關(guān)于煤中氟含量的測定和原理
發(fā)布時(shí)間：2014-10-29 點(diǎn)擊次數：2013次
——以下內容節選自《煤質(zhì)技術(shù)》2014年第五期
作者為國家煤炭質(zhì)量監督檢驗中心（西安）魏寧等
氟是化學(xué)性質(zhì)十分活潑的元素，也是煤中的毒害性元素之一，煤燃燒時(shí)氟幾乎全部轉化為揮發(fā)性化合物（如HF等）排放到大氣中，然后固定在土壤里貨流入水中。生長(cháng)在高氟土壤中的植物則會(huì )通過(guò)根部吸收氟化物，人或牲畜則會(huì )因食用高氟食物或飲用高氟水而中毒。研究表明HF對人體的毒性是SO2的20倍，對植物的毒性是SO2的20~100倍。由于植物具有強烈吸收和積累大氣中HF的作用，不僅植物本身嚴重受害，而且通過(guò)食物鏈毒害人類(lèi)和植物，破壞鈣磷的正常代謝，抑制酶的活性，影響神經(jīng)系統，產(chǎn)生低鈣癥、氟斑牙、氟骨癥及氟中毒。我國煤含氟量一般在50μg/g~300μg/g，少數礦區高達3000μg/g。因此，準確測定煤中氟含量，對保護地球環(huán)境具有重要的現實(shí)意義。
高溫燃燒—氟離子選擇性電極法方便快捷，準確度高，實(shí)用性強，可做為煤及其他礦物質(zhì)中氟含量測量的 有效方法，但其測定結果的準確性會(huì )受到燃燒水解過(guò)程及電位測量系統的影響因素的干擾，主要包括試劑、儀器、煤樣質(zhì)量，通水蒸氣時(shí)間，氧氣流量，測量點(diǎn)位，干擾離子，氟電極實(shí)測斜率。因此，很有必要對上述因素做系統分析，從而能夠更加高效準確測定煤中氟含量。
實(shí)驗原理
實(shí)驗采用高溫燃燒水解—氟離子選擇性電極法測定煤中總氟量。煤樣與石英砂混合后，在氧氣和水蒸氣混合氣流中經(jīng)過(guò)有機物燃燒和無(wú)機物熱解2個(gè)階段，經(jīng)歷從煤中分離出各種形態(tài)的氟化物并定量地溶于水中的過(guò)程。其中，燃燒階段的反應機理和高溫定硫方法相似，但硫、氮、氯、氟的產(chǎn)物是以S
、N、HCI、Si
形態(tài)轉入冷凝管水中。煤樣進(jìn)入高溫區之前，可燃物已基本燃燒完全；進(jìn)入高溫區之后，煤灰全部暴露于氧氣和水蒸氣氣流中，此時(shí)含氟礦物迅速產(chǎn)生水解反應，氟化物全部釋放出來(lái)，并定量地轉入冷凝水中。以氟離子選擇性電極為指示電極，飽和甘汞電極為參比電極，用標準加入法測定樣品溶液中氟離子濃度，計算出煤中總氟量。計算公式如下：
CF-Ⅱ型氟離子測定儀，主要用于測定高溫燃燒水解煤樣后的含氟化物水溶液。該儀器采用電子儀表控溫，實(shí)施控制升溫電流，溫度控制精度高；燃燒爐采用管式高溫爐，長(cháng)命硅碳管加熱器件可使以期能夠快速升溫無(wú)需長(cháng)時(shí)間等待；整齊調節功能有電壓控制顯示，方便于實(shí)驗時(shí)快速調節到適應的正氣大小。
結語(yǔ)
離子選擇性電極是電化學(xué)傳感器，在一定范圍內，其他點(diǎn)位與溶液中特定離子活度的對數呈線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)與已知離子濃度的溶液比較可求得未知溶液的離子活度該方法簡(jiǎn)便快捷，準確度高，實(shí)用性強。但受到電極實(shí)測斜率等因素的影響，各種試劑要準確配置 ；儀器要達到驗收合格時(shí)的最佳狀態(tài)；稱(chēng)取煤樣質(zhì)量過(guò)高或過(guò)低，都會(huì )造成測定結果偏低；分解第一個(gè)煤樣之前，通水蒸氣的時(shí)間15min，氧氣流量400ml/min可避免測定結果偏低；電位的準確測定能夠保證選擇合適的標準工作溶液，使得ΔE在20mV~40mV范圍內；水解冷凝液的ph值在6.0時(shí)，能夠減少測量電位的誤差，同時(shí)消除試液中的離子干擾；因為在實(shí)際操作上，不同濃度的標準工作溶液的實(shí)測斜率略有差異，所以煤中氟含量的計算結果是否準確關(guān)鍵是要選對標準工作溶液。通過(guò)對煤中氟含量測定結果的影響因素分析，使得其準確測定提供重要的參考作用。
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