[发明专利]HPLC-ICP-MS联用测定煤炭中砷形态的方法

说明书

本发明公开了HPLC‑ICP‑MS联用测定煤炭中砷形态的方法。将冷冻研磨、同步萃取、微波辅助萃取、高效液相色谱、电感耦合等离子体质谱仪等多种现代分析方法相结合，并将冷冻研磨的技术应用到煤炭As形态分析领域，将煤样粉碎为微米或纳米级，样品中的各种成分，特别是As的化合物成分得到了很好的保留，保证了分析结果的准确性。本发明为煤炭领域As形态分析提供了一套科学、准确的砷形态分析手段，并且检测速度快、准确度高、成本低，适用于实际煤炭样品的检测。

技术领域

本发明涉及一种高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定煤炭中砷形态的方法。

背景技术

砷（As） 具有挥发性，在煤的加工、利用、运输、存放过程中，能够以不同形式排放到大气、水、土壤中，造成环境污染，进而危害人体健康。因此对煤中 As 的研究受到了越来越多的关注。20 世纪末，人们逐渐认识到元素的形态是研究煤中微量元素的另一基础问题， As 在煤中的赋存形态决定了 As 在煤加工利用过程中释放的难易程度和毒性。 As元素的毒性和生物重要性都依赖于其化学形态。三价 As 毒性最强，人口服砒霜 0.01-0.05 克可发生急性中毒，致死量为 0.06-0.6 克。五氧化二砷、三氯化砷毒性次之。雄黄和雌黄水溶性低，毒性较小。元素 As 则基本无毒，有机胂农药一般毒性较低，但用作制造军用毒剂原料的有机胂化合物毒性较高。 因此，了解 As形态有助于深入了解燃煤中 As 的污染机制，有利于控制火电厂、燃煤锅炉 As 排放，同时对预测能源化工等工业生产中洗煤、煤存放等过程中 As 的迁移转化以及可能的环境效应具有重要意义。

目前煤中砷形态的研究还比较落后，远滞后于食品、药品、动植物、生活垃圾、人体排泄物等行业该领域的研究，还停滞在赋存形态的检测和元素形态的推测阶段。但是，目前我国环保工作的压力以及完善技术贸易措施的需求，迫切需要煤炭检测领域建立一种准确、可靠的砷元素形态分析方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种HPLC-ICP-MS联用测定煤炭中砷形态的方法。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种HPLC-ICP-MS联用测定煤炭中砷形态的方法，包括以下步骤：

（1）冷冻研磨：称取1g的煤炭样品至研磨罐内，向内放进不锈钢撞子并用配套盖子密封，密封的研磨罐置于冷冻研磨仪中，加入液氮；预冷 3 min，球磨 3-7min，碰撞频率10s^-1，循环 2 -5次；冷冻研磨过程重复3-5次，得到超细化煤粉样品，煤粉粒径200nm-10μm；

（2）As萃取：优选的使用同步萃取法进行萃取，方法如下：

称取1g样品于50ml离心管内，加入1mol/L 的磷酸和1mol/L的抗坏血酸各10ml，于95℃水浴条件下提取１h。冷却后将样品离心管置于离心机内，以8000r/min的转速离心20min，取上层清液过0.2-2μm的滤膜，取过滤后的清液定容于50ml容量瓶中，得到待测液；

优选的，使用微波辅助萃取法，方法如下：

于消解罐中加入 1g 煤粉样品以及10ml磷酸（1mol/L）以及10ml抗坏血酸（0.1mol/L），进行微波辅助提取；然后将消解液转入离心管中，残渣再次加入磷酸提取；合并两次消解液，在4000r/min下离心15min，过0.2-2μm滤膜，去过滤后的清液定容于50ml容量瓶中，得到待测液。

（3）将步骤（2）所得待测样品用高效液相色谱（HPLC）进行分离待测液；所使用高效液相色谱为Agilent 1200 高效液相色谱仪，美国 Agilent公司产品，配四元泵及自动进样器。

（4）利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定砷形态；所使用电感耦合等离子体质谱仪型号为Agilent7700×ICP-MS，美国Agilent公司产品。