分光光度法測定煤中磷含量的原理以及影響因素分析

胡博 張婧蔚

摘 要：當前隨著社會的不斷發(fā)展，煤的使用方式也越來越多。但是在煤的使用過程中，如果沒有對磷的含量進行控制，將會導致煤的使用質量下降，從而影響社會生產效益，尤其是在煤的燃燒過程中，磷含量如果過大，將會導致產生的飛灰物質過多，從而形成大量的沉積物，既影響鍋爐的燃燒效率，又導致日常生產環(huán)境受到影響，所以，通過不同的測量方法對煤中磷的含量進行準確的測定，并且探究其影響因素，是當前提高煤使用效率的重要措施。

關鍵詞：分光光度法;測定;煤中磷;原理;影響因素

正常情況下，煤中磷元素的含量大概在0.001%～0.1%之間，如果超過了1%，不僅會造成煤在煉焦使用過程中進入焦炭，還會在煉鐵時進入到生鐵中，從而影響生鐵在實際使用過程中的質量，同時還可能在煤的使用過程中直接進入到水體，導致水體形成富營養(yǎng)化，所以，對煤中磷的含量進行合理的測定，并且對磷的含量進行有效的控制是當前改善煤所產生經濟效益的重要措施。因此，負責煤中磷含量測定的工作人員，要選擇相對較為先進的測定方法，既要提高測定的準確性，又要提高測定的效率，而分光光度法具有一定的先進性，在針對煤中磷含量進行測定的過程，能夠提供較好的技術支持。

1 分光光度法測定煤中磷含量的原理

在使用分光光度法測定煤中磷的含量，主要分為以下幾個工作流程，首先需要進行灰化操作，并且嚴格按照國家規(guī)定的相關標準使用慢速灰化法進行灰化操作，其次是需要進行分解操作在分解操作的過程中主要使用了氫氟酸和硫酸，然后是進行還原操作，還原操作所使用的化學試劑為鉬酸和抗壞血酸生成磷鉬藍，從而進行相關操作，最后是使用分光光度計對吸光度進行合理的測定。

1.1 灰化操作流程及注意事項

在進行灰化操作的過程中，為了保證灰化的效果能夠得到有效的提高，主要使用了國標T212-2008慢速灰化的方式，對煤中的有機物進行處理，保證煤中有機物能夠完全氧化分解，然后將煤進行燃燒操作，在燃燒完成后，會剩余一部分礦物質氧化物，對生成的礦物質氧化物進行收集。因為磷元素在燃燒的過程中沸點相對較高，大概在1700℃左右，所以在針對煤物質進行灰化的過程中，無機磷元素不會出現(xiàn)揮發(fā)和損失現(xiàn)象，而在煤物質中含有的少量有機磷，雖然會出現(xiàn)揮發(fā)現(xiàn)象，但是由于含量甚微，所以對后期的測定結果準確性影響較小。為了保證煤物質的灰化程度能夠更加完全，還需要確保煤的體積能夠盡量減小，可以使用研磨的方式，促進其進行酸解反應。

1.2 分解操作流程及注意事項

在將煤進行研磨，并且完成灰化操作以后，需要使用氫氟酸和硫酸進行相應的分解操作。操作的具體流程是選擇適量的氫氟酸和硫酸與灰化完成后的煤樣同時放在電熱板上進行加熱，要注意加熱的過程中，應該合理控制加熱溫度，一般加熱的溫度應該控制在100℃左右，在100℃進行加熱時，既可以保證其中的二氧化硅能夠完全揮發(fā)，又可以確保氟化氫和灰樣能夠完全進行反應，從而生成四氟化硅，由于四氟化硅具有一定的揮發(fā)性，所以可以在加熱到100℃時，通過揮散出去，從而促進煤中的磷元素轉化為正磷酸。然后要確保加熱速度能夠放慢，從而促進其進行完全反應，對加熱時間也應該進行合理的控制，其主要的觀察現(xiàn)象是氫氟酸的白煙是否冒盡。

1.3 還原操作流程及注意事項

在進行還原操作的過程中，使用到的主要化學材料為鉬酸胺和抗壞血酸，以及酒石酸銻鉀的混合溶液。在顯酸性的溶液中可以保證，通過分解反應生成的正磷酸和鉬酸產生相應的化學作用，從而生成磷鉬酸，然后通過加入的抗壞血酸，能夠將磷鉬酸還原為呈藍色的磷鉬酸絡合物。在反應發(fā)生的過程中，酒石酸銻鉀中的銻離子能夠保證磷鉬酸在常溫下也能夠被還原性相對較弱的還原劑還原，因此，酒石酸銻鉀在實際反應發(fā)生的過程中主要起到了催化的作用，所以對反應原理不會產生影響。

1.4 測定操作流程及注意事項

在進行測定的過程中，主要使用分光光度計進行測定，為了確保測定的準確性和效率，在選擇分光光度計時一定要對其進行相關檢測，確保分光光度計在使用過程中不會出現(xiàn)較大的測量誤差，并且為了確保測量的效率，還要事先對分光光度計的使用性能進行檢測，其實際的操作流程是，將檢測的樣本放在分光光度計的波長650nm，然后使其和空白的溶液進行比對，從而測定檢測樣液的吸光度，通過測定的吸光度可以計算出煤物質中磷的含量。

2 分光光度計測定煤中磷含量的影響因素

2.1 二氧化硅產生的影響

首先是，在進行酸解的過程中，由于使用的主要化學試劑為氫氟酸，所以氫氟酸在將煤物質中的二氧化硅轉化為四氟化硅的過程中，可能會受到二氧化硅含量的影響。如果在反應發(fā)生時不能夠將二氧化硅進行去除，將會導致磷元素的提取不完全，從而使測定的結果較低。

2.2 酸堿溫度及時間產生的影響

其次是在酸解的過程中，溫度也是影響酸解效率和酸解完全度的重要因素。在進行酸解操作的過程中，一般會將溫度設定在100℃左右，而溶液中的氟化氫物質其沸點為120℃，在進行蒸發(fā)的過程中會率先蒸發(fā)，所以不能夠確保氟化氫和二氧化硅完全反應，因此導致殘留在樣品中的二氧化硅會對煤中磷的含量測定產生一定的影響。在加入硫酸物質進行分解的過程中需要控制加熱的時間和溫度，溫度一般控制在100℃左右，而加熱的時間，如果沒有進行合理的控制，也會對分解的效果及整個測定準確度產生影響，在加熱的過程中盡量不要使其加熱到干涸狀態(tài)。

2.3 酸解過程中氫氟酸產生的影響

測試時在酸解的過程中還會受到氫氟酸的影響，由于酸解的觀察指標為氫氟酸是否出現(xiàn)了白煙冒盡現(xiàn)象，而通過眼睛進行觀察很可能會出現(xiàn)一定的誤差，從而導致結束反應的時間不合理，并且氫氟酸對實驗所使用的玻璃物質和石英物質會造成腐蝕現(xiàn)象，即影響測定的準確性，又對實驗設備產生一定的損壞。

2.4 還原過程中加入試劑溶液的影響

在還原操作的過程中，所使用到的溶液主要有鉬酸胺和抗壞血酸溶液兩種，由于鉬酸銨溶液在使用時其化學特征顯弱酸性，所以需要使用硫酸進行溶解，為了使整個操作能夠處于一個酸性的環(huán)境中，所以，需要在酸性溶液中促進正磷酸和鉬酸產生反應，從而生成磷鉬酸，因此，在鉬酸銨溶液的使用過程中是否確保其產生酸性環(huán)境是影響測定結果的重要因素，同時還會使用到抗壞血酸溶液，一般測試單位，沒有對抗壞血酸溶液進行提前的制備，所以在使用過程中需要現(xiàn)配。而在配置的過程中，由于抗壞血酸具有超強的還原性，所以極易和空氣中的氧氣等發(fā)生氧化反應，所以在實際配置過程中可能會因為抗壞血酸發(fā)生了氧化反應，而出現(xiàn)變質現(xiàn)象，從而既會影響后期的還原效果，又會導致整體的測試結果偏低。

2.5 顯色溫度及時間的影響

在進行測定操作的過程中，發(fā)生了顯色反應以后，應該確保顯色能夠持續(xù)一個小時，并且對其溫度也應該進行合理的控制，如果溫度偏低，將會導致顯色時間較短，從而影響測定的準確性，并且磷元素在轉化為磷鉬藍的過程中，也會由于轉化不完全，而導致測定的吸光度值下降。其溫度應該控制在30～40℃之間，并且確保吸光度的值能夠和日常的測定值之間形成線性關系。

3 結束語

綜上所述，現(xiàn)階段在使用分光光度法對煤中磷含量進行測定的過程中，其主要工作流程需要經過灰化、分解、還原和測定四個流程，在每一個操作流程中都應該明確其注意事項和影響因素。

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