煤炭中氟元素的檢測方法

史亞楠，孫瑞，牛建軍，邴素霞，趙玉青 (武威市質量計量檢驗檢測中心，甘肅 武威 733000)

0 引言

經濟的飛速發展讓人們消費能力得到了不斷的提升，對于資源的購置能力也變得越來越高，但隨著資源的不斷消耗，人們在資源應用的過程中使用方法不當或者檢測不到位造成的環境污染越來越嚴重，煤炭資源也是其中之一，而煤炭中的氟元素更是造成煤炭使用污染的一個主要元兇，需要引起重視。

1 煤炭中氟元素的危害

不同種類的煤炭不同地域的煤炭內部結構以及元素構成往往會存在著細微的差別，煤炭中的氟元素也同樣如此，一般情況下我國的煤炭含氟量多集中于0.005%——0.03，但這并非絕對，有的地區會達到0.08%甚至3%，氟元素對于人的元素需求而言破壞性相對較大，一旦吸入過多就會產生較高的毒性，危害人的身體健康，對于植物也具有較高的破壞性，氟元素單獨使用的危害性就足以讓人望而卻步，但是與混合氣體協同作用下的氟更是青出于藍，兩者結合完全可以發揮一加一大于二的效用。

我國國土面積廣闊，地形復雜，民族眾多，在不同地區都會呈現不同的生活習慣，這其中不乏有一些以煤炭燃燒維持生活需求的民族，這些民族深受煤炭中的氟元素危害，外在特征發生了極其明顯的變化，首先牙齒呈現的多為黑或者黃色，其次身體形態也會出現變化，骨骼變形不在少數，甚至出現身材矮小、畸形的問題，不僅僅是身體外觀，身體的內部構造也受到了嚴重的破壞，深受疾病侵襲，難以正常生活，造成這種狀況的主要原因則在于氟元素的過多攝入，這些村民在生活中大量使用煤炭，而煤炭中的氟元素又深入到所食食物當中，煤炭燃燒產生的混合氣體則上升到空氣中，無論是空氣還是食物都含有過多的氟元素，空氣中的氟元素又回隨著雨水的降落混入到村民的飲用水當中，在這樣的情況下村民攝入了過多的氟元素，因此身體健康備受影響，周圍的生態也受到了嚴重的污染。

現階段人們的物質資料獲取能力逐步提升，對于問題的認知更加客觀理性，目光也更加長遠，人們也認識到了環境保護無論是從短期的個人生存，還是從長期的人類發展，無論是主觀的生活幸福指數，還是客觀的生態平衡都會起到了至關重要的影響，需要引起重視和關注，這其中煤炭的燃燒污染更是重中之重，尤其是隨著時間的推移，人們對于煤炭的購買能力更強，使用數量也更多，如表1所示也可以看出從1990年到2016年我國的煤炭產量飛速提升，最高峰甚至近乎達到了初始數量的四倍，在這樣的情況下煤炭燃燒問題急需引起關注，而煤炭中的氟元素作為煤炭燃燒過程中對于環境污染以及人體健康危害最大的元素更應該強化管理。

表1 1990—2016年煤炭產量 單位：億噸

2 煤炭中氟元素的檢測辦法

據有效研究發現煤炭中在燃燒之后所產生的含氟氣體無論是對于個人的身體健康還是對于環境的生態平衡都有著至關重要的影響和危害，在這樣的情況下有效的測量煤炭中的氟元素十分必要，尤其是現階段人們的生活水平不斷提升，消費能力不斷提高，煤炭資源的應用越來越廣泛且應用的數量和頻率逐日攀升，氟元素的有效檢測以及煤炭燃燒安全的有效控制十分必要，現階段針對于煤炭中的氟元素檢測主要方法有直接檢測和間接檢測兩種，而間接檢測下又細分了其他的檢測方法，例如比色法、氣相色譜儀法、原子吸收光譜法、液相色譜儀法等等，不同的檢測方法的特性也各有不同，需要依據實際要求有效的做出選擇。

2.1 直接檢測法

直接檢測法一般是指通過常用的儀器對于煤炭中的元素進行觀察，得出結論，一般而言直接檢測法主要集中于光譜檢測法以及質譜分析法兩項，通過光譜檢測法以及質譜分析法有效的分析被檢測煤炭中氟元素的含量是否會對環境以及人體產生較大危害，在應用直接檢測法的過程中需要石英砂、檸檬酸(C6H8O7)、三鈉硝酸鹽、鉀溶液等化學試劑，將選定的煤炭樣品置于石英砂中進行燃燒和水解，煤炭中的各種元素會逐漸的融合在冷凝水中，利用檸檬酸、三鈉硝酸鹽、鉀溶液進行反應，觀看電極，利用飽和甘汞作為參照的電極，通過兩者對比來有效的計算氟元素的含量。

直接檢測法的優勢十分明顯，一般而言直接檢測法精準度相對較高，且操作起來較為簡潔方便，所得的數據與實際數據的偏差也相對較小，因此相較于間接檢測法，直接檢測法更為靈敏精確且更加高效，但是直接檢測法的缺陷和優勢同樣明顯，煤炭中氟元素的檢測是為了更好的使用煤炭，直接檢測法雖然可以達到有效測試的效果，但是該種檢測方法對于客觀儀器的要求相對較高，精密的儀器成本相對較高，難以得到有效的普及，受到儀器的限制，而在實踐操作的過程中這些高精度的儀器往往并不具備普及的條件，且會受到儀器的使用方法的局限，在指尖檢測法應用的過程中需要較高的專業性，所以在實踐檢測的過程中應用的相對較少，應用的范圍受到了極大的限制，只能在小范圍有效應用，達不到普及的條件，相信在不久的將來直接檢測法的儀器會進一步精化，購買成本也會進一步降低，操作起來更加簡潔高效，進而實現有效的普及[1]。

2.2 間接檢測法

2.2.1 比色法

一般而言比色法可以分為擴散一氟試劑比色法和灰化蒸餾兩個環節，首先從擴散一氟試劑比色法上分析，將事先選好的煤炭樣品置于擴散盒中，充分反應后產生氟化氫氣體，所產生的氣體被氫氧化鈉所吸收，與斕、茜素氨竣絡合劑發生反應出現顏色變化，根據氟離子的濃度顏色的深度也會出現不同的轉變，了解在煤炭中的氟元素含量。然后將比色樣品進行灰化蒸餾比色法，將氟元素分離出來得出具體的氟元素含量。

2.2.2 原子吸收光譜儀法

將煤炭樣品裝在原子吸光裝置中，煤炭中氟元素在高溫條件下會和AL發生反應，進而產生ALE，該分子與PT接近后共振波相對較長，分析確定在227.5下的吸收譜，以此來確定煤炭樣品中的氟分子濃度多少[2]。

2.2.3 氣相色譜儀法

當氟元素處于酸性條件下時可以和有機硅化合物相互作用，在兩者結合后會產生氟氯硅烷，在產生氟氯硅烷之后則可以根據產生的物質在氣相色譜儀中所顯示的吸收峰值來了解氟元素的多少。

2.2.4 液相色譜儀法

該種方法的有效應用除了可以測出煤炭中的氟元素含量以外還可以通過這種方法測出煤炭中其他陽離子的含量，通過離子交換柱分離檢測氟元素的多少，雖然這種方法檢測的離子元素相對較多，但是測定的數值容易產生偏差。

煤炭資源已經逐漸地走進了千家萬戶，煤炭資源的燃燒也成為了很多家庭的剛需，尤其是在冬季更是如此，因為煤炭燃燒造成的生態污染和生物中毒的現象變得越來越嚴重，這顯然不適應于我國經濟發展與環境保護兩手并重的發展理念，氟元素作為煤炭燃燒過程中的主要有害物質，氟元素的有效控制意義重大，需要相關工作人員引起重視，根據不同的需求有效的選擇正確的解決策略，保證煤炭燃燒的安全，減少煤炭燃燒的危害[3]。

3 結語

在經濟不斷發展的今天，人們對于生活環境的要求越來越高，煤炭資源應用的頻度和廣度也在不斷提升，在煤炭燃燒的過程中氟元素和混合氣體相互作用對于人體健康和生態平衡影響較大，甚至會出現身體畸形等問題，而經濟大發展以及需求的增多讓煤炭的用量不斷增加，在這樣的情況下就需要強化煤炭管理，有效的檢測煤炭中的氟元素，盡可能的保證氟元素的含量降低，保障煤炭使用安全，相關單位的工作人員需要根據檢測的要求有效的選擇合理的檢測方法，保障檢測結果精確，盡可能的減少煤炭燃燒過程中氟元素含量過多造成的環境破壞和人身傷害，以此有效地落實經濟發展和環境保護同步發展的發展目標。