氧弹燃烧离子色谱法测定煤中氯含量论文

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1、氧弹燃烧离子色谱法测定煤中氯含量论文刘建权赵峰华刘璟李建国【摘要】建立了氧弹燃烧离子色谱测定煤中氯含量的方法。在加有(NH4)2CO3溶液和过量氧气的氧弹中燃烧煤样，释放的氯被(NH4)2CO3溶液吸收，过滤溶液后,采用离子色谱外标法测定滤液中氯的浓度，最后计算出煤中氯的含量。色谱工作条件：淋洗液为1.8mmol/LNa2CO3与1.7mmol/LNaHCO3混合液，流速1mL/min;再生液为40mmol/LH2SO4，流速0.5mL/min;进样量20μL。色谱标准工作曲线线性相关系数0.9996;10次测定1mg/LCl-标准溶液的均值为1.0012mg/L，相对标准偏差为

2、1.34%;8个煤样加标回收率为90.7%～104.3%;测定标准物质GBetrosepRP保护柱，内置MSM阳离子抑制器，DetectorBlock电导检测器，792BasicIC色谱数据工作站;水系微孔过滤头(孔径0.45μm)。分析天平：感量为0.1μg。MgO(GB/T98571988),Na2CO3(GB/T6391986),NaHCO3(GB18871998)和(NH4)2CO3(GB6621978)，均为分析纯。工业氧气(纯度99.5%)。1000mg/LCl-标准溶液(GBΩ·cm)纯化。2.2煤样预处理将煤在空气中干燥，研磨过0.075mm孔径筛，在燃烧皿中

3、准确称取煤样1g(精确至0.0001g)，装在已准确加入2mL10g/L(NH4)2CO3溶液及10mL水的氧弹内;用点火丝连接到两个电极柱，弯曲点火丝使其仅与试样保持良好接触。小心拧紧氧弹盖，向氧弹中缓慢冲入氧气，切勿使气流将煤样从坩埚中吹起，直至压力为2.8～3.0MPa，充氧时间不得少于15s。连接点火电极，通电点火、燃烧，时间不少于20min;燃烧结束后，弹筒在冷水中冷却15min以吸收可溶蒸气。将氧弹从水中取出，小心开启放气阀，用硅胶管导入装有5mL10g/L(NH4)2CO3溶液及10mL水的烧杯中，缓慢、均匀地减压至常压(≥30min)，打开弹筒(弹筒和燃烧皿内部若有试

4、样燃烧不充分的迹象，实验作废)，用30～40mL热水仔细清洗弹筒内壁、放气阀、燃烧皿内外。用热水溶解剩余残渣，收集全部试液于100mL烧杯中(控制溶液量≤100mL)。用定性滤纸过滤试液，定容至100mL，摇匀备用。3结果与讨论3.1实验条件的优化3.1.1离子色谱工作条件测定溶液中Cl-含量，需将Cl-与其它阴离子分离，淋洗液的选择是最重要的因素之一。煤样滤液同时存在一价和二价阴离子，故同时含有一价淋洗离子和二价淋洗离子的Na2CO3/NaHCO3混合淋洗液是最佳选择。为提高各组分的分离度，降低输液泵操作压力，综合考虑峰形、分析速度、保留时间等因素，实验选定淋洗液的流速为1.0mL

5、/min。在1.0mL/min流速下，被测组分的保留时间与NaHCO3和Na2CO3浓度的关系见图1。为使各离子峰在基线分离且分析时间适宜，实验选用1.8mmol/LNa2CO3与1.7mmol/LNaHCO3混合液为淋洗液。在选定的色谱条件下，6种阴离子标准溶液色谱图如图2，Cl-峰形尖锐，对称性好，保留时间约为5min，与相邻阴离子的分离效果显著，分析时间较短。Fig.2Chromatogramof6anionsstandardsample3.1.2煤样分解条件氧弹中存在过量氧气保证煤充分燃烧，基于GB/T2132003《煤的发热量测定方法》选定实验氧气压力为2.8～3.0MP

6、a。为使氧弹燃烧分解煤样过程释放的所有的氯均转化到溶液中，可预先在氧弹内加入碱性试剂如Na2CO3或(NH4)2CO3溶液。鉴于Na2CO3本身含有少量氯化物(最高含量约0.002%)，会引入杂质，本实验采用(NH4)2CO3溶液吸收煤样分解释放的氯。进样3次检测10g/L(NH4)2CO3溶液，未检出Cl-，表明其不会引入杂质。以煤样86为例，考察了(NH4)2CO3溶液的用量。结果表明，以2mL(NH4)2CO3溶液/10mL水作氧弹内吸收液、5mL(NH4)2CO3溶液/10mL水作氧弹排气吸收液时，Cl-的吸收转化效果最佳。3.1.3背景值及过滤膜的影响实验过程检测超纯水数

7、次，未检出Cl-，表明超纯水不会引入杂质背景。为避免定性滤纸中微量Cl-的影响，实验采用30mL超纯水预先淋洗滤纸后再过滤煤样滤液。离子色谱进样测定前需用微孔过滤头过滤待测煤样滤液。为避免过滤头内残留微量Cl-的影响，需用足够量的超纯水清洗直至获得满意的空白。分别采用2,5,10,.freelL超纯水清洗过滤头后，Cl-含量分别为0.077,0.073,0.061,0.060mg/L及未检出。实验中采用30mL超纯水清洗过滤头后再测定待测煤样滤液。3.2准