[其他]一种新型的测氟仪

说明书

本发明属于电化学分析测量仪器

氟是煤中有害元素之一。当前，我国许多地区土壤、环境中含氟本低偏高，时有牲畜、桑蚕等氟中毒事件发生。据调查，这与燃煤排放的氟化物在土壤和水源中聚积有关。特别，我国一些地区煤中含氟量甚至高达0.21％，成为社会公众忧虑的环境污染源。因此，查清我国煤中含氟情况，对防止煤在燃烧和加工利用过程中氟扩散，并采取控制和处理措施是十分必要的。这需要建立一种快速、准确的分析方法和研制相应的测量仪器设备。

自氟离子选择性电极出现以后，氟的分析化学发展较快，问题在于如何在分解样品时，能定量地从样品中分离出氟离子，并且使所得的样品溶液具有离子成份简单，便于进行电位测量。

煤是成份复杂的有机物和无机物的混合物，从中定量地分离出各种形态的氟是十分困难的。目前，国际上采用的方法比较多，我国国家标准总局于1985年制定并颁布了《煤中氟的测量方法》作为国家标准（国标号：GB4633－84）。其中规定“高温燃烧－水解法为仲裁方法”。此标准不受煤炭的灰分限制，其适用性优于美国的标准方法，是目前最优越的分析方法。也是本发明的背景技术材料。

本发明适用于高温燃烧－水解法，并且是按照国标GB4633－84的规定研制成功的。

该设备由离子计（含氟离子电极饱和甘汞电极）和高温燃烧－水解装置构成。离子计是测量样品溶液离子浓度的分析计量部分，是已有技术，本发明所采用的离子计是由微机控制的“自动选择和加入标准溶液的离子计”（见专利申请号86207448申请文件）的技术方案。测量样品溶液响应电位的电极，即单晶氟离子电极和饱和甘汞电极组成的电极对。

测氟仪的高温燃烧－水解装置，是制备待测样品溶液的转化装置。它用高温燃烧－水解法将煤样或其它试样（如土壤等）中含的有机氟和无机氟分解分离出来并制成样品溶液，以供离子计测量其中的氟含量。

目前国内外尚无用于测氟（包括样品溶液制备）的完整设备，一般都依自己所采用的不同方法，将有关材料、仪器、器皿等组合起来，制备样品溶液，然后再用离子计进行测量。例如GB4633－84规定的高温燃烧－水解装置（见图1）。

1.样品溶液容量瓶        5.电热偶

2.冷凝管        6.燃瓷舟

3.电吹风机        7.单节高温炉

4.石英燃烧管        8.防溅球

9.放水口        14.电    炉

10.进样推棒        15.生成水蒸汽烧瓶

11.流量计        16.自耦变压器

12.温度控制器        17.密封塞

13.氧气瓶

该装置的工作原理是，保持石英管燃烧中的300℃～1100℃的温度梯度，将燃烧瓷舟及其中的煤样放在石英管、密封管口，再通入水蒸汽和氧气，同时将燃烧瓷舟按规定缓缓推进，由300℃区移动到1100℃高温区，使燃烧瓷舟内的煤样逐步发生燃烧－水解反应。由于氟是以有机和无机两种形态结合于煤中，故煤样在低温区首先释放出以有机形态结合于煤中的氟，到达高温区，经充分燃烧后，以无机形态结合于煤中的氟所存在的灰分充分暴露于水蒸汽中，在发生热解反应中，释放出其中的氟。石英管中，所释放出来的氟逐步与水蒸汽结合，转入冷凝液中，被收集到容量瓶中。

上述水解装置的缺点，除由于是另散仪器拼凑，临时搭架，所有操作都要靠人工操作，仪器很难规范化外，还存由于石英管裸露部分积累大量的冷凝水，造成水的蒸发量无法控制，高温炉中的300℃～1100℃的温度分布不均匀，造成时而煤样曝燃，从影响分析结果的可靠性。其次，石英管口密封不好，因进样推棒温度很高，易烧损它所穿过的密封塞中孔，造成不能密封而漏气；第三待测样品溶液的温度不能保持所要求的恒定温度，影响微机采样和测量速度、精确度。

本发明是在上述原理和装置的基础上研制的，并克服了上述之缺点，形成一台完整的测氟仪。

其特征是将图1中所示另散的高温燃烧－水解装置经改进后，包含在一个仪器外壳体内、设计规格化，不需再临时拼凑搭架，包括进样、温度控制等工作程序全由仪器的微处理机自动控制操作，从而和离子计构成一个整体。其特征主要表现在下述各方面：

1.测氟仪的高温燃烧－水解装置的进样推棒与一个受微处理机控制的电动机连接，当微机控制进样工作开始时，进样推棒带动密封塞自动密封燃烧石英口，根据规定要求，在微机程序控制下，推棒继续将燃烧瓷舟推进，在15分钟内，从300℃区推移到1100℃高温区，并在该区保持15分钟，以便充分进行热解－水解反应。