煤炭化驗(yàn)設(shè)備--煤中氟的測(cè)定原理

我國(guó)煤中含氟一般在0.005%~0.03%之間，少數(shù)礦區(qū)含氟可達(dá)0.08%左右，個(gè)別礦區(qū)則可達(dá)到0.3%。氟是人體中不能缺少，更不可攝取過多的元素，也是環(huán)境保護(hù)要求控制的元素。燃煤過程中，氟多以四氟化硅形態(tài)隨煙塵排放，到環(huán)境中，然后經(jīng)過雨淋等環(huán)境因素作用進(jìn)入水源，直接或間接影響人體健康。

測(cè)定煤中含氟量有混合溶劑半容煤樣-氟離子選擇性電極測(cè)量電位和高溫燃燒水解-氟離子選擇性電極法測(cè)量電位兩種方法。前者要用大量化學(xué)試劑，與煤樣在820℃溫度下進(jìn)行半熔，除了引入大量試劑空白外，還由于半熔溫度不易控制而引入較大的測(cè)量誤差。如果問賭片噶破，則有部分鋁酸鹽進(jìn)入樣品熔解；溫度偏低，則有部分含氟礦物沒有被破壞，這些都會(huì)造成測(cè)值偏低。

高溫燃燒水解法所得到的樣品溶液李子成分簡(jiǎn)單，測(cè)量電位準(zhǔn)確度高，而且分析周期也比半融法短。因此，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T4633）只采用高溫水解法。

一、 測(cè)定原理

煤樣和少量石英砂混合，在1100℃高溫下與氧氣和水蒸氣混合氣流中燃燒和水解，煤中各種形態(tài)的氟化物被轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性氟化物進(jìn)入了冷凝水中。在含大量硝酸鉀和檸檬酸三鈉溶液中一負(fù)離子選擇性電極位置是點(diǎn)擊、飽和甘汞電極為參比電極，用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定樣品溶液中氟離子濃度，計(jì)算出煤中含氟量。

二、 試劑和材料

1) 水：電阻率為3*?·m以上的去離子水

2) 石英砂：粒度0.5~1mm。

3) 氫氧化鈉溶液：100g/L。稱取優(yōu)級(jí)純氫氧化鈉10g溶于100ml水中。

4) 硝酸溶液：1+5（V+V）.

5) 溴甲酚綠指示劑：1g/L，稱取0.1g溴甲酚綠指示劑溶于100mL乙醇中。

6) 氟標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取預(yù)先在120℃干燥約2h的優(yōu)級(jí)純氟化鈉2.2101g于燒杯中，加水溶解，用水洗入1000mL容量瓶中并稀釋到刻度，搖勻，貯于塑料瓶中備用。此溶液每毫升含氟1000μg、250μg和500μg的工作溶液并貯于塑料瓶中。

7) 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液：稱取294g檸檬酸三鈉和20g硝酸鉀溶于約800mL水中，用（1+5）硝酸溶液調(diào)節(jié)PH為6.0再用水稀至1L，貯于塑料桶中備用。

8) 氧氣：純度99%以上。

9) 燃燒舟：長(zhǎng)77mm，高和寬各10mm。

三、 儀器設(shè)備

1) 離子計(jì)：數(shù)字式，輸入阻抗大于?，精度0.1mV,也可用數(shù)字或毫伏計(jì)代替。

2) 磁力攪拌器：連續(xù)可調(diào)。

3) 氟離子選擇性電極：測(cè)量線性范圍（~）mol/L。

4) 飽和甘汞電極。

5) 分析天平：感量0.1mg。

6) 高溫燃燒-水解裝置：如圖21-6所示，主要不見規(guī)格如下：①高溫爐：常用溫度1100℃，有80~100mm長(zhǎng)的恒溫區(qū)（1100±5）℃用自動(dòng)溫度控制器調(diào)節(jié)溫度。②燃燒管：透明石英管，能耐問1300℃，規(guī)格尺寸如圖21-7所示；

四、 測(cè)定步驟-

1) 準(zhǔn)備工作。按圖21-6所示將全套儀器裝配好，連接好電路，氣路，水路各個(gè)系統(tǒng)。將單節(jié)爐升溫到1100℃，將燒瓶?jī)?nèi)加入約300mL水并加熱至沸騰。向冷凝管通入冷水，塞進(jìn)進(jìn)樣推棒橡膠塞，調(diào)節(jié)氧氣流量為400mL/min，檢查并確認(rèn)不漏氣后，通水蒸氣和氧氣15min（每日試驗(yàn)前空通15min）

2) 試樣處理。稱取0.5g（準(zhǔn)到0.0002g）空氣干燥煤樣和0.5g石英砂，放在燃燒舟里混合，再用適量石英砂鋪蓋在上面。將100ml容量瓶放在冷凝管末端接受冷凝液。取下進(jìn)樣推棒，把燃燒舟放入管內(nèi)，插入進(jìn)樣推棒、塞緊橡皮塞。將瓷舟前端推到預(yù)先測(cè)好的低溫（約300℃），然后再15min內(nèi)分3次把瓷舟逐漸推到高溫恒溫去。拔出進(jìn)樣推棒以免融化。燃燒舟在恒溫區(qū)停留15min。在整個(gè)操作過程中，要用自藕調(diào)壓器調(diào)節(jié)燒瓶?jī)?nèi)水的蒸發(fā)量，以控制收集的冷凝液體積。前15min，每分鐘約收集3ml，后15min，每分鐘收集約2.5ml。最后總體積應(yīng)控制在85ml內(nèi)。

.燃燒-水解完成后，水蒸汽發(fā)生器停止加熱。取下容量瓶，停止送氧氣。取下金樣推棒，用帶鉤的鎳鉻絲取出燃燒舟。

往盛有冷凝液的容量瓶中加1滴溴甲酚綠指示劑，用氫氧化鈉溶液中和到指示劑剛變藍(lán)色。加入10ml總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液，定容，搖勻，放置0.5h后進(jìn)行電位測(cè)量。

五、 電位測(cè)量及結(jié)果計(jì)算

1) 按圖21-10連接好一起裝置，開動(dòng)攪拌器，更換燒杯中水?dāng)?shù)次，直至毫伏計(jì)顯示的電位達(dá)到氟電極的空白電位。

2) 氟電極實(shí)際斜率測(cè)定。

3) 將制備好的試液，倒入100ml燒杯中，放入攪拌子，插入氟電極和甘汞電極，開動(dòng)攪拌器。待電位穩(wěn)定后記錄平衡點(diǎn)位，立即加入1.00ml氟標(biāo)準(zhǔn)溶液，待電位穩(wěn)定后記錄平衡電位。用下試計(jì)算煤中的含氟量：=K

式中——空氣干燥煤中含氟量

S——氟電極的實(shí)測(cè)斜率

ΔE——平衡電位差，ΔE=-,

——氟標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，μg/mL

——系數(shù)，稱樣0.5g時(shí)，K=2；1g時(shí)，K=1

六、 精密度

七、 注意事項(xiàng)

測(cè)量電位時(shí)，用控制攪拌速度一致。因?yàn)殡姌O電位的穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)短決定于電極表面離子的擴(kuò)散度，而擴(kuò)散度則與離子到達(dá)電極傳感膜表面的速度有關(guān)。教版可以加快栗子到達(dá)膜表面的速度，加快電極電位平衡的時(shí)間。所以在測(cè)量未知溶液時(shí)，攪拌速度應(yīng)和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)一樣，以減小由此引起的測(cè)量誤差。

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