煤中氟、氯、磷、砷和汞有害元素含量测量方法研究

发布时间：2021-04-03 23:14

　　我国是煤能源消耗大国,近年来我国煤炭的消费量和产量一直居世界上首位。在我国的能源消费结构中,煤占70%以上。近年来由于煤燃烧产生的环境污染问题越来越严重,煤炭中有害元素含量的严格控制尤为重要,因此对煤中有害元素含量的准确测量非常有意义。煤中微量有害元素含量的标准物质,用于验证测量方法,保证量值准确和等效一致。目前,标准物质定值仍采用国家标准中规定的经典前处理方法和检测方法,测量结果重复性和准确性有待提高。本论文系统地研究了煤中氟、氯、磷、砷和汞五种微量元素含量的测量方法。首先研究了煤基体的前处理方法,包括微波氧燃烧、微波消解、高温燃烧水解-溶液吸收等前处理方法,以便高效、方便、快速地将煤样固体转换成含待测元素的溶液。对比研究了高温燃烧水解-溶液吸收和微波氧燃烧两种前处理方法用于氟和氯含量的测量,结果表明,高温燃烧水解-溶液吸收法重复性更好。建立了微波氧燃烧结合氢氟酸（HF）进一步微波消解的方法用于磷和砷含量的测量,结果表明加入少量HF（不超过1mL）的微波消解可以将煤样残渣完全消解,元素回收率高,可以避免使用多种高浓度强酸带来的杂质干扰。建立了微波氧燃烧的前处理方法用于汞元素的测量,回... 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

煤样前处理和测量方法概述Fig.1.1Overviewofsamplepreprocessingandmeasuringmethodofcoal

第 2 章 实验部分灰表面发生与水蒸气发生水解反应，煤中氟元素以氟化物形态、氯以氯化物形态释放，经过冷凝水冷凝，后连接离子色谱进行元素测量。原理如图 2.1 所示。本实验用万通公司高温燃烧炉-离子色谱装置，如图 2.2 所示，该装置主要由燃烧炉和离子色谱仪两个部分组成，燃烧和吸收部分，燃烧炉内使用石英燃烧管，样品放入石英样品舟中，进入裂解炉燃烧，燃烧温度在 800 ～ 1100 ℃，燃烧后，在水蒸气作用下水解，氟化物和氯化物伴随载气至冷凝器冷凝，并被吸收液吸收至吸收瓶中，然后经离子色谱仪分析。离子色谱仪包括抑制系统、淋洗液系统，输送系统，进样系统分离系统、检测器。色谱工作站可以自动计算样品的谱峰浓度，根据保留时间进行定性。根据峰高或峰面积进行定量分析，自动计算分析结果。自动快速燃烧炉（AQF）-离子色谱联用技术目前已经成熟，自动化程度高，已经广泛应用于各类材料中氯的测定[54-56]。

图 2.2 高温燃烧炉-离子色谱装置Fig.2.2 High temperature combustion oven-ion chromatography device2.色谱条件色谱柱：MetrosepASupp 5-150 型阴离子交换柱（长度为 150 mm，直径≤4mm，Metrohm 公司）；250μL 样品定量环；淋洗液：3.2mmol/L 碳酸钠–1.0mmol/L 碳酸氢钠混合溶液；柱温：30℃；流量：0.7 mL/min；进样体积：100μL。3.线性方程、线性范围及检出限配制浓度分别为 1.165 g/mL 的氟化钠和 0.943 g/mL 的氯化钠的混合标准溶液，使用仪器自动校准程序进行校准，即分别进样 4，8，20，40 ，100，200 μL，以此 6 个点的峰积分面积 y 和折算后的待测元素质量浓度 x 建立标准曲线，结果见表 2.1。配制质量浓度为 0.1 g/mL 的 F-1 和 Cl-1 混合标准溶液，连续测量 8 次试验，以峰面积的标准偏差的 3 倍对应浓度做检出限，以 50mg 煤样为进样量，计算得氟和氯的检出限分别为 0.011 和 0.010 g/g。结果见表 2.4表 2.4 线性关系、线性范围及检出限

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]煤燃烧过程中汞、砷、硒的排放与控制研究[D]. 郭欣.华中科技大学 2005

硕士论文
[1]含磷化合物的离子色谱法研究[D]. 陈永欣.浙江大学 2006



本文编号：3117265