地层水中硫酸根和氯离子检测方案(离子色谱仪)

离子色谱仪在岩心样品反演地层水矿化度中的应用 刘生丽，王莉 新疆油田公司勘探开发研究院 新疆克拉玛依 834000 摘要：本文详细阐述了离子色谱法测定岩心浸泡液中SO42- 和Cl-的方法，实验结果证明该法具有准确、重复性好、灵敏度高等优点。并说明离子色谱仪在岩心样品反演地层水矿化度中的应用。 关键词：离子色谱，地层水，矿化度 矿化度是水中所含各种离子、分子及化合物（不包括游离状态的气体）的总量，以毫克/升表示。传统的水文地质研究方法在进行地层水水质评价时，是通过地层水的取样进行分析，确定含水岩组中水的矿化度。地层水中的水有两种存在形式，即自由水和束缚水。由于取样方式的局限，常规水分析资料只能反映地层中自由水的含盐量，不能代表地层水的全貌，所以利用岩心样品反演地层水矿化度是常规水分析资料的重要补充。 岩心样品经研磨浸泡后，依据SY/T5523-2000，采用滴定法分析浸泡液中常规六项离子（Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-、Ｋ＋、Na＋），计算浸泡液矿化度，再结合样品含水体积与浸泡液体积比例系数，推算岩心样品在地下实际状况下所含各种形式水的总矿化度。 对于阴离子Cl-、SO42-的测定，离子色谱法在以下几个方面较之滴定法具有明显的优势：①试验中，当岩心样品吸水性极强，试验用的上层清液量不能满足常规滴定分析时，离子色谱仪只需几毫升的样品量就能满足分析要求。②当岩心样品含有色金属或者受泥浆、地表水的污染时，浸泡液呈现较深的颜色时，滴定法无法依靠指示剂指示终点；而离子色谱法不受样品本身颜色的影响。③当地下水中含有较多溴、碘离子时，用滴定法测定氯离子时，干扰无法排除，测定结果为氯、溴、碘离子的合量；而用离子色谱法分析氯离子时，由于这三种离子在淋洗液和固定相之间的分配系数也不同,按照氯、溴、碘离子的顺序依次被分离，有效地避免了相互干扰。 　　离子色谱法分析岩心样品浸泡液中的氯离子和硫酸根，实验结果证明具有准确、重复性好、灵敏度高等优点。 1. 实验部分 1.1 仪器和试剂 　　790 Personal IC 1.0型离子色谱仪（瑞士万通），配电导检测器。 优级纯碳酸钠，碳酸氢钠，硫酸。氯离子标准溶液（1000mg/L），硫酸根离子标准溶液（1000mg/L）。 1.2 色谱条件 　 色谱柱：Metrosep A Supp4-250（4×250mm）；淋洗液：1.8mmol/L Na2CO3 + 1.7mmol/L NaHCO3，流速：1.0mL/min；进样量：20µL。 1.3 标准溶液的配制 用1000mg/L的SO42- 、Cl-母液，配制含SO42- 和Cl-均为5.0、10.0、20.0、50.0和100.0的一系列混合标准工作溶液。 1.4 样品处理 　　称取500g左右岩心样品，加入500g蒸馏水，置于广口瓶中充分振摇10min后，放置72小时，中间摇动数次。再用虹吸法取上层清液用慢速滤纸过滤，再用0.45μm微孔滤膜过滤，取510ml滤液用离子色谱法测定其中的SO42- 、Cl-。 2. 结果与分析 2.1 工作曲线的绘制 　　分别取混合标准系列工作溶液进行离子色谱分析，根据保留时间定性、外标法定量原理得到SO42- 、Cl-回归方程及其相关参数，回归方程如下：y=0.135859x，r=0.99937, RSD=4.325%（SO42-）；y=0.0831339x，r=0.99913, RSD=5.795%（Cl-） 2.2 重复性 　　取石西注水站原水，按上述方法进行5次SO42- 、Cl-的测定，重复性测试结果，见表1。 表1　方法精密度数据 序号 SO42-,mg/L Cl-,mg/L 1 875.18 1140.5 2 871.21 1146.1 3 878.14 1145.7 4 876.22 1138.8 5 873.75 1141.4 平均值 874.90 1142.5 相对标准偏差 0.30% 0.29% 2.3加标回收 将石西原水稀释100倍后取20ml,取混合标准（含SO42-和Cl-离子各100mg/L）２mL，定容至25mL，在上述测试条件下测得SO42-浓度为14.33mg/L,回收率为95.55%；Cl-浓度为16.08mg/L, 回收率为93.83% 2.4准确性考察 依据 SY/T5523－2000，六项离子分析中，Ｋ＋＋Na＋是通过电中性原理计算出来的，称为理论值；这里通过使用发射光谱法分别测定7块岩心样品浸泡液中Ｋ＋、Na＋含量（测试值），与理论值对比，反证用离子色谱法测试SO42- 、Cl-结果的准确，结果见表2，测试值与理论值偏差均小于5%。 表2　7块岩心样品浸泡液中Ｋ＋、Na＋理论值与测试值的比较 样品编号 CO32-,mg/L HCO3- mg/L Cl-, mg/L SO42-, mg/L Ca2+, mg/L Mg2+, mg/L K+＋Na+ mg/L 测试值 理论值 偏差% W2005-12365 9.76 244.92 8.912 686 23.6 3.88 399.55 403.96 1.10 W2005-12374 0.00 109.22 16.034 842 26.6 9.00 407.15 398.23 2.19 W2005-12375 3.25 158.87 11.898 116 3.05 0.037 121.94 117.66 3.51 W2005-12376 26.04 205.20 17.239 532 3.21 0.384 358.91 359.80 0.25 W2005-12380 39.06 211.82 75.34 205 17.2 2.67 231.87 226.36 2.38 W2005-12385 13.02 188.65 1.659 7.64 1.45 0.00 84.18 87.44 3.87 W2005-12386 29.29 135.70 58.871 137 3.5 0.00 173.48 172.72 0.44 2.5 检出限 按３倍信噪比计算，SO42- 、Cl-检出限均小于0.05mg/L，说明离子色谱法具有较高的灵敏度。 3. 反演地层水矿化度应用实例 表４是南缘951147井Ｊ3q层位在不同井深所取的岩心样品反演原始地层水矿化度。反演出的原始地层水矿化度为地质测井解释提供了较为可靠的依据。 表４南缘951147井Ｊ3q层位利用岩心样品反演不同井深原始地层水矿化度 井深m 浸泡液密度g/cm3 岩石视密度g/cm3 孔隙度 校正水饱和度 浸泡液质量g 岩样质量g 浸泡液矿化度mg/L 原始地层水矿化度mg/L 349.73 1.00 1.79 0.32 0.5266 499.48 500.44 535.5 5676.85 350.51 1.00 1.79 0.324 0.4368 509.59 500.1 398.7 5138.11 356.35 1.00 1.86 0.297 0.3802 504.65 500.11 445 7396.55 357.44 1.00 2.51 0.156 0.573 505.17 500.06 1219 34571.15 359.94 1.00 2.1 0.226 0.5184 497.41 500.26 294.2 5242.62 362.52 1.00 1.94 0.273 0.546 501.51 500.45 218.2 2845.77 371.19 1.00 1.87 0.292 0.6293 491.99 500.16 281 2812.90 373.87 1.00 1.87 0.291 0.6168 500.19 500.55 298.8 3110.49 378.06 1.00 2.41 0.173 0.9401 496.19 500.13 892.1 13114.48 4. 小结 本文报道了常规离子色谱/电导检测器测定岩心样品中阴离子的方法，并通过演算测定的钾，钠离子与ICP直接测定结果进行了比较。离子色谱具有准确，简便，灵敏度高的特点，能够满足地层水的检验要求。 参考文献 1． 丁明玉 田松柏 编 《离子色谱原理与应用》北京：清华大学出版社，2001年。 2． SY/T5523-2000《油气田水分析方法》