摘 要：文章主要研究了运用中内燃机车冷却液检测中在有离子干扰的条件下，经常使水中总硬度（钙、镁离子浓度）检测结果偏高。联合使用络合-沉淀离子掩蔽剂来排除这些干扰离子，能够真实准确地反映冷却液中钙、镁离子浓度含量。

关键词：掩蔽剂；三乙醇胺；运用中冷却液

1 背景

内燃机车运用中冷却液的分析检测是监控内燃机车柴油机质量的重要手段。定期检测冷却液中的总硬度（钙、镁离子浓度含量）和缓蚀剂的总浓度的工作，是保证机车用冷却液质量达标，防止机车冷却系统管道、柴油机缸套等起垢、腐蚀的重要方法；与铁路机车的安全运营密切相关。

新制的机车冷却液是无色、透明的液体，但是冷却液在机车内部经过长时间高温条件下使用后，颜色会改变成浅黄色或至深黄色（冷却液中存在金属干扰离子）。经检测这种带颜色的冷却液钙、镁离子浓度含量偏高乃至不合格。

使用中的冷却液检测数据不合格，即产生机车用冷却液的更换。影响机车检修作业的交车，又浪费大量冷却剂和处理过的水，增加了大量的经济成本和人力。因此急需找出可行的办法，解决使用中的冷却液中离子干扰的问题。

2 原因分析

内燃机车冷却系统主要是由铁、铜和铝等材质组成，冷却液在长期与管道接触后，再经过高温作用，有部分Cu2+、Fe2+和Al3+会进入到水溶液中。Cu2+自身显蓝色，Al3+本身是无色的，Fe2+则是浅黄色的，因此，带给我们干扰的离子主要就是Cu2+和Fe2+。

目前机务化验采用的钙、镁离子浓度检测方法是EDTA容量法，这种方法的缺点是EDTA可以与Fe2+、Ca2+、Mg2+同时络合，因此检测出的总硬度必然偏高。而内燃机车冷却液中的有害离子主要是Ca2+、Mg2+，这两种离子在长期的运行中会结成水垢，依附在机车的冷却液系统设备上，影响机车发动机的散热功能，引发柴油机机油的快速老化变质报废；还会导致缸头、缸套穴蚀，造成气缸的提前报废；严重的会造成机车运行中停机。我们将这种有害离子称之为“目标检测离子”，而Fe2+、Al3+等金属离子并不会造成管道结垢，我们将其称之为“干扰离子”。因此怎样消除“干扰离子”（Fe2+、Al3+）对“目标检测离子”（Ca2+、Mg2+）检测结果的影响是本文要研究的事情。

3 实验方法分析

3.1 实验方法的选择：EDTA属于氨羧络合剂，具有非常广泛的络合作用；而我们的实际分析对象是具有含多种元素属性；这些元素之间经常相互干扰；因此选择性滴定Ca2+、Mg2+是需要解决的重要问题。

通过查阅各金属与EDTA络合物的稳定常数如表1：

从表1中数据可以得出结论：Ca2+、Mg2+与EDTA的络合常数要小于其他几种离子，也就是说，我们的目标检测离子的络合常数小于干扰离子的络合常数，这意味着我们不能使用控制酸度进行分步滴定法来解决问题，必须要采用离子掩蔽法，将干扰离子掩蔽。否则采用EDTA检测方法将无法准确测定Ca2+、Mg2+离子真实含量。

3.2 掩蔽剂的基本功能：在化学分析中，干扰离子会影响分析结果的准确性，如何消除其它离子的干扰，提高分析结果的准确度，除了发展高选择性的试剂外，掩蔽剂的使用也是一个很重要的途径，它对改进旧有方法和发展新方法都具有很大的实际意义。

分析化学中的所谓“掩蔽”，是指离子或分子无须进行分离而仅经过一定的化学反应（通常是形成络合物）即可不再干扰分析反应的过程。对于有干扰的离子或分子，如不用分离的方法，则必须借助于掩蔽手段。

3.3 选择掩蔽剂的一般原则

常用的掩蔽剂有无机掩蔽剂和有机掩蔽剂两大类。有机掩蔽剂品种更多，效果更好，得到了更多的研究和应用。

3.3.1 掩蔽剂与干扰离子所形成的络合物的稳定常数必须足够地高。与其相反，与被测离子形成的络合物的稳定常数应尽可能低。

3.3.2 掩蔽反应的速度应当足够地快。

3.3.3 掩蔽产物最好是无色的或浅色的，而且在水中有足够大的溶解度，或者形成不影响滴定终点判断的沉淀。

3.3.4 不影响目标检测离子与滴定剂的化学反应。

3.3.5 掩蔽剂加入后，并不影響溶液的pH值。

3.3.6 所选用的掩蔽剂最好是低毒或无毒的。

3.4 掩蔽剂的选择：根据掩蔽剂的选择原则，结合我们检测的是无机的金属离子含量，我们决定采用有机掩蔽剂，这样可以尽可能地减少对被测物的影响。三乙醇胺作为常用的配位络合掩蔽剂，对Al3+、Fe2+有着非常理想的掩蔽效果，能够与Al3+、Fe2+形成稳定的络合物，而且不与目标检测离子作用，最适合掩蔽Al3+、Fe2+这类变价金属离子，又不影响被测离子；而对于Cu2+，可以通过一些沉淀掩蔽剂比如Na2S来进行掩蔽。我们通过一些计算来验证选取该掩蔽剂的可行性。

满足络合滴定的条件。

4 实验验证

4.1 实验仪器与试剂、样品

4.1.1 掩蔽剂三乙醇胺：（1+2）的水溶液

4.1.2 硫化钠：用A.R.Na2S配制成0.2mol/l的水溶液；

4.1.3 铵盐缓冲溶液（PH=10）：称取67.5g氯化铵溶于200ml水中加入570ml氨水，用水稀释至1L

4.1.4 标准硬度的待测水：取新制的蒸馏软水500ml（Ca2+、Mg2+离子浓度为0），在其中加入1g的A.R.CaCl2，1g的A.R.MgCl2完全溶解后备用。

4.1.5 1+2的硫酸溶液

4.1.6 EDTA二钠标准溶液（0.025mol）

4.1.7 EBT指示剂：铬黑T干粉指示剂称取0.5g铬黑T，加10.0gNaCl充分混合、碾磨均匀，通过40～50目，储于棕色瓶中，密塞备用。

4.1.8检测样品

A、备两份：运用机车（运行20万公里）中的冷却液待测样，颜色深黄色（DF4D557机车冷却液、DF43031机车冷却）。B、备1份：按照标准配制的新冷却液。

4.1.9 酸式滴定管一只，三角烧瓶若干，蒸馏水洗瓶一个，25ml量筒一支

4.2 验证掩蔽剂对被测离子的干扰性

5 结束语

通过上述实验可知，对机车冷却液而言三乙醇胺和硫化钠是一种非常理想的（干扰）离子掩蔽剂，通过这两种络合和沉淀掩蔽剂的联合使用，使内燃机车运用中冷却液中Ca2+、Mg2+硬度检测中的干扰离子完全被掩蔽，相较于现有的检测方法可以较为准确地检测出冷却液的真实硬度，较好地解决了工作中的实际问题，避免了机车误换水，产生了良好的经济效益。

参考文献

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