專利名稱：一種測定燃氣中無機元素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)分析測試領(lǐng)域，具體涉及一種燃氣中無機元素的快速測定方法。
背景技術(shù)：
由于受形成和所處環(huán)境的影響，燃氣中往往會含有不同濃度的無機元素。這些無機元素以固體小顆粒，霧和氣體的形態(tài)存在。當(dāng)這些無機元素發(fā)生沉降，從而附著或滲透在燃氣工業(yè)中所使用的各種設(shè)備和元件、材料表面時，會導(dǎo)致金屬腐蝕和材料老化等危害。然而，至今尚無成熟的針對燃氣中無機元素的采集裝置和測定方法。目前，采集燃氣中無機元素的方法可分為氣固吸附法和氣液吸收法。Uddin等(Energy Fuels, 2009，23，4710-4716)和 Ozaki 等(Fuel, 2008，87，3610-3615)分別報道了采用合成的吸附劑基于氣固吸附法富集煤制燃氣中的無機汞并定量檢測。但是這些傳統(tǒng)方法的采集效率不高，目標(biāo)物都是針對個別的無機元素，此外，還需要消耗大量樣品和 試劑。常用的檢測無機元素方法有原子吸收法(Anal. Chem.，2008, 80，9369-9374 ；Anal.Chim. Acta, 2010, 659, 60-67),電感稱合等離子體-原子發(fā)射光譜法(J. Pharm. Biomed.Anal.，2010，52，652-655 ；Anal. Chim. Acta, 2007，584，204-209),電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(Anal. Chem.，2004，76，2910-2915 ；J. Agric. Food Chem.，2005，53，5138-5143)和離子色譜法(Anal. Chem.，2003, 75，6789-6798)。這些方法在分析無機元素中發(fā)揮了重要重用，但是他們存在的一些缺點也阻礙了其自身的應(yīng)用和發(fā)展。原子吸收法不能同時檢測無機元素，每檢測一種元素，都需要更換光源，操作繁瑣。電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法對一些非金屬元素檢測靈敏度不高。電感耦合等離子體-質(zhì)譜法，儀器昂貴，分析成本高，不利于推廣，且不適用于部分非金屬元素的檢測。離子色譜法雖然在檢測非金屬元素方面貢獻卓越，但是其分析時間較長，靈敏度也往往達不到痕量條件下檢測的要求，而且需要復(fù)雜的樣品預(yù)富集步驟。此外，Rupp等(Anal. Chem.，2010, 82，6315-6317)采用氣相色譜-質(zhì)譜法對模擬燃氣中的微量Hg，AsH3, PH3和&56進行分析，但是該方法只適用于一些易揮發(fā)無機元素的檢測，對大多數(shù)無機元素、特別是金屬元素?zé)o法檢測。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種測定燃氣中無機元素的方法，不僅可以有效采集燃氣中各種無機元素并實現(xiàn)對其的快速測定，且效率高，成本低。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種測定燃氣中無機元素的方法，包括以下步驟樣品采集，燃氣流經(jīng)濾膜后，分兩部分流過陽離子吸收液和陰離子吸收液；樣品處理，濾膜均分成兩部分，一部分濾膜用酸液消解，然后加入陽離子吸收液后，定容、過濾，得到用于陽離子分析的濾液；將另一部分濾膜用水萃取后，萃取液加入陰離子吸收液后定容和過濾，得到用于陰離子分析的濾液；樣品分析，將所述濾液分別進行毛細管電泳測試，然后對數(shù)據(jù)進行處理。
在上述方法中，所述濾膜用于采集燃氣中的無機元素。所述濾膜選用高分子聚合物材料的過濾膜。其中，所述濾膜優(yōu)選聚四氟乙烯膜。在上述方法中，所述陽離子吸收液為酸液，用于吸收燃氣中的陽離子。其中所述陽離子吸收液優(yōu)選為硼酸溶液。在一個具體的實施例中，所述硼酸溶液的濃度為l(T50mmOl/L0在上述方法中，所述陰離子吸收液為堿液，用于吸收燃氣中的陰離子。其中所述陰離子吸收液優(yōu)選為氫氧化鈉溶液。在一個具體的實施例中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為10 50mmol/Lo在上述方法中，所述酸液為強酸，用于消解濾膜。所述酸液優(yōu)選為純硝酸。在一個具體的實施例中，在樣品處理的步驟中，為加快消解和萃取，可以采取微波輔助等方式。在上述方法的一個具體實施例中，在所述樣品處理步驟中，所述過濾步驟可采用膜過濾，如采用0. 45 i! m的膜過濾。 在上述方法中，樣品分析步驟中，毛細管電泳測試時的進樣方式為柱端場放大進樣，紫外光源檢測。在一個具體的實施例中，對陽離子進行檢測時，進樣方式為柱端場放大進樣方式，先在0. 5psi壓力下進水5s，然后在IOkV電壓下進樣10s。在另一個具體的實施例中，對陰離子進行檢測時，進樣方式為柱端場放大進樣方式，先在0. 5psi壓力下進水IOs,然后在_5kV電壓下進樣10s。在上述方法的一個具體實施例中，所述步驟3)中，對陽離子進行檢測時，分離電壓為20kV，紫外檢測波長為214nm，其中流動相10mmol/L咪唑，lmmol/L 18-冠醚-6，10%( v/v)甲醇,醋酸調(diào)pH為3. 5。在上述方法的另一個具體實施例中，所述步驟3)中，對陰離子進行檢測時，分離電壓為-10kV，紫外檢測波長為254nm，其中流動相40mmol/L鉻酸鉀，0. 5mmol/L十六烷基三甲基溴化銨，20mmol/L三羥甲基氨基甲烷，醋酸調(diào)pH為9. I。上述方法還包括空白對照試驗和標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，通過數(shù)據(jù)處理，得到燃氣中所含無機元素的濃度。所述空白對照試驗，是指將不采集樣品，陰陽離子吸收液放置與實際采樣相同的時間，然后陰陽離子吸收液分別經(jīng)定容、過濾后，所得濾液進行毛細管電泳測試，得到空白樣品的數(shù)據(jù)。所述標(biāo)準(zhǔn)曲線包括陽離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制和陰離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。將處理好的樣品溶液采用毛細管電泳儀進行分析，所檢測的成份可分為陽離子和陰離子兩大類。陽離子包括，如銨根離子、鉀離子、鈣離子、鈉離子、錳離子、鋅離子、鋇離子、鋁離子和鉛離子等。陰離子如氯離子、亞硝酸根離子、硝酸根離子、硫酸根離子和磷酸一氫根離子等。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制包括陰離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制和陽離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。配置分別包含燃氣中所含陰陽離子的系列標(biāo)準(zhǔn)混合液，然后用毛細管電泳測定，以濃度對峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在一個具體的實施例中，所述陽離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制包括配制含有銨根離子、鉀離子、鈣離子、鈉離子、錳離子、鋅離子、鋇離子、鋁離子和鉛離子濃度均為10、25、50、75、100、200、500、750、1000ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列混合液，然后按照儀器操作條件測定標(biāo)準(zhǔn)系列，每個濃度重復(fù)測定3次，以濃度對峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在另一個具體的實施例中，所述陰離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制包括配制含有氯離子、亞硝酸根離子、硝酸根離子、硫酸根離子和磷酸一氫根離子濃度均為10、25、50、75、150、250、400ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列混合液。按照儀器操作條件測定標(biāo)準(zhǔn)系列，每個濃度重復(fù)測定3次，以濃度對峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。上述方法中，通過測定處理好的實際樣品和空白對照樣品，測得的樣品峰面積減去空白對照峰面積后，在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線中得到各元素濃度值，從而實現(xiàn)對燃氣中的無機元素進行定量分析，得到燃氣中各種無機元素的含量。其中計算公式如下將采樣體積換算成標(biāo)準(zhǔn)采樣體積
權(quán)利要求
1.一種測定燃氣中無機元素的方法，包括以下步驟 樣品采集，燃氣流經(jīng)濾膜后，分兩部分流過陽離子吸收液和陰離子吸收液； 樣品處理，濾膜均分成兩部分，一部分濾膜用酸液消解，然后加入陽離子吸收液后，定容、過濾，得到用于陽離子分析的濾液；將另一部分濾膜用水萃取后，萃取液加入陰離子吸收液后定容和過濾，得到用于陰離子分析的濾液； 樣品分析，將所述濾液分別進行毛細管電泳測試，然后對數(shù)據(jù)進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述濾膜為聚四氟こ烯膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述陽離子吸收液為硼酸溶液，所述硼酸溶液的濃度為l(T50mmOl/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述陰離子吸收液為氫氧化鈉溶液，所述氫氧化鈉溶液的濃度為l(T50mmOl/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述酸液為純硝酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述毛細管電泳測試時的進樣方式為柱端場放大進樣，紫外光源檢測。
7.根據(jù)權(quán)利要求Γ6中任意一項所述的方法，其特征在于，所述樣品分析步驟中，對陽離子進行檢測時，分離電壓為20kV，紫外檢測波長為214nm，其中流動相10mmol/L咪唑，lmmol/L 18-冠醚 _6，10% (v/v)甲醇，醋酸調(diào) pH 為 3. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求Γ7中任意一項所述的方法，其特征在于，所述樣品分析步驟中，對陰離子進行檢測時，分離電壓為-10kV，紫外檢測波長為254nm，其中流動相40mmol/L鉻酸鉀，O. 5mmol/L十六烷基三甲基溴化銨，20mmol/L三羥甲基氨基甲烷，醋酸調(diào)pH為9. I。
9.一種測定燃氣中無機元素的裝置，包括雙流路氣液吸收裝置和毛細管電泳儀，其中雙流路氣液吸收裝置包括過濾裝置；與過濾裝置相連的陰離子吸收瓶；與過濾裝置相連的陽離子吸收瓶。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述陰陽離子吸收瓶的氣體進ロ具有石英篩板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測定燃氣中無機元素的方法，包括以下步驟樣品采集，燃氣流經(jīng)濾膜后，分兩部分流過陽離子吸收液和陰離子吸收液；樣品處理，濾膜均分成兩部分，一部分濾膜用酸液消解，然后加入陽離子吸收液后，定容、過濾，得到用于陽離子分析的濾液；將另一部分濾膜用水萃取后，萃取液加入陰離子吸收液后定容和過濾，得到用于陰離子分析的濾液；樣品分析，將所述濾液分別進行毛細管電泳測試，然后對數(shù)據(jù)進行處理。根據(jù)本發(fā)明提供的方法和裝置，克服了傳統(tǒng)采樣方法效率低、耗時長，分析成本較高，難以普及的缺點，實現(xiàn)了快速檢測多種無機元素的目標(biāo)，運行成本較低，操作簡單，便于推廣。
文檔編號G01N27/447GK102706949SQ20121016561
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者張煒奮, 李海芳, 楊建民, 林金明 申請人:清華大學(xué)