引言
焦炭是钢铁工业高炉炼铁不可或缺的关键原材料，由烟煤经高温干馏生产。在高温冶炼过程中，卤素（氟和氯）会以HF、HCl等形式释放，不仅腐蚀设备，还会造成大气污染；硫则直接影响铁水质量，其含量是焦炭质量评价的核心指标之一，燃烧产生的SO2同样面临严格的环保排放限制。因此，准确测定焦炭中卤素及硫的含量，对焦炭质量评价及钢铁行业的清洁生产具有重要意义。[1]
目前，焦炭的元素分析主要采用艾氏卡法、氧弹燃烧法、水蒸气蒸馏/水解热解等前处理技术，测定方法包括电极法、库仑法、滴定法和离子色谱法等。[2-4]然而，传统方法往往针对卤素与硫采用不同前处理和分析手段，导致检测周期长、成本高。
本应用基于高温燃烧离子色谱分析法（Combustion-Ion Chromatography，C-IC），建立了焦炭中氯及硫的同时测定方法。该方法采用全自动高温燃烧进样系统，结合高效离子色谱分离与电导检测，以0.05%双氧水吸收硫的氧化物，显著简化了样品前处理流程，方法精密度与准确度满足实际检测需求，全程无需强酸、强碱试剂，绿色环保，为焦炭质量控制与环保监测提供了可靠的技术手段。
1实验部分
1.1仪器
1.1.1 SDXNS200高温燃烧离子色谱分析仪
1.2试剂与样品
1.2.1 1000mg/L阴离子有证混合标准溶液。
1.2.2 100mg/L阴离子标准中间液：移取1.2.1标准溶液定容至100mL，摇匀。
1.2.3 双氧水。
1.2.4 吸收液：移取0.5mL双氧水（1.2.3）定容至1000mL，摇匀。
1.2.5 99.99%氧气。
1.2.6 99.99%氩气。
1.2.7 符合GB 6675要求的一级水。
1.2.8 市售焦炭国家标准物质。
1.3实验步骤
1.3.1 测试流程
称取0.05-0.1g样品置于坩埚内，在仪器操作软件上选择测试方法，录入样品质量、进样序号，开始实验。
1.3.2 标准曲线
分别移取0.5、1、2、5、10mL标准溶液中间液（1.2.2）定容至100mL,摇匀。注入离子色谱分析，对应浓度分别为0.5、1、2、5、10mg/L。以浓度为横轴，峰面积为纵轴绘制标准曲线。
1.3.3 燃烧炉测试条件
测试温度：1100℃；
O2流量：400mL/min；
Ar流量：200mL/min；
水蒸气流量：0.1mL/min；
吸收液：4mL 0.05%双氧水。
1.3.4 离子色谱测试条件
柱温：35℃；
色谱柱：SH-AP-1 4*250mm；
保护柱：SH-GP-2 4*50mm；
淋洗液浓度：13mM KOH；
定量环:10uL；
抑制器：SHY-A-7；
检测器：SHD-3。
2结果与讨论
2.1线性及检出限
在最佳条件下，对本方法的分析性能进行了验证。线性范围、检出限汇总于表 1，氯和硫的线性系数均在0.9999。检出限以7次空白试验测定结果的标准偏差的3倍计算得出，氯、硫的检出限分别为0.24mg/kg和0.19 mg/kg ，定量限由标准偏差的10倍计算得出，氯、硫的定量限分别为0.80mg·kg-1、0.63mg·kg-1，满足焦炭中氯、硫的检测要求。
表1 高温燃烧离子色谱分析法在焦炭中氯和硫的分析性能
曲线类别 | 校准关系 | 线性系数 | 检出限（mg/kg） | 定量限(mg/kg) |
Cl- | y=2125.2+18861x | 0.9999 | 0.24 | 0.80 |
SO42- | y=-1666.1+12269x | 0.9999 | 0.19 | 0.63 |
2.2准确度
为了验证测定焦炭中氯和硫方法的准确度，采用3种含氯和硫元素的有证标准物质作为样品，测试回收率。标准物质的理论值以及高温燃烧离子色谱分析法测试结果分别列于表2和表3中，所有标准物质的测定值均在理论值范围内。
表2 焦炭有证标准物质中氯的测定
样品编号 | 测试结果（mg/kg） | 平均值 （mg/kg） | 理论值（mg/kg） | |
GBW11133b | 197.0 | 198.6 | 190±50 | |
200.3 | ||||
GBW11134b | 292.1 | 292.0 | 290±30 | |
291.8 | ||||
GBW11138 | 219.2 | 219.6 | 220±20 | |
220.1 | ||||
表3焦炭有证标准物质中硫的测定
样品编号 | 测试结果（%） | 平均值（%） | 理论值（%） |
GBW11133b | 0.477 | 0.478 | 0.47±0.03 |
0.478 | |||
GBW11134b | 0.671 | 0.670 | 0.67±0.03 |
0.670 | |||
GBW11138 | 1.447 | 1.444 | 1.44±0.03 |
1.442 |
2.3重复性
以标准物质GBW11133b为样品，连续测试6次，计算方法的重复性。结果表明，氯和硫的测试结果重复性好，相对标准偏差均小于3%。
表4 焦炭中氯和硫的重复性
元素 | 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 | 第5次 | 第6次 | 单 位 | RSD(%) |
Cl | 197 | 200 | 202 | 193 | 192 | 203 | mg/kg | 2.34 |
S | 0.477 | 0.478 | 0.472 | 0.485 | 0.477 | 0.482 | % | 0.94 |
3 结论
测试结果表明：采用高温燃烧离子色谱分析法测试焦炭中的氯和硫含量，测试结果均在标称值范围内，氯和硫检出限分别为0.24mg/kg、0.19mg/kg，定量限分别为0.80mg/kg、0.63mg/kg，相对标准偏差均在3%以内，该方法适用于焦炭中氯和硫含量的测试。
4创新方法与技术优势
（1）一次进样、双元素同时测定，单样测试不到12分钟
高温燃烧离子色谱法（C-IC）实现了焦炭中氯和硫的同步测定，单次实验即可获取两项关键指标；单样燃烧时间不到12分钟，且支持色谱分析的同时进行下一燃烧处理，实现流水线式连续作业。
（2）亚ppm级检出限，满足严苛检测需求
全程无需酸、碱试剂，仅以超纯水及微量双氧水为吸收液，从源头杜绝杂质引入。方法检出限氯为0.24 mg/kg、硫为0.19 mg/kg，RSD均低于3%，兼具优异灵敏度与重复性。
（3）高通量全自动分析，49位批量处理
配备自动石英舟驱动系统与49位自动进样器，全天候无人值守运行，充分满足大批量质检对高通量与稳定性的双重需求。
（4）全流程可追溯，数据合规
全自动流程最大限度减少人为干预，消除操作误差，确保分析结果稳定可靠、来源清晰可追溯，为质量体系认证与数据审计提供有力支撑。
（5）支持信息化管理，无缝对接LIMS系统
系统支持与LIMS无缝对接，实现检测数据自动采集、上传与集中管理，助力实验室数字化、智能化转型。
SDXNS200高温燃烧离子色谱仪的应用范围并不局限于焦炭。高温燃烧离子色谱分析法被推荐用于原材料、中间体和成品的质量控制，也可用于监测环境领域相关法规与标准（如ISO 20999、RoHS、WEEE等）的合规性。通过调节燃烧温度、助燃气比例及吸收液成分，该方法同样可拓展至各种燃料、润滑油、添加剂及其他石油产品，以及聚合物、阻燃剂、纺织品、特殊化学品、催化剂和各类废弃物中卤素（F、Cl、Br、I）及硫（S）的测定，具有良好的基体适应性与方法普适性。
参考文献
[1] 张爱平,王红卫,施锦辉,等.高温水解-离子色谱法同时测定进口石油焦中氟、氯、硫和氮的含量[J].理化检验(化学分册),2018,54(5):520-524.
[2] International Organization for Standardization.Solid mineral fuels- Determination of total fluorine in coal, coke and fly ash:ISO 11724:2019[S].International Organization for Standardization,2019
[3] ASTM International. D2847-New Test Method for Total Fluorine and Chlorine in Coal, Coke, and their Residues by Oxidative Pyrohydrolytic Combustion followed by Ion Chromatography Detection (Combustion Ion Chromatography-CIC):ASTM RR:D05-1054[R]. ASTM International,2019.
[4] 全国煤化工标准化技术委员会炼焦化学分技术委员会(SAC/TC 469/SC 3).焦炭全硫含量的测定方法:GB/T 2286-2017[S].中国标准出版社,2017.
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