红外吸收测氢法不同标定方法对测试结果的影响

1、红外吸收测氢法不同标定方法对测试结果的影响摘要:通过两种不同的方法标定红外吸收测氢法的曲线，根据这两条曲线以及重量法对烟煤、褐煤等一系列样品进行氢含量测试。通过使用对测试结果进行分析，讨论两种标定方法所得的曲线对烟煤、褐煤氢含量测试结果的影响。关键词:烟煤褐煤红外标定氢含量在煤质分析中，通常将碳、氢、氧、氮、硫5种元素的测定称为煤的元素分析。以煤作为主要燃料的工业如：火力发电厂等。燃烧设备的设计、选型和燃烧过程的控制，都要以分析煤的元素组成为基本依据；掌握元素分析数据对于锅炉设备的安全经济运行、环境保护和燃料按质计价等都具有重要意义。氢元素测试的准确性影响着煤质关键品质受到收到基低位发热量的结

2、果，故把握氢测试结果的准确性具有重要的意义。目前氢元素测试方法有电量法、重量法和红外吸收法，因电量法和重量法的测试周期较长，而红外吸收法具有测试速度快、使用方便等优点，赢得了越来越多实验室的青睐。目前针对红外测氢仪的标定方法，国内尚未有统一方法，一般是根据仪器厂家的指导或者从化学角度出发进行曲线标定，笔者以重量法测试结果为参比，结果表明:针对不同煤种，特别是褐煤，不同标定方法对测试结果的影响较大，所得结果差异性较大。1方法原理介绍1.1重量法煤样在氧气流中充分燃烧，碳生成二氧化碳，氢则生成水，用碱石棉（二氧化碳吸收剂）和无水氯化钙（吸水剂）分别吸收燃烧产生的二氧化碳和水，根据吸水剂的增量来计算

3、煤中氢的含量。此方法是经典方法，测试结果可做仲裁用，但测试周期较长，需频繁更换试剂，不适合批量样品的测定。1.2红外吸收法红外吸收法的理论依据是朗伯-比尔定律:气体吸收单色光的程度（吸光度）与该气体的浓度呈正比：1=10e-KLC或In（IO/I）=KLC式中I0为发射光（被吸收前）的强度；I为接收光（被吸收后）的强度；ln（I0/I）为吸光度，表示吸收的程度；K为吸光系数，与红外光波长和气体性质有关的常数；L为气室的长度，对于实际设备是一个确定值；C为气体的浓度。根据朗伯-比尔定律，只要测得红外光入射前和入射后的强度,就可以确定出气体的浓度3。应用红外吸收法测试煤样氢含量，首先利用已知确定值

4、的样品（国内一般使用有证标准煤样）进行实验，获得标准曲线，在此基础上进行样品分析，测得样品吸光度值，再依据曲线的线性公式算得被测样品的氢含量。2实验仪器5E-CH2000红外测氢仪，长沙开元仪器有限公司。TQ-3A型碳氢元素分析仪，鹤壁仪表厂。3红外测氢仪标定实验3.1红外标定法曲线一称取不同质量下同种有证标准煤样进行标定。选用有证标准物质GBW11107m,称取以下7类样品:25mg、40mg、55mg、70mg、85mg、100mg、115mg,每个质量点称量三组样品，进行平行实验，所有实验结束后，剔除显著偏倚值，拟合曲线，曲线公式为：。3.2红外标定法曲线二选取五种不同氢含量的有证标准煤

5、样进行标按仪器使用条件使仪器进入稳定状态后，每个有证标准物质做称取三个平行样进行实验，所有实验结束后，剔除显著偏倚值后，拟合曲线。曲线公式为：y=0.115836x2+0.381292x+0.5429184统计分析用单一因素三水平方差分析三种方法结果是否有显著性差异，并以重量法测定结果为准，比较哪一种标定曲线测得的结果更接近重量法测定结果。为方便表示，A代表重量法，B代表曲线一，C代表曲线二。4.1对于烟煤中氢含量测定对测定所得数据分析如下：每一种方法数据和为TA=178.60,TB=183.66，TC=196.83，三种方法总和T=559.09,ST=24.889,SA=3.768,Se二2

6、1.121,fT=140，fA=2，fe=138，经计算可知F=12.31从F分布表查得F0.05(2,138)=19.50,由于FV19.50,所以在a=0.05水平上三种方法测定的氢没有显著性差异。根据方法的重复性限和再现性限，用曲线一测定的结果更接近重量法测定的结果，曲线二测定结果与曲线一及重量法测定结果相差都较大。每一种方法数据和为TA=176.00,TB=180.73,TC=194.55，三种方法总和T=551.29,ST=12.423,SA=3.953,Se=8.472,fT=140,fA=2,fe=138，经计算可知F=32.18从F分布表查得F0.05(2,138)=19.50

7、,由于F大于19.50,所以在a=0.05水平上三种方法测定的氢有显著性差异。ABC三种方法测定样品的平均氢含量分别为3.74、3.84、4.14,从结果重复性限及再现性限及图2可明显得出，A法与B法之间的相关性良好，C法与A法之间有显著性差异。在红外测氢法实际测量中，水分吸收并不是一种单色光，而是有一定带宽的光，煤在氧气流中燃烧后生成的其他成分对测量也有一定的干扰5。同时仪器分析气路的残留气体、是否漏气等问题都会对实验结果产生较大的影响。5结论从测试结果分析，不论是烟煤还是褐煤，用红外法的测试结果基本都高于用重量法的测试结果。用两种标定方法测得的烟煤的氢含量结果都可接受，但曲线一的标定方式更符合再现性限的要求。对于褐煤的氢含量测试，用曲线二的标定方式测试结果偏离较多，差异较大，应避免使用，须选择曲线一的标定方式，即采用同一种有证标准物质称取不同质量