摘要：闡述了電位滴定法檢測油田水樣中的SO42-的原理、實驗條件及操作步驟，分析了操作過程中影響準(zhǔn)確性的因素，并且根據(jù)實驗需要設(shè)計了一個高阻抗放大器電路，可測試的最低濃度達(dá)到1mg/l左右。
關(guān)鍵詞: 硫酸根; 電位滴定法; 離子選擇電極; 水樣檢測
中圖分類號：TP212.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
一、引言
石油開采中產(chǎn)生的污水須經(jīng)過各種處理及檢測才可以排放或重復(fù)使用，準(zhǔn)確、快速地檢測污水中的離子成分是一項十分重要的工作。離子選擇性電極分析方法具有設(shè)備簡單，操作方便，檢測種類多，精度較高，測量濃度范圍廣，分析速度快，可實現(xiàn)大批量樣品的連續(xù)性檢測，測定對象廣泛等特點，十分符合用在油田里測定污水中離子的成分的要求。在污水中的各種離子的檢測中， HCO3-、CO32-、Na+、K+、Ca2等離子采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，相對比較簡單，在此不再贅述。SO42-的檢測則采用電位滴定法，整個實驗操作過程相對的困難與麻煩，本文就用滴定法檢測SO42-進(jìn)行著重的闡述分析。
二、電位滴定法檢測SO42-的原理
1、電位滴定法
SO42-離子電極的研制是個難題，雖有人報道已經(jīng)合成PVC膜SO42-電極，但還沒商品化。目前，主要是利用電位滴定法來測試SO42-。以各種反應(yīng)（中和，沉淀，氧化還原及絡(luò)合等）為基礎(chǔ)的容量滴定分析，可以采用離子選擇電極作為滴定終點的指示器件，這種分析方法稱為電位滴定法。根據(jù)參與反應(yīng)的離子的相對種類，電位滴定可以分為三種類型：電極對樣品中被測定的離子敏感，電極對滴定中所使用的滴定劑敏感，離子電極對加入至樣品中的指示劑敏感。
本實驗的滴定法的基本思想是鉛離子與硫酸根離子形成沉淀物，屬于第二種類型。
Pb2++SO42-=PbSO4↓
2、實驗環(huán)境
PbSO4在水介質(zhì)中溶解度較大，滴定應(yīng)在加入非水溶劑的條件下進(jìn)行以降低PbSO4的溶解度，使滴定終點有較大的電位突變，最常采用的是在待測溶液中加入80%乙醇作為介質(zhì)，此外，也可以采用甲醇，丙酮等有機(jī)溶劑。
在測試滴定過程中，應(yīng)把待測液的pH值調(diào)到4~6后再加入有機(jī)溶劑。這是因為，如果pH>7，測試過程中會形成Pb(OH)2沉淀物。如果pH＜4，終點電位突躍不明顯。
滴定的時候為了讓Pb2+和SO42-充分接觸并反應(yīng)，要對溶液進(jìn)行攪拌，保持?jǐn)嚢杷俣纫愣?，不能觸及電極，否則可能改變電位，影響終點清晰度。此外，也可以采用磁力攪拌器代替手動攪拌。
3、實驗設(shè)備
（1）滴定劑標(biāo)準(zhǔn)貯備液：各種濃度的Pb(NO3)2溶液；
（2）離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)溶液：10%的硝酸鉀KNO3溶液；
（3）電極：305型鉛離子選擇性電極，801型單液接飽和甘汞電極；
（4）某品牌DT9203的四位半萬用表；
（5）自己設(shè)計的外置放大器電路。
玻璃電極的阻抗都非常大，在實際應(yīng)用中，推薦采用專用的高阻抗的離子計，以便得到更明顯的等當(dāng)點和更高的準(zhǔn)確性。在實驗中，可以通過一個自己設(shè)計的高阻抗的放大器電路配合普通的四位半的萬用表即可實驗測試。圖1是設(shè)計的高阻抗放大器電路圖，僅供參考。

2、檢測結(jié)果分析
有意的取三種在油田水樣檢測中有代表性的濃度的待測溶液，對其進(jìn)行檢測，得到表2。可以看出，第5組實驗中，沒找到明顯的等當(dāng)點，第六、第七組可找到明顯的等當(dāng)點。因為： （g/l）
由此可以算出，第6、7實驗中，SO42- 的濃度分別為2.1mg/l，41.1mg/l。
本實驗所采用的電極為江蘇江分電分析儀器有限公司的305型鉛離子選擇性電極和801型單液接飽和甘汞電極。經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，用電位滴定法測試SO42- 的濃度，其測試得到的最低濃度可以達(dá)到1mg/l左右。根據(jù)以往的數(shù)據(jù)，油田采油后需要處理的水樣中SO42- 的含量范圍為8mg/l~30mg/l，因此，該測試方法完全可以適用于油田的水樣檢測。
3、與色譜分析結(jié)果的比較
從遼河油田某號油井井段取出吞吐輪次為10，層位為Ⅵ的待測水樣，用電位滴定法進(jìn)行測試，測得SO42- 含量為9.3mg/l，用色譜分析進(jìn)行測試，測得SO42- 含量為9.8mg/l,進(jìn)行多次測量比較，兩種測試方法的結(jié)果相差不大。可以得出結(jié)論：使用電位滴定法進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果于色譜分析很接近，誤差小，該測試方法具有較高的精確度
四、實驗影響因素
1、 pH值的影響
滴定過程中，應(yīng)把待測液的pH值調(diào)到4~6后再加入有機(jī)溶劑。如果pH >7, 測試過程中會形成Pb(OH)2沉淀物。如果pH＜4，終點電位突躍減少。
2、攪拌速度的影響
滴定的時候速度要恒定，且不能觸及電極，否則可能改變電位，影響終點清晰度。
3、溫度的影響
在滴定中，電極斜率，標(biāo)準(zhǔn)電位和PbSO4的溶解度將隨著測試系統(tǒng)的溫度的變化而變化，因此，要保持整個系統(tǒng)盡量處于恒溫環(huán)境（室溫）里。采用電磁攪拌器時，要注意隔絕來自電磁攪拌器的熱傳導(dǎo)；在加入有機(jī)溶劑時會產(chǎn)生熱量，應(yīng)讓其自然冷卻到室溫時再進(jìn)行滴定。
4、待測液中共存物質(zhì)的影響
在待測液中，存在著可能影響測試精確度的其他離子。比如，PO43-和CO32-等會和Pb2+形成比PbSO4更難溶于水的沉淀物，干擾測定。Ag+、Cu2+等會使電極對鉛濃度的變化響應(yīng)失去敏感性，以致得不到滴定曲線。
5、滴定生成的PbSO4沉淀黏附在電極膜表面逐漸使電極反應(yīng)遲鈍，因此電極膜表面應(yīng)經(jīng)常擦洗或重新拋光。
6、電極使用前，需要在0.001M的NACL溶液中浸泡活化1個小時，再用去離子水反復(fù)清洗至空白電位。電極使用完畢后，應(yīng)清洗到空白電位值，用濾紙吸干，避光保存
7、常規(guī)分析中，操作熟練后，開始即可加入50-80%的滴定劑，到“啟動電位”后，再緩慢加入滴定劑，進(jìn)行記錄，滴定劑過量25%時，結(jié)束滴定，這樣，可以提高實驗速度。
五、結(jié)束語
　采用電位滴定法檢測油田水樣中SO42- 的濃度，測試得到的最低濃度可以達(dá)到1mg/l左右，具有一定的可行性，該方法因所需設(shè)備簡單，操作方便，精度較高，測量濃度范圍廣，分析速度快，可實現(xiàn)大批量樣品的連續(xù)性檢測，而且容易研制基于該測試方法的自動測定系統(tǒng)，以實現(xiàn)自動化檢測。