煤中氢的测定

煤炭中氢元素的测定GB/T476-2008目录1.煤中氢测定的意义

2.测定方法和原理3.仪器装备和操作步骤4.电解池的清洗和涂膜5.误差分析和注意事项6.仪器安装使用及日常维护氢的意义

氢是煤有机质的主要组成元素，对于了解煤的变质程度和煤的性质有重要意义。

1.氢含量则随煤变质程度的加深而降低，因此可作为煤炭科学分类的指标之一。

2.煤中的氢与其他特性有关，主要用来计算收到基低位发热量。测定方法煤中氢含量的测定有多种方法，其中GB/T476-2008所规定的元素炉法，即利比西法；由电力标准高温碳氢测定法；还有红外吸收法等，每种方法各具特点。其中元素炉法为经典方法，可用在仲裁分析，也是国内多数单位使用的方法；高温碳氢法较元素炉法快速，系统结构计较简单，测定结果比国标法同样可靠；红外吸收法具有技术先进，测试效率高，结果可靠的特点。元素炉法测定煤中氢含量又分为三节炉法和二节炉法，其中二节炉法应用最为普遍。

原理

电量-重量法（二节炉法）：一定量煤样在氧气流中燃烧，生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸，电解偏磷酸，根据电解所消耗的电量计算煤中氢的含量。电量-重量法碳氢仪的结构电量-重量法碳氢测定仪由氧气净化系统，燃烧装置，测氢装置（包括电解池，电量积分和显示系统）二氧化碳吸收系统（我们不做碳含量测定，所以，没有此系统）。氧气净化系统的作用是除去氧气中含氢和含碳的物质。氧气流经装有变色硅胶，氢氧化钠（烧碱石棉），和无水高氯酸镁的净化管而被去除。

注：氧气流经方向必须是依次是硅胶，烧碱石棉，再是无水高氯酸镁。虽然他们都是吸水作用但是吸水效率是逐渐增强的干燥剂干燥能力25℃时空气中剩下的水蒸气/mg氢氧化钠0.16无水高氯酸镁0.0005燃烧装置的主要作用是使煤样完全燃烧并除去硫氧化物和氯气。燃烧装置是由催化炉（400±10）和燃烧炉（850±10）组成。管内充填有高锰酸银热解产物。

测氢装置主要为电解池，内部镶嵌有两根平行缠绕的铂丝。电解池体内涂有一层五氧化二磷膜，可吸收氢燃烧生成的水，并使之电解。

电量积分和显示系统的作用是将电解水时电量对时间的积分换算为氢的质量。操作步骤a.在预先灼烧的燃烧舟中称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(0.070-0.075)克，称准至0.0002，并均匀铺平。b.在煤样上铺一层三氧化钨。可将燃烧舟暂存入专用的磨口玻璃管或不加干燥剂的干燥器中。c．接上已称量的吸收系统，并以(80-120)ml/min

的流量通入氧气。打开橡皮塞，迅速将燃烧舟放入燃烧管中，使其一半刚好在第一节炉炉口，塞上橡皮塞。保持氧气流量为（80-120）ml/min。40s后向净化系统方向推动燃烧舟，使燃烧舟的全部进入炉子；2.5min后，移舟，使燃烧舟全部进入燃烧炉：依次输入样号和样重，（常样水分输零，标样水分按最近测量水分输入）。氧气流量为80-120的原因：氧气流量过小，会使电解时生成的氢，氧气体不能及时排出，发生氢氧在池体复合为水的现象，导致测定结果偏高；氧气流量过大，有可能会使五氧化二磷膜层后移，降低电解池工作效率以及发生拖尾现象。注：1如果不小心输错样号或样重，点输入键后重新输入，如果点了测定键发现样号或样重输错了可以点复位键再点升温键重新输入即可。

2二节炉法只适用于褐煤，烟煤和无烟煤计算公式：Had=(m2-m3)/m×100-0.1119Madm—煤样质量

m2—电量积分器显示的氢值，mgm3—电量积分显示的氢的空白值，mg0.1119—将水折算成氢的因数

Mad—空气干燥煤样水分，%空白值是什么？为什么要测空白值？空白是指燃烧舟中只放催化剂，不放煤样而按照规定的实验步骤操作时吸收管的增量。由于实验环境湿度发生变化时，试验中使用的瓷舟和三氧化钨会因吸水影响氢测定值的准确性，因此我国标准规定要进行空白实验。它不同于质量恒定实验，在结果计算时，要减掉空白值。影响空白值的主要因素是空气湿度。除此之外氧气不纯，橡皮帽受热分解都会影响空白值的稳定。电解池的清洗和涂膜：先用外径约5mm的细毛刷和洗涤剂清洗电解池池内壁，然后依次用自来水，蒸馏水或无水乙醇清洗，并用热风吹干。此时，电解池两铂极间电阻应为无穷大。将电解池前端向上竖起，从前端滴入涂液【（磷酸+丙酮）=（3+7）】，涂液沿池内壁流下，当涂液流到池体三分之一处时，立即倒转电解池，使多余的涂液流出，并用滤纸拭净池口，边转动电解池，边用冷风吹至无丙酮气味，以同样的方法涂液三次，但第二次使涂液流到池体三分之二处，倒出多余涂液，第三次使涂液流到距池体尾端约10mm处时，倒出多余涂液。涂液完成后，连接好电解池，按涂膜键涂膜即可。10mm处电解池的安装：电解池清洗涂膜后应立即安装，安装时必须注意池体应与水平方向有一个3度至5度的倾角。

五氧化二磷吸水后生成的偏磷酸为可流动的液态物质。若电解池水平或尾部偏低，会导致涂层后移，甚至移出铂丝区，发生点解长时间不能达到终点的拖尾现象，测定值不准确。⑴：净化系统失效，脱水效果不好，应及时更换净化系统中的化学试剂，尤其应更换无水高氯酸镁。⑵：净化系统与燃烧管之间用了乳胶管连接，当空气湿度较大时，容易发生拖尾现象，应将乳胶管用聚氯乙烯软管代替。⑶：电解池在安装时没有形成一定的角度，造成五氧化二磷涂层后移。这时应取下电解池，清洗干净重新涂膜。⑷：由于氧气流量太高，造成五氧化二磷涂层后移并拖尾。应取下电解池重新涂膜，正确安装，并将流量调节到80ml/min左右，并保持这样的氧气流量进行测定。电解长时间不能达到终点时，应怎样分析原因？注意事项1.实验注意事项，a称量：样品摊平。B若测定时，除了测定键还有别的键亮时按复位键，按升温键。2.空气净化系统和气路注意事项，a硅胶变色即更换，氢氧化钠无水高氯酸镁结块即更换b高锰酸银热解产物变色即更换c翻胶帽感觉到松弛应该更换。3.瓷舟使用注意事项，新瓷舟在使用前须在800℃高温下灼烧半小时，冷却后放在干燥器中备用，用过的瓷舟也要高温下灼烧几分钟，放在干燥器中备用。4.安装电解池：a安装电解池，需将其与燃烧管接触，避免水分进入缝隙，导致电解时间长，且会加速电解池头部变黑b清洗电解池：毛刷不能直进直出电解池。c电解池拖尾：结果偏高，可以卸下电解池用干毛刷擦拭电解池头部铂黑，装上继续使用，若结果还是偏高直接清洗电解池。D涂膜过程，氧气流量不能过大。误差分析1.氢值偏高可能原因：a.电解池拖尾，该清洗。b.回流冷凝水温度偏高，导致电解后的氧气与氢气复合重新生成水c.仪器气密性不好，致使空气进入系统。d.净水系统中吸水剂失效2.氢值测定偏低原因：a.氧气流量太低，燃烧不完全。b.试样由于爆燃喷洒未能完全燃烧。C.燃烧炉和催化炉温度不高仪器的安装使用及日常维护1.仪器安装位置应避免强磁场或电厂干扰。2.做实验时，应认真检查各连接管，确保不漏气，漏气应及时更换管路。3.开启电源时必须先接通氧气和冷却水，关机时应先关电源再