鄭芳

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

近十年全國掀起了脫硝設(shè)備建設(shè)浪潮，其中選擇性催化還原技術(shù)（SCR）脫硝技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。然而SCR 脫硝采用液氨、濃氨水或尿素為還原劑[1]，運(yùn)行過程中易導(dǎo)致氨逃逸。惠潤堂等[2]的研究表明，逃逸氨與煙道內(nèi)的SO2形成的硫酸銨、硫酸氫銨易在SCR 下游空預(yù)器處因溫度降低而受潮，堵塞管道，影響設(shè)備正常運(yùn)行。大量研究還表明，氨氣在環(huán)境空氣中容易與硫酸、硝酸等物質(zhì)形成銨鹽氣溶膠，從而促成PM2.5的生成，導(dǎo)致空氣質(zhì)量和能見度下降，同時(shí)也影響了大氣輻射平衡。所以，應(yīng)對煙氣中的逃逸氨進(jìn)行準(zhǔn)確測試，指導(dǎo)精準(zhǔn)噴氨，避免氨逃逸，降低不利影響。

目前，氨濃度測試不管是在線監(jiān)測還是線下測試都存在SO2、水汽和粉塵的干擾，無法精確測定。程滕[3]的研究表明，煙氣中銨根凝結(jié)富集在粉煤灰中，可通過分析粉煤灰中銨根濃度直接分析SCR 脫硝裝置后端設(shè)備運(yùn)行情況，從而指導(dǎo)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。粉煤灰由于具備優(yōu)異的物化性質(zhì)，在冶金、建材等領(lǐng)域可以得到廣泛利用。但劉振華等[4]提出，脫硝改造后產(chǎn)生的逃逸氨主要以硫酸氫氨的形式存在，粉煤灰自身的基本性質(zhì)發(fā)生改變，嚴(yán)重影響了粉煤灰的再利用。顯然，準(zhǔn)確測定粉煤灰中銨根含量能為粉煤灰的二次利用提供數(shù)據(jù)支持。易田芳等[5]采用納氏試劑分光光度法和離子色譜法分析PM2.5中的銨根含量，其中離子色譜法測試所需時(shí)間較長，納氏試劑分光光度法干擾因素少，測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。《粉煤灰中銨離子含量的限量及檢測方法》（GB/T 39701—2020）提出了采用蒸餾滴定法、離子色譜法、納氏試劑分光光度法以及電極法分析粉煤灰中銨根含量，其中蒸餾滴定法為基礎(chǔ)方法。

本文采用振蕩方式提取粉煤灰中的銨根，通過加標(biāo)方式分析銨根提取程度；采用靛酚藍(lán)分光光度法測定提取液中銨根濃度，并通過平行和加標(biāo)實(shí)驗(yàn)計(jì)算測定的準(zhǔn)確性，為安全、準(zhǔn)確測定銨根濃度提供了方法，也為SCR 的安全運(yùn)行以及粉煤灰資源利用提供了指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

儀器為RZK-J 型恒溫全自動翻轉(zhuǎn)振蕩器；UV1800 紫外-可見分光光度計(jì)；SHZ-D Ⅲ循環(huán)水真空泵抽濾機(jī)。

試劑為實(shí)驗(yàn)室用無氨水；硫酸；水楊酸；檸檬酸鈉；氫氧化鈉；亞硝基鐵氰化鈉；次氯酸鈉；硫代硫酸鈉；碘化鉀；氯化銨。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

用0.3mol/L 酸溶液為浸提劑，通過翻轉(zhuǎn)振蕩的方式浸提粉煤灰中的銨根離子，經(jīng)真空抽濾后得到的浸提液在亞硝基鐵氰化鈉和次氯酸鈉環(huán)境中與水楊酸反應(yīng)生成藍(lán)綠色物質(zhì)，然后采用朗伯比爾定律計(jì)算浸提液中銨根濃度，進(jìn)而可知粉煤灰中銨根含量。

1.2.1 取樣

為保證樣品的代表性，并且有針對性地處理設(shè)備安全運(yùn)行理故障，應(yīng)采集管路堵塞、鋼板腐蝕等處的粉塵。若考慮粉塵資源化利用，應(yīng)采用縮分法取樣。

1.2.2 浸提

以華電某660MW 機(jī)組為例，該機(jī)組配套的煙氣凈化設(shè)備依次為SCR 脫硝裝置、空氣換熱器、電袋除塵器、脫硫裝置和濕式電除塵器，脫硝裝置以濃氨水為還原劑。機(jī)組運(yùn)行過程，空氣換熱器熱煙氣出口煙道堵塞，部分黏度較高的粉塵堆積在煙道；電袋除塵器的袋區(qū)部分袋籠底部表面附著粉塵；脫硝、除塵等設(shè)備脫除的粉塵統(tǒng)一運(yùn)送至粉塵存放間。分別取換熱器出口煙道富集的粉煤灰、電袋除塵器中袋籠富集的粉煤灰和存放間的粉煤灰各20g 放入廣口瓶中，移取500mL 0.3mol/L 的硫酸溶液，搖勻、密封，振蕩16h 提取樣品中的銨根。

浸提加標(biāo)試驗(yàn)：分別取20g 三種粉煤灰放入廣口瓶中，加入100mL 銨標(biāo)準(zhǔn)儲備液和400mL 0.3mol/L的硫酸溶液，與樣品同時(shí)開始翻轉(zhuǎn)振蕩，浸提。

振蕩后的硫酸溶液經(jīng)真空抽濾后，得到待測浸提液。

1.2.3 測定

（1）試劑配制

銨標(biāo)準(zhǔn)儲備液：準(zhǔn)確稱取3.819g 經(jīng)105℃干燥后的氯化銨溶于無氨水中，定容至1L。此標(biāo)準(zhǔn)儲備液的氨氮濃度為1g/L。

銨標(biāo)準(zhǔn)使用液：準(zhǔn)確移取10.00mL 銨標(biāo)準(zhǔn)儲備液定容至1L。此標(biāo)準(zhǔn)使用液的氨氮濃度為10mg/L。

（2）靛酚藍(lán)分光光度法測定

配制不同氨含量的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，混勻后在室溫條件下放置1h。在波長為697nm 的條件下測定吸光度，繪制以氨含量為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

測定浸提液吸光度，根據(jù)朗伯比爾定律計(jì)算浸提液中銨根濃度。作為加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，取稀釋后的浸提液，加入銨標(biāo)準(zhǔn)儲備液，搖勻后取樣測定吸光度，計(jì)算加標(biāo)回收率。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 浸提過程的回收率

粉煤灰中的銨根為堿性，與酸溶液反應(yīng)，促進(jìn)銨根溶解，而且翻轉(zhuǎn)振蕩過程有利于傳質(zhì)，提高浸提過程的充分性和可靠性。從表1 可知，不同銨根含量的粉煤灰回收率為97.4%—102.2%，滿足《合格評定化學(xué)分析法確認(rèn)和驗(yàn)證指南》（GB/T 27417—2017），說明以0.3mol/L 酸溶液為浸提液，可以充分提取粉煤灰中的銨根。

表1 浸提過程加標(biāo)實(shí)驗(yàn)

2.2 靛酚藍(lán)分光光度法測試的準(zhǔn)確性

采用多次平行測定和加標(biāo)實(shí)驗(yàn)分析靛酚藍(lán)分光光度法測定浸提液的精密度和準(zhǔn)確度。從表2 可知，三種浸提液6 次平行實(shí)驗(yàn)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏均小于5%，精密度在可靠范圍內(nèi)。

表2 靛酚藍(lán)分光光度法平行實(shí)驗(yàn)

從表3 可知，靛酚藍(lán)分光光度法測定粉煤灰浸提液銨濃度的準(zhǔn)確性和精密度符合要求。由于靛酚藍(lán)分光光度法測試銨根濃度靈敏度高，與水楊酸反應(yīng)生成的靛酚藍(lán)燃料顏色穩(wěn)定，相比于納氏試劑比色法、蒸餾滴定法具有干擾少、操作過程安全等優(yōu)點(diǎn)，采用靛酚藍(lán)分光光度法測試粉煤灰中的銨根安全、準(zhǔn)確且精密度高。

表3 靛酚藍(lán)分光光度法加標(biāo)實(shí)驗(yàn)

3 結(jié)語

（1）以0.3mol/L 酸溶液為浸提劑，采用翻轉(zhuǎn)振蕩的方式提取粉煤灰中的銨根，適用于不同銨含量的粉煤灰處理，而且回收率為97.4%—102.2%，符合標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用的要求。

（2）采用靛酚藍(lán)分光光度法測定粉煤灰浸提液中的銨根，精密度和準(zhǔn)確度高，即靛酚藍(lán)分光光度法適用于測定粉煤灰中銨根含量。