ASTM D 5987: Standard Test Method for Total Fluorine in Coal and Coke by Pyrohydrolytic Extraction and Ion Selective Electrode or Ion Chromatograph Methods

Стандартный метод определения общего содержания фтора в угле и коксе с помощью пирогидролитической экстракции с последующим анализом продуктов с помощью ион-селективного электрода или методом ионной хроматографии.

Для каких образцов подходит метод

Метод ASTM D 5987 позволяет количественно определять общее содержание фтора в угле и коксе с содержанием фторидов в золе на уровне 37% и ниже.

Мешающие факторы

Перед выполнением анализа необходимо определить содержание воды в образце гравиметрически, выдержав его навеску при температуре 105-110°C в течение 2 ч (или использовать стандартные методы ASTM D3174 или D5142)

Сущность методики подготовки пробы к ионному анализу 

Навеску образца угля или кокса подвергают пирогидролизу в атмосфере кислорода и водяного пара в трубчатой печи при высокой температуре. Газообразные соединения фтора улавливают поглотительным раствором, после чего аликвоту полученного раствора пирогидролизата, содержащую фтор-анионы) исследуют с помощью ион-селективного электрода или методом ионной хроматографии. Количественный анализ фтора в исходном образце проводят по калибровочным графикам, построенным с помощью стандартных образцов с известным содержанием анализируемого аниона.

Комплектация прибора согласно ASTM D 5987 (аппарат для пирогидролиза):

• Печь, снабженная трубкой для пиролиза, и принадлежности:

• Трубка для пиролиза, изготовленная из полупрозрачного чистого кварца, с внешним диаметром 25 мм, внутренним диаметром 20 мм и длиной, соответствующей используемой печи. Желательно сужение трубки на выходе до диаметра 7 мм.

•  Кварцевые пробки, диаметром 20 мм, используемые на входном и выходном отверстиях, если необходимо их применение.

• Лодочки для сжигания, изготовленные из неглазурованного фарфора с высоким содержанием оксида алюминия, размером 12х16х97 мм, предварительно прокаленные при температуре 1000°C в течение 1 ч.

• Кварцевый поршень, состоящий из стержня (диаметр 5 мм, длина 50 см), плоского диска (диаметр 10-12 мм) и намагниченной стальной пластинки, зафиксированной с помощью эпоксидной смолы. 

• Т-образная трубка, изготовленная из боросиликатного стекла, длиной 50 см, которая помещается внутрь трубки для пиролиза на 10 мм с помощью пробки.

• Печь для пиролиза образца, способная поддерживать постоянную температуру не менее 1100°C.

• Термопара с регулятором мощности.

• Парогенератор:

• Круглодонная стеклянная колба объемом 2 л.

• Нагревательный кожух для круглодонной колбы.

• Y-образные стеклянные трубки диаметром 10 мм.

• Газораспределительная трубка с нулевой пористостью.

• Трехходовой и двухходовой запорные краны.

• Регулятор потока газа с возможностью корректировки, способный обеспечивать скорость подачи кислорода не менее 1000 мл/мин.

• Поглотительная установка:

• Капельная делительная воронка, изготовленная из стекла, объемом 125 мл, с возможностью подсоединения спирального обратного холодильника Грэхема, снабженная запорным краном.

• Обратный холодильник Грэхема для конденсации гидропиролизата, обладающий верхним шлифом 24/40 и водяной рубашкой длиной 300 мм.

• Приемная плоскодонная колба с широким горлом объемом 250 мл.

• Измерительная система с ион-селективным электродом:

• Ионометр — pH-метр с ценой деления 0.1 мВ или аналог.

• Электроды – твердотельный фтор-селективный электрод и электрод сравнения, рекомендуемый производителем.

• Магнитная мешалка, снабженная якорями покрытыми из фторопластом (ПТФЭ) и магнитом для их извлечения.

• Ионный хроматограф, снабженный тремя колонками AS-3 для разделения анионов размером 3 на 250 мм и капиллярным подавителем.

Примечание: Лабораторная посуда (мерные колбы, мензурки, бутылки и т. д.), используемая для растворов, содержащих фторид-ионы, должна быть изготовлена из полиэтилена, полистирола или термостойкого полимера, такого как полипропилен.

Реактивы:

• вода очищенная (тип 4);

• фторид натрия (ос.ч.);

• гидроксид натрия (ос.ч.);

• нитрат калия (ос.ч.);

• ацетат аммония (ос.ч.);

• ледяная уксусная кислота (ос.ч.);

• серная кислота с удельным весом от 1,834 до 1,836;

• гидрокарбонат натрия (ос.ч.);

• кислород (с чистотой не менее 99,5%);

• гелий (в соответствии с рекомендациями производителя ионного хроматографа).

Вспомогательное оборудование:

• виалы с плотно закрывающимися крышками;

• бутылки для обработки пирогидролизата;

• бутылки, снабженные дозаторами, различного объема для буферных смесей, стандартных и поглотительных растворов;

• микропипетки, изготовленные из полипропилена или другого полимерного материала с аналогичными характеристиками, с дозирующим объемом от 0,1 до 2 мл;

• весы аналитические (точность взвешивания ± 0,1 мг);

• генератор элюента;

• концентрирующая колонка для анионов.