ICS  75.160.01 F 13 DB34 安 徽 省 地 方 标 准 DB 34/T 3069—2017 固体生物质燃料中碳氢的测定方法电量重量法 Determination of carbon and hydrogen in solid biofuels－Coulometric and gravimetric method 文稿版次选择 2017 - 12 - 30 发布 安徽省质量技术监督局 2018 - 01 - 30 实施 发 布 DB34/T 3069—2017 前    言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 本标准由安徽省煤炭科学研究院（安徽省煤炭质量监督检验站）提出。 本标准起草单位：安徽省蓝天能源环保科技有限公司、安徽省煤炭科学研究院（安徽省煤炭质量监 督检验站）、安徽省计量科学研究院、合肥工业大学、安徽环态生物能源科技有限公司、安徽省长江计 量所。 本标准主要起草人：任祥军、金红、赵淑君、杨克林、戴昭斌、张云启、余俊、马培勇、王剑、陈 军、胡忠波、许本海、刘立想、刘娜、陈曦、陶志伟。 I DB34/T 3069—2017 固体生物质燃料中碳氢的测定方法-电量重量法 1 范围 本标准规定了用电量法测定固体生物质燃料中氢、用重量法测定固体生物质燃料中碳的方法原理、 试剂和材料、仪器设备、测定准备、试验步骤、结果计算及精密度等。 本标准适用于各种固体生物质燃料中碳氢的测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 28731 固体生物质燃料工业分析方法 3 方法原理 一定量固体生物质燃料试样在氧气流中燃烧，生成的水与五氧化二磷反应生成偏磷酸，电解偏磷酸， 根据电解所消耗的电量，计算固体生物质燃料中氢含量；生成的二氧化碳用二氧化碳吸收剂吸收，根据 吸收剂的增量，计算固体生物质燃料中碳含量。 试样燃烧后生成的硫氧化物和氯用高锰酸银热解产物除去，氮氧化物用粒状二氧化锰除去，以消除 它们对碳测定的干扰。 4 试剂和材料 4.1 碱石棉：化学纯，粒度 1 mm～2 mm；或碱石灰：化学纯，粒度 0.5 mm～2 mm。 4.2 无水氯化钙：化学纯，粒度 2 mm～5 mm。 4.3 无水高氯酸镁：粒度 1 mm～3 mm。 4.4 氧化铜：线状（长约 5 mm）。 4.5 氧气：氧气钢瓶需配有可调节流量的带减压阀的压力表（可使用医用氧气吸入器）。纯度 99.5％， 不含氢。 4.6 三氧化钨。 4.7 粒状二氧化锰：化学纯，市售或用硫酸锰和高锰酸钾制备。 ——制法：称取 25 g 硫酸锰，溶于 500 mL 蒸馏水中，另称取 16.4 g 高锰酸钾，溶于 300 mL 蒸馏水中。两溶液分别加热到 50℃～60℃。在不断搅拌下将高锰酸钾溶液慢慢注入硫酸锰溶 液中，并加以剧烈搅拌。然后加入 10 mL(1+1)硫酸。将溶液加热到 70℃～80℃并继续搅拌 5 min，停止加热，静置 2 h～3 h。用热蒸馏水以倾泻法洗至中性。将沉淀移至漏斗过滤，除去 水分，然后放入干燥箱中，在 150℃左右干燥 2 h～3 h，得到褐色、疏松状的二氧化锰，小 心破碎和过筛，取粒度 0.5 mm～2 mm 备用。 4.8 高锰酸银热解产物：制备方法如下： 1 DB34/T 3069—2017 将 100 g 化学纯高锰酸钾，溶于 2 L 蒸馏水中，煮沸。另取 107.5 g 化学纯硝酸银溶于约 50 mL 蒸馏水中，在不断搅拌下，缓缓注入沸腾的高锰酸钾溶液中，搅拌均匀后逐渐冷却并静置过夜。将生成 的深紫色晶体用蒸馏水洗涤数次，在 60℃～80℃下干燥 1 h，然后每次取少量晶体放在瓷皿中，在电 炉上缓缓加热至骤然分解，成银灰色疏松状产物，装入磨口瓶中备用。 注：未分解的高锰酸银易受热分解，故不宜大量储存。 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 5 真空硅脂。 涂液：磷酸与丙酮以（3+7）比例混合。 硫酸：化学纯。 无水乙醇。 变色硅胶：化学纯。 硅酸铝棉：工业品。 带磨口的玻璃管或小型干燥器（不放干燥剂）。 仪器设备 5.1 仪器设备组成 电量重量法碳氢测定仪（简称测定仪）主要由氧气净化系统、燃烧装置、铂-五氧化二磷电解池、 电量积分器和吸收系统等构成。 结构如图1 所示。 图中： 1—— 氧气钢瓶； l3—— 燃烧管； 2—— 氧气压力表； 14—— 高锰酸银热解产物； 3—— 净化炉； 15—— 硅酸铝棉； 4—— 线状氧化铜； 16—— Pt- P2 O5.电解池； 5—— 净化管； 17—— 冷却水套； 6—— 变色硅胶； 18—— 除氮U形管； 7—— 碱石棉； 19—— 吸水U形管； 8—— 氧气流量计； 20—— 吸收二氧化碳U形管； 9—— 无水高氯酸镁； 21—— 气泡计； 10—— 带推棒的橡皮塞； 22—— 电量积分器； 11—— 燃烧炉； 23—— 催化炉； 12—— 燃烧舟； 24—— 气体干燥管。 图1 2 电量重量法碳氢测定仪示意图 DB34/T 3069—2017 5.2 氧气净化系统 5.2.1 净化炉：长约 300 mm，炉外径约 100 mm，炉膛直径约 25 mm 的管式电炉，可控温在(800± 10)℃。 5.2.2 净化管：长约 500 mm 外径约 22 mm 的石英管或素瓷管。 5.2.3 气体干燥管：3 个，容量约 150 mL 的玻璃管。 5.2.4 氧气流量计：测量范围 (0～150)mL/min。 5.3 燃烧装置 5.3.1 燃烧炉和催化炉：长约 450 mm，炉外径约 100 mm，炉膛直径约 25 mm 连成一体的二节管式炉， 其中催化段长约 150 mm，可控温在（300±10）℃；燃烧段长约 300 mm，可控温在（850±10）℃。 5.3.2 燃烧管：总长约 650 mm，一端外径约 22 mm，内径约 19 mm、长约 610 mm，距管口约 100 mm 处接有外径约 8 mm、内径约 6 mm、长约 50 mm 的支管；另一端外径约 7 mm、内径约 3 mm、长约 40 mm 的异径石英管（见图 2）。 单位：mm 图2 5.3.3 5.3.4 燃烧管示意图 燃烧舟：长 70 mm～77 mm 瓷舟。新舟使用前应在约 850℃下灼烧 2 h。 带推棒的橡皮塞（见图 3） 图中： 1—— 镍铬丝推棒 2—— 翻胶帽 3—— 硅橡胶管 4—— 橡皮塞 5—— 玻璃管 图3 带推棒的橡皮塞示意图 其中： a) 镍铬丝推棒：直径约 2 mm，长约 700 mm，一端卷成直径约 10 mm 的圆环。 3 DB34/T 3069—2017 翻胶帽。 c) 硅橡胶管：内径约 6 mm，外径约 11 mm。 d) 玻璃管：外径约 7 mm，长约 60 mm。 e) 橡皮塞：4 号。 在橡皮塞上打一直径约 6 mm 的孔，将玻璃管的一端穿过该孔并伸出约 2 mm；玻璃管的另一端通 过硅橡胶管与翻胶帽紧密连接，在翻胶帽的正中穿一小孔，使镍铬丝推棒的一端通过玻璃管后由翻胶帽 上的小孔穿出。 5.3.5 镍铬丝钩：直径约 2 mm，长约 700 mm，一端弯成小钩。 5.3.6 硅橡胶管：内径约 5 mm，外径约 9 mm。 5.3.7 聚氯乙烯软管或聚四氟乙烯管：内径约 6 mm，外径约 8 mm。 b) 5.4 电解池 长约 100 mm，外径约 8 mm，内径约 5 mm 的专用电解池（见图4），铂丝间距约 0.3 mm，池内表 面涂有五氧化二磷。电解池外有外径约 50 mm，内径 9 mm～10 mm，长约 80 mm 的冷却水套。 单位：mm 图中： 1—— 冷却水套； 2—— 池体； 3—— 电极抽头。 图4 5.5 Pt-P2 O5 电解池示意图 电量积分器 电解电流 50 mA ～700 mA 范围内积分线性误差小于 ±0.1％，配有四位数字显示器，数字显示精 确到 0.001 mg 氢。 5.6 吸收系统 5.6.1 除氮 U 形管（见图 5-1）：装药部分高 100 mm～120 mm，直径约 15 mm，内装粒状二氧化锰。 5.6.2 吸水 U 形管（见图 5-2）：装药部分高 100 mm～120 mm，直径约 15 mm，入口端有一球形扩大 部分，内装无水高氯酸镁或无水氯化钙。 5.6.3 吸收二氧化碳 U 形管（见图 5-1）：2 个，装药部分高 100 mm～120 mm，直径约 15 mm，前 2/3 装碱石棉或碱石灰，后 1/3 装无水高氯酸镁或无水氯化钙。 4 DB34/T 3069—2017 5.6.4 5.6.5 气泡计：容量约 10 mL，内装浓硫酸约 5 mL。 分析天平：感量 0.1 mg。 单位：mm 图5 6 5-1 除氮 U 形管示意图 5-2 吸水 U 形管示意图 试验准备 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2 氧气净化系统各容器的充填和连接 净化管内充填线状氧化铜，装药部分长约 280 mm，两端堵以硅酸铝棉。 3 个气体干燥管内按氧气流入方向依次充填变色硅胶、氢氧化钠和无水高氯酸镁。 按图 1 所示顺序将净化系统各容器连接好。 燃烧管的充填和安装 在燃烧管细径端先充填约 10 mm 硅酸铝棉，然后填入约 100 mm 高锰酸银热解产物，最后再充填 约 10 mm 硅酸铝棉，如图6 所示。将带推棒的橡皮塞塞住燃烧管入口端并将燃烧管放入燃烧炉内，使 装药部分的位置在催化段。 单位：mm 图6 6.3 燃烧管充填示意图 电解池涂液及五氧化二磷膜的生成 先用外径约 5 mm 的软毛刷和洗涤剂清洗电解池内壁，然后依次用自来水、蒸馏水冲洗，最后用丙 酮或无水乙醇清洗并用热风吹干。 此时，电解池两铂极间电阻应为无穷大。 5 DB34/T 3069—2017 将电解池前端向上倾斜竖起，从前端缓慢滴入涂液，涂液沿池内壁流下，当涂液流到池体 1/3 处 时，立即倒转电解池，使多余的涂液流出，并用滤纸拭净池口。边转动电解池，边用冷风吹至无丙酮气 味。以同样方法涂液 3 次，但第 2 次使涂液流到池体的 2/3 处时，倒出多余涂液，第 3 次使涂液流 到距池体尾端约 10 mm 处时，倒出多余的涂液。 接通氧气，调节氧气流量约为 80 mL/min。按照图1 所示，用硅橡胶管将涂液后的电解池与燃烧管 细颈端口对口连接，装好