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        變壓器油中糠醛含量的檢測

        2020-11-09 06:40:32呂啟深
        分析儀器 2020年5期
        關(guān)鍵詞:離子化油樣糠醛

        唐 峰 呂啟深 向 真 郁 光 方 華

        (1.深圳供電局電力科學(xué)研究院,深圳 518002;2.上海華愛色譜分析技術(shù)有限公司,上海 200940)

        大多數(shù)電氣設(shè)備都是采用油絕緣和紙絕緣組成的絕緣系統(tǒng),變壓器也不例外。在長期運行的過程中,油紙絕緣材料會老化,絕緣水平會隨之降低。檢測變壓器的重要指標(biāo)之一就是評估油紙絕緣的老化程度,而糠醛是評估油紙絕緣老化程度的重要指標(biāo)[1,2]。目前,檢測油中糠醛的手段有鹽酸羥胺肟化法(國標(biāo)法)、氣相色譜法、電位滴定法、紫外分光光度法、高效液相色譜法等[3],其中主要檢測油中糠醛的手段是高效液相色譜法,但這種方法的檢測程序很繁瑣,過程中需要用到有毒溶劑,對操作人員的要求高,且最小檢出濃度不高[4]。而本文介紹了一種氣相色譜法對變壓器油中糠醛進(jìn)行檢測,其準(zhǔn)備工作少,分析時間短,效率較高,具有很強(qiáng)的實時檢測性,能夠作為一項高效準(zhǔn)確的測量方法。

        1 實驗

        1.1 實驗方法

        本方法采用去離子水萃取的方式從變壓器油中將糠醛萃取出來后,直接將其水溶液進(jìn)樣到氣相色譜中,并利用氦離子化氣相色譜儀對其分析。

        1.2 萃取方法

        萃取是指利用物質(zhì)在兩種互不溶(或微溶)溶劑 中溶解度或分配系數(shù)的不同,使化合物從一種溶劑中轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中,從而達(dá)到提取或純化目的的一種操作。本實驗以去離子水作為萃取液,萃取變壓器油中的糠醛。具體萃取方法:移取一定量的去離子水和糠醛油樣置于試管中,利用振蕩儀使油樣及去離子水充分混合,以便去離子水萃取出變壓器油中的糠醛,然后置于離心機(jī)中高速離心,使萃取液與油樣分離,取上層清液,即完成萃取過程。

        1.3 實驗準(zhǔn)備

        1.3.1實驗儀器與試劑

        儀器:GC-9560氦離子化氣相色譜儀(上海華愛);恒溫振蕩器(常州國華);離心機(jī) (北京醫(yī)用離心機(jī)廠);電子天平(舜宇恒平)。

        試劑:去離子水;糠醛(99.5%標(biāo)準(zhǔn)樣品)。

        1.3.2標(biāo)油的配制

        實驗采用糠醛標(biāo)樣和變壓器新油一起配制出不同糠醛濃度的樣品。新油為克拉瑪依25號變壓器新油,為排除變壓器油中水分和空氣以及各類氣泡等雜質(zhì)的影響,在配制糠醛標(biāo)樣以前,需要對變壓器新油進(jìn)行一定程度的預(yù)處理,其具體操作為:將新油在烘箱中80℃連續(xù)加熱72 h,去除水分影響,再將油樣用布氏漏斗和真空泵分別進(jìn)行抽濾和真空處理,除去其中的雜質(zhì)和氣泡。稱取0.125g經(jīng)過蒸餾的糠醛,移入500mL的容量瓶,加入處理好的新油至刻度500mL[5],磁力攪拌5min,靜置5h,得到糠醛溶液,濃度為250mg/L。然后取20mL糠醛溶液定容到到500mL的容量瓶中,混合形成第1次稀釋后的糠醛油樣為底樣濃度為10mg/L。再取10mL底樣用純變壓器油定容到到100mL的容量瓶中,混合形成第2次稀釋后的糠醛油樣標(biāo)為標(biāo)樣1。再取5mL的底樣用純變壓器油定容到到100mL的容量瓶中,混合形成第2次稀釋后的糠醛油樣標(biāo)為標(biāo)樣2,取10mL的標(biāo)樣1用純變壓器油定容到到100mL的容量瓶中,混合形成第3次稀釋后的糠醛油樣標(biāo)為標(biāo)樣3,以此方法按照適合的比例稀釋得到6種濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)樣標(biāo)樣1~標(biāo)樣6,濃度分別為:1mg/L、0.500mg/L、0.100mg/L、0.050mg/L、0.010mg/L、0.005mg/L。

        1.3.3糠醛的萃取

        從1.3.2所配制的6種含有不同濃度糠醛的標(biāo)準(zhǔn)油樣中分別取70mL并分別與7mL去離子水按照10∶1的比例在6個100mL錐形瓶中混合,磁力攪拌15min使萃取充分,然后分別倒入100mL離心管中,在8500r/min下離心5min,取出下層分離液作為糠醛水萃取液。

        1.4 糠醛的檢測

        糠醛檢測采用氦離子化氣相色譜法,色譜儀配置有汽化室,氦離子化檢測器,F(xiàn)FAP毛細(xì)柱。色譜條件如下:

        色譜柱:FFAP毛細(xì)管色譜柱,60m*0.32mm;汽化室:200℃;檢測器:氦離子化檢測器,200℃;載氣:He,流速為50mL/min;進(jìn)樣量:1μL;進(jìn)樣方式:注射器。

        分別取1.3.3中是萃取的標(biāo)準(zhǔn)油樣中的萃取液1μL進(jìn)行色譜分析,得到不同濃度的色譜譜圖,圖1為0.010mg/L的色譜譜圖。

        圖1 糠醛0.010mg/L的色譜譜圖

        2 實驗結(jié)果與分析

        2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線表的建立和線性驗證

        經(jīng)過1.4中色譜分析,結(jié)果如表1所示。

        表1 糠醛分析數(shù)據(jù)表

        以其中的峰面積為橫坐標(biāo),濃度為縱坐標(biāo),繪制一個標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到其曲線方程為y=0.0001730428x-2.2156327,線性度達(dá)到0.99985,如圖2和圖3所示,可見糠醛分析在0.005mg/L至1mg/L之間是呈線性的。

        圖2 糠醛標(biāo)樣分析的色譜數(shù)據(jù)

        圖3 糠醛標(biāo)樣的擬合曲線

        2.2 萃取率的計算

        配制1.3.2中所述對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)油濃度的糠醛水溶液,其濃度分別為1mg/L、0.500mg/L、0.100mg/L、0.050mg/L、0.010mg/L、0.005mg/L。分別對每個水溶液進(jìn)行分析,得到對應(yīng)的糠醛的色譜峰以及對應(yīng)濃度C1i。利用下列公式計算不同濃度下的萃取率。

        (1)

        其中C0i為萃取后分析得到的濃度,A0i為對應(yīng)的峰面積,C1i為水溶液直接分析得到的濃度,A1i為對應(yīng)的峰面積,V水為7mL,V油為70mL,計算結(jié)果如表2所示。

        通過0.005mg/L糠醛標(biāo)樣的色譜分析,以3倍噪音計算其最小檢出濃度,色譜噪音為20μV。通過計算其最小檢出濃度約為86ng/L。

        (2)

        表2 最小檢測濃度

        3 結(jié)果與討論

        本方法采用去離子水對變壓器油中的糠醛進(jìn)行萃取后,運用氦離子氣相色譜對水溶液中的糠醛含量進(jìn)行分析,最終得出變壓器油中糠醛的含量。實驗結(jié)果表明,去離子水對糠醛的萃取率能達(dá)到78%以上,完全可以替代有機(jī)溶劑進(jìn)行萃??;使用6種濃度梯度的分析曲線其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9998以上,使得定量準(zhǔn)確;糠醛的檢測限能夠達(dá)到86ng/L,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前常用的檢測方法。本實驗方法使用試劑干凈純潔,所使用的氣源為惰性氣體,操作簡便,而且完全滿足分析要求,可以用于實際變壓器油中糠醛檢測中。

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