元素分析仪和燃烧—红外吸收光谱法测定土壤和沉积物中总碳含量的比对

燃烧-红外吸收光谱法是土壤和沉积物中总碳含量测定的标准方法,为探究元素分析仪发展为土壤、沉积物中总碳含量标准方法的可行性,进行了题示项目研究。选取5种具有代表性的土壤、沉积物标准物质,分别采用燃烧-红外吸收光谱法和元素分析仪进行测定。结果表明:燃烧-红外吸收光谱法测定值的相对标准偏差(RSD,n=6)为1.2%~2.7%,相对误差为-2.9%~0.63%;元素分析仪测定值的RSD(n=6)为0.24%~2.7%,相对误差为-3.3%~0.84%;两种方法t检验结果均满足|t|<t_(0.05),P>0.05,表明两种方法无显著性差异。基于元素分析仪简便、快速、适用于大批量样品测定及具有较高的准确度和精密度,因此可考虑将其发展为土壤和沉积物等地质样品中总碳含量测定的标准方法。

氟化氢铵快速分解-电感耦合等离子体质谱法测定含刚玉铝土矿中锂镓锆稀土等痕量元素

铝土矿中常伴有锂、镓、锆、稀土等有用组分,完全提取并准确测定其含量对于铝土矿资源综合评价和综合利用具有重要意义。然而铝土矿中常常含有少量刚玉,常规的四酸、五酸和封闭压力酸溶法对其分解不完全,导致测定结果偏低。本文采用氟化氢铵作熔剂,高温下在旋盖PFA小瓶中分解样品,通过在熔样过程中使用少量硫酸,对不同熔矿温度、消解时间及试剂用量等因素详细考察,确定了最佳熔矿条件[200℃,3h,试样比4∶1(称样量50mg)],建立了氟化氢铵分解-电感耦合等离子体质谱法测定含刚玉铝土矿中37种痕量元素的分析方法。本方法能快速、有效地分解含刚玉铝土矿,经三种铝土矿国家标准物质GBW07177、GBW07181和GBW07182验证,并与四酸、五酸和封闭压力酸溶法的测定结果对比,三种标准物质中Li、Ga、Sr、Zr、Pb等9种元素的回收率分别在95.0%~115.0%、90.0%~110.0%和90.0%~110.0%之间,测定值与认定值相符。同时,本方法实现了铝土矿(Al 2 O 3含量在42.97%~90.36%之间)中Al、Ti、P等主量元素的精确分析,进一步验证了其用来测定铝土矿中痕量元素的准确性。方法检出限为0.002~0.43μg/g,与传统硝酸-氢氟酸密闭消解法的检出限(0.000~0.48μg/g)基本相当,精密度在1.14%~8.84%之间,能够满足铝土矿中痕量元素的分析要求。

硫化纳米零价铁在地下水修复中的研究进展

相比于传统的纳米零价铁(nZVI)材料,经硫化改性得到的硫化纳米零价铁(S-nZVI)具有活性高、电子选择性强等优势,在地下水污染修复研究中倍受关注.在系统总结目前S-nZVI的主要制备和改性方法基础上,重点阐述了其与含氯有机污染物及重金属的反应机理,指出S-nZVI的合成过程(硫化方法、硫化剂及S/Fe比)和水环境(pH值及化学组分等)是影响其与污染物反应活性的重要因素.此外,从S-nZVI的稳定性、迁移性和生物毒性方面评述了其在地下水修复中的应用前景,并对S-nZVI未来研究方向进行了展望,以期为S-nZVI应用于地下水原位修复提供支撑.

战略性关键金属矿产标准物质现状和需求分析

为保障战略性金属矿产样品分析结果的准确可靠,需要相应的标准物质进行量值传递。中国现有战略性金属矿产标准物质300余种,覆盖了黑色金属、有色金属、贵金属和稀有稀土稀散(三稀)金属等多数矿种和矿床类型,在保障国内矿产资源研究和勘查开发等方面发挥了重要作用。然而,随着找矿突破行动的持续推进,现有战略性金属矿产标准物质体系已无法匹配矿产资源勘查研究和分析方法发展的需求。本文系统梳理了国内外战略性关键金属矿产标准物质体系,分析了中国现阶段已研制标准物质的局限性:(1)钨、锡、钴等有色金属矿产标准物质的品位级别量值系列不完整;(2)三稀金属矿产标准物质的研制基础相对薄弱,种类和数量尚无法满足三稀金属矿产资源开发和综合利用的需求;(3)形态、微区原位和野外现场分析等标准物质研制的理论基础相对薄弱。结合当前战略性金属矿产标准物质存在的不足,本文提出后续标准物质的研制应匹配战略性矿产资源全产业链条中分析测试的需求,同时开展同位素、微区原位和野外现场分析标准物质加工制备及定值关键技术攻关,为战略性矿产资源勘查、采选冶炼和分析技术发展提供质量保证和技术依据。

土壤和沉积物重金属形态分析研究进展

人类社会的发展进程导致土壤和沉积物中的重金属含量远远超过背景值,具有严重的潜在威胁隐患。然而,由于重金属的流动性、毒性以及生物累积性会对环境造成深远影响,重金属形态分析已然成为环境研究的重要一环。目前最具代表性的形态提取方法为Tessier法和BCR三步法,为标准物质研制、重金属污染评估、生态修复以及生物有效性风险等问题提供了有效解决方案,但也有着各自的局限性。总结目前常用的元素形态提取分析方法,系统对比论证,讨论重金属形态分析方法未来可能出现的问题和发展方向,以期为土壤及沉积物重金属污染研究提供思路与支撑。

土壤碳赋存形态及分析方法研究进展

研究土壤碳的赋存形态不仅利于了解碳的迁移转化规律,而且可以为土壤固碳提供科学依据。目前对各形态碳(尤其是有机碳中的慢性及惰性组分)缺乏系统的分析研究。基于此,本文综述了土壤中碳的主要赋存形态,各形态碳的组成、分布及作用,土壤碳的分析、分离方法。土壤无机碳储量约占全球总碳库的38%,赋存形态以碳酸盐为主。土壤有机碳主要分为活性碳库(周转期0.1～4.5年)、慢性碳库(周转期5～50年)和惰性碳库(周转期50～3000年)。其中可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳属于活性有机碳库这一范畴,可以较为灵敏地反映土壤理化性质的微小变化;轻组有机碳和颗粒有机碳属于慢性有机碳库,可作为土壤有机质周转变化的重要指标;重组有机碳和矿物结合态有机碳属于惰性有机碳库,是土壤有机碳固持的重要机制之一。目前土壤中碳酸盐测定方法主要为气量法和滴定法;有机碳分析方法包括容量法、比色法和重量法。本文提出,今后应加强对无机碳及有机碳中的惰性组分研究,同时对土壤有机碳各组分概念及测定方法进行统一,并开展不同地域、不同土壤类型、不同浓度的土壤碳形态标准物质研制工作。

活化前后半焦原位催化重整褐煤热解焦油研究

为开发廉价环保焦油重整催化剂,以褐煤为原料制备半焦炭作为催化剂,在二阶石英反应器中对胜利褐煤热解产生的焦油进行原位催化重整研究。通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)对焦油组分进行了定性和定量分析,利用X-射线衍射(XRD)及扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)等技术对活化和未活化半焦进行分析比较。结果表明:焦油产率随温度升高而呈下降趋势,高温利于焦油中重组分裂解及轻组分生成;半焦对焦油具有较好的催化重整效果,相对未活化半焦,经水蒸气活化后半焦具有更加丰富的孔隙结构,比表面积和表面金属含量(如Fe、Ca等)更高,催化重整效果更加明显;增加活化半焦炭的用量使得焦油产率正比例下降,而增加未活化半焦的用量基本没有影响。

地下水中挥发性有机物检测实验室的质量监控、评价及整改建议

随着我国社会经济的快速发展,地下水资源短缺、水生态损害、水环境污染等问题日益突出,开展地下水调查与监测迫在眉睫。全国地下水资源评价与监测工程项目可为水资源的合理开发利用与保护提供技术支撑,其中地下水样品分析测试可提供详细的水质信息,测试数据的质量水平很大程度决定着地下水资源评价与监测工作的成效。

KNO3体系中离子液体辅助水煤浆电解脱硫(英文)

在稳流条件下,考察了KNO3体系中离子液体辅助煤浆电解脱硫效果。研究了煤浆电解过程中离子液体结构、浓度、温度和时间对脱硫率的影响。当咪唑类离子液体有机结构相同时,不同阴离子脱硫率由高到低顺序为:Br->BF4->Cl-;当阴离子同为Br-时,咪唑脱硫效果优于吡啶。随着吡啶类离子液体([BPy]Br)浓度增加,脱硫率先增加,在0.3 mol/L处达到最大值,而后下降。此外,脱硫率随温度和时间增加而增大。最后,通过X射线光电子能谱(XPS)分析技术对实验前后煤中有机硫形态进行了分析。结果表明,噻吩主要通过萃取-氧化反应脱除,而其他形式有机硫(如硫醚、亚砜)则主要通过促进氧化及水解反应脱除。

褐煤热解过程中半焦重整催化剂性质的变化

为降低焦油产率,提高褐煤气化效率,采用胜利褐煤热解所得的半焦作为催化剂,在二阶石英反应器中对煤热解的焦油进行原位催化重整,分析和讨论了反应前后半焦催化剂的性质变化。结果表明,反应后半焦质量较反应前普遍有所下降,半焦是一种消耗性催化剂;反应后半焦的比表面积由422 m^2/g降到231.8 m^2/g;Raman分析结果表明,反应后半焦含氧官能团、小环(3-5个缩合芳环)与大环(大于5个缩合芳环)体系之比均有所降低。在半焦-挥发分作用过程中,快速热解制得半焦主要将挥发分裂解为小分子气体,慢速热解制得的半焦则主要使挥发分缩聚结焦脱除。

守护生命之源--关注水体富营养化

水是人类赖以生存和发展必不可少的重要物质资源之一,是经济发展、社会进步的生命线,是实现可持续发展的重要物质基础。然而随着世界人口增加,工农业生产迅猛发展,生活和生产用水与日俱增,一些地区水生态损害、水环境污染等问题突出。例如,近年来水体富营养化现象在湖泊、河流、水库等地表水中日趋严重,影响和损害着人类健康,已成为当今世界的一个突出性难题。

水蒸气对褐煤原位气化半焦反应性能及微观结构的影响

为了揭示水蒸气对半焦反应性和微观结构的影响，在自制两段新型反应器上依次进行了褐煤干燥、热解及“热，，焦的水蒸气原位气化研究。利用TGA、BET和Raman光谱仪，对原位气化半焦进行反应性和微观结构解析。结果表明，在反应温度为600℃时，水蒸气对半焦转化率、反应性及微观结构影响很小。温度达到700～900℃，在半焦与水蒸气接触的前2min．虽然半焦转化率变化不大，但其反应性、小环（3～5个芳环）与大环（≥6个环）体系之比及含氧官能团却急剧降低：大于2min，半焦转化率逐渐增大，反应性、小环与大环之比及含氧官能团缓慢降低；而半焦孔结构在2min前后却具有基本一致的变化趋势。半焦与水蒸气接触的前2min，小环与大环之比和含氧官能团急剧降低是导致反应性显著降低的重要因素．大于2min，芳环体系的变化是导致反应性进一步降低的原因。

胜利褐煤半焦冷却处理对其微观结构及反应性能的影响

采用不同的冷却方式对胜利褐煤热解"热"半焦进行冷却处理,考查了冷却方式对半焦微观结构及反应性能的影响。利用特制两段新型石英反应器,在高纯氩气、400、600、800℃的条件下,对褐煤热解30 min制得的"热"焦,分别浸入室温、干冰及液氮环境中得到冷态半焦,然后在15%水蒸气、900℃、10 min的条件下对冷态半焦进行非原位气化反应。为了比较,同样热解条件下制得的"热"半焦不经冷却,通过直接切换反应气氛为15%水蒸气进行原位气化(气化条件与非原位气化相同)。利用TGA、SEM、BET和Raman光谱仪对半焦反应性和微观结构进行表征和分析。结果表明,"热"焦的水蒸气原位气化半焦产率低于冷态半焦的非原位气化。冷却处理对半焦的孔结构影响较大,随着冷却速率的增大,半焦比表面积及总孔容积显著降低,但对半焦的化学结构(芳环体系和含氧官能团)的影响非常小。冷却速率越大,半焦的反应性越低,冷态半焦反应性能降低主要由于冷却对半焦孔结构造成的不可逆转的破坏。

褐煤原位气化半焦的反应性及微观结构的演化行为

在自制两段新型固定床反应器上进行了褐煤热解及＂热＂半焦的原位气化反应的研究。在高纯氩气、400/600/800℃的条件下,对褐煤热解5 s后,立刻将反应器移到气化段,同时切换气氛为15%水蒸气对＂热＂半焦进行原位气化反应（900℃、2~30 min）,制得原位气化半焦。利用TGA和Raman光谱仪,对原位气化半焦进行反应性和微观结构表征。结果表明,原位气化半焦产率及反应性在气化10 min内降低幅度相对较大,10~30 min降低相对缓慢。大部分的含氧官能团在气化2 min内被释放,气化2 min后含氧官能团变得非常少。半焦中小的芳环与大环体系之比在气化2 min内急剧降低,2~30 min降低较为缓慢。半焦的微观结构对其反应性有一定的影响,随着气化反应的不断进行,半焦中无定形结构、小的缩合芳环等活性基团逐渐减少,反应性相应降低。

煤气化焦油脱除/催化重整技术研究进展

介绍了煤气化焦油脱除方法的研究现状,分析了干法、湿法、电捕法、热裂解和催化重整等各种去除焦油方法的优点和存在的不足,重点从反应温度、停留时间及反应气氛等方面阐述了催化重整方法脱除煤焦油的过程。最后对目前应用较为广泛的催化剂进行了较为细致的讨论,并展望了焦油催化重整技术未来的发展方向。

煤灰/K_2CO_3/Fe_2O_3对脱矿无烟煤燃点与燃烧速率的影响(英文)

考察了煤灰/K2CO3/Fe2O3及其之间的相互作用对酸洗无烟煤燃点和燃烧速率的影响。不同温度下制备的煤灰显示了不一样的性质(如化学组成、颜色和形貌)。脱矿无烟煤(负载和非负载催化剂)的燃烧反应性测试在热重分析仪(TGDTG)中完成,结果表明,煤灰本身对酸洗无烟煤的燃点几乎没有影响,而高温下制备的煤灰能够明显提高酸洗无烟煤的燃烧速率。当煤灰和K2CO3或者Fe2O3的混合物加入酸洗无烟煤中作为燃烧催化剂时,可以看出与单独使用K2CO3或Fe2O3相比,煤灰的加入明显导致酸洗煤的燃烧速率下降,而对其燃点影响不大。同样,K2CO3和Fe2O3之间的相互作用也能够对酸洗无烟煤的燃烧速率产生负面影响。

电化学除硫技术在煤提质中的研究进展

电化学除硫技术可在温和条件下实现煤中硫的有效脱除,以提高煤的质量,受到广泛关注。文章简要介绍了煤的电化学除硫技术概况,详细介绍了煤除硫的电解类型、电解液体系和电解槽型式及其优缺点,指出了目前煤的电化学除硫提质技术存在的问题及下一步研究方向。

天然水样品中碘化物分析方法探讨

水作为人体摄入碘元素的主要来源,准确测定其中的碘化物含量具有现实意义。目前常用于水样中碘化物分析的方法主要有离子色谱法、气相色谱法、比色法、分光光度法等,不同方法的测定结果会受到实际样品基质以及实验条件等因素的影响。本项目组织了38家实验室采用离子色谱法、淀粉分光光度法、催化还原分光光度法、电感耦合等离子体质谱法4种方法对天然水样中的碘化物含量进行测定,不同方法的测定值之间存在明显差异,数据间离散度较大,浓度在51.40~124.00mg/L范围内变化。基于此,本文采用HPLC-ICP-MS法对样品中的碘化物进行了定量分析,并通过考察该方法的精密度和正确度,在保证结果准确性的前提下,将碘化物测定结果与各家实验室结果进行比对。对比结果表明,对于碘离子,离子色谱法的测定值(83.38μg/L)与HPLC-ICP-MS的测定值基本一致(78.32μg/L),高浓度碘化物比色法的测定值(92.95μg/L)、硫酸铈催化分光光度法的测定值(101.84μg/L)和ICP-MS法的测定值(103.13μg/L)均高于HPLC-ICP-MS法的测定值。针对该结果,本文从各方法的原理和实验条件出发,探讨数据间存在差异的原因,阐述了水样中碘酸根离子、重金属离子等其他组分的存在,以及实验条件的选择均会对碘化物测定结果产生影响,并给出了不同情况下碘化物分析方法选择的建议。

地下水中硝酸根含量检测的能力验证计划

全世界15亿以上的人口主要以地下水作为饮用水,中国600个城市中就有400个城市存在水资源短缺问题,地下水在其供水总量中所占比例往往超过50%,有些城市甚至达到80%[1]。根据中国地质调查局发布《中国地球化学调查报告(2016年)》,中国区域地下水中污染组分超标率已达15%左右.

LA-ICP-M S结合超高压粉末压片技术快速分析碳酸盐岩中Mg,Ca,Sr,Ba和轻稀土元素

建立了激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)结合超高压粉末压片技术定量分析碳酸盐岩中的Mg,Ca,Sr,Ba和LREEs方法。对于碳酸盐岩粉末,超高压(2000 kN)粉末压片的激光剥蚀行为可控,而常规压力(200 kN)粉末压片的剥蚀行为不可控。在选定的激光剥蚀条件下,NIST SRM 610和MACS-3之间没有明显的基体效应,但NIST SRM 610和GBW07127~07136超高压粉末压片之间有较明显的基体效应(Ba和LREEs)。当激光束斑直径在90~130μm时,LA-ICP-M S的分析精度在20%以内。采用了'基体效应指数'校正了相对于NIST SRM 610的基体效应,'基体效应指数'由GBW07129和GBW07130的分析结果计算得出。将本方法应用于GBW07127~07136系列标准物质中,所得的大多数分析结果(Mg,Ca,Sr,Ba和LREEs)的准确度在20%以内。