分光光度法测定煤中磷含量的原理以及影响因素分析

胡博 张婧蔚

摘 要：当前随着社会的不断发展，煤的使用方式也越来越多。但是在煤的使用过程中，如果没有对磷的含量进行控制，将会导致煤的使用质量下降，从而影响社会生产效益，尤其是在煤的燃烧过程中，磷含量如果过大，将会导致产生的飞灰物质过多，从而形成大量的沉积物，既影响锅炉的燃烧效率，又导致日常生产环境受到影响，所以，通过不同的测量方法对煤中磷的含量进行准确的测定，并且探究其影响因素，是当前提高煤使用效率的重要措施。

关键词：分光光度法;测定;煤中磷;原理;影响因素

正常情况下，煤中磷元素的含量大概在0.001%～0.1%之间，如果超过了1%，不仅会造成煤在炼焦使用过程中进入焦炭，还会在炼铁时进入到生铁中，从而影响生铁在实际使用过程中的质量，同时还可能在煤的使用过程中直接进入到水体，导致水体形成富营养化，所以，对煤中磷的含量进行合理的测定，并且对磷的含量进行有效的控制是当前改善煤所产生经济效益的重要措施。因此，负责煤中磷含量测定的工作人员，要选择相对较为先进的测定方法，既要提高测定的准确性，又要提高测定的效率，而分光光度法具有一定的先进性，在针对煤中磷含量进行测定的过程，能够提供较好的技术支持。

1 分光光度法测定煤中磷含量的原理

在使用分光光度法测定煤中磷的含量，主要分为以下几个工作流程，首先需要进行灰化操作，并且严格按照国家规定的相关标准使用慢速灰化法进行灰化操作，其次是需要进行分解操作在分解操作的过程中主要使用了氢氟酸和硫酸，然后是进行还原操作，还原操作所使用的化学试剂为钼酸和抗坏血酸生成磷钼蓝，从而进行相关操作，最后是使用分光光度计对吸光度进行合理的测定。

1.1 灰化操作流程及注意事项

在进行灰化操作的过程中，为了保证灰化的效果能够得到有效的提高，主要使用了国标T212-2008慢速灰化的方式，对煤中的有机物进行处理，保证煤中有机物能够完全氧化分解，然后将煤进行燃烧操作，在燃烧完成后，会剩余一部分矿物质氧化物，对生成的矿物质氧化物进行收集。因为磷元素在燃烧的过程中沸点相对较高，大概在1700℃左右，所以在针对煤物质进行灰化的过程中，无机磷元素不会出现挥发和损失现象，而在煤物质中含有的少量有机磷，虽然会出现挥发现象，但是由于含量甚微，所以对后期的测定结果准确性影响较小。为了保证煤物质的灰化程度能够更加完全，还需要确保煤的体积能够尽量减小，可以使用研磨的方式，促进其进行酸解反应。

1.2 分解操作流程及注意事项

在将煤进行研磨，并且完成灰化操作以后，需要使用氢氟酸和硫酸进行相应的分解操作。操作的具体流程是选择适量的氢氟酸和硫酸与灰化完成后的煤样同时放在电热板上进行加热，要注意加热的过程中，应该合理控制加热温度，一般加热的温度应该控制在100℃左右，在100℃进行加热时，既可以保证其中的二氧化硅能够完全挥发，又可以确保氟化氢和灰样能够完全进行反应，从而生成四氟化硅，由于四氟化硅具有一定的挥发性，所以可以在加热到100℃时，通过挥散出去，从而促进煤中的磷元素转化为正磷酸。然后要确保加热速度能够放慢，从而促进其进行完全反应，对加热时间也应该进行合理的控制，其主要的观察现象是氢氟酸的白烟是否冒尽。

1.3 还原操作流程及注意事项

在进行还原操作的过程中，使用到的主要化学材料为钼酸胺和抗坏血酸，以及酒石酸锑钾的混合溶液。在显酸性的溶液中可以保证，通过分解反应生成的正磷酸和钼酸产生相应的化学作用，从而生成磷钼酸，然后通过加入的抗坏血酸，能够将磷钼酸还原为呈蓝色的磷钼酸络合物。在反应发生的过程中，酒石酸锑钾中的锑离子能够保证磷钼酸在常温下也能够被还原性相对较弱的还原剂还原，因此，酒石酸锑钾在实际反应发生的过程中主要起到了催化的作用，所以对反应原理不会产生影响。

1.4 测定操作流程及注意事项

在进行测定的过程中，主要使用分光光度计进行测定，为了确保测定的准确性和效率，在选择分光光度计时一定要对其进行相关检测，确保分光光度计在使用过程中不会出现较大的测量误差，并且为了确保测量的效率，还要事先对分光光度计的使用性能进行检测，其实际的操作流程是，将检测的样本放在分光光度计的波长650nm，然后使其和空白的溶液进行比对，从而测定检测样液的吸光度，通过测定的吸光度可以计算出煤物质中磷的含量。

2 分光光度计测定煤中磷含量的影响因素

2.1 二氧化硅产生的影响

首先是，在进行酸解的过程中，由于使用的主要化学试剂为氢氟酸，所以氢氟酸在将煤物质中的二氧化硅转化为四氟化硅的过程中，可能会受到二氧化硅含量的影响。如果在反应发生时不能够将二氧化硅进行去除，将会导致磷元素的提取不完全，从而使测定的结果较低。

2.2 酸碱温度及时间产生的影响

其次是在酸解的过程中，温度也是影响酸解效率和酸解完全度的重要因素。在进行酸解操作的过程中，一般会将温度设定在100℃左右，而溶液中的氟化氢物质其沸点为120℃，在进行蒸发的过程中会率先蒸发，所以不能够确保氟化氢和二氧化硅完全反应，因此导致残留在样品中的二氧化硅会对煤中磷的含量测定产生一定的影响。在加入硫酸物质进行分解的过程中需要控制加热的时间和温度，温度一般控制在100℃左右，而加热的时间，如果没有进行合理的控制，也会对分解的效果及整个测定准确度产生影响，在加热的过程中尽量不要使其加热到干涸状态。

2.3 酸解过程中氢氟酸产生的影响

测试时在酸解的过程中还会受到氢氟酸的影响，由于酸解的观察指标为氢氟酸是否出現了白烟冒尽现象，而通过眼睛进行观察很可能会出现一定的误差，从而导致结束反应的时间不合理，并且氢氟酸对实验所使用的玻璃物质和石英物质会造成腐蚀现象，即影响测定的准确性，又对实验设备产生一定的损坏。

2.4 还原过程中加入试剂溶液的影响

在还原操作的过程中，所使用到的溶液主要有钼酸胺和抗坏血酸溶液两种，由于钼酸铵溶液在使用时其化学特征显弱酸性，所以需要使用硫酸进行溶解，为了使整个操作能够处于一个酸性的环境中，所以，需要在酸性溶液中促进正磷酸和钼酸产生反应，从而生成磷钼酸，因此，在钼酸铵溶液的使用过程中是否确保其产生酸性环境是影响测定结果的重要因素，同时还会使用到抗坏血酸溶液，一般测试单位，没有对抗坏血酸溶液进行提前的制备，所以在使用过程中需要现配。而在配置的过程中，由于抗坏血酸具有超强的还原性，所以极易和空气中的氧气等发生氧化反应，所以在实际配置过程中可能会因为抗坏血酸发生了氧化反应，而出现变质现象，从而既会影响后期的还原效果，又会导致整体的测试结果偏低。

2.5 显色温度及时间的影响

在进行测定操作的过程中，发生了显色反应以后，应该确保显色能够持续一个小时，并且对其温度也应该进行合理的控制，如果温度偏低，将会导致显色时间较短，从而影响测定的准确性，并且磷元素在转化为磷钼蓝的过程中，也会由于转化不完全，而导致测定的吸光度值下降。其温度应该控制在30～40℃之间，并且确保吸光度的值能够和日常的测定值之间形成线性关系。

3 结束语

综上所述，现阶段在使用分光光度法对煤中磷含量进行测定的过程中，其主要工作流程需要经过灰化、分解、还原和测定四个流程，在每一个操作流程中都应该明确其注意事项和影响因素。

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