煤炭中氟元素的检测方法

史亚楠，孙瑞，牛建军，邴素霞，赵玉青 (武威市质量计量检验检测中心，甘肃 武威 733000)

0 引言

经济的飞速发展让人们消费能力得到了不断的提升，对于资源的购置能力也变得越来越高，但随着资源的不断消耗，人们在资源应用的过程中使用方法不当或者检测不到位造成的环境污染越来越严重，煤炭资源也是其中之一，而煤炭中的氟元素更是造成煤炭使用污染的一个主要元凶，需要引起重视。

1 煤炭中氟元素的危害

不同种类的煤炭不同地域的煤炭内部结构以及元素构成往往会存在着细微的差别，煤炭中的氟元素也同样如此，一般情况下我国的煤炭含氟量多集中于0.005%——0.03，但这并非绝对，有的地区会达到0.08%甚至3%，氟元素对于人的元素需求而言破坏性相对较大，一旦吸入过多就会产生较高的毒性，危害人的身体健康，对于植物也具有较高的破坏性，氟元素单独使用的危害性就足以让人望而却步，但是与混合气体协同作用下的氟更是青出于蓝，两者结合完全可以发挥一加一大于二的效用。

我国国土面积广阔，地形复杂，民族众多，在不同地区都会呈现不同的生活习惯，这其中不乏有一些以煤炭燃烧维持生活需求的民族，这些民族深受煤炭中的氟元素危害，外在特征发生了极其明显的变化，首先牙齿呈现的多为黑或者黄色，其次身体形态也会出现变化，骨骼变形不在少数，甚至出现身材矮小、畸形的问题，不仅仅是身体外观，身体的内部构造也受到了严重的破坏，深受疾病侵袭，难以正常生活，造成这种状况的主要原因则在于氟元素的过多摄入，这些村民在生活中大量使用煤炭，而煤炭中的氟元素又深入到所食食物当中，煤炭燃烧产生的混合气体则上升到空气中，无论是空气还是食物都含有过多的氟元素，空气中的氟元素又回随着雨水的降落混入到村民的饮用水当中，在这样的情况下村民摄入了过多的氟元素，因此身体健康备受影响，周围的生态也受到了严重的污染。

现阶段人们的物质资料获取能力逐步提升，对于问题的认知更加客观理性，目光也更加长远，人们也认识到了环境保护无论是从短期的个人生存，还是从长期的人类发展，无论是主观的生活幸福指数，还是客观的生态平衡都会起到了至关重要的影响，需要引起重视和关注，这其中煤炭的燃烧污染更是重中之重，尤其是随着时间的推移，人们对于煤炭的购买能力更强，使用数量也更多，如表1所示也可以看出从1990年到2016年我国的煤炭产量飞速提升，最高峰甚至近乎达到了初始数量的四倍，在这样的情况下煤炭燃烧问题急需引起关注，而煤炭中的氟元素作为煤炭燃烧过程中对于环境污染以及人体健康危害最大的元素更应该强化管理。

表1 1990—2016年煤炭产量 单位：亿吨

2 煤炭中氟元素的检测办法

据有效研究发现煤炭中在燃烧之后所产生的含氟气体无论是对于个人的身体健康还是对于环境的生态平衡都有着至关重要的影响和危害，在这样的情况下有效的测量煤炭中的氟元素十分必要，尤其是现阶段人们的生活水平不断提升，消费能力不断提高，煤炭资源的应用越来越广泛且应用的数量和频率逐日攀升，氟元素的有效检测以及煤炭燃烧安全的有效控制十分必要，现阶段针对于煤炭中的氟元素检测主要方法有直接检测和间接检测两种，而间接检测下又细分了其他的检测方法，例如比色法、气相色谱仪法、原子吸收光谱法、液相色谱仪法等等，不同的检测方法的特性也各有不同，需要依据实际要求有效的做出选择。

2.1 直接检测法

直接检测法一般是指通过常用的仪器对于煤炭中的元素进行观察，得出结论，一般而言直接检测法主要集中于光谱检测法以及质谱分析法两项，通过光谱检测法以及质谱分析法有效的分析被检测煤炭中氟元素的含量是否会对环境以及人体产生较大危害，在应用直接检测法的过程中需要石英砂、柠檬酸(C6H8O7)、三钠硝酸盐、钾溶液等化学试剂，将选定的煤炭样品置于石英砂中进行燃烧和水解，煤炭中的各种元素会逐渐的融合在冷凝水中，利用柠檬酸、三钠硝酸盐、钾溶液进行反应，观看电极，利用饱和甘汞作为参照的电极，通过两者对比来有效的计算氟元素的含量。

直接检测法的优势十分明显，一般而言直接检测法精准度相对较高，且操作起来较为简洁方便，所得的数据与实际数据的偏差也相对较小，因此相较于间接检测法，直接检测法更为灵敏精确且更加高效，但是直接检测法的缺陷和优势同样明显，煤炭中氟元素的检测是为了更好的使用煤炭，直接检测法虽然可以达到有效测试的效果，但是该种检测方法对于客观仪器的要求相对较高，精密的仪器成本相对较高，难以得到有效的普及，受到仪器的限制，而在实践操作的过程中这些高精度的仪器往往并不具备普及的条件，且会受到仪器的使用方法的局限，在指尖检测法应用的过程中需要较高的专业性，所以在实践检测的过程中应用的相对较少，应用的范围受到了极大的限制，只能在小范围有效应用，达不到普及的条件，相信在不久的将来直接检测法的仪器会进一步精化，购买成本也会进一步降低，操作起来更加简洁高效，进而实现有效的普及[1]。

2.2 间接检测法

2.2.1 比色法

一般而言比色法可以分为扩散一氟试剂比色法和灰化蒸馏两个环节，首先从扩散一氟试剂比色法上分析，将事先选好的煤炭样品置于扩散盒中，充分反应后产生氟化氢气体，所产生的气体被氢氧化钠所吸收，与斓、茜素氨竣络合剂发生反应出现颜色变化，根据氟离子的浓度颜色的深度也会出现不同的转变，了解在煤炭中的氟元素含量。然后将比色样品进行灰化蒸馏比色法，将氟元素分离出来得出具体的氟元素含量。

2.2.2 原子吸收光谱仪法

将煤炭样品装在原子吸光装置中，煤炭中氟元素在高温条件下会和AL发生反应，进而产生ALE，该分子与PT接近后共振波相对较长，分析确定在227.5下的吸收谱，以此来确定煤炭样品中的氟分子浓度多少[2]。

2.2.3 气相色谱仪法

当氟元素处于酸性条件下时可以和有机硅化合物相互作用，在两者结合后会产生氟氯硅烷，在产生氟氯硅烷之后则可以根据产生的物质在气相色谱仪中所显示的吸收峰值来了解氟元素的多少。

2.2.4 液相色谱仪法

该种方法的有效应用除了可以测出煤炭中的氟元素含量以外还可以通过这种方法测出煤炭中其他阳离子的含量，通过离子交换柱分离检测氟元素的多少，虽然这种方法检测的离子元素相对较多，但是测定的数值容易产生偏差。

煤炭资源已经逐渐地走进了千家万户，煤炭资源的燃烧也成为了很多家庭的刚需，尤其是在冬季更是如此，因为煤炭燃烧造成的生态污染和生物中毒的现象变得越来越严重，这显然不适应于我国经济发展与环境保护两手并重的发展理念，氟元素作为煤炭燃烧过程中的主要有害物质，氟元素的有效控制意义重大，需要相关工作人员引起重视，根据不同的需求有效的选择正确的解决策略，保证煤炭燃烧的安全，减少煤炭燃烧的危害[3]。

3 结语

在经济不断发展的今天，人们对于生活环境的要求越来越高，煤炭资源应用的频度和广度也在不断提升，在煤炭燃烧的过程中氟元素和混合气体相互作用对于人体健康和生态平衡影响较大，甚至会出现身体畸形等问题，而经济大发展以及需求的增多让煤炭的用量不断增加，在这样的情况下就需要强化煤炭管理，有效的检测煤炭中的氟元素，尽可能的保证氟元素的含量降低，保障煤炭使用安全，相关单位的工作人员需要根据检测的要求有效的选择合理的检测方法，保障检测结果精确，尽可能的减少煤炭燃烧过程中氟元素含量过多造成的环境破坏和人身伤害，以此有效地落实经济发展和环境保护同步发展的发展目标。