摘要：为了解决煤炭中硫含量测定周期长、测定精度差的不足，提出了一种新的煤炭中硫含量测定技术。主要是利用高温水解+离子色谱测定的方法，先将煤炭样品进行高温水解，然后利用微孔过滤膜进行精细化过滤并利用阴离子分离柱进行分离，最后再利用离子色谱仪进行测定。根据实际应用表明，新的测定方案能够将测试周期降低46.4%，将测试偏差降低到1.2%以内，极大地提升了煤炭中硫含量测定效率和精确性。

　　关键词：煤炭；硫含量；高温水解；离子色谱法

　　0引言

　　硫是煤炭中的一种有害元素，如果煤炭中的硫含量过高，会导致煤炭在燃烧后形成大量的硫化物，不仅会对设备产生较大的腐蚀，而且还会造成环境污染。因此需要对煤炭中的硫含量进行测定，根据硫含量的不同对煤的用途进行分类，提高煤炭应用时的经济性和环保性。目前对煤炭中硫含量的测试方法主要是红外光谱法或者库伦滴定法，红外光谱法的测定速度快，但测试精度较低；库伦滴定法测试精度较高，但效率低而且对操作人员技能要求高，操作繁琐[1]。

　　离子色谱测试法是一种近年来兴起的新的测试方案，具有灵敏度高、一致性好等优点，而且能够同时对多种离子进行检测。因此本文提出了一种基于离子色谱法的煤炭中硫含量测试技术方案，先将煤炭样本进行高温水解，然后再经过微孔过滤、分离柱分离、离子色谱测定等，实现对煤炭中硫含量的快速测定。根据实际应用表明，新的测试方案能够有效地提升煤炭中硫含量的测试精度和效率，具有较大的应用推广价值。

　　1试验方案设置

　　煤炭中硫含量的测定方案主要包括了试剂选择、试验仪器及试验条件、煤样品处理、标准溶液配比等。

　　1.1试剂

　　为了保证试验的可靠性，所需要的试剂主要包括碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、浓硫酸、三氧化钨、硫酸根标准溶液、粒度为0.5~1 mm的石英砂、纯度在99.5%以上的氧气。各类试剂纯度都需要保证为优级[2]，超纯水的电阻率也需要在18.2 MΩ·cm。

　　1.2试验仪器及试验条件

　　基于离子色谱法的煤炭中硫含量测试技术，主要是把煤炭样本先进行高温水解然后再处理后进行处理离子色谱分析。其所使用的核心设备为高温水解装置和离子色谱仪。

　　所使用的高温水解装置如图1所示[3]，其能够加热到1 300℃,管路内连通氧气和水蒸气。所使用的离子色谱仪为瑞士万通882型离子色谱仪，设置有电导监测器，所需的淋洗液是浓度为1.6 mmol/L的碳酸钠溶液及浓度为1.9 mmol/L的碳酸氢钠混合液。在流动时的相流速为1.2 mL/min，再生液为浓度为50 mmol/L的硫酸溶液，进样量约为15μL。

　　1.3煤炭样本处理

　　1）煤炭样本的选择。为了验证该处理方案的可靠性，在进行煤炭样本选择时应选择煤炭中含硫量在低、中、高的3种煤炭样本。经过综合分析后，选择了w（S）为0.48%的样本A、w（S）为0.82%的样本B、w（S）为1.66%放入样本C。

　　2）每种样本均取0.1 g，放在燃烧舟铺平，然后再在上面铺设一层三氧化钨催化剂[4]。

　　3）取10 mL的氢氧化钠溶液，然后加入到容量为

　　100 mL的烧杯中，然后把烧杯放在冷凝管的下部，使冷凝管插入到烧杯内的溶液中。在溶液中通入氧气，然后取下送样推杆，将放有样品的瓷舟放到燃烧管中并插入送样推杆。

　　把瓷舟的浅部放到温度为300℃的区域中保持4 min，然后再把瓷舟推入到温度为500℃的区域内保持4 min，继续把瓷舟推入到温度为900℃的区域内保持4 min，最后把瓷舟推入到温度为1 200℃的区域内，在恒温的状态下水解10 min。

　　在整个操作时，对蒸汽发生器中的蒸发量进行调整，在水解开始的前12 min内，每个容量瓶中收集量约为3 mL/min。在后10 min内每个容量瓶中收集量约为2.5 mL/min，然后把容量的总体积控制在80 mL。

　　4）空白试验分析。按3）的步骤，除了不加试样外，制备同样的试样，做空白对比试验。

　　1.4标准溶液配比

　　取10 mL质量浓度为1 000μg/mL的硫酸根溶液放入到100 mL的烧杯中，然后用蒸馏水稀释到刻度线处，获取到质量浓度为100μg/mL的标准溶液。然后再取标准溶液2、4、6、8、10 mL分别加入到100 mL的烧杯中，再次用水稀释到刻度线处。获取质量浓度分别为2、4、6、8、10μg/mL的标准溶液。

　　2试验结果分析

　　2.1标准曲线分析

　　根据所设置的试验条件，把硫酸根标准溶液按浓度从低到高的顺序依次进样分析，所绘制的离子图谱[5]如图2所示。

　　由图3可知，硫酸根色谱的峰值出现在第7.8 min左右，频谱峰值处峰宽分布较窄，具有良好的对称性，各个波峰之间的分布较远，相互之间不会产生干扰。因此表明了所选择的测试方案能够较为精确地测定煤炭中的硫含量。

　　以硫酸根质量分数为横坐标，来绘制作业曲线并来计算线性回归方程y=0.16x-0.07，该标准曲线如图3所示。

　　2.2样本检测

　　取10 mL的煤炭样品加入到100 mL的烧杯中，定容。然后取0.2μm的水相过滤膜[6]进行过滤，利用外标法并以硫酸根来保留时间定性，峰面积定量。对其进行3次测定并取平均值，保证数据的精确性。

　　2.3测定结果分析

　　样本中的硫含硫计算方式如式（1）：

　　式中：w为样品中硫的质量分数，%；C为试样中硫酸根质量浓度，μg/mL；V为定容获取的试样体积，mL；M为试样质量，g；f为试验的稀释倍数。

　　3测定方案准确性分析

　　为了确定该检测技术方案的可靠性和精确性，采用该技术方案对w（S）为0.48%的样本A进行10次测定，结果如表1所示。

　　由实际分析结果可知，测定值和实际值的偏差量为0.01%，表明了该测定方案的精确性。按同样的方案对不同测试方案下溶液的测定效果进行分析。其测定结果和实际结果的偏差量在0.8%~1.2%之间，表明了该测定方案的精确性。而且通过实际验证，该方案的测试周期为24 min，比采用传统滴定测试方案周期降低了46.4%，有效地提升了煤炭中硫含硫的效率和精确性。

　　4结论

　　提出了一种新的基于离子色谱法的煤炭中硫含量测试技术方案，对该方案的试剂选择、试验仪器及试验条件、煤样品处理、标准溶液配比等进行了分析。根据实际测试表明，新的测定方案能够将测试周期降低46.4%，将测试偏差降低到0.8%~1.2%以内，有效提升测试效率和精确性。

　　参考文献

　　[1]倪力军，张芳芳，栾绍嵘.高温裂解-离子色谱技术的研究进展[J].色谱，2018（3）：209-215.

　　[2]苏征，叶佳宇，宋卫得，等.微波激发氧弹燃烧-离子色谱法检测煤炭中氟和氯[J].冶金分析，2017（7）：217-221.

　　[3]崔苗.离子色谱法与传统方法测定水中氟离子的对比研究[J].山西科技，2019，34（3）：34-37.

　　[4]常璐媛.煤质化验指标的重要性与化验准确性的提升[J].化学工程与装备，2021（8）：236-237.

　　[5]刘超.煤质化验准确性影响因素及措施[J].西部探矿工程，2018，30（12）：172-174.