xù)檢測(cè)離子交換樹脂分離出的物質(zhì)電導(dǎo)變化的色譜方法,利用的是離子能夠被分離、檢測(cè)的特點(diǎn)。離子色譜法根據(jù)不同的離子分離方式可劃分為HPIC離子交換色譜法、HPIEC離子排斥色譜法、MPIC離子對(duì)色譜法。隨著研究的不斷深入,離子色譜法的檢測(cè)范圍已經(jīng)從無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子擴(kuò)大至糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿等有機(jī)物,甚至逐漸進(jìn)入法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著離子色譜法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,離子色譜法的前處理環(huán)節(jié)也進(jìn)行了相應(yīng)的改變,從簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化、濃縮、富集轉(zhuǎn)為將液相處理成能夠滿足離子色譜法應(yīng)用要求,能夠保護(hù)色譜柱,能夠?qū)⒂袡C(jī)元素轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子。離子色譜法有其他分析測(cè)定方法沒(méi)有的優(yōu)勢(shì):檢測(cè)速度快、靈敏度高、選擇性優(yōu)秀、可以同時(shí)測(cè)定多種離子化合物、穩(wěn)定性高。離子色譜法用于常見(jiàn)陰陽(yáng)離子的分離和測(cè)定,比如,氟離子、氯離子、溴離子、硝酸根離子、亞硝酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子等常見(jiàn)陰離子和鋰、鈉、銨根離子、鉀、鎂、鈣等常見(jiàn)陽(yáng)離子的檢測(cè)耗時(shí)通常在10min以內(nèi)。離子色譜法的檢測(cè)濃度范圍在ug和mg之間,比如,當(dāng)進(jìn)樣量為50uL時(shí),可檢出離子的最小范圍是10ug/L。離子色譜法可以通過(guò)不同的分離、檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)完成有機(jī)、無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子的選擇性檢測(cè),大多數(shù)液相檢測(cè)中前處理環(huán)節(jié)只需要做稀釋和過(guò)濾,只有少數(shù)情況復(fù)雜的檢測(cè)才需要做額外處理。在離子色譜法中,苯乙烯、二乙烯苯聚合物是常見(jiàn)的填料,這種樹脂填料在高pH值范圍內(nèi)也能夠保持很好的穩(wěn)定性,不會(huì)因?yàn)閺?qiáng)酸或強(qiáng)堿淋洗液而出現(xiàn)化學(xué)變化,因此,應(yīng)用范圍廣,結(jié)果產(chǎn)出穩(wěn)定性高。
2離子色譜法在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用分析
離子色譜法在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍主要是油氣田的勘探開發(fā)、油田水分析等環(huán)節(jié)。
2.1離子色譜在油氣田勘探開發(fā)中的應(yīng)用
石油開采是石油化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性工作,是保證石油化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能的重要前提。在石油開采過(guò)程中,油氣田勘探十分重要,不僅能夠探明地下油氣田的位置、大致儲(chǔ)量,還能夠追蹤油田開采過(guò)程中剩余油的飽和度等參數(shù),有助于開采工作人員及時(shí)調(diào)整開采方式,保證石油開采的質(zhì)量和效率。油田中的地層水和注入水都在與石油、天然氣接觸過(guò)程中,會(huì)衍生成為高礦化度、高有機(jī)物濃度、含大量不溶性顆粒物的特殊狀態(tài),分析油田水有助于開采技術(shù)人員了解地下油氣田的演化進(jìn)度,判斷油氣田類型,調(diào)整鉆井液的配比,提高石油開采的質(zhì)量和安全程度。在油氣田勘探環(huán)節(jié)中,示蹤劑是比較重要的檢測(cè)輔助工具,常用的示蹤劑為溴,通過(guò)檢測(cè)溴的含量能夠有效了解地下油田中剩余油的飽和度、油水的連通性等情況。傳統(tǒng)石油化工生產(chǎn)中,檢測(cè)溴的技術(shù)主要是分光光度法、碘量法等,檢測(cè)質(zhì)量和穩(wěn)定性不足以滿足石油化工生產(chǎn)工作需求,改為離子色譜法后檢測(cè)的準(zhǔn)確度、有效率有所上升。常用于檢測(cè)溴的離子色譜法中以IonPacAS19-HC型分離柱為離子分離交換柱,以氫氧化鉀溶液為淋洗液,分離液相中的溴離子來(lái)進(jìn)行電導(dǎo)檢測(cè)。
2.2離子色譜在油田水分析中的應(yīng)用
注水是目前世界范圍內(nèi)地下油田開采的主要開發(fā)方式,通過(guò)注水一方面可以驅(qū)動(dòng)石油向開采井處匯聚,提高開采質(zhì)量和效率,另一方面,可以填充石油開采后留下的地下空洞,避免地下巖層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大面積、突然變化。但隨著注水開采的不斷深入,地下油田中水量越來(lái)越多,油田水中的常量離子濃度必然會(huì)因注水干擾而發(fā)生變化,逐漸偏離原始的濃度特征,且這種偏離難以恢復(fù)。但如果技術(shù)人員能夠準(zhǔn)確分析油田水離子濃度的變化規(guī)律,還是能夠借此了解地下油氣田中剩余油飽和度等方面的參數(shù)變化,推測(cè)出地下石油受到注水干擾的程度,反映出儲(chǔ)層的連通性,從而提高注水井、開采井的分布質(zhì)量,提高石油開采效率。以安棚油田為例,通過(guò)離子色譜法可直接測(cè)得不同井中油田水的離子含量,通過(guò)陰陽(yáng)離子的測(cè)定可以明確劃分注水井、淺層儲(chǔ)層、中層儲(chǔ)層、深層儲(chǔ)層中油田水離子含量的差異性,掌握注入水礦化的時(shí)間和程度,為避免離子含量升高結(jié)成水垢做好準(zhǔn)備和預(yù)防措施。要想預(yù)防水垢,檢測(cè)的對(duì)象主要是堿金屬離子、銨根離子等陽(yáng)離子,離子分離交換柱以IonPacCS10和IonPacCS12A為主。
2.3離子色譜在石油煉制過(guò)程中的應(yīng)用
石油煉制過(guò)程中,離子色譜主要用于分析催化劑、浸漬液中陰離子濃度,快速檢驗(yàn)脫硫劑中的有效成分,輔助石油煉制技術(shù)水平的發(fā)展。在石油煉制領(lǐng)域中催化劑、脫硫劑是比較重要的兩個(gè)部分,催化劑主要分為加氫催化劑、重整催化劑、裂化催化劑等,用于不同環(huán)節(jié)的石油煉制;脫硫劑是提升石油煉制過(guò)程環(huán)保水平的重要試劑,脫硫劑效能直接影響能源的清潔程度。技術(shù)人員通過(guò)分析和測(cè)定催化劑上殘留陰離子濃度,可以掌握催化劑負(fù)載過(guò)程中金屬離子的活性程度,因?yàn)椴煌N類和數(shù)量的陰離子對(duì)金屬離子的活性程度有比較明顯的影響,研究殘存的陰離子濃度能夠引導(dǎo)催化劑的進(jìn)一步研究和進(jìn)步。技術(shù)人員通過(guò)分析檢測(cè)脫硫劑中的有效成分,能夠了解熱穩(wěn)定鹽的生成效果,間接了解脫硫劑的脫硫效能,因?yàn)樗嵝詺怏w與脫硫劑會(huì)產(chǎn)生甲酸鹽、亞硫酸鹽、硫酸鹽等熱穩(wěn)定鹽。
2.4離子色譜在石油化工廢水處理中的應(yīng)用
在石油化工廢水中,氯離子、溴離子、硝酸根離子、硫酸根離子等都是廢水處理的主要對(duì)象,含有高濃度離子的廢水如果直接排入自然水體,必然導(dǎo)致水體污染問(wèn)題,因此,油田和石油加工工廠中的廢水處理環(huán)節(jié)都需要將這些離子的處理效果作為廢水處理達(dá)標(biāo)與否的衡量標(biāo)準(zhǔn)。離子色譜法能夠幫助技術(shù)人員迅速檢測(cè)出待排放廢水中的陰陽(yáng)離子濃度。作為廢水處理是否達(dá)標(biāo)的衡量手段,離子色譜法也是推動(dòng)石油化工領(lǐng)域廢水處理技術(shù)優(yōu)化、完善的重要參考值來(lái)源,盡可能提高石油化工產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境的友好程度。
3結(jié)語(yǔ)
目前,離子色譜已經(jīng)成為很多領(lǐng)域中的重要檢測(cè)手段,為如石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要參考數(shù)據(jù),未來(lái)離子色譜還擁有更加廣闊的發(fā)展空間。我國(guó)還需要繼續(xù)進(jìn)行離子色譜技術(shù)的研究和應(yīng)用,進(jìn)一步擴(kuò)大其使用范圍,充分發(fā)揮離子色譜技術(shù)的價(jià)值和作用。
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作者:林楨楠 單位:浙江石油化工有限公司