技術領域

本發明涉及的是一種水中碳酸鹽、碳酸氫鹽及游離二氧化碳的檢測方法。?

背景技術

二氧化碳是動植物呼吸最主要的產物，有機物質和部分礦物質分解也產生二氧化碳。目前大氣中二氧化碳的平均含量約為0.04％體積，二氧化碳(CO₂)在水中主要以溶解氣體分子的形式存在但也有很少一部分與水作用成碳酸，通常將二者的總和稱為游離二氧化碳。地表水中的二氧化碳主要來源是水和底質中有機物的分解，以及水生物的呼吸作用，亦可從空氣中吸收，通常情況下地表水二氧化碳的含量通常都低于10毫克/升，當含量超過40mg/L時，表明水體污染已影響到魚類的生長。但是地下水，尤其是深層地下水二氧化碳的含量有可能達到幾百毫克/升。天然水中含有的游離二氧化碳濃度高于一定值的時候，可與巖石、混凝土中的不溶性碳酸鹽反應生成可溶的碳酸氫鹽，破壞巖石、混凝土的結構。當二氧化碳與氧共存時，對金屬(鐵)具有強烈侵蝕作用。因此，對水體進行游離二氧化碳的測定，有著重要的實用意義。?

水中的非游離二氧化碳(碳酸氫鹽)受熱分解生成不溶性碳酸鹽的特性對熱工設備有很大的危害。蒸汽冷凝系統中部分CO₂的溢出，將破壞碳酸鹽的溶解平衡，從而導致局部表面產生方解石覆蓋物，影響設備的傳熱，導致設備的工作效率變低。在鍋爐中，由于可溶性碳酸鹽分解，鍋爐內壁上覆蓋不溶性碳酸鹽，降低傳熱效率，導致爐壁過熱變形，水透過不溶性碳酸鹽與過熱爐壁作用生成大量水汽，非常容易導致鍋爐爆炸，所以使用大型熱工設備場合必須通過定量分析數據控制好水中CO₂及相關碳酸鹽的含量。?

測定水中的溶解的二氧化碳分為游離二氧化碳測定、碳酸氫鹽測定以及總碳測定。常見的方法有酸堿滴定法、電化學傳感器法、光度吸收法、頂空進樣--氣相色譜法、流動擴散進樣--離子色譜法等。酸堿滴定法測量水中游離二氧化碳與碳酸(中華人民共和國電力行業標準DL/T502.7-2006，火電廠水汽分析方法第七部分：游離二氧化碳的測定(直接法))，基于游離二氧化碳、碳酸與氫氧化鈉反應，在pH為8.3時可以全部轉化為碳酸氫鈉，使用以酚酞為指示劑，滴定測量水中的游離二氧化碳與碳酸，但是水中有其他的酸性物質存在的時候會導致結果偏大。酸堿滴定法測量水中的碳酸氫鹽(中華人民共和國地質礦產行業標準DZ/T0064.48-93地下水質檢驗方法滴定法測定侵蝕性二氧化碳)是基于碳酸氫鹽與鹽酸反應生成二氧化碳，在pH為3.4時鹽酸可以定量的將碳酸氫鹽定量轉化為游離二氧化碳，使用甲基橙為滴定終點指示劑，但是此法不能單獨測定碳酸鹽與碳酸氫鹽的混和物。使用指示劑的酸堿滴定方法儀器較為簡單，但是樣品用量比較大，水樣渾濁的時候不容易觀察顏色的變化，水中可能含有的漂白劑會引起指示劑失效，水中存在的其他酸堿物質對?結果會有影響。?

電化學傳感器法(美國測試與材料協會(American?Society?for?Testing?and?Materials)標準ASTM?D?513-02，水中溶解二氧化碳溶解量和總量的測量方法)是通過離子選擇電極測量水中的二氧化碳、碳酸鹽，但是分析體系的離子強度、粘度、溫度、干擾離子會對分析結果有影響，使用條件較為苛刻。?

光度吸收法(Talanta?62(2004)631-636，Determination?of?carbon?dioxide?in?gaseous?samples?by?gas?diffusion-flow?injection)是基于某些指示劑與二氧化碳、碳酸(氫)鹽作用導致體系的顏色變化，通過光度儀測量某個波長的光強度的變化進行定量分析。?

頂空進樣--氣相色譜法(Journal?of?Chromatography?A，909(2001)249-257，Analysis?of?nonvolatile?species?in?a?complex?matrix?by?headspace?gas?chromatography)是將分析樣進行酸化使其中的碳酸(氫)鹽完全轉變為二氧化碳，用氣體將二氧化碳吹掃出溶液，使用氣相色譜儀分析氣相中二氧化碳的濃度，基于溶液中二氧化碳的濃度與氣相中二氧化碳的濃度存在一定的關系而對分析樣中的碳酸(氫)鹽的總碳量進行定量，但是無法對碳酸鹽、碳酸氫鹽的混合體系分別定量。?