煤中磷的测定方法

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煤中磷的测定方法

师傅:辛宇

实习人:黄泽龙

2011年2月

煤中磷的测定方法实习报告

一、煤中磷测定的意义

煤中磷是有害元素之一,在炼焦时煤中磷进入焦炭,炼铁时磷又从焦炭进入生铁,当其含量超过0.05%时就会使钢铁产生冷脆性,因此,磷含量是煤质的重要指标之一。

二、基本原理

煤中的磷主要以无机磷存在,如磷灰石[3Ca3(PO4)2CaF2],也有微量的有机磷。由于无机磷的沸点很高,(一般为1700℃以上),所以在煤灰化过程中磷不会挥发损失,而含量甚微的有机磷,虽然挥发,但对结果影响不大。国际标准和我国现行标准都采用还原磷钼酸分光光度法,其优点是,灵敏度高,结果可靠,实验简便快速,干扰元素易于分离和消除,它试用于微量磷的分析。

磷钼蓝的反应机理

在酸性溶液中正磷酸与钼酸作用生成磷钼酸,然后抗坏血酸还原成蓝色的磷钼酸络合物。其反应及磷钼蓝的组成,至今尚无统一的意见,其中的一种观点认为:

H3PO4+12H2MoO4→H3[P(Mo3O10)4]+12H2O

H3[P(Mo3O10)4]+4C6H8O6→(2Mo24MoO3)2H3PO4+4C6H6O6+4H2O

当磷含量较低时,其蓝色强度与磷含量成正比。

三、方法提要

将煤样灰化后用氢氟酸—硫酸分解,脱除二氧化硅,然后加入钼酸铵和抗坏血酸,生成磷钼蓝后,用分光光度计测定吸光度。

四、实验步骤

1、试样处理

煤样灰化:按GB/T212中规定的慢速灰化煤样,然后研细到全部通过0.1mm的筛子。

灰的酸解:准确称取0.05-1g(准确至0.0002g)于聚四氟乙烯(或铂)坩埚中,加硫酸2mL,氢氟酸5mL,放在电热板上缓慢加热蒸发(温度约100

o C)直到氢氟酸白烟冒尽。冷却,再加入硫酸0.5mL,升高温度继续蒸发,直至冒硫酸白烟(但不要干涸)。冷却,加数滴冷水并摇动,然后再加20mL

热水继续加热至进沸。冷却至室温,转移到100mL容量瓶中用水稀

释至刻度,混匀澄清后备用。

空白样品的制备:分解一批样品应同时制备一个样品空白溶液,制备方法同上,但不加灰样。

2、测定步骤

标准工作曲线的绘制:分别吸取磷标准工作溶液0mL,1.0mL,2.0mL,3.0mL

于50mL容量瓶中,加入混合溶液5mL,用水稀释至刻度,

混匀,于室温(高于10 o C)下放置1h,然后移入10mm-

30mm的比色皿内。在分光光度计上,用波长650mm,

以空白溶液为参比,测定其吸光度。以磷含量为横坐标,

吸光度为纵坐标绘制工作曲线。

测定:吸取酸解后的澄清溶液10mL和空白溶液10mL,分别移入50mL容量瓶中,然后以以上步骤测定其吸光度。

复吸情况:若分取的10mL试液中磷的质量超过0.030mg,应少取溶液或减少称样量,计算时作相应的校正。

五、注意事项

1、影响反应的因素

1.1 干扰元素

主要干扰元素有砷,锗,硅。其消除办法如下:

硅的干扰:可用硫酸—氢氟酸分解样品是硅与氢氟酸作用生成的SiF4除去。

锗和砷的干扰:可通过严格控制磷钼蓝的显色酸度来消除。

当显色时控制硫酸浓度为1.8mol/L时,有磷钼酸生成,并被抗坏血酸还原成蓝色。而砷和锗在该酸度下不与钼酸作用,还原时也不会显色,

当显色时控制硫酸浓度低于1.8mol/L时,砷首先显色

当显色时控制硫酸浓度低于1.2mol/L时,锗将显色

当显色时控制硫酸浓度低于1mol/L时,钼酸也被还原显色

以上三种情况使得结果偏高。

当显色时控制硫酸浓度高于2mol/L时,虽然砷和锗不显色,但磷钼蓝显色不完全,因为随酸度的增长,磷酸和钼酸生成的磷钼酸的量逐渐减少,这样会使结果偏低。

1.2 灰化过程的重要性。

用硫酸—氢氟酸分解灰时不要蒸干,否则在加水稀释时会看到少量片状不溶物,其原因是将可溶解的磷酸盐变成不溶解的磷的氧化物,使结果偏低。

在分解灰时,开始温度要低,一般在130度左右,以便氢氟酸与硅充分作用并生成SiF4逸出,温度过高,氢氟酸易分解,不能将硅完全除去,之后,升高温度到400度左右,这样的高温有助于硫酸分解灰样,此时坩埚中溶液迅速减少,在10分钟左右,溶液减少到只能盖住坩埚的底部,这时就迅速降低温度,准备下一步工作,这样就可以确保灰化过程的完整和减少损失到最低。

1.3 本标准在0~003 mg磷时符合朗伯特—比尔定律,因此,要注意使所取试液的磷量在这个范围内。当含磷量高时要先将其稀释。

1.4 使用分光光度计应注意的问题。

新疆天气寒冷,加之仪器对环境条件要求严格,使得仪器操作产生很多问题,以下是总结出的一些常见问题:

A、环境温度一定要控制在20度以上,而且温度要稳定。

B、仪器必须要在实验开始前半小时开启,以获得稳定的读数。

C、显色过程后最好在4h以内完成比色过程。

D、比色过程应遵循先检测吸光度值小的样品,然后依次检测吸光度值较

大的样品。

E、比色皿一定要干净,不能残留水分,这样对比色的结果影响很大。

六、心得体会

通过学习使我了解了磷的测定原理,基本掌握了磷的测定方法,也认识到煤中磷的含量是煤质的一个重要指标。作为微量元素磷的测定,步骤较多,每一步的失误都会遭成测量结果的不准确,所以在实验中一定要每一步都仔细认真。严格按照标准进行操作。

七、对比数据

八、师傅评语

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