煤中磷測定方法的探討

滿杰等

摘 要：在采用磷鉬藍(lán)分光光度法測定煤中磷的實(shí)驗(yàn)中，比較了不同酸解溫度對結(jié)果的影響；結(jié)果表明，最佳的氫氟酸酸解溫度為100℃，硫酸酸解溫度為230℃。

關(guān)鍵詞：煤中磷；灰樣法；煤樣法

磷是煤中有害的微量元素之一， 煉焦時煤中磷會影響鋼鐵的冷脆性，作為動力燃料時，煤中磷會嚴(yán)重影響鍋爐效率，所以磷含量是煤質(zhì)的重要指標(biāo)和參數(shù)。煤中磷含量一般在0.001%和0.1%之間，最高也達(dá)不到1%。無機(jī)磷是其主要的的存在形式，也有極少量的以有機(jī)磷的形式存在。無機(jī)磷的熔點(diǎn)高達(dá)l 700℃以上，在煤灰化過程中不會因?yàn)閾]發(fā)而造成損失，少量有機(jī)磷的揮發(fā)，對結(jié)果影響也不大。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T216-2003中采用磷鉬藍(lán)分光光度法測定煤中的磷。此法具有靈敏度高，結(jié)果可靠，手續(xù)簡便快速，干擾元素易分離和消除的特點(diǎn)，適用于微量磷的分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

將煤樣灰化后用氫氟酸—硫酸分解，脫除二氧化硅，使磷轉(zhuǎn)換成成正磷酸，在酸性溶液中正磷酸與鉬酸銨作用生成磷鉬酸，然后用抗壞血酸還原成磷鉬藍(lán)。當(dāng)磷含量低時，符合朗伯-比爾定律，溶液藍(lán)色的深淺程度與磷的含量成正比。

1.2 試劑與儀器

煤炭標(biāo)樣；鉬酸銨- 硫酸溶液；抗壞血酸溶液；酒石酸銻鉀溶液；磷標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；紫外分光光度計；馬弗爐。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 稱取灰樣法

按 GB/T212中規(guī)定的慢速法灰化煤樣，然后研細(xì)到全部通過 0.1mm篩，準(zhǔn)確稱取0.05-0.1g灰樣，按照GB/T216-2003中采用的氫氟酸-硫酸法將灰樣酸解，用水將酸解后的殘留物物洗入容量瓶中，冷卻至室溫，定容，同時制備空白溶液。

1.3.2 工作曲線的繪制

配制一系列不同濃度的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，在室溫靜置1h，在紫外分光光度計上用波長650nm，以標(biāo)準(zhǔn)空白溶液作參比，測其吸光度。以磷含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線。

1.3.3 測定

取酸解后的澄清溶液10mL 和空白溶液10mL 分別加入50mL 容量瓶并定容，以樣品空白溶液作參比，在650nm 處測定其吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 氫氟酸酸解溫度的探討

采用不同的酸解溫度，按照1.2.1的方法對標(biāo)樣的灰分進(jìn)行酸解，按照1.2.4的方法測定標(biāo)樣中的磷含量，結(jié)果見表1.由表1可以看出，當(dāng)溫度達(dá)在100℃-110℃時，酸解時間雖然較長，但平行測定的絕對差值不大于0.002%，均在允許范圍內(nèi)，與標(biāo)準(zhǔn)值的吻合度較高。當(dāng)溫度達(dá)到120℃時，酸解時間較短，但平行測定的絕對偏差大于0.002%，不在允許范圍內(nèi)，這可能是因?yàn)闇囟冗^高，氫氟酸易分解，不能將硅完全除去，少部分難溶的磷灰石微粒被硅膠包在里面，不能被氫氟酸分解，從而使測得的磷結(jié)果偏低。

2.2 硫酸酸解溫度的探討

灰樣酸解過程中，當(dāng)被氫氟酸酸解至白煙冒盡后，便開始硫酸對灰樣進(jìn)行酸解的過程，此時需要升高溫度，以助于硫酸分解灰樣。從反應(yīng)動力學(xué)的角度分析，溫度越高，分解的速率應(yīng)該越快，但是溫度也不易過高，應(yīng)控制在300℃以下，否則聚氯乙烯會分解為有毒的全氟異丁烯。故本實(shí)驗(yàn)從200-300℃之間探索最佳的硫酸酸解溫度，結(jié)果見表2.由表2可以看出，溫度在200℃時，酸解時間1h，所測得的磷結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)；當(dāng)溫度在230℃時，酸解時間為0.5h，所得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合度較高。當(dāng)溫度在260℃時，酸解時間為0.25h，但所得結(jié)果偏高，這可能由于溫度過高，導(dǎo)致硫酸揮發(fā)，從而使硫酸濃度小于1.8mo/L，煤中的砷，鍺等元素也被鉬酸還原顯色，從而使結(jié)果偏高。綜上所述，硫酸酸解最佳溫度為230℃。

3 注意事項(xiàng)

（1）用氫氟酸-硫酸分解灰樣時不要蒸干，否則會使可溶性的磷酸鹽變成不溶性的磷氧化物，從而導(dǎo)致結(jié)果偏低。

（2）顯色后最好在4h以內(nèi)比色，不要放置時間過長，否則吸光度會有下降的趨勢。

（3）還原劑抗壞血酸要現(xiàn)用現(xiàn)配。

4 結(jié)論

在灰樣酸解過程中，最佳的氫氟酸酸解溫度為100℃，硫酸酸解溫度為230℃。

參考文獻(xiàn)：

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