关于煤中氟含量的测定和原理
煤中氟和氯含量的快速测定
煤中氟和氯含量的快速测定发表时间：2020-09-16T14:59:21.460Z 来源：《中国西部科技》2020年10期作者：张婧蔚[导读] v本文首先说明了快速测定煤中氟和氯含量的意义，然张婧蔚新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所 830000摘要：本文首先说明了快速测定煤中氟和氯含量的意义，然后分析了煤中氟和氯含量测量的重要方法，最后详细阐述了煤中氟和氯含量的快速测定流程。
关键词：煤；氟；氯；测定；离子色谱法一、快速测定煤中氟和氯含量的意义我国是煤炭消费大国，煤做为燃料在直接燃烧过程中，氟几乎全部转化为挥发性化合物排放到大气中，然后固定在土壤或流水中，直接或间接影响人体健康，氟慢性中毒可致使人牙齿变黄、骨骼变形，身形矮小，甚至畸形。
煤在燃烧以及炼焦的过程中，煤中氯的释出会引起炭化室管道的腐蚀；此外，煤中氯含量的高低，能反映出煤中钾、钠元素的高低，也是计算煤中矿物质及精确计算煤中氧的主要依据。
煤中氟、氯的高低直接影响到后续加工的成本、产品的质量和环境污染的严重程度。
随着社会经济的发展，国家对环境保护日趋重视，控制煤中的氟、氯含量，已成为提高环境质量的主要措施之一。
因此，研究煤中氟、氯的快速测定方法可以为煤炭的检验监管提供重要技术支持，对提高煤炭有害元素检测水平有重要意义。
二、煤中氟和氯含量测量的重要方法氟和氯含量检测是煤炭化学成分检测的重要项目，目前的检测方法主要有我国国家标准推荐的高温燃烧水解-离子选择电极法和美国材料与试验协会（ASTM）制定的氧弹燃烧标准方法。
近年来，也有学者采用高温碱熔法、离子选择性电极法、电位滴定法、量热仪水解法、电感耦合等离子体发射光谱法、X射线荧光光谱法和高效液相色谱法等方法分别测定氟和氯含量。
但比对试验显示，氧弹燃烧法不能同时完全分解煤中的氟和氯；离子选择电极法虽然测定部分操作比较简单，但不能同时测定氟、氯两种元素；电感耦合等离子体发射光谱和X 射线荧光光谱运行成本高，试剂昂贵且准确度低，重复性差。
对煤中氟元素含量测定方法的研究
煤燃烧 过程 中除 了产生 热量 以外 ， 还会 带来一定 的污 染物质 ， 给环境 、 人类健 康 、 动植物 生 长带来严 重影 响。氟 元素是煤炭 中存在 的微量 有害物 质之一 。煤 燃烧 过程 中 ， 氟元素形成 ＨＦ、 Ｓ ｉ Ｆ ４和 Ｃ Ｆ ４等 气态 形式 污染 物进 入 大气 中。氟对蚕桑和水稻生产 、 对畜牧业生产都会产生影 响 ， 尤 其对人体氟斑牙和 氟骨病 的危 害尤为严 重。 因此 ， 对 于产 生氟污染 的主要来源煤 中氟的研究尤为重要 。
精度 和灵敏度高 ， 适用性和重现性好 ， 是氟元素测量 的重要
方 法之一 。
石、 黄玉 、 云母石 、 电气石等 ， 类质 同象形式主要 以氟磷灰 石 类似物存在 。燃料煤 的产地 不 同其含氟 量差异很 大 ， 这 主 要与煤 的成分 和成煤的地质条件有关 。
Ａ ． 碱 熔 法 。使 用 碱 性 熔 剂 熔 融 燃 料 煤 中 难 熔 氟 化 物 ，
ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｔ ’ ｌ ｆ ｕ ｏ ｎｎ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ａ ｌ ，ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ，Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｎ ｅ ｗ ｉ ｄ ｅ ａ ｓ ｏｒ ｆ ｌ ｆ ｕ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｆ ｌ ｕ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｆ ｌ ｕ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ａ ｌ
煤中氟的测定方法
煤中氟的测定方法
哇塞，煤中氟的测定方法可真是个重要的事儿呢！那咱就好好聊聊。
要测定煤中氟，一般可以采用高温燃烧水解-氟离子选择电极法。
先把煤样和少量石英砂混合均匀，放入镍坩埚中，再覆盖上一层三氧化钨。
接着，把镍坩埚放入高温炉中，在氧气流中燃烧水解。
燃烧后的气体通过吸收液吸收，然后用氟离子选择电极测定氟离子浓度。
这里面有好多要注意的地方呢！比如，煤样和石英砂一定要混合得特别均匀，不然结果可能就不准确啦；还有，燃烧水解的温度和时间都得严格控制好，不然也会影响测定结果呀。
而且，操作过程中一定要小心，别碰到高温的部分，以免烫伤自己哟！
在这个过程中，安全性那可是相当重要的呀！毕竟高温炉温度那么高，操作不当就容易出危险呢。
所以一定要严格按照操作规程来，做好防护措施。
稳定性也不能忽视呀，每次实验的条件都要尽量保持一致，这样得出的结果才可靠呢。
那这种测定方法有啥应用场景和优势呢？它可以用于煤质分析、环境保护等领域呀。
优势可不少呢，它的灵敏度高、准确性好，而且操作相对来说也不是特别复杂，很适合用来测定煤中氟的含量呢。
咱来举个实际案例吧。
有一次，在一个煤质检测实验室里，工作人员就用这种方法测定了一批煤样中的氟含量。
结果发现，有些煤样中的氟含量比较高，这就提醒人们在使用这些煤的时候要注意氟的排放问题，以免对环境造成污染呢。
通过这次测定，工作人员对这批煤的质量有了更清楚的了解，也为后续的使用和处理提供了重要的依据。
煤中氟的测定方法真的很重要呀！它可以帮助我们更好地了解煤的性质，为煤的利用和环境保护提供有力的支持呢！。
高温燃烧水解-离子选择电极法测定煤中氟
高温燃烧水解-离子选择电极法测定煤中氟雷翠琼【摘要】高温燃烧水解-离子选择电极法测定煤中氟,具有灵敏度高、重现性好、干扰少等优点,在测量过程中多注意水解温度、水解时间、氧气通量及试液的pH调节等因素,可以得到更准确、可靠的测量结果.【期刊名称】《云南地质》【年(卷),期】2007(026)003【总页数】5页(P360-364)【关键词】煤中氟测定;电极斜率;标准加入法;离子选择电极法【作者】雷翠琼【作者单位】云南省煤炭产品质量监督检验站,云南,曲靖,655000【正文语种】中文【中图分类】O6-31氟是有害元素之一，我国煤中氟含量一般在50～300ug/g之间。
煤燃烧时氟几乎全部转化为挥发性化合物排放到大气中，然后固定在土壤或流入水中，对环境造成污染。
同时，氟的化学性质非常活泼，既不会生成不溶性化合物，又不会生成带色物质，因此不能用经典的重量法或比色法来测定。
国际GB/T4633-1997中规定了用高温燃烧水解法和半熔法来测定煤中的氟。
本文对标准中用高温燃烧水解-离子选择电极法测定煤中氟时遇到的各种问题进行探讨，便于更准确、有效的使用该标准。
1 实验方法1.1 试剂、材料与仪器设备氢氧化钠(GB/T629)，10%溶液；硝酸(GB/T626)溶液，1+5(V+V)；石英砂，粒度(0.5～1mm)。
溴甲酚绿指示剂(HG3-1220)，0.1%无水乙醇溶液配制。
氟标准储备液：称取预先在120℃烘干2h的氟化钠2.2101g于烧杯中，加蒸馏水溶解，用蒸馏水转入1 000ml容量瓶中并稀释至刻度，摇匀，贮于塑料瓶中备用。
此溶液每毫升含氟1 000ug。
氟标准工作液：用储备液稀释配制每毫升含氟100ug、250ug、500ug的工作溶液，贮于塑料瓶中备用。
总离子强度调节缓冲溶液：称取294g柠檬酸三钠(Na3C10H2O7)(HG3-1298)和20g硝酸钾(GB/T647)溶于约800ml水中，用1+5硝酸溶液调节pH为6.0，用水稀释至1 000ml，贮于塑料瓶中备用。
煤中氟的测定
1)准备工作。按图21-6所示将全套仪器装配好，连接好电路，气路，水路各个系统。将单节炉升温到1100℃，将烧瓶内加入约300mL水并加热至沸腾。向冷凝管通入冷水，塞进进样推棒橡胶塞，调节氧气流量为400mL/min，检查并确认不漏气后，通水蒸气和氧气15min（每日试验前空通15min）
.燃烧-水解完成后，水蒸汽发生器停止加热。取下容量瓶，停止送氧气。取下金样推棒，用带钩的镍铬丝取出燃烧舟。
往盛有冷凝液的容量瓶中加1滴溴甲酚绿指示剂，用氢氧化钠溶液中和到指示剂刚变蓝色。加入10ml总离子强度调节缓冲溶液，定容，摇匀，放置0.5h后进行电位测量。
五、电位测量及结果计算
1)按图21-10连接好一起装置，开动搅拌器，更换烧杯中水数次，直至毫伏计显示的电位达到氟电极的空白电位。
二、试剂和材料
1)水：电阻率为3* Ώ·m以上的去离子水
2)石英砂：粒度0.5~1mm。
3)氢氧化钠溶液：100g/L。称取优级纯氢氧化钠10g溶于100ml水中。
4)硝酸溶液：1+5（V+V）.
5)溴甲酚绿指示剂：1g/L，称取0.1g溴甲酚绿指示剂溶于100mL乙醇中。
6)氟标准溶液：称取预先在120℃干燥约2h的优级纯氟化钠2.2101g于烧杯中，加水溶解，用水洗入1000mL容量瓶中并稀释到刻度，摇匀，贮于塑料瓶中备用。此溶液每毫升含氟1000µg、250µg和500µg的工作溶液并贮于塑料瓶中。
2)氟电极实际斜率测定。
3)将制备好的试液，倒入100ml烧杯中，放入搅拌子，插入氟电极和甘汞电极，开动搅拌器。待电位稳定后记录平衡点位 ，立即加入1.00ml氟标准溶液，待电位稳定后记录平衡电位 。用下试计算煤中的含氟量： = K
煤中氟测定方法解析及改进
煤中氟测定方法解析及改进摘要：氟含量限额是环境保护、污染控制、雾霾减少管理中应注意的内容。
氟是化学上非常活跃的元素，与其他元素或化合物不形成有色化合物或沉淀物，用重量法或比色法测定各种样品中微量的氟比较困难。
氟选择电极是目前成熟的离子选择电极。
应用氟电极测定煤中的氟具有灵敏度高、重现性好、干扰小的优点。
因此，国家标准GB/T 4633-2014采用氟离子选择电极法测定煤中的氟含量。
本文主要分析了煤中氟测定方法的分析和改进。
关键词：煤中氟；测定方法；氟离子选择电极；氟电极法引言氟是煤的有害成分之一，燃烧后几乎完全转化为挥发性化合物，排放到大气中，然后固定在土壤或水中。
每天从饮用水中摄入一定数量的氟对人类是危险的，并可能导致急性或慢性中毒，主要表现为氟斑牙和软骨症等。
中国煤炭的含氟量一般为50μg/g-300μg/g，少数矿山可达3000μg/g。
因此，有必要结合煤炭中氟化物测定的相关研究，制定快速准确的煤炭氟含量测定方法，以确定氟化物的分布情况。
1氟离子选择电极法测定原理当氟电极插入含氟离子的溶液中时，电极的电势会根据溶液中氟离子的活动而变化，煤样会在氧和水蒸气混合流中燃烧水解物，而煤中的所有氟化物都会转化为挥发性氟化物。
如果以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，采用标准添加法测定样品溶液中氟离子的浓度，可以计算出煤炭样品中氟含量。
国家标准GB/T 4633-2014《煤炭中氟的测定方法》规定采用高温燃烧水解-氟离子选择电极法测定煤炭中的氟化物含量，在国内外广泛运用。
但由于温度和燃烧水解时间、实验环境温度/溶液温度、氟电极的实际斜率、反应时间等因素，其测量结果的准确性可能会受到影响，氟元素的化学性质非常活跃，其含量通常由电化学测定，离子选择电极是最有效的方法。
氟离子选择电极法是以氟离子选择电极为指示电极、饱和氯化钾甘汞电极为参比电极用标准加入法测定样品溶液中氟离子浓度的试验方法。
2试验部分2.1操作工具和条件高温燃烧水解装置和电位测量装置使用GB/T 4633-2014中规定的相应仪器。
浅谈影响煤中氟测定的几个因素
刘丽娜 （ 河 北 省 煤 田地 质 研 究 所 ， 河北 邢 台 ０ ５ ４ ０ ０ ０ ）
摘 要： 要 高效地检 测出煤中的氟含量可以通过高温燃烧 水解 ， 实用性强 、 测量简 单 ， 在 生产过程 中也被广泛 使用 ， 是 现下测定煤中氟的首选办法之一 。本文简单 介绍 了通过高温燃烧水解测定煤 中氟 含量的工作 原理 ， 总 结 了测定过程中 需
２燃 烧 水解 步骤 及影 响 因素
（ １ ） 打开 电源开关 ， 连接整个系统。电炉升温 至１ １ ０ ０ ℃。将 ３ ０ ０ ｍ ｌ 的蒸馏水加入至三 角瓶 中 ， 加 热三 角瓶 直 至 煮 沸 。 打 开 循 环 冷 水 的 开 关 ， 将 推 送 样 品 的 橡 皮 塞 塞 紧 。 将 氧 气 流 速 控 制 在 ４ ０ ０ ｍ ｌ ／ ｍ ｉ ｎ一６ ０ ０ ｍｌ ／ ｍ ｉ ｎ 。此 时 已 经 打 开 电 路 ， 水 路， 气路 ， 空通 １ ５分 钟 ， 检 查 高 温 水 解 炉 的 气 密 性 。用的容 量瓶 接取 冷凝 管 中流 出 的冷凝 液 。在 称有 ０ ． ５ ｇ 煤样的石英舟上铺上一层石英砂 ， 放在 管 内， 温度 升 到后送 样 ， 用 推送 样 品推 送棒 将 试 样 推 送 至提 前测 好 的三 个 低 温 区域 ： ３ ０ ０ ￣ Ｃ区 ， ６ ０ ０ ￣ Ｃ 区、 ９ ０ ０ ＂ （ ２ 区， 总停 １ ５ ｍ ｉ ｎ ， 最 后推 到高 温 恒温 区 ， 抽 离推 样棒 防止 融化 ， 停留１ ５ ａｉ ｒ ｎ 。控 制 收集 的 冷凝 液体 积在 ８ ０ ｍｌ 左 右 。滴 入 一 滴 溴 甲酚 绿 指 示 剂 到干 净 的容 量瓶 中 ， 使用 Ｎ ａ Ｏ Ｈ 溶 液 中和 ， 直 到 指 示液 刚 好变 为 蓝 色 时停 止 ， 再将 １ ０ ｍ ｌ 的 总离 子 强 度 调节缓 冲 液加 入其 中 ， 摇晃均匀， 两 刻钟 后 将 试
浅析煤炭中氟元素的检测方法
区域治理前沿理论与策略煤炭作为我国的主要能源，其消耗量非常高，在煤炭开采、运输、洗选、淋溶（滤）、燃烧等加工利用过程中，煤中的微量元素会发生迁移、析出，入侵到大气、水、土壤和生态环境中，严重威胁人类生存和生活环境。
除此之外，煤炭中有害微量元素可以通过各种渠道，影响环境和人类健康。
氟是煤炭中的有害微量元素之一，会对生态环境带来严重的危害。
一、煤炭中氟元素的危害通常情况下，我国煤炭中的氟含量在0.005％到0.03％之间，少数矿区含氟可达0.08％左右，个别矿区则可高达3％。
氟是人体必需的微量元素之一，也是环境保护要求控制的元素，具有很高的毒性，对生长发育、骨骼代谢等都有重要的影响。
人体缺氟会引起多种生理和病理变化，人体摄入适量的氟有益于身体健康，但摄氟过量会导致氟中毒，是危害动植物最为严重的一种污染物。
更为值得关注的是，氟元素和混合气体的协同作用对植物的危害远大于两者单独作用的叠加。
在我国一些以煤炭为主要燃料的地区、西部偏远山区村民的牙齿变黄、变黑，很多人都是满口黄牙、身体的骨骼变形、还有一些人身形矮小，弯腰驼背，甚至于畸形，甚至有些人瘫痪在床，皮肤大片溃烂。
其主要原因是村民所在地区干旱缺水，在饮用水中氟浓缩，含量偏高；使用氟含量高的煤，在很大程度上对空气和食物造成了污染。
现阶段，环境与发展逐渐成为人类社会面临的两大问题。
经济发展所带来的环境问题越来越引起大家的广泛关注，在发展中保护环境已经成为一个需要解决的问题。
因此，精确地掌握煤炭中氟元素的含量对于控制其对环境的污染程度具有重要作用。
二、煤炭中氟元素的检测方法在煤燃烧过程中，煤炭中的氟元素会生成含氟气体，其对环境、设备有很大的危害。
因此，相关技术人员应该研究煤炭中氟的测定方法，而煤炭中氟的测定是一项十分困难和具有挑战性的工作。
现阶段，煤炭中氟元素的检测方法主要有直接检测法和间接检测法。
2.1直接检测法仪器分析是煤中微量元素分析的一种重要方法，但直接测定煤中氟的报道极少。
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关于煤中氟含量的测定和原理
——以下内容节选自《煤质技术》2014年第五期
作者为国家煤炭质量监督检验中心（西安）魏宁等
氟是化学性质十分活泼的元素，也是煤中的毒害性元素之一，煤燃烧时氟几乎全部转化为挥发性化合物（如HF等）排放到大气中，然后固定在土壤里货流入水中。
生长在高氟土壤中的植物则会通过根部吸收氟化物，人或牲畜则会因食用高氟食物或饮用高氟水而中毒。
研究表明HF对人体的毒性是SO2的20倍，对植物的毒性是SO2的20~100倍。
由于植物具有强烈吸收和积累大气中HF的作用，不仅植物本身严重受害，而且通过食物链毒害人类和植物，破坏钙磷的正常代谢，抑制酶的活性，影响神经系统，产生低钙症、氟斑牙、氟骨症及氟中毒。
我国煤含氟量一般在50μg/g~300μg/g，少数矿区高达3000μg/g。
因此，准确测定煤中氟含量，对保护地球环境具有重要的现实意义。
高温燃烧—氟离子选择性电极法方便快捷，准确度高，实用性强，可做为煤及其他矿物质中氟含量测量的有效方法，但其测定结果的准确性会受到燃烧水解过程及电位测量系统的影响因素的干扰，主要包括试剂、仪器、煤样质量，通水蒸气时间，氧气流量，测量点位，干扰离子，氟电极实测斜率。
因此，很有必要对上述因素做系统分析，从而能够更加高效准确测定煤中氟含量。
实验原理
实验采用高温燃烧水解—氟离子选择性电极法测定煤中总氟量。
煤样与石英砂混合
后，在氧气和水蒸气混合气流中经过有机物燃烧和无机物热解2个阶段，经历从煤
中分离出各种形态的氟化物并定量地溶于水中的过程。
其中，燃烧阶段的反应机理
和高温定硫方法相似，但硫、氮、氯、氟的产物是以S O X、N O X、HCI、Si F4形态转
入冷凝管水中。
煤样进入高温区之前，可燃物已基本燃烧完全；进入高温区之后，煤灰全部暴露于氧气和水蒸气气流中，此时含氟矿物迅速产生水解反应，氟化物全
部释放出来，并定量地转入冷凝水中。
以氟离子选择性电极为指示电极，饱和甘汞
电极为参比电极，用标准加入法测定样品溶液中氟离子浓度，计算出煤中总氟量。
计算公式如下：
F ad=C S
−1）
m(10△E
S
F ad——空气干燥煤中含氟量μg/g
S——氟电极的实测斜率
ΔE——E1-E2
C S——氟标准溶液浓度
M——煤样质量，g
CF-Ⅱ型氟离子测定仪，主要用于测定高温燃烧水解煤样后的含氟化物水溶液。
该仪器采用电子仪表控温，实施控制升温电流，温度控制精度高；燃烧炉采用管式高温炉，长命硅碳管加热器件可使以期能够快速升温无需长时间等待；整齐调节功能有电压控制显示，方便于实验时快速调节到适应的正气大小。
结语
离子选择性电极是电化学传感器，在一定范围内，其他点位与溶液中特定离子活度的对数呈线性关系，通过与已知离子浓度的溶液比较可求得未知溶液的离子活度该方法简便快捷，准确度高，实用性强。
但受到电极实测斜率等因素的影响，各种试剂要准确配置；仪器要达到验收合格时的最佳状态；称取煤样质量过高或过低，都会造成测定结果偏低；分解第一个煤样之前，通水蒸气的时间15min，氧气流量400ml/min可避免测定结果偏低；电位的准确测定能够保证选择合适的标准工作溶液，使得ΔE在20mV~40mV范围内；水解冷凝液的ph值在6.0时，能够减少测量电位的误差，同时消除试液中的离子干扰；因为在实际操作上，不同浓度的标准工作溶液的实测斜率略有差异，所以煤中氟含量的计算结果是否准确关键是要选对标准工作溶液。
通过对煤中氟含量测定结果的影响因素分析，使得其准确测定提供重要的参考作用。