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摘要:这几年青海油田勘探大发展,石油勘探区域面积持续扩大,距离基地也愈来愈远,为了缩短试油周期,各试油机组都配备了一套完整的水溶液中氯离子测定设备,但由于现场条件的限制,现场分析结果与化验室分析结果相差很大,通过现场调查分析、总结,造成现场分析结果准确率低的因素为仪器、药品和人为因素等几个方面。论文通过对现场氯离子误差分析,准确地找出误差的原因,并指出防范措施,在今后的试油工作中不出差错,使分析结果的准确率达到分析要求。
关键词:氯离子分析方法;误差;准确率
一、氯离子分析方法
(一)原理
水溶液中氯离子含量的测定通常采用莫尔法[1],此法依据是,在中性或弱碱性溶液中,用AgNO3标准溶液进行滴定,以K2CrO4为指示剂,因AgCL(白)和Ag2CrO4(砖红)的溶解度不同,(AgCL的溶解度比Ag2CrO4的小)故滴定开始时首先形成AgCL(白)沉淀,直到理论终点时,才产生Ag2CrO4红色沉淀[1],主要反应如下:
Ag++CL-= Ag CL↓ (白色),
2 Ag++ CrO42--= Ag2 CrO4↓ (砖红色)
当Ag CL定量沉淀后,微过量的AgNO3溶液即与CrO42-生成砖红色的Ag2 CrO4沉淀,即为终点。
(二)试剂与仪器
AgNO3标准溶液 0.2000mol/l
NaCL基准试剂。使用前于500~600℃下干燥2~3小时,保存于干燥器内备用。
K2CrO4指示剂 5% 5克K2CrO4溶于100ml的水中
酚酞指示剂 0.2%的乙醇溶液
甲基橙 0.2%的水溶液
NaOH溶液 0.1 mol/l
HNO3溶液 0.1 mol/l
棕色酸式滴定管 25ml
白色酸式滴定管 25ml
白色碱式滴定管 25ml
移液管 1.0 ml 5.0 ml各一只
(三)测定步骤
1、测定水样的PH值,如水样PH<6,用0.1 mol/l NaOH溶液,或PH>8时,用0.1 mol/l HNO3溶液,将PH值调节在6~8之间,才能进行下步工作。
2、如水样中有臭鸡蛋气味,应事先加热驱除H2S后,再进行氯离子测定。
3、用移液管准确移取一定体积(1.0 ml 或 5.0 ml)的水样于100~150 ml的锥形瓶中,加入K2CrO4指示剂1~2滴,在不断摇荡下,用已标定好的已知准确浓度的AgNO3标准溶液滴定至浅砖红色沉淀出现,即为终点,准确记录AgNO3标准溶液消耗的体积(ml)[4]。
(四)计算
CL-(mg/l)=
式中 CAgNO____AgNO3标准溶液浓度 mol/l
V AgNO____AgNO3标准溶液消耗的体积 ml
V水样 ____水样体积 ml
(五)总矿化度—就是水溶液中各个离子含量(mg/l)之和。
(六)水型—就是水溶液中各离子存在着一种数量上的比例关系,根据比例关系的不同,把水划分为四类(也就是苏林分类法[2]),即CaCL2水型、MgCL2水型、NaHCO3水型和Na2SO4水型。具体方法如下,
如[CL-] >[Na+],则
,当 K ≥1时,为CaCL2水型,当 K<1时,为MgCL2水型;
如 [CL-] >[Na+],则
,当 K ≥1时,为NaHCO3水型,当 K<1时,为Na2SO4水型;
公式中[CL-]为氯离子含量 mmol/l,[Na+]为纳离子含量 mmol/l, [Mg2+]为镁离子含量 mmol/,[SO42-]为硫酸根离子含量 mmol/l。
二、误差分析
(一)误差
分析结果与真实值之间的差值称为误差,分析结果大于真实值,误差为正;反之误差为负。误差又分为系统误差和偶然误差[5]。
1、系统误差是因分析过程中某些经常存在的因素引起的。在相同条件下作平行测定,它必然会重复出现。对结果的影响必然固定,即误差是正、是负或大、或小都是一定的,重复实验时可以测出,且可通过实验设法减小。产生系统误差的原因主要有以下几个方面:(1)分析方法不准,如重量分析中沉淀溶解或吸附了杂质;滴定分析中反应不够完全;滴定终点和理论终点不符等;(2)仪器不准确,如天平砝码不准确;玻璃量器刻度不准确;(3)试剂不纯—试剂纯度不够或试剂吸H2O、吸CO2,试剂结晶中水损失或蒸馏水中有杂质;(4)操作不严,如滴定时读数偏高或偏低;观察滴定终点时对指示剂颜色掌握或深或浅等;或指示剂变化不敏锐。
2、偶然误差是因一些偶然的或意外的原因引起的,事先难以预料,也无法控制,它对结果的影响时大、时小、或正、或负,不能校正。但对同一试样在相同条件下进行多次测定时,偶然误差的出现时有规律的,即:大小相同的正负误差出现的几率相等,小误差出现的几率大,大误差出现的几率小,个别大误差出现的次数极小。偶然误差产生的原因主要是偶然的难以预料的或无法控制的因素,如环境温度波动、空气湿度变化、气压变化,人为因素等。
(二)现场误差原因分析
将现场分析结果与化验室分析结果进行对比,有时相差很大,不是偏大就是偏小,但大多数情况都是偏大。其原因有以下几点:
1、仪器
滴定管
A.根据<中华人民共和国计量法>的规定,滴定管属一类计量器具,须强制检定,符合要求,才能使用[6]。由于我们的条件有限,目前还无法使每一个作业队所使用的滴定管都符合要求,因而在现场测定氯离子含量时,没有进行校正系数的校正或是使用了不符合要求的滴定管,使用不合格的滴定管所测得的结果就产生了差异。 B.在现场分析中,滴定管考壳密封不严,存在着渗漏等现象,造成体积误差。
C.滴定管没有及时清洗,管内壁沾附着杂物,内壁很脏,影象了体积的准确性,也同样影响读数的准确性。这种情况导致体积缩小,结果偏低。
D.读数误差,主要是读数时滴定管不垂直,刻度线与视线不垂直,读数不是偏大就是偏小。
2、移液管
A.移液管与滴定管一样,同属一类法定计量器具,使用时同样须通过鉴定合格方可使用,不同的移液管都存在着一定的体积差异,须校正系数的校正,才能达到一致的目的。
B.移液管清洗不彻底,内壁沾附着污物,影响了体积的准确性,造成体积误差,在使用时应该彻底清洗移液管,或及时到化验室更换。
C.移液管没有用需移取的试样清洗,直接取样,这有可能稀释或浓缩了试样,正确的方法是先用待测定的试样清洗移液管三次,再移取试样进行滴定分析。
D.读数误差,主要是读数时移液管不垂直,刻度线与视线不垂直,读数不是偏大就是偏小,需在刻度线与视线垂直的情况下读数。
3、锥形瓶
A.在滴定分析中,锥形瓶虽不参与计算,但作为观察反应过程的一种器具,它的透明度就显得很重要,因此锥形瓶用完必须彻底清洗,保持清洁透明,便于观察颜色变化。
B.在现场分析中也有个别这样的现象,就是用待测样清洗锥形瓶,这是十分错误的一种做法,只要用蒸馏水清洗干净即可。
(二)药品
测定氯离子含量通常所用的药品不多,主要有AgNO3标准溶液和K2CrO4指示剂溶液两种,AgNO3是见光易分解的物质,因此应该保存在棕色磨口的试剂瓶中,避光密封;也不宜存放在温度高的地方[7]。由于现场保存不当,使得AgNO3溶液的浓度发生了变化,造成浓度误差。现场如有异常,须弃去不用,到化验室领取标准的AgNO3溶液。
(三)人为因素
其实人为因素是产生误差的最主要的因素之一,由于重视程度不够,使得各个环节都没有按操作规程操作,造成很大的误差。
A.没有调节待测溶液的酸碱度,没有在PH值规定的6到8之间测定[1],使溶液的变色灵敏度不高,使得结果偏大或偏小[3]。
B.试样中的H2S事先没有加热驱除,S2-也于Ag-发生反应,是结果偏大[1]。
C. 当CL-含量较小时,可适当将取样体积增大,反之,则将取样体积缩小;可减少人为误差。
D.仪器和药品均由化验室提供符合分析要求的仪器和药品。
三、结论
通过对现场氯离子误差分析,准确地找出误差的原因,并引起现场作业人员的注意,在今后的氯离子分析工作中不出差错。水分析资料也是石油勘探中的一项重要的资料,我们必须重视现场氯离子分析的重要性;因此,我们针对误差产生的原因,认真对待,仔细分析,而且对送往化验室的样品更应该重视,保证所取的样品能够真实代表各个不同水质的水性。
参考文献
[1]中华人民共和国石油天然气行业标准,SY/T5523-2006,油气田水分析方法:-27-27.
[2]中华人民共和国石油天然气行业标准,SY/T5523-2006,油气田水分析方法:-53-53.
[3]关世杰等. 水中氯离子含量的准确测定.热能动力工程,1998,9(13):375-376.
[4] 张培平等.井下作业乙方施工手册.敦煌: 出版社397-398.
[5]孙祖生.测量误差研究.现代商贸工业,2008,5:315-316.
[6]《中华人民共和国强制检定的工作计量器具检定管理办法》,1987年4月15日国务院发布,国发[1987]31号
[7]景桂荣.化学试剂的存放与使用.内蒙古科技与经济,2008,18:140-140.
关键词:氯离子分析方法;误差;准确率
一、氯离子分析方法
(一)原理
水溶液中氯离子含量的测定通常采用莫尔法[1],此法依据是,在中性或弱碱性溶液中,用AgNO3标准溶液进行滴定,以K2CrO4为指示剂,因AgCL(白)和Ag2CrO4(砖红)的溶解度不同,(AgCL的溶解度比Ag2CrO4的小)故滴定开始时首先形成AgCL(白)沉淀,直到理论终点时,才产生Ag2CrO4红色沉淀[1],主要反应如下:
Ag++CL-= Ag CL↓ (白色),
2 Ag++ CrO42--= Ag2 CrO4↓ (砖红色)
当Ag CL定量沉淀后,微过量的AgNO3溶液即与CrO42-生成砖红色的Ag2 CrO4沉淀,即为终点。
(二)试剂与仪器
AgNO3标准溶液 0.2000mol/l
NaCL基准试剂。使用前于500~600℃下干燥2~3小时,保存于干燥器内备用。
K2CrO4指示剂 5% 5克K2CrO4溶于100ml的水中
酚酞指示剂 0.2%的乙醇溶液
甲基橙 0.2%的水溶液
NaOH溶液 0.1 mol/l
HNO3溶液 0.1 mol/l
棕色酸式滴定管 25ml
白色酸式滴定管 25ml
白色碱式滴定管 25ml
移液管 1.0 ml 5.0 ml各一只
(三)测定步骤
1、测定水样的PH值,如水样PH<6,用0.1 mol/l NaOH溶液,或PH>8时,用0.1 mol/l HNO3溶液,将PH值调节在6~8之间,才能进行下步工作。
2、如水样中有臭鸡蛋气味,应事先加热驱除H2S后,再进行氯离子测定。
3、用移液管准确移取一定体积(1.0 ml 或 5.0 ml)的水样于100~150 ml的锥形瓶中,加入K2CrO4指示剂1~2滴,在不断摇荡下,用已标定好的已知准确浓度的AgNO3标准溶液滴定至浅砖红色沉淀出现,即为终点,准确记录AgNO3标准溶液消耗的体积(ml)[4]。
(四)计算
CL-(mg/l)=
式中 CAgNO____AgNO3标准溶液浓度 mol/l
V AgNO____AgNO3标准溶液消耗的体积 ml
V水样 ____水样体积 ml
(五)总矿化度—就是水溶液中各个离子含量(mg/l)之和。
(六)水型—就是水溶液中各离子存在着一种数量上的比例关系,根据比例关系的不同,把水划分为四类(也就是苏林分类法[2]),即CaCL2水型、MgCL2水型、NaHCO3水型和Na2SO4水型。具体方法如下,
如[CL-] >[Na+],则
,当 K ≥1时,为CaCL2水型,当 K<1时,为MgCL2水型;
如 [CL-] >[Na+],则
,当 K ≥1时,为NaHCO3水型,当 K<1时,为Na2SO4水型;
公式中[CL-]为氯离子含量 mmol/l,[Na+]为纳离子含量 mmol/l, [Mg2+]为镁离子含量 mmol/,[SO42-]为硫酸根离子含量 mmol/l。
二、误差分析
(一)误差
分析结果与真实值之间的差值称为误差,分析结果大于真实值,误差为正;反之误差为负。误差又分为系统误差和偶然误差[5]。
1、系统误差是因分析过程中某些经常存在的因素引起的。在相同条件下作平行测定,它必然会重复出现。对结果的影响必然固定,即误差是正、是负或大、或小都是一定的,重复实验时可以测出,且可通过实验设法减小。产生系统误差的原因主要有以下几个方面:(1)分析方法不准,如重量分析中沉淀溶解或吸附了杂质;滴定分析中反应不够完全;滴定终点和理论终点不符等;(2)仪器不准确,如天平砝码不准确;玻璃量器刻度不准确;(3)试剂不纯—试剂纯度不够或试剂吸H2O、吸CO2,试剂结晶中水损失或蒸馏水中有杂质;(4)操作不严,如滴定时读数偏高或偏低;观察滴定终点时对指示剂颜色掌握或深或浅等;或指示剂变化不敏锐。
2、偶然误差是因一些偶然的或意外的原因引起的,事先难以预料,也无法控制,它对结果的影响时大、时小、或正、或负,不能校正。但对同一试样在相同条件下进行多次测定时,偶然误差的出现时有规律的,即:大小相同的正负误差出现的几率相等,小误差出现的几率大,大误差出现的几率小,个别大误差出现的次数极小。偶然误差产生的原因主要是偶然的难以预料的或无法控制的因素,如环境温度波动、空气湿度变化、气压变化,人为因素等。
(二)现场误差原因分析
将现场分析结果与化验室分析结果进行对比,有时相差很大,不是偏大就是偏小,但大多数情况都是偏大。其原因有以下几点:
1、仪器
滴定管
A.根据<中华人民共和国计量法>的规定,滴定管属一类计量器具,须强制检定,符合要求,才能使用[6]。由于我们的条件有限,目前还无法使每一个作业队所使用的滴定管都符合要求,因而在现场测定氯离子含量时,没有进行校正系数的校正或是使用了不符合要求的滴定管,使用不合格的滴定管所测得的结果就产生了差异。 B.在现场分析中,滴定管考壳密封不严,存在着渗漏等现象,造成体积误差。
C.滴定管没有及时清洗,管内壁沾附着杂物,内壁很脏,影象了体积的准确性,也同样影响读数的准确性。这种情况导致体积缩小,结果偏低。
D.读数误差,主要是读数时滴定管不垂直,刻度线与视线不垂直,读数不是偏大就是偏小。
2、移液管
A.移液管与滴定管一样,同属一类法定计量器具,使用时同样须通过鉴定合格方可使用,不同的移液管都存在着一定的体积差异,须校正系数的校正,才能达到一致的目的。
B.移液管清洗不彻底,内壁沾附着污物,影响了体积的准确性,造成体积误差,在使用时应该彻底清洗移液管,或及时到化验室更换。
C.移液管没有用需移取的试样清洗,直接取样,这有可能稀释或浓缩了试样,正确的方法是先用待测定的试样清洗移液管三次,再移取试样进行滴定分析。
D.读数误差,主要是读数时移液管不垂直,刻度线与视线不垂直,读数不是偏大就是偏小,需在刻度线与视线垂直的情况下读数。
3、锥形瓶
A.在滴定分析中,锥形瓶虽不参与计算,但作为观察反应过程的一种器具,它的透明度就显得很重要,因此锥形瓶用完必须彻底清洗,保持清洁透明,便于观察颜色变化。
B.在现场分析中也有个别这样的现象,就是用待测样清洗锥形瓶,这是十分错误的一种做法,只要用蒸馏水清洗干净即可。
(二)药品
测定氯离子含量通常所用的药品不多,主要有AgNO3标准溶液和K2CrO4指示剂溶液两种,AgNO3是见光易分解的物质,因此应该保存在棕色磨口的试剂瓶中,避光密封;也不宜存放在温度高的地方[7]。由于现场保存不当,使得AgNO3溶液的浓度发生了变化,造成浓度误差。现场如有异常,须弃去不用,到化验室领取标准的AgNO3溶液。
(三)人为因素
其实人为因素是产生误差的最主要的因素之一,由于重视程度不够,使得各个环节都没有按操作规程操作,造成很大的误差。
A.没有调节待测溶液的酸碱度,没有在PH值规定的6到8之间测定[1],使溶液的变色灵敏度不高,使得结果偏大或偏小[3]。
B.试样中的H2S事先没有加热驱除,S2-也于Ag-发生反应,是结果偏大[1]。
C. 当CL-含量较小时,可适当将取样体积增大,反之,则将取样体积缩小;可减少人为误差。
D.仪器和药品均由化验室提供符合分析要求的仪器和药品。
三、结论
通过对现场氯离子误差分析,准确地找出误差的原因,并引起现场作业人员的注意,在今后的氯离子分析工作中不出差错。水分析资料也是石油勘探中的一项重要的资料,我们必须重视现场氯离子分析的重要性;因此,我们针对误差产生的原因,认真对待,仔细分析,而且对送往化验室的样品更应该重视,保证所取的样品能够真实代表各个不同水质的水性。
参考文献
[1]中华人民共和国石油天然气行业标准,SY/T5523-2006,油气田水分析方法:-27-27.
[2]中华人民共和国石油天然气行业标准,SY/T5523-2006,油气田水分析方法:-53-53.
[3]关世杰等. 水中氯离子含量的准确测定.热能动力工程,1998,9(13):375-376.
[4] 张培平等.井下作业乙方施工手册.敦煌: 出版社397-398.
[5]孙祖生.测量误差研究.现代商贸工业,2008,5:315-316.
[6]《中华人民共和国强制检定的工作计量器具检定管理办法》,1987年4月15日国务院发布,国发[1987]31号
[7]景桂荣.化学试剂的存放与使用.内蒙古科技与经济,2008,18:140-140.