淮南煤中砷汞的赋存形态研究

于纯纯 段锦（国家煤化工产品质量监督检验中心（安徽），安徽淮南232001）

0 引言

煤燃烧时会产生大量硫化物和氮氧化物等污染气体，灰渣、飞灰等固体污染物，释放出的颗粒物是造成PM2.5的主要原因之一，其中存在的痕量元素特别是有毒有害的砷汞会对生物及人体健康带来潜在的危害。淮南是煤炭资源型城市，煤矿、电厂较多，由于煤的大量燃烧，砷汞控制方法的不完善，由此引起的环境污染应当引起重视。有研究表明，煤燃烧过程中重金属的排放不仅与元素的性质、含量有关，还与元素在煤中的存在形式有关[1～3]。因为淮南是一座煤炭资源型城市，大部分企业依托煤炭而生，已有的研究还没有针对淮南煤的形态分析，所以研究淮南煤中砷汞的赋存形态不仅有利于为开发淮南煤在加工利用过程中砷汞的排放、控制技术提供重要实验参考和理论依据，同时对正确评估人类健康和环境的危害等问题具有重要意义。

1 实验部分

1.1 样品制备

取淮南煤，逐级粉碎，缩分，样品经研磨，过200目筛，装瓶备用。

1.2 仪器与试剂

所用试剂均为分析纯或优级纯，水为超纯水，玻璃和塑料器皿均在20%硝酸中浸泡过夜。原子荧光光谱仪，离心机，振荡器。

1.3 煤中砷汞总量测定

按照出入境检验检疫行业标准SN/T 3521-2013《进口煤炭中砷、汞含量的同时测定氢化物发生-原子荧光光谱法》[4]对淮南煤中砷汞的总量进行同时测定。

1.4 煤中砷汞的形态逐级分离

取淮南混煤样在100℃下烘干1h，准确称取0.5 g 左右煤样于聚乙烯离心管中加入20 mL 提取液，振荡离心，取上清液待测，利用原子荧光光谱仪可同时测定砷汞含量。残余物用10 mL 超纯水漂洗、离心，将再次得到的上清液弃掉，残余物用于测定下一个形态的砷汞，具体操作如下：

（1）可交换态：样品+1 mol/L MgCl2 20 mL，室温振荡4 h，4000 r/min 离心10 min，取上清液待测。

（2）硫化物结合态：残渣清洗后+1：7HNO3 15 mL 100℃水浴振荡1 h，4000 r/min 离心10 min，取上清液待测。

（3）有机物结合态：残渣+10 mL 水+稀HNO3 调节pH=2，+10 mL 30%H2O2 80～85℃水浴5 h，4000 r/min 离心10 min，取上清液。

（4）残渣态，同煤中总砷汞测定。

表1 淮南煤中砷的含量（μg/g）

表2 淮南煤中汞的含量（μg/g）

2 结果与讨论

2.1 淮南煤中砷的形态分析

淮南煤中砷的含量见表1，砷主要以硫化物结合态的形式存在，质量分数占总砷的56～66%，其次还存在于有机物结合态和残渣态中，分别占比14%～25%和12%～24%，可交换态微乎其微。从表1可以看出通过逐级化学浸提法提取煤样中的砷总和与试验测定总砷的含量相近，说明这种研究方法是可行的，一般认为煤中砷主要以固熔体或类质同象的形式存在于硫化物中[5～6]，该研究表明这是可信的。

2.2 淮南煤中汞的形态分析

从表2可以看出，淮南混煤中汞主要以硫化物的形态存在，占比70%～88%，有机结合态为10%～19%，残渣态为8%～14%，结果表明汞也是一种亲硫元素。与唐修义[7]等人的研究认为煤样中汞的含量与硫的含量呈显著正相关，结论相一致。

3 结语

淮南煤中的砷汞主要赋存在硫化物结合态中，其次为有机物结合态和残渣态，可交换态中含量甚微，砷汞的赋存形态相似。