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原子吸收法在测定煤中各种形态硫中的应用

2018.7.03

  1 煤中的硫存在形态 
  煤中硫通常分为有机硫和无机硫两大类;无机硫又可分为硫酸盐硫和硫化物硫两种。而这三种形态硫在煤中主要以黄铁矿硫为主,其他形态的硫都很少。硫酸盐硫在氧化过的煤中含量较多,有机硫在个别年轻煤中含量较高。 
  2 测定煤中各种形态硫的意义 
  煤中硫对炼焦、气化、燃烧都是十分有害的杂质,所以硫分是评价煤质的重要指标之一。不同形态的硫对煤质的影响不同。在洗选时的脱硫效果及对锅炉的侵害程度都有一定的差别。因此有时为了评价煤炭质量,不但要知道煤中全硫含量,而且要分别知道各种形态硫的含量。他们的测定,不论在工业上及煤质研究中,都具有重要的意义。 
  3 煤中各种形态硫的测定基本原理 
  根据三种形态硫在盐酸和硝酸介质中不同溶解度来进行分离:硫酸盐硫溶于盐酸和硝酸;硫化物硫不溶于盐酸,但可以被硝酸氧化后溶解;有机硫既不溶于盐酸也不溶于硝酸。在测定时,先用盐酸浸取硫酸盐硫,再用硝酸浸取硫化铁硫中的铁,利用原子吸收法测定铁离子的含量,继而推算出硫化铁硫的含量。 
  4 实验部分 
  4.1 主要仪器与试剂 
  硝酸溶液(1:7) 硝酸溶液(1:1) 高纯铁(99.99%) 硫氰酸钾溶液(20g/L) 
  表面皿 慢速定性滤纸 1000mL容量瓶 500mL容量瓶 200mL容量瓶 100mL容量瓶 300mL烧杯 
  大肚移液管(或吸样器) 电热板(温度可调) 
  空气--乙炔原子吸收分光光度计 铁元素空心阴极灯 
  4.2 铁标准系列的制备 
  4.2.1 铁标准储备液的制备(1mg/mL) 
  称取1.0000g(精确到0.0002g)高纯铁于300mL烧杯中,加入1:1硝酸50mL,置于电热板上缓慢加热至完全溶解,冷却至室温,移入1000mL容量瓶中,用水稀释到刻度,摇匀,转入到塑料瓶中。 
  4.2.2 铁标准工作液的制备(200ug/mL) 
  准确吸取铁标准储备液100mL与500mL容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀转入塑料瓶中。 
  4.2.3 标准系列溶液的制备 
  用单标记移液管吸取铁标准工作液0mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL分别置于200 mL容量瓶中,加入4 mL1:1硝酸溶液,加水稀释到刻度,摇匀。此标准系列的铁的浓度为(0,0.5,1,1.5,2,2.5)ug/mL。 
  4.3 样品的制备 
  4.3.1 样品母液的制备 
  在盐酸浸过的煤样中加入1:7的硝酸50 mL,盖上表面皿,置于电热板上加热微沸30min后,用慢速定性滤纸过滤于200 mL容量瓶中,用热水洗到漏斗上方无铁离子为止,用硫氰酸钾溶液检查,冷却至室温后加水稀释至刻度,摇匀。 
  4.3.2 待测样品溶液的制备 
  用移液管从上诉母液中准确吸取5 mL于100 mL容量瓶中,加1:1硝酸2 mL,用水稀释至刻度,摇匀。 
  4.3.3 空白溶液的制备 
  按照4.1-4.2规定的步骤,不加煤样,制备空白溶液。 
  4.4仪器工作条件 
  4.5 铁的测定 
  按确定的仪器工作条件,分别测定样品溶液,空白溶液和标准系列溶液的吸光值。以标准系列中的铁的浓度(ug/mL)为横坐标,以相应溶液的吸光值为纵坐标,绘制铁的工作曲线。根据样品溶液和空白溶液的吸光值,从工作曲线查出铁的浓度。 
  4.6 结果的计算 
  空气干燥煤样中硫化铁硫的质量分数Sp,ad(%)按照以下公式计算: 
  5 讨论 
  5.1 在洗涤过程中遵循"少量多次"的原则:在本法当中,由于使用的是200mL容量瓶,体积固定,所以不能洗涤次数太多,在保证没有洗满容量瓶的前提下,把铁离子洗干净,一定要每次用少量蒸馏水,洗后尽量沥干,再重复此项动作。 
  5.2 铁标准溶液浓度的确定:根据标准上的要求,配置的标准系列为(0,1,2,3,4,5)ug/mL,但在实际测试过程中,所测的的煤样的硫酸盐硫偏小,导致原子吸收峰值不明显。故标准系列本文配置的为(0,0.5,1,1.5,2,2.5)ug/mL。测试者可根据自己测试煤样结果的分布情况来调整标准系列。 
  5.3原子吸收测试中应注意的问题:在测定标准系列之前,一定要等到火焰稳定之后再测量,否则会导致标准系列的相关性差,影响测定结果的准确性。 
  5.4 测试结果的对比:本文分别用氧化法和原子吸收法分别测定了5个煤样,结果对比如下表。 
  从上表可看出,测定结果均不超差,所以测试结果可信。 
  6 小结 
  国标中的原子吸收法较氧化法相比,灵敏度高,干扰少,不仅具有测定结果稳定可靠,重复性好等优点,而且大大简化了操作步骤,省去了氧化法中的沉淀、溶解、再滴定等较为繁琐的试验步骤,同时,在试剂用量上也较氧化法少很多(不用氯化亚锡,双氧水以及重铬酸钾)。

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