基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汞是大氣重金屬污染物的重要組成之一，在濃度很低的情況下，對生態(tài)環(huán)境也會 造成嚴(yán)重的破壞，且毒害動植物，對人類健康造成嚴(yán)重威脅。工業(yè)生產(chǎn)中許多裝置均會排放 出含有汞元素的氣體，汞元素在氣體中的存在形式主要有元素態(tài)、顆粒態(tài)和離子態(tài)，它們可 以在大氣中長時間駐留，隨大氣進行全球性循環(huán)，在生物體內(nèi)富集，轉(zhuǎn)化成毒性更大的有機 化合物。各種排放氣體中汞元素的測量問題已經(jīng)得到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。目前，對氣體 中汞元素的檢測方法主要通過光譜儀實現(xiàn)。為確保檢測設(shè)備能夠?qū)Ω餍螒B(tài)汞元素進行精確 測量，需要對汞檢測裝置進行周期性校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的目的是建立汞濃度和光強度的標(biāo)準(zhǔn)曲線， 為分析待測樣品的汞濃度提供計算方法。在校準(zhǔn)過程中需要提供已知濃度的汞氣源。盡管 單質(zhì)汞可通過手動注入法、化學(xué)試劑法、動態(tài)配氣法等多種方法校準(zhǔn)現(xiàn)有的單質(zhì)汞檢測儀 器，但常規(guī)的離子汞化合物多為液態(tài)，無法直接用于氣態(tài)元素校準(zhǔn)。利用化學(xué)反應(yīng)或動態(tài)配 氣等方法產(chǎn)生的離子汞氣體無法準(zhǔn)確定量，且含離子汞化合物的氣體有劇毒，操作不當(dāng)會 給人體造成嚴(yán)重傷害，因此目前尚未有可靠及精確的離子汞標(biāo)準(zhǔn)氣源發(fā)生方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度 的方法。
[0004] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，包括 以下步驟：
[0005] (1)配置標(biāo)準(zhǔn)氣體，所述標(biāo)準(zhǔn)氣體與待測煙氣的主要成分相同，且不含有汞離子；
[0006] (2)配置一組已知汞離子濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液；
[0007] (3)將每個濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別和所述標(biāo)準(zhǔn)氣體混合，并霧化成標(biāo)準(zhǔn)樣品氣溶 膠，利用光譜儀對標(biāo)準(zhǔn)樣品氣溶膠進行測量，得到所有的標(biāo)準(zhǔn)溶液中汞元素離子的特征譜 線強度值I;將各特征譜線強度值I和相應(yīng)的汞離子濃度C進行線性擬合，得到一定標(biāo)直線 方程：I=a+bC;
[0008] (4)將待測煙氣和去離子水混合霧化成待測樣品氣溶膠，利用光譜儀測量中待測 樣品氣溶膠中待測汞離子的特征譜線強度值I'，再把所述特征譜線強度值I'代入所述 定標(biāo)直線方程，即可計算出待測煙氣中汞離子的濃度值。
[0009] 進一步地，所述光譜儀為單色儀、發(fā)射光譜儀、吸收光譜儀或熒光光譜儀。
[0010] 進一步地，所述待測煙氣為燃煤煙氣、垃圾焚燒爐煙氣、石油燃燒煙氣、金屬冶煉 廢氣或鋼鐵工業(yè)廢氣。
[0011] 進一步地，所述燃煤煙氣含有以下各成分：024%~7%，C0210~16%，N2 70%~ 86%，S02 50 ~400mg/m3,N0X 100 ~200mg/m3。
[0012] 進一步地，所述垃圾焚燒爐煙氣含有以下各成分：02 6%~15%，C025~14%，N2 70%~89%，S02 1 00 ~ 300mg/m3，N0x50~ 200mg/m3。
[0013] 進一步地，當(dāng)待測煙氣為燃煤煙氣時，所述一組標(biāo)準(zhǔn)溶液的汞離子濃度C在 0? 002mg/m3~3mg/m3之間。
[0014] 進一步地，當(dāng)待測煙氣為垃圾焚燒爐煙氣時，所述一組標(biāo)準(zhǔn)溶液的汞離子濃度C 在0. 02~7mg/m3之間。
[0015] 進一步地，所述步驟（1)，所述主要成分是指下述物質(zhì)：〇2、C02、N2、S02、N0X。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：使主要應(yīng)用于測量液體的常規(guī)光譜儀可以直接測量煙氣中離 子汞元素的濃度，在不改變光譜儀測量精度和速度等的前提下，擴展了光譜儀的使用范圍； 同時，采用超聲霧化法霧化效率高，穩(wěn)定性好，超聲霧化室密閉性好，能極大地提高分析的 準(zhǔn)確度且減小離子汞氣體泄漏的危險性；本發(fā)明操作簡單便捷、測量結(jié)果準(zhǔn)確，能有效測量 不同煙氣環(huán)境中離子汞元素的濃度。
【附圖說明】
[0017] 下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018] 圖1是本發(fā)明中光譜儀測量煙氣中汞離子濃度的原理圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明中一實施例的汞離子和特征譜線強度的校準(zhǔn)曲線圖。
【具體實施方式】
[0020] 一種基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，包括以下步驟：
[0021] (1)配置標(biāo)準(zhǔn)氣體，所述標(biāo)準(zhǔn)氣體與待測煙氣的主要成分相同，且不含有汞離子； 所述主要成分是指下述物質(zhì)：〇 2、C02、N2、S02、N0X。
[0022] 所述待測煙氣為燃煤煙氣、垃圾焚燒爐煙氣、石油燃燒煙氣、金屬冶煉廢氣或鋼鐵 工業(yè)廢氣，其它煙氣。所述燃煤煙氣含有以下各成分：〇 24%~7%，C02 10~16%，N2氣平 衡（70%~86% )，S02 50~400mg/m3,N0X 100~200mg/m3。所述垃圾焚燒爐煙氣含有以 下各成分：〇2 6%~15%，C02 5 ~14%，N2氣平衡（70%~89% )，S02 1〇〇 ~300mg/m3， N0X 50 ~200mg/m3。
[0023] (2)配置一組已知汞離子濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液；
[0024] 當(dāng)待測煙氣為燃煤煙氣時，所述一組標(biāo)準(zhǔn)溶液的汞離子濃度C在0. 002mg/m3~ 3mg/m3之間。當(dāng)待測煙氣為垃圾焚燒爐煙氣時，所述一組標(biāo)準(zhǔn)溶液的汞離子濃度C在 0. 02 ~7mg/m3mg/m3之間。
[0025] (3)將每個濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別和所述標(biāo)準(zhǔn)氣體混合，并霧化成標(biāo)準(zhǔn)樣品氣溶 膠，利用光譜儀對標(biāo)準(zhǔn)樣品氣溶膠進行測量，得到所有的標(biāo)準(zhǔn)溶液中汞離子的特征譜線強 度值I;根據(jù)光譜檢測原理，待測元素的濃度與其特征譜線的強度值存在線性關(guān)系，將各特 征譜線強度值I和相應(yīng)的汞離子濃度C進行線性擬合，得到線性指數(shù)大于0. 997的一定標(biāo) 直線方程：I=a+bC;
[0026] (4)將待測煙氣和去離子水混合霧化成待測樣品氣溶膠，利用光譜儀測量中待測 樣品氣溶膠中待測汞離子的特征譜線強度值I'，再把所述特征譜線強度值I'代入所述 定標(biāo)直線方程，即可計算出待測煙氣中汞離子的濃度值。所述光譜儀為單色儀、發(fā)射光譜 儀、吸收光譜儀或熒光光譜儀，或其他類光譜儀。
[0027] 例如：測量垃圾焚燒產(chǎn)生的污染氣體中汞離子的濃度
[0028] 確定某垃圾焚燒電廠產(chǎn)生的污染氣體的主要組成成分：由80%N2、13%C02、7% 02 組成。按該三者氣體的比例配置不含其他雜質(zhì)和汞離子的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
[0029] 取萊離子濃度已知的標(biāo)準(zhǔn)溶液5個，濃度依次分別為：0mg/m3,0.lmg/m3,0. 2mg/ m3,lmg/m3, 2mg/m3。
[0030] 請參閱圖1，將標(biāo)準(zhǔn)氣體和每一上述濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液1，利用蠕動栗2以一定的流 量通入霧化裝置3,在密閉恒溫霧室4內(nèi)將一定量的標(biāo)準(zhǔn)氣體和標(biāo)準(zhǔn)溶液混合霧化，被輸送 到檢測儀5中，獲得的數(shù)據(jù)在計算機6中處理，得到標(biāo)準(zhǔn)氣體中已知濃度的汞離子和特征譜 線強度的線性關(guān)系，并可得出一定標(biāo)直線方程（見圖2):
[0031] y= 1422. 8X+1799. 3。
[0032] 將垃圾焚燒產(chǎn)生的污染氣體作為待測樣品，和去離子水以相同的流量通過霧化裝 置3和密閉恒溫霧室4,并送入檢測儀5,得到該待測樣品中汞離子的譜線強度值I'，將 I'代入上述線性方程，得到該待測樣品中汞離子的濃度值C'，對于待測樣品，重復(fù)測定5 次，測量結(jié)果見下表：
[0033]
[0035] 由上表測量結(jié)果可以看出，該垃圾焚燒電廠煙氣中汞離子的排放濃度為0. 02mg/ m3,根據(jù)最新出臺的國家標(biāo)準(zhǔn)GB18485-2014,生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)，要求汞及其化合 物測定均值小于0. 05mg/m3,其達到了國家標(biāo)準(zhǔn)，只需進一步測定單質(zhì)萊的排放濃度，就能 夠判斷總排放值是否達標(biāo)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 配置標(biāo)準(zhǔn)氣體，所述標(biāo)準(zhǔn)氣體與待測煙氣的主要成分相同，且不含有汞離子； (2) 配置一組已知汞離子濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液； (3) 將每個濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別和所述標(biāo)準(zhǔn)氣體混合，并霧化成標(biāo)準(zhǔn)樣品氣溶膠，利 用光譜儀對標(biāo)準(zhǔn)樣品氣溶膠進行測量，得到所有的標(biāo)準(zhǔn)溶液中汞元素離子的特征譜線強度 值I ;將各特征譜線強度值I和相應(yīng)的汞離子濃度C進行線性擬合，得到一定標(biāo)直線方程：I =a+bC ； (4) 將待測煙氣和去離子水混合霧化成待測樣品氣溶膠，利用光譜儀測量中待測樣品 氣溶膠中待測汞離子的特征譜線強度值I'，再把所述特征譜線強度值I'代入所述定標(biāo) 直線方程，即可計算出待測煙氣中汞離子的濃度值。2. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于： 所述光譜儀為單色儀、發(fā)射光譜儀、吸收光譜儀或熒光光譜儀。3. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于： 所述待測煙氣為燃煤煙氣、垃圾焚燒爐煙氣、石油燃燒煙氣、金屬冶煉廢氣或鋼鐵工業(yè)廢 氣。4. 如權(quán)利要求3所述的基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于： 所述燃煤煙氣含有以下各成分：〇2 4%~7%，CO2 10~16%，N2 70%~86%，SO2 50~ 400mg/m3, NOx 100 ~200mg/m3。5. 如權(quán)利要求3所述的基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于： 所述垃圾焚燒爐煙氣含有以下各成分：〇2 6%~15%，CO2 5~14%，N2 70%~89%，SO2 100 ~300mg/m3, NOx 50 ~200mg/m3。6. 如權(quán)利要求3所述的基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于： 當(dāng)待測煙氣為燃煤煙氣時，所述一組標(biāo)準(zhǔn)溶液的汞離子濃度C在0. 002mg/m3~3mg/m 3之 間。7. 如權(quán)利要求3所述的基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于： 當(dāng)待測煙氣為垃圾焚燒爐煙氣時，所述一組標(biāo)準(zhǔn)溶液的汞離子濃度C在0. 02~7mg/m3之 間。8. 如權(quán)利要求1所述的基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，其特征在于： 所述步驟⑴，所述主要成分是指下述物質(zhì)：〇2、C0 2、N2、S02、N0X。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于超聲霧化法測量煙氣中汞離子濃度的方法，包括：配置標(biāo)準(zhǔn)氣體，所述標(biāo)準(zhǔn)氣體與待測煙氣的主要成分相同，且不含有汞離子；配置一組已知汞離子濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液；將每個濃度C的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別和標(biāo)準(zhǔn)氣體混合霧化成氣溶膠，利用光譜儀對氣溶膠進行測量，得到所有的標(biāo)準(zhǔn)溶液中汞元素離子的特征譜線強度值I；將各特征譜線強度值I和相應(yīng)的汞離子濃度C進行線性擬合，得到一定標(biāo)直線方程：I＝a+bC；將待測煙氣和水混合霧化成待測樣品，利用光譜儀測量中待測樣品汞離子的特征譜線強度值I′，再把I′代入定標(biāo)直線方程，即得待測煙氣中汞離子的濃度值。本發(fā)明操作簡單便捷、測量結(jié)果準(zhǔn)確，能有效測量不同煙氣環(huán)境中離子汞元素的濃度。
【IPC分類】G01N21/64, G01N21/31, G01N21/25
【公開號】CN105004676
【申請?zhí)枴緾N201510304578
【發(fā)明人】屈文麒, 魏鵬, 黃志煌, 張煌輝
【申請人】福建省計量科學(xué)研究院
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月5日