本申请涉及但不限于分析化学领域，具体涉及但不限于一种烟气脱硝脱硫石膏中铵离子的定量分析方法。
背景技术：
燃煤电厂排放的氮氧化物主要是一氧化氮，一氧化氮在大气中被氧化生成二氧化氮，氮氧化物是大气污染的主要污染源之一，因此控制氮氧化物的排放量成了燃煤电厂继烟气除尘、脱硫之后的又一项污染重点治理工作。燃煤电厂烟气处理的工艺为先脱硝后脱硫，最后回收得到脱硝脱硫石膏，其中脱硝步骤是采用还原剂氨气/氨水或尿素将烟气中的氮氧化物还原成氮气，因此最终得到的脱硝脱硫石膏中可能含铵盐类杂质，使用这些脱硝脱硫石膏生产纸面石膏板时，铵盐类杂质的存在会影响纸面石膏板产品的质量控制，因此为了生产出质量好的纸面石膏板产品必须要对石膏原料中的铵离子进行定量分析。铵离子的定量分析通常采用gb4097.2《硫酸铵氮含量的测定甲醛法》，其原理是甲醛与铵离子反应生成六亚甲基四铵阳离子和氢离子，用naoh标准溶液滴定待测溶液中的氢离子(包括介质中的氢离子)和六亚甲基四铵阳离子，这种方法的操作中需要接触到强腐蚀性的氢氧化钠和强致癌性的危险品甲醛，不利于生产企业安全管理。
因此，需要一种测定烟气脱硝脱硫石膏中的铵离子含量的改进方法。
技术实现要素：
本申请提供一种烟气脱硝脱硫石膏中铵离子的定量分析方法。
本申请所提供的烟气脱硝脱硫石膏中铵离子的定量分析方法，包括以下步骤：
将待测样品与氧化镁和水进行反应，生成氨气；
将所述氨气用硼酸溶液吸收，生成硼酸铵；
用盐酸溶液滴定所述硼酸铵；
按公式
式中，x——待测样品中的铵离子的质量分数，单位为ppm；
v——滴定硼酸铵消耗的盐酸溶液的体积，单位为ml；
c——滴定用盐酸溶液的浓度，单位为mol/l；
18.0383——铵离子的摩尔质量，单位为g/mol；
m——待测样品的质量，单位为g。
可选地，上述方法还包括对测定出的待测样品中的铵离子的含量进行校正的步骤，所述校正指的是将测定出的待测样品中的铵离子的含量代入标准工作曲线的纵坐标y，计算得出的横坐标x的数值即为待测样品中实际的铵离子含量，其中标准工作曲线的方程为y＝0.976x-3.794。
在一些实施方式中，所述反应可以在100～200℃下进行，反应时间可以为60～90min。
在一些实施方式中，所述待测样品的质量可以为1～5g。
在一些实施方式中，所述氧化镁可以为0.02～0.06g分析纯的氧化镁。
在一些实施方式中，所述水可以为10～15ml的去离子水。
可选地，上述方法在生成氨气之后，将所述氨气用硼酸溶液吸收之前还包括通净化空气将所述氨气排到所述硼酸溶液中的步骤，所述净化空气的流量可以为25～100ml/min。
可选地，所述净化空气在排氨气前可以先通过500～800ml质量分数为10％的硼酸溶液以吸收净化空气中可能含有的碱性气体。
在一些实施方式中，所述吸收氨气的硼酸溶液的质量分数可以为10％，体积可以为10～20ml。
在一些实施方式中，盐酸溶液滴定所述硼酸铵时可以滴加2～3滴溴甲酚绿-甲基红作为指示剂，所述盐酸溶液的浓度可以为0.01～0.1mol/l。
本申请定量分析铵离子利用的原理是：
mgo+h2o＝mg(oh)2
mg(oh)2+nh4hso4＝mgso4+nh3+2h2o
mg(oh)2+(nh4)2so4＝mgso4+2nh3+2h2o
3nh3+h3bo3＝(nh4)3bo3
(nh4)3bo3+3hcl＝h3bo3+3nh4cl
利用强碱制弱碱的原理，氧化镁溶于水后生成氢氧化镁，碱性较强的氢氧化镁与脱硝脱硫石膏中的硫酸铵或硫酸氢铵反应生成氨气，并通入除去碱性气体的净化空气将产生的氨气排出，再利用硼酸溶液与生成的氨气反应生成硼酸铵，最后再通过盐酸标准溶液进行酸碱滴定，使用溴甲酚绿-甲基红混合指示剂来控制滴定终点，从而可以准确地测定脱硝脱硫石膏中的铵离子的含量，即使是微量的铵离子也可以准确地测定其含量。
本申请选择使用氧化镁与水分反应生成氢氧化镁，一方面是因为氧化镁在常温下稳定，不吸潮，难与水反应，但氧化镁与水在加热条件下(例如在100～200℃下)会反应生成氢氧化镁，生成的氢氧化镁与铵离子反应放出氨气，从而促进了反应顺利向正反应进行；另一方面是因为直接使用氢氧化镁的分析成本高，为了降低分析成本和操作方便，改用二通石英管进行反应，这样水可以直接在连接管路前加入石英管里面，在加热前反应不会开始，从而保证了测试的准确度。选择使用硼酸溶液吸收氨气是因为硼酸和氨气易结合，并且硼酸的酸性极弱，不影响后续滴定。同时，本申请避免了使用具有强腐蚀性的氢氧化钠或强致癌性的危险品甲醛，既有利于纸面石膏板生产企业对石膏原料的监控，从而保证其产品质量，同时有利于一般化验员进行安全操作及生产企业安全管理。
具体实施方式
下面通过实施例来描述本申请的实施方式，本领域的技术人员应当认识到，这些具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案，并不是对技术方案的限制。根据本申请的教导，结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的，均属于本申请保护的范围。
以下实施例中所使用的试剂，如无特别说明，均为普通市售商品。
实施例1
在本实施例中待测样品为掺入一定量硫酸铵基准试剂(北京化学试剂厂，纯度为99.99％)的脱硫石膏标准样品(国家水泥质量监督检验中心，型号gsb08-2991-2013)。因此通过本实施例绘制标准工作曲线。
步骤1：设定反应器加热温度为120℃，反应时间为70min；
步骤2：将15ml质量百分数为10％的硼酸溶液装入50ml的吸收瓶中，并滴加2～3滴溴甲酚绿-甲基红混合指示剂，然后将冷凝器出口相连的尾接管插入吸收瓶中的硼酸溶液里，管口没入液面5～10mm；
步骤3：将2g的待测样品和0.04g分析纯的氧化镁装入二通石英管中，并加入10ml的去离子水，然后将石英管装入反应器中；
步骤4：将600ml质量分数为的10％的硼酸溶液装入1000ml的空气净化瓶内，再将反应器气泵出口与空气净化瓶的入口连接，使来自于反应器气泵的空气通过空气净化瓶，将空气净化瓶的出口与石英管的入气口连接，将石英管的出气口与冷凝器入口连接。
步骤5：启动反应器，同时通入净化空气将产生的氨气排出，调节气量控制旋钮，使净化空气流量为50ml/min。反应器中生成的氨气与接收瓶中的硼酸反应生成硼酸铵；
步骤6：用浓度为0.01mol/l的盐酸标准溶液滴定硼酸铵，通过如下公式计算出待测样品中铵离子的含量：
式中，x——待测样品中的铵离子的质量分数，单位为ppm；
v——滴定硼酸铵消耗的盐酸溶液的体积，单位为ml；
c——滴定用盐酸溶液的浓度，单位为mol/l；
18.0383——铵离子的摩尔质量，单位为g/mol；
m——待测样品的质量，单位为g。
步骤7：以待测样品中的铵离子掺入量为横坐标x，铵离子含量测定值为纵坐标y，绘制标准工作曲线，其中，待测样品中的铵离子掺入量及铵离子含量测定值如表1所示。
表1
所绘制出的标准工作曲线的方程为y＝0.976x-3.794。
实施例2
在本实施例中待测样品为不同来源的烟气脱硝脱硫石膏。
步骤1-6与实施例1相同；
步骤7：根据铵离子含量测定值在标准工作曲线上进行校正，横坐标读出的校正值即为待测样品中实际的铵离子含量。
其中，待测样品的来源及铵离子含量测定值、校正值如表2所示。
表2
由表1的数据可以看出，通过本申请的分析方法测定的铵离子含量与实际的铵离子掺入量差别不大，说明本申请的分析方法的准确度很高。另外，反应生成的氨气有可能溶解在通入石英管的水中，导致分析结果偏低，通过标准工作曲线的校正则可以消除氨气溶解带来的影响。
由表2的数据可以看出，本申请的方法可以定量分析出烟气脱硝脱硫石膏中的微量的铵离子的含量。
本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更改、修饰与演变的等同变化均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本申请的由权利要求界定的范围内。