飞灰中硫氯含量的测定方法

摘要

本发明公开了一种飞灰中硫氯含量的测定方法，属于化学成分分析测试领域。具体的，该测定方法包括：将飞灰与氧化锰、无水碳酸钠混合，得到第一混合物，然后在其上方平铺氧化铜与无水碳酸钠混合所得的第二混合物，再在含氧气氛中升温至750～850℃，并保温30～150min，得到的中间物水浸提取，并测定提取液中的硫含量和氯含量。其中，第一混合物中飞灰、氧化锰、无水碳酸钠的重量比为1：(0.05～1)：(0.5～3)；第二混合物中氧化铜与无水碳酸钠的重量比为(1～5)：1。本发明的测定方法简单易操作，可同时快速测定飞灰中的氯硫含量，结果稳定、精确度好、准确度高。

权利要求

1.一种飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，包括：(1)将飞灰与氧化锰、无水碳酸钠混合，得到第一混合物；

(2)将所述第一混合物平铺至容器中，并在第一混合物上平铺预设量的第二混合物，得到第三混合物；其中，所述第一混合物与第二混合物的重量比为1：(1～2)；

(3)将第三混合物在含氧气氛中升温至750～850℃，并保温30～150min，得到中间物；

(4)将所述中间物水浸提取，得到提取液；

(5)测定所述提取液中硫含量和氯含量；

其中，所述第一混合物中，飞灰、氧化锰、无水碳酸钠的重量比为1：(0.05～1)：(0.5～

3)；

所述第二混合物为氧化铜与无水碳酸钠的混合物，其重量比为(1～5)：1。

2.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，所述第一混合物中，飞灰、氧化锰、无水碳酸钠的重量比为1:(0.05～0.2)：(0.5～2)。

3.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，所述第一混合物中，飞灰、氧化锰、无水碳酸钠的重量比为1:0.2:1.8。

4.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，所述第二混合物中，氧化铜、无水碳酸钠的重量比为(1.5～2.5)：1。

5.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，所述第二混合物中，氧化铜、无水碳酸钠的重量比为2.5：1。

6.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，步骤(3)中，先将混合物升温至780～800℃，升温时间为15～28min，然后在780～800℃保温100～120min。

7.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，步骤(3)中，所述升温及保温工序在管式炉中进行。

8.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，步骤(4)包括：(4.1)将所述中间物冷却至20～30℃；

(4.2)将所述中间物分散于水中，得到分散液；

(4.3)将所述分散液加热至150～250℃，并维持10～30min；加热后超声处理5～10min；

(4.4)将步骤(4.3)得到的分散液冷却至20～30℃，并静置沉淀后取上清液，即得提取液。

9.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，步骤(5)中，采用离子‑ 2‑色谱法测定所述提取液中的Cl含量和SO4 含量。

10.如权利要求1所述的飞灰中硫氯含量的测定方法，其特征在于，所述飞灰为垃圾焚烧飞灰。

说明书

飞灰中硫氯含量的测定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及化学成分分析测试领域，尤其涉及一种飞灰中硫氯含量的测定方法。

背景技术

[0002] 垃圾焚烧飞灰的产生量逐年增加，飞灰中含有大量氯、硫化物。氯化物的存在增加了垃圾焚烧飞灰的处理处置难度，在飞灰的水泥固化处理中氯化物会腐蚀水泥钢筋，加速水泥老化，而硫化物增强飞灰固化效果。而在飞灰热处理过程中，氯化物增加重金属的挥发，相反的硫化物能增加重金属的固化率。在处理处置飞灰前对飞灰的氯硫含量检测是必要的工作。

[0003] 垃圾焚烧飞灰的氯、硫量分析暂没有一套完善的标准，一般来说煤中的氯的测定方法有高温燃烧水解‑电位滴定法和艾士卡混合剂熔样‑硫酸氢钾滴定法；煤中的硫的测定方法有：艾士卡法、库伦滴定法、高温燃烧中和法；水泥中氯的测定方法有：硝酸分解的硫氰酸铵容量法、硝酸分解的硫酸银自动滴定法及离子色谱法；水泥中硫的测定方法有：碘量法。但是这些方法都只能单一测量一种元素含量。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种飞灰中硫氯含量的测定方法，其可同时快速测定飞灰中的硫含量和氯含量。

[0005] 为了解决上述问题，本发明公开了一种飞灰中硫氯含量的测定方法，其包括：

[0006] (1)将飞灰与氧化锰、无水碳酸钠混合，得到第一混合物；

[0007] (2)将所述第一混合物平铺至容器中，并在第一混合物上平铺预设量的第二混合物，得到第三混合物；其中，所述第一混合物与第二混合物的重量比为1：(1～2)；

[0008] (3)将所述第二混合物在含氧气氛中升温至750～850℃，并保温30～150min，得到中间物；

[0009] (4)将所述中间物水浸提取，得到提取液；

[0010] (5)测定所述提取液中硫含量和氯含量；

[0011] 其中，所述第一混合物中，飞灰、氧化锰、无水碳酸钠的重量比为1：(0.05～1)：(0.5～3)；

[0012] 所述第二混合物为氧化铜与无水碳酸钠的混合物，其重量比为(1～5)：1。

[0013] 具体的，飞灰中的硫会与无水碳酸钠、氧化锰反应形成硫酸钠、硫酸镁等可溶物。少量以金属硫化物形式赋存的硫在高温过程中与氧化锰分解产生O2反应形成SO2、SO3，进而被无水碳酸钠吸收，反应形成硫酸钠、硫酸镁等可溶物。此外，少量溢出的二氧化硫、三氧化硫可被氧化铜吸收。

[0014] 飞灰中的氯大多数以氯化钠、氯化钾、氯化锰、氯化砷、氯化铬等可溶物的形式赋存，这些赋存形态的氯在处理过程中不会发生变化。少量以不溶形态存在的氯离子型水滑石、氯化铅等在高温下与氧化锰、无水碳酸钠、氧化铜共同反应，形成氯化镁、氯化钠、氯化铜等可溶物。

[0015] 此外，飞灰本身所携带的氧化铝、氧化铁也会在高温下与金属氯化物反应形成氯化氢，该部分氯化氢也可被无水碳酸钠和氧化锰吸收，从而以可溶物氯化镁、氯化钠的形式赋存在焙烧所得的中间物中。

[0016] 作为上述技术方案的改进，所述第一混合物中，飞灰、氧化锰、无水碳酸钠的重量比为1:(0.05～0.2)：(0.5～2)。通过控制该用量比例，可使得飞灰中硫、氯测出率(测出量/实际总量)达到95％以上。

[0017] 作为上述技术方案的改进，所述第二混合物中，氧化铜、无水碳酸钠的重量比为(1.5～2.5)：1。

[0018] 作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，先将混合物升温至780～800℃，升温时间为15～28min，然后在780～800℃保温100～120min。

[0019] 作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，所述升温及保温工序在管式炉中进行。

[0020] 作为上述技术方案的改进，步骤(4)包括：

[0021] (4.1)将所述中间物冷却至20～30℃；

[0022] (4.2)将所述中间物分散于水中，得到分散液；

[0023] (4.3)将所述分散液加热至150～250℃，并维持10～30min；加热后超声处理5～10min；

[0024] (4.4)将步骤(4.3)得到的分散液冷却至20～30℃，并静置沉淀后取上清液，即得提取液。

[0025] 作为上述技术方案的改进，步骤(5)中，采用离子色谱法测定所述提取液中的Cl‑2‑
含量和SO4 含量。

[0026] 进一步的，在测定提取液中Cl‑含量和SO42‑含量后，通过下述两式换算飞灰中Cl和S的含量：

[0027]

[0028]

[0029] 其中，wCl、wS分别为飞灰中氯、硫的含量(％)， 为提取液中Cl‑的含量(mg/L)，2‑
为提取液中SO4 含量(mg/L)；m为飞灰样品的质量。

[0030] 作为上述技术方案的改进，所述飞灰为垃圾焚烧飞灰。

[0031] 实施本发明，具有如下有益效果：

[0032] 本发明将飞灰与氧化锰、无水碳酸钠混合后在特定温度下焙烧，然后水浸提取，通‑ 2‑过上述工艺，将飞灰中以各种形式赋存的Cl、S全部转换为Cl 和SO4 ，进而进行测定。该方法可同时快速检测飞灰中氯、硫含量，且结果稳定、精确好、准确度高。

具体实施方式

[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。

[0034] 实施例1

[0035] 称量1.0000±0.0002g干燥后的飞灰样品与氧化锰1g、无水碳酸钠0.5g，一同放入23mL刚玉方舟中充分混合，将氧化铜4.5g、无水碳酸钠1g混合均匀后平铺至方舟中的混合物表面。将方舟置于管式炉中，塞入炉塞，20min升温840℃保持35min，结束烘烧后自然冷却到室温，将刚玉方舟中的物质转移到250mL的烧杯中，并用去离子热水冲洗方舟三次，一并转移到烧杯中。加入去离子水到盛放样品的烧杯至75mL刻度线，在电热板加热至150℃，并维持10min，然后超声5min，冷却到室温并静置沉淀后进行倾斜法过滤上清液，剩下的残渣再进行重复上述步骤进行一次浸提(加热+超声)。完成第二次浸提后将溶液残渣一同过滤，并清洗烧杯内壁3次，最后用去离子水将过滤液稀释至200mL，用离子色谱测定溶液中的‑ 2‑
Cl、SO4 。

[0036] 实施例2

[0037] 称量1.0000±0.0002g干燥后的飞灰样品与氧化锰0.5g、无水碳酸钠1.5g，一同放入23mL刚玉方舟中充分混合，将氧化铜3g、无水碳酸钠1g混合均匀后平铺至方舟中的混合物表面。将方舟置于管式炉中，塞入炉塞，20min升温840℃保持35min，结束烘烧后自然冷却到室温，将刚玉方舟中的物质转移到250mL的烧杯中，并用去离子热水冲洗方舟三次，一并转移到烧杯中。加入去离子水到盛放样品的烧杯至75mL刻度线，在电热板加热至150℃，并维持10min，然后超声5min，冷却到室温并静置沉淀后进行倾斜法过滤上清液，剩下的残渣再进行重复上述步骤进行一次浸提(加热+超声)。完成第二次浸提后将溶液残渣一同过滤，并清洗烧杯内壁3次，最后用去离子水将过滤液稀释至200mL，用离子色谱测定溶液中的‑ 2‑Cl、SO4 。

[0038] 实施例3

[0039] 称量1.0000±0.0002g干燥后的飞灰样品与氧化锰0.2g、无水碳酸钠1.8g，一同放入23mL刚玉方舟中充分混合，将氧化铜3g、无水碳酸钠1g混合均匀后平铺至方舟中的混合物表面。将方舟置于管式炉中，塞入炉塞，20min升温840℃保持35min，结束烘烧后自然冷却到室温，将刚玉方舟中的物质转移到250mL的烧杯中，并用去离子热水冲洗方舟三次，一并转移到烧杯中。加入去离子水到盛放样品的烧杯至75mL刻度线，在电热板加热至150℃，并维持10min，然后超声5min，冷却到室温并静置沉淀后进行倾斜法过滤上清液，剩下的残渣再进行重复上述步骤进行一次浸提(加热+超声)。完成第二次浸提后将溶液残渣一同过滤，并清洗烧杯内壁2‑3次，最后用去离子水将过滤液稀释至200mL，用离子色谱测定溶液中的‑ 2‑Cl、SO4 。

[0040] 实施例4

[0041] 称量1.0000±0.0002g干燥后的飞灰样品与氧化锰0.2g、无水碳酸钠1.8g，一同放入23mL刚玉方舟中充分混合，将氧化铜2.5g、无水碳酸钠1g混合均匀后平铺至方舟中的混合物表面。将方舟置于管式炉中，塞入炉塞，20min升温840℃保持35min，结束烘烧后自然冷却到室温，将刚玉方舟中的物质转移到250mL的烧杯中，并用去离子热水冲洗方舟三次，一并转移到烧杯中。加入去离子水到盛放样品的烧杯至75mL刻度线，在电热板加热至150℃，并维持10min，然后超声5min，冷却到室温并静置沉淀后进行倾斜法过滤上清液，剩下的残渣再进行重复上述步骤进行一次浸提(加热+超声)。完成第二次浸提后将溶液残渣一同过滤，并清洗烧杯内壁2‑3次，最后用去离子水将过滤液稀释至200mL，用离子色谱测定溶液中‑ 2‑的Cl、SO4 。

[0042] 实施例5

[0043] 称量1.0000±0.0002g干燥后的飞灰样品与氧化锰0.2g、无水碳酸钠1.8g，一同放入23mL刚玉方舟中充分混合，将氧化铜2.5g、无水碳酸钠1g混合均匀后平铺至方舟中的混合物表面。将方舟置于管式炉中，塞入炉塞，30min升温800℃保持110min，结束烘烧后自然冷却到室温，将刚玉方舟中的物质转移到250mL的烧杯中，并用去离子热水冲洗方舟三次，一并转移到烧杯中。加入去离子水到盛放样品的烧杯至75mL刻度线，在电热板加热至150℃，并维持10min，然后超声5min，冷却到室温并静置沉淀后进行倾斜法过滤上清液，剩下的残渣再进行重复上述步骤进行一次浸提(加热+超声)。完成第二次浸提后将溶液残渣一同过滤，并清洗烧杯内壁2‑3次，最后用去离子水将过滤液稀释至200mL，用离子色谱测定溶液‑ 2‑中的Cl、SO4 。

[0044] 对照例

[0045] 采用GB/T 214‑2007的方法测定飞灰中的全硫。参照Kaixing Zhao,Yuyan Hu,Yuyi Tian,Dezhen Chen,Yuheng Feng.Chlorine removal from MSWI fly ash by thermal treatment:Effects of iron/aluminum additives[J].Journal  of Environmental Sciences,2020,88(C)的方法测定飞灰中的全氯。并作为评价基准。

[0046] 对比例1

[0047] 本对比例1与实施例4的区别在于，先将1g飞灰样品与2g氧化镁、1g无水碳酸钠混合均匀，然后平铺2g氧化镁、1g无水碳酸钠的混合物。

[0048] 对比例2

[0049] 本对比例与实施例4的区别在于，第一步混合时，仅采用2g无水碳酸钠与飞灰混合，其余均与实施例4相同。

[0050] 对比例3

[0051] 本对比例与实施例4的区别在于，第二步平铺时，仅平铺3g无水碳酸钠。其余均与实施例4相同。

[0052] 对比例4

[0053] 本对比例与实施例4的区别在于，直接将飞灰、0.2g氧化锰、2.8g无水碳酸钠、2g氧化铜混合，其余均与实施例4相同。

[0054] 对比例5

[0055] 本对比例与实施例4的区别在于，30min升温900℃，并保持35min，其余与实施例4相同。

[0056] 对比例6

[0057] 本对比例与实施例4的区别在于，20min升温至700℃，并保持35min，其余与实施例4相同。

[0058] 重复实施例1～5、对比例1～6各3次，采用平均值计算测出率，具体的测出率由下式计算：

[0059]

[0060] 其中，ηi为第i组的测出率， 为第i组的氯含量或硫含量的平均值，wis为对照例中所测定氯含量或硫含量的平均值。

[0061] 具体测试数据如下表所示：

[0062]

[0063]

[0064] 由实施例1～5可以看出，本发明的测定方法，其Cl、S的测出率≥97％。通过实施例4、对比例2～6的对比可以看出，若变更本发明中的药剂组合，或者变更加料方式、温度制度等参数，则测出率下降，难以达到本发明的效果。此外，通过对比例1与实施例4的对比可以看出，传统的艾氏卡试剂难以准确测定飞灰中硫、氯的含量。

[0065] 以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。