近年來，庫侖分析技術在煤質分析領域得到了廣泛的應用，尤其是元素的測量方法已經日趨成熟，S、C、H的庫侖分析基本上取代了傳統(tǒng)的艾氏法和重量法，其中有些方法已列為新的國家標準，如庫侖S和庫侖H的測定方法。本文介紹利用Pt - P2O5電解池進行庫侖分析測量煤炭中水、氫、碳的方法。
一 結構和原理
Pt - P2O5 電解池最初是由凱德爾（keidel）設計的，因此常稱為keidel電解池，這種電解池最初是由兩根鉑絲平行地嵌繞在一根聚四氟乙烯管內壁上構成的，后來改為外徑為φ10㎜的玻璃管制成，玻璃管總長度為150~155mm。這種結構的電解池又稱為內壁式Pt - P2O5電解池。
Pt - P2O5電解池內壁上均勻地涂上五氧化二磷膜，使用時涂以薄層磷酸一丙酮溶液(一定比例的混和液)通直流電進行電解，使磷酸轉變?yōu)槲逖趸祝娊獬嘏c儀器之間組成一電化系統(tǒng)，無水蒸氣通過時，電解池內阻呈現(xiàn)無窮大，正負極之間呈開路狀態(tài)，也就沒有電流通過，當含有水分的氣體通過電解池時，水即被五氧化二磷吸收，生成偏磷酸，兩電
當氣體中的水分逐漸減少時，偏磷酸也越來越少，電解電流也隨之下降，當下降到終點電流時(可設定)表示電解結束，電解過程所消耗的電量由積分儀或庫侖計測出，由法拉第電解定律計算出被測物質的質量。
Pt - P2O5電解池工作時外部必須加散熱套(如上圖)，分別有出水口和進水口，通入冷卻水，冷卻的作用使通過電解池氣體中水蒸氣冷凝到電解池內壁上，同時又可以散發(fā)電解時所產生的熱量，防止在過熱狀態(tài)下，電解生成氫和氧在池內會迅速復合生成水，從而形成二次或多次重復電解，造成測值偏高或不穩(wěn)定。
二 實際應用
煤炭作為一種固態(tài)有機物，目前的主要應用是燃燒而產生熱量，水分、氫、碳含量的測定又直接關系到煤中發(fā)熱量的大小，因此這三種測定方法在煤質分析中占有很重要的地位。使用通氮或鼓風干燥法再收集水分可測得煤樣中的水分值；通過高溫燃燒可測得煤樣中的氫值；通過高溫燃燒及化學轉換可測得煤樣中的碳含量。從而使Pt - P2O5電解池在煤質分析中得到應用。
1、水分測定
煤的水分測定(空氣干燥煤樣水分)國內主要方法有充氮干燥、鼓風干燥、共沸蒸餾和微波干燥等幾種方法，國外較*有利用紅外加熱測定的水分分析儀等。除國外的水分測定儀能夠快速準確外，干燥、蒸餾測定時間長(約需1.5~3h)，微波干燥法雖時間短，但不適用于無煙煤和焦炭等導電性較強的試樣。本方法可利用充氮干燥或鼓風干燥，在105~110oC的溫度下，氣流量在80~120mL/min，密閉的狀態(tài)下，將氣流通過Pt - P2O5電解池，讓從煤樣中干燥出的水蒸氣吸附在電解池中，然后通過電解的方法測得煤中水分含量，其原理框圖如
2、氫測定
氫測定經典的方法是重量法，即氫和氧燃燒生成水，然后通過吸收劑吸收，由吸收劑的增重而折算出氫含量，此方法不但繁瑣而且偶然誤差大，準確性低，化驗時間長。
Pt - P2O5電解池氫值測量國內最早有BCH-1型半自動碳氫測定儀(姜堰市雙誠分析儀器有限公司生產)，其基本原理是：將一定量的煤樣放在進樣舟內，推進800OC石英燃燒管中，在氧氣流中燃燒分解，氫燃燒轉化為水，以干燥過濾的氧氣為載氣，將燃燒生成的水吹過Pt - P2O5電解池，電解水而消耗的電量通過模數(shù)轉換后顯示氫值毫克數(shù)。反應方程式如下：
燃燒
2H2 + O2 H2O
試樣中硫和氯對測定的干擾用高錳酸銀熱解產物除去，水分對氫測定影響可在計算中減去，系統(tǒng)對氫測定影響可通過空白測定減掉。
這種方法避免了傳統(tǒng)的三節(jié)爐法(重量法)氫值測定準確性差的不足，空白值穩(wěn)定，測定時間短(10分鐘左右)，準確度、精確度都符合國標要求。在1995年列為新的國家標準GB/T476-2008。
3、碳測定
碳值測定傳統(tǒng)的方法是吸收法，即碳在氧氣流中燃燒，生成二氧化碳，二氧化碳通過堿性吸收劑（氫氧化鈉或氫氧化鈣），通過化學反應，由吸收劑的增重計算出碳的含量。
采用Pt - P2O5電解池碳值庫侖測定國內較*有CLCH-1型全自動碳氫測定儀(姜堰市雙誠分析儀器有限公司生產)，其基本原理：煤樣在高溫800oC氧氣流中燃燒，同時在高錳酸銀熱解產物作用下，碳燃燒生成CO2，燃燒生成的氣體通過凈化裝置后，得到較純凈的二氧化碳，再通過裝有氫氧化鋰的轉換管，在200oC的條件下，生成等量的水，其反應方程式如下：
200oC
CO2 + 2LiOH Li2O3 + H2O
然后水蒸氣再通過Pt - P2O5電解池，通電電解而消耗電量折算出碳的百分含量。樣品中氮對碳的干擾由粒狀二氧化錳除去。
SCCH-100型微機碳氫分析儀*由微機控制及處理數(shù)據，并打印測定結果。
三、結 論
Pt - P2O5電解池在測定水、氫、碳時，電解電流并不相同，因煤樣中水、氫含量一般是5%以內，電解電流相對較小，而碳含量較大，一般在50%以上，電解電流相對較大。因此電解終點控制電流也有所差別。根據Pt - P2O5電解池的管徑及冷卻狀態(tài)，考慮到樣品燃燒所需氧氣的流速，經過多次實驗，氣流量控制在80~120mL/min較為適合，不，測定結果準確率較為理想。
Pt - P2O5電解池作為庫侖技術的應用，在煤質分析領域還有待進一步的完善和提高，它能在煤質分析方面有了立足之地，相信它的前景一定是非常光明的。
