煤種部分有害元素檢測方法分析

周杉

雞西市質量技術監督檢驗檢測中心

煤種部分有害元素檢測方法分析

周杉

雞西市質量技術監督檢驗檢測中心

隨著我國社會經濟的不斷發展，煤種部分有害元素檢測方法分析已經得到了人們廣泛的關注，其中，基于煤中氟、汞、磷、氯和砷危害性引起了國家相關部門的高度重視。本文對煤中汞、氯、氟、砷、磷環保項目的檢驗標準進行簡要的匯總，并從結果精密度、測定儀器及方法和樣品前處理等方面進行比較，旨在為煤炭檢測實驗室提供適宜參照其自身情況的標準方法。

煤炭；檢測方法；汞；砷；磷；氯；氟

現階段，煤炭仍然是我國的主要能源。隨著近年霧霾天氣的不斷增加，同時，如何更環保的利用媒體也被提上日程。硫、氮屬于煤炭中的常見有害物質，像磷、鉛、汞、砷、鉻、硒、鎘、氯、氟屬于煤炭中潛在的有害物質，解決其對人體以及環境的危害問題已經刻不容緩。

目前，為深入貫徹落實國家相關政策、法規，進一步強化商品煤全過程質量管理力度，以加強終端用煤質量，從而達到高效清潔利用煤炭的目的，還藍天給人們，必須對商品煤中氯、氟、灰分、汞、砷、硫分、磷和發熱量等指標提出了相應的限量要求。因此，汞、氯、氟、砷、磷等現階段的測定還沒有出現在煤炭常規檢測領域，因此，可以得出結論煤炭的檢測經驗和操作標準還需要進一步加強。本文針對煤中磷、汞、氯、氟、砷5種元素的檢測標準進行研究分析，其目的在于幫助煤炭檢測制定出適宜的標準。

1 、汞的測定

目前，被應用在汞的測定最廣泛的標準方法是基于原子熒光吸光度測定為原理的測汞儀法、冷原子吸收法和原子吸收法。具體做法是：在氧彈中把煤炭試樣燃燒分解，分解后的試驗品經稀硝酸吸收后，再利用原子吸收分光光度計檢定；借助濕氧化法消解－冷原子吸收法和酸提取。

不能看出，這兩種檢定方法在處理上是不同的。第一種方法是借助氧彈燃燒法，先稱取1g煤炭樣品，然后進行處理，最后對氧彈中的吸收液進行測定。這種檢定方法的優勢是操作簡單、沒有其他元素引入，相對干擾少，檢定時間短。缺點是：煤炭試驗燃燒后提取液的操作不當，會造成回收率不高的現象產生。酸提取法的相關操作：同樣稱取1g煤炭樣品，然后分別加入濃硝酸和濃鹽酸兩種物質，進行熱處理。濕氧化法的相關操作：先稱取0.15g煤炭樣品，借助五氧化二礬和濃硫酸、濃硝酸緩慢升溫酸化，保溫16h后方可進行測定。

需要注意的是，濕氧化法和酸提取法，都必須借助濃酸進行加熱處理，而且熱處理時產生酸霧，對人體健康產生一定危害，同時，還存在耗時長、操作麻煩等缺點，且在濕氧化法中使用的劇毒物質五氧化二釩，其極大的有害操作人員的身體健康，更在一定程度上對環境造成嚴重污染。

煤中汞的測定方法包括兩種方法：基于原子熒光吸光度測定為原理的測汞儀法和冷原子吸收分光光度法。

操作過程：同樣稱量0.1g左右樣品，不需要進行前處理，能夠在氧氣流中直接燃燒，再借助金汞齊化原理進行汞的釋放以及吸收，最后借助原子光譜法測定煤中汞。全部過程只需（3～5）min，利用活性炭柱吸附燃燒產生的尾氣。該方法的優點是實現了尾氣的零排放，且準確和省時，是真正的綠色分析方法。

以常見的0.100μg／g汞含量的煤樣為例，對各標準方法的精密度進行比較，以x代表測定的平均值。根據結果得出，直接燃燒法在現有汞含量檢測標準中精密度較高。

2 、砷的測定

以常見的15μg／g砷含量的煤樣為例，對各標準方法的精密度進行比較，以x代表測定的平均值。

現對砷含量檢測的4個標準方法進行相同前處理方法，再使其測定儀器不同。氫化物發生ICP-AES法和氫化物發生－原子吸收法2種方法的精密度相接近。與此同時，會導致測定值出現較低的現象，值得肯定的是，ICP-AES法測定有效地避免了上述問題。

3 、磷的測定

標準方法的精密度進行比較，以x代表測定的平均值。

由實驗結果得出：ICP-AES法精密度水平較高，介于另外兩種方法之間，像綜合考量檢測時效和儀器投入，ICP-AES法適用于快速檢驗；X－射線熒光光譜法檢出限高，精密度較分光光度法低；還原磷鉬藍分光光度法精密度最高。

4 、氯的測定

操作方法：稱取1g煤炭樣品采用艾氏劑熔樣，用硫氰酸鉀滴定法進行測定。一般的，煤樣前處理方法有高溫燃燒水解法、氧彈燃燒法和艾氏劑熔樣。測定可采用電位法以及化學滴定法。

氧彈燃燒法干擾少，不引入其它元素，前處理耗時短；艾氏劑熔樣需要緩慢高溫灰化，試驗周期長；高溫燃燒水解耗時介于二者之間，所得樣品溶液成分簡單，樣品回收完全。

氧彈燃燒－離子選擇電極法，由于前處理方法的缺陷，結果經常偏低；高溫燃燒水解－電位滴定法測定準確、分析速度快和使用試劑少；硫氰酸鉀滴定法中為防止氯化銀溶解度比硫氰酸銀溶解度大而導致測定誤差，需在測定溶液中加入正己醇或硝基苯等有機試劑，該兩種試劑均有毒，對人體有害。

實驗結果顯示：此3種標準方法的精密度相接近。若綜合檢測時效和安全操作，應該優先考慮高溫燃燒水解－電位滴定法。

5 、氟的測定

高溫燃燒水解前處理所得樣品溶液回收完全、成分簡單；氧彈燃燒法耗時短，操作簡單，普遍存在回收率低的問題，還具有氧彈安全隱患。

以常見的248μg∕g氟含量的煤樣為例，對各標準方法的精密度限進行比較，以x代表測定的平均值。

結語

總之，目前人們已經逐漸加大了對煤種部分有害元素檢測方法的重視程度，且已經取得了一定的研究成果。但我們應該清楚的認識到，我國的煤中有害元素檢測方法的發展還處于起步階段。因此，現有的檢驗檢疫行業標準、國家標準、國際標準和美國材料與試驗協會標準分別規定了煤炭中的磷、氯、氟、汞、砷的測定方法。煤樣的前處理既有氧彈燃燒法和化學法，所用儀器有電感耦合、X－射線熒光光譜儀、原子吸收分光光度計和分光光度計等離子體原子發射光譜儀等。基于此，研究相關檢測方法，旨在更好的發展煤中有害元素檢測方法。

[1]孫瑛，程雪豐.煤中汞及其對環境的危害[J].安徽理工大學學報（自然科學版增刊），2007（27）：44－45.

[2]陳萍，黃文輝，唐修義.我國煤中砷的含量賦存特征及對環境的影響[J].煤田地質與勘探，2002，30（3）：1-4.

[3]蔣玲，魯生業，張利平等.地方性砷中毒病區人發中微量元素的研究[J].環境科學，1996，17（1）：37－43.

[4]楊金和，陳文敏，段云龍.煤炭化驗手冊（第1版）[M].北京：煤炭工業出版社，2004，368.