GB/T 30728-2014 固体生物质燃料中氮的测定方法

　　ICS 75. 160. 10 D 21

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 30728—2014

　　固体生物质燃料中氮的测定方法

　　Determination ofnitrogen in solidbiofuels

　　2014-06-09发布 2014-10-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 30728—2014

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国煤炭工业协会提出 。

　　本标准由全国煤炭标准化技术委员会(SAC/TC42)归 口 。本标准起草单位 :煤炭科学研究总院检测研究分院 。

　　本标准主要起草人 :孙刚 、邢秀云 、武增礼 。

　　固体生物质燃料中氮的测定方法

　　1 范围

　　本标准规定了固体生物质燃料中氮测定的方法原理 、试剂 、仪器设备 、测定步骤 、结果计算以及方法精密度 。

　　本标准适用于各种固体生物质燃料 。

　　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 21923 固体生物质燃料检验通则

　　3 方法原理

　　称取一定量的空气干燥固体生物质燃料试样 ,加入混合催化剂和硫酸 ,加热分解 ,氮转化为硫酸氢铵 。加入过量的氢氧化钠溶液 ,把氨蒸出并吸收在硼酸溶液中 。 用硫酸标准溶液滴定 , 根据硫酸的用量 ,计算固体生物质燃料中氮的含量 。

　　4 试剂

　　除非另有说明 ,在分析中使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水 。

　　4. 1 无水碳酸钠 :基准试剂或碳酸钠纯度标准物质 。

　　4.2 蔗糖 。

　　4.3 混合催化剂 :将无水硫酸钠 、硫酸汞和化学纯硒粉按质量比(64+10+1) 混合(如将 32 g 无水硫酸钠 、5 g硫酸汞和 0. 5 g硒粉混合) ,研细且混匀后备用 。

　　4.4 硫酸 :密度 1. 84g/cm3 。

　　4.5 乙醇 :质量分数 95%及以上 。

　　4.6 混合碱溶液 :将氢氧化钠 370 g 和硫化钠 30 g溶解于水中 ,配制成 1 000 mL溶液 。

　　4.7 硼酸溶液 :约 30 g/L。将 30 g硼酸溶入 1 L 热水中 ,配制时加热溶解 ,冷却后滤去不溶物 。

　　4. 8 硫酸标准溶液 :cç( 1 H SO )÷ ≈0025 mol/L。硫酸标准溶液的配制 :在烧杯中加入约 40mL水 ,用

　　è 2 2 4, .

　　移液管吸取 0. 7 mL硫酸(见 4. 4)缓缓加入烧杯中 ,之后将溶液转移至 1 000 mL容量瓶中 ,加水稀释至刻度 ,充分振荡均匀 。硫酸标准溶液的标定 :于锥形瓶中称取 0. 02g(称准至 0. 0002 g)预先在 130℃下干燥到质量恒定的无水碳酸钠(见 4. 1) ,加入 50mL~ 60mL水使之溶解 ,然后加入 2~ 3滴甲基橙指示剂(见 4. 9) ,用硫酸标准溶液滴定到由黄色变为橙色 。 煮沸 , 赶出二氧化碳 , 冷却后 , 继续滴定到橙色 。按式(1)计算硫酸标准溶液的浓度 。硫酸标准溶液的浓度需 2 人标定 , 每人各做 4 次重复标定 , 8 次重复标定结果的极差不大于 0. 000 60 mol/L, 以其算术平均值作为硫酸标准溶液的浓度 ,保留 4位有效数

　　GB/T 30728—2014

　　字 。若极差超过 0. 000 60 mol/L,再补做 2 次试验 ,取符合要求的 8次结果的算术平均值作为硫酸标准溶液的浓度 ;若任何 8次结果的极差都超过 0. 000 60 mol/L,则舍弃全部结果 ,并对标定条件和操作技术仔细检查和纠正存在问题后 ,重新进行标定 。

　　c ……………………( 1 )

　　式中 :

　　c — 硫酸标准溶液的浓度 ,单位为摩尔每升(mol/L) ;

　　m — 称取的碳酸钠的质量 ,单位为克(g) ;

　　V — 硫酸标准溶液用量 ,单位为毫升(mL) ;

　　M— 碳酸钠 的摩尔质量 , 以 0. 053计 ,单位为克每毫摩尔(g/mmol) 。

　　4.9 甲基橙指示剂 :1 g/L。0. 1 g 甲基橙溶于 100 mL水中 。

　　4. 10 甲基红和亚甲基蓝混合指示剂 :称取 0. 175 g 甲基红 ,研细 ,溶入 50 mL 乙醇(见 4. 5) 中 ,存于棕色瓶 ;称取 0. 083g亚甲基蓝 ,研细 ,溶入 50 mL乙醇中 ,存于棕色瓶 ;使用时将上述两种液体按体积比(1+1)混合 。混合指示剂的使用期一般不应超过 7 天 。

　　5 仪器设备

　　5. 1 消化装置

　　5. 1. 1 开氏瓶 :容量 50 mL。

　　5. 1.2 短颈玻璃漏斗 :直径约 30 mm。

　　5. 1.3 加热体 :具有良好的导热性能以保证温度均匀 。使用时四周以绝热材料如石棉绳等缠绕 。 图 1为铝加热体示意图 。

　　5. 1.4 加热炉 :带有控温装置 ,能控温在(350±10) ℃ 。

　　5.2 蒸馏装置(见图 2)

　　5.2. 1 开氏瓶 :容量 250 mL。

　　5.2.2 锥形瓶 :容量 250 mL。

　　5.2.3 直形玻璃冷凝管 :冷却部分长约 300 mm。

　　5.2.4 开氏球 :直径约 55 mm。

　　5.2.5 圆底烧瓶 :容量 1 000 mL。

　　5.2.6 加热电炉 :额定功率 1 000 W ,功率可调 。

　　5.3 微量滴定管

　　A级 ,容积 10 mL,分度值 0. 05 mL。

　　5.4 分析天平

　　最小分度值 0. 1 mg。

　　单位为毫米

　　图 1 铝加热体示意图

　　说明 :

　　1— 锥形瓶 ;

　　2— 玻璃管 ;

　　3— 直形玻璃冷凝管 ;

　　4— 开氏瓶 ;

　　5— 玻璃管 ;

　　6— 开氏球 ;

　　7— 橡皮管 ;

　　8— 止水夹 ;

　　9— 橡皮管 ;

　　10— 止水夹 ;

　　11— 圆底烧瓶 ;

　　12— 加热电炉 。图 2 蒸馏装置示意图

　　6 测定步骤

　　6. 1 在薄纸(擦镜纸或其他纯纤维纸)上称取粒度小于 1 mm 或更小粒度的空气干燥固体生物质燃料试样(0. 2±0. 01)g(称准至 0. 000 2 g) 。把试样包好 ,放入 50 mL开氏瓶(见 5. 1. 1)中 ,加入混合催化剂2 g(见 4. 3)和浓硫酸 5 mL(见 4. 4) 。然后将开氏瓶放入铝加热体的孔中 ,并在瓶口插入一短颈玻璃漏斗 。在铝加热体的中心小孔中插入热电偶 。接通放置铝加热体的圆盘电炉的电源 ,在不少于 60 min缓缓加热到 350 ℃左右 ,加热过程中开氏瓶中试液不喷溅 ,保持此温度 ,直到试液清澈透明为止 。

　　6.2 将试液冷却 ,用少量水稀释后 ,移至 250 mL开氏瓶(见 5. 2. 1) 中 。用水充分洗净原开氏瓶中的剩余物 ,洗液并入 250 mL开 氏 瓶 中 , 使 试 液 体 积 约 为 100 mL。 然 后 将 盛 有 试 液 的 开 氏 瓶 放 在 蒸 馏 装置上 。

　　6.3 将直形玻璃冷凝管的上端与开氏球连接 ,下端用橡胶管与玻璃管相连 ,直接插入一个盛有 20 mL硼酸溶液(见 4. 7)和 2~ 3滴混合指示剂(见 4. 10)的锥形瓶中 ,管端插入溶液并距瓶底约 2 mm。

　　6.4 往开氏瓶中加入 25 mL混合碱溶液(见 4. 6) ,然后通入蒸汽进行蒸馏 。蒸馏至锥形瓶中馏出液达到 80 mL左右为止 ,此时硼酸溶液由紫色变成绿色 。

　　6.5 拆下开氏瓶并停止供给蒸汽 ,取下锥形瓶 ,用水冲洗插入硼酸溶液中的玻璃管 ,洗 液 收 入 锥 形 瓶中 ,总体积约 110 mL。

　　6.6 用硫酸标准溶液(见 4. 8)滴定吸收溶液 ,溶液由绿色变成钢灰色即为终点 。记录硫酸标准溶液的用量 。

　　6.7 当天在试样分析前蒸馏装置须用蒸汽进行冲洗空蒸 ,待馏出物体积达 100 mL~ 200 mL后 ,再正式放入试样进行蒸馏 。蒸馏瓶中水的更换应在当天空蒸前进行 ,否则 ,应加入刚煮沸过的水 。

　　7 空白试验

　　7. 1 更换水 、试剂或仪器设备后 ,应进行空白试验 。

　　7.2 用 0. 2 g蔗糖(见 4. 2)代替试样 ,按第 6章规定的测定步骤进行试验 。

　　7.3 以硫酸标准溶液滴定体积相差不超过 0. 05 mL 的 2个空白测定平均值作为空白值 。

　　8 结果计算

　　固体生物质燃料中氮的质量分数按式(2)计算 :

　　Nad ……………………( 2 )

　　式中 :

　　Nad— 空气干燥基氮的质量分数 , % ;

　　c — 硫酸标准溶液的浓度 ,单位为摩尔每升(mol/L) ;

　　m — 称取的空气干燥试样的质量 ,单位为克(g) ;

　　V1 — 试样试验时硫酸标准溶液的用量 ,单位为毫升(mL) ;

　　V0 — 空白试验时硫酸标准溶液的用量 ,单位为毫升(mL) ;

　　MN — 氮的摩尔质量 , 以 0. 014计 ,单位为克每毫摩尔(g/mmol) 。

　　测定值和报告值均保留到小数点后两位 ,其他基准的氮含量按照 GB/T 21923换算 。

　　9 方法精密度

　　固体生物质燃料中氮测定的重复性限(以 Nad表示)为 0. 08% 。

　　10 试验报告

　　试验报告应至少包括以下信息 :

　　a) 试样标识 ;

　　b) 依据标准 ;

　　c) 使用的方法 ;

　　d) 试验结果 ;

　　e) 与标准的任何偏离 ;

　　f) 试验中出现的异常现象 ;

　　g) 试验日期 。