专利名称：：用于荧光灯的氧控制剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及汞蒸气弧光放电灯，其中所述弧光放电在汞蒸气中发生，它包括普通的磷荧光灯，更准确地说涉及在清理报废的这种灯的过程中，避免掩埋的汞污染和对地下水的汞污染。本发明所提供的灯的特征在于当将所述灯粉碎以便测试时或在报废灯清除过程中，能降低汞的溶解和浸出。低压汞弧光放电灯是标准的照明灯具，它包括密封在玻壳中的电极，其内部用磷涂层。上述灯在低压约1-5托下，含有少量的汞和惰性气体。在此所用术语灯指的是包括玻壳、端片和固定在灯的装置器中的插塞，以及连接所述玻壳的内部元件与所述端片的导线的完整单元。在制造荧光或低压汞弧光灯的过程中，将适量的元素汞(Hg°)封入所述灯的玻壳中。大量的汞粘附于所述磷涂层上，少量在其气相中。在工作状态下，来自灯中电极上的碱金属碳酸盐分解并形成游离氧。该氧可与部分汞反应生成可溶性汞氧化物(HgO)。可溶性汞氧化物可从掩埋坑和其它处理设施中浸出。在所述试验过程中形成的可溶性汞氧化物和其它汞的氧化形式对于测定来自废灯中毒性物质可浸出性的标准实验的可靠性来说是不利的。人们所关心的是如果这种可溶形式的汞氧化物渗入地下水、河流、小溪等，将对环境产生的危害。三价铁和亚铜离子形成可溶性化合物，该化合物能氧化元素汞成为一价亚汞形式，它溶于酸性水溶液环境中，从而可浸出。三价铁和亚铜化合物的形成取决于暴露于氧中和与氧反应。将氧清除剂加入所述灯中防止来自灯中元件的铁和铜的溶解，从而极大地降低或防止由元素汞的氧化所形成的可浸出的亚汞和二价汞化合物。本发明提供汞蒸气放电灯，该灯包括含有惰性气体和适量元素汞的透光玻壳，用于产生弧光放电的一对电极以及有效量的氧控制剂。另外，该灯还至少包括一个基座或端帽，其定义为具有内表面的一个空腔，由粘合剂(baseingcement)固定在灯玻壳上，将所述氧清除剂加入该空腔内。一般来说，该灯具有一对端帽。将所述氧清除剂与粘合剂混合，以使所述端帽固定在所述玻壳上。在本发明的优选实施例中，提供的汞蒸气放电灯含有氧清除剂，利用惰性水溶性粘合剂使其附着于所述空腔的内表面上。将氧控制剂加入灯装置中或所述实验溶液中能降低可用于氧化金属元件成为既是可溶性的又能氧化元素汞成为可溶性汞氧化物的形式的氧的量。因此减少或防止来自灯元件的可溶性三价铁和亚铜化合物的形成和溶解，从而导致降低或防止汞化合物的浸出。当荧光灯被打碎或暴露于掩埋条件下时，通过防止灯中的某些元件的氧化作用，可防止或降低浸出汞的形成。当荧光灯的某些金属元件特别是铁铅线、镀铜铅以及任何黄铜元件暴露于潮湿、有氧及酸性条件下能产生三价铁(Fe3+)和亚铜(Cu+)离子。为了表明对来自荧光灯废弃物产生的过量的汞渗到地表和渗入地下水问题的不断增加的关注，环境保护署已规定了汞的最大浓度水平为每升中0.2毫克浸出汞。一般通过标准分析方法，即公知的试验方法一毒物特性浸出方法(TCLP)来检测浸出汞。在进行TCLP实验过程中，将灯粉碎以便形成与在掩埋坑或其它废物处理设施中处理废灯所产生的类似的灯废物。这种处理场地的环境条件能促进浸出汞的形成，正象TCLP实验条件一样，它可以形成高于每升0.2毫克的规定限量的浸出汞。已发现在所述试验过程中，加到为TCLP实验所制备的无汞的粉碎的灯材料中的元素汞转变为浸出汞。如果在元素汞单独存在或与各种玻璃、磷或非金属灯元件结合情况下进行试验时，发现很少或完全没有浸出汞。当将元素汞与金属灯元件如铜或铁、铅丝、引线或其它金属元件一起进行试验时，所述汞转变成浸出汞。由控制实验测出当TCLP试验在氧存在的条件下进行时，可产生高铁离子(三价)和亚铜(一价)离子，这些离子物质能氧化元素汞成为用来测量浸出汞的可溶性汞化合物。由所述金属态的金属腐蚀或溶解需要在氧和一种溶剂如在TCLP试验和掩埋环境的水存在条件下进行。另外，已发现通过控制或隔绝氧与含有铁和铜的金属灯元件接触，可以控制和防止上述情况发生。通过使用无氧或隔绝氧的试验和废弃物清理条件来完成上述工作。在制造过程中加入荧光灯的氧清除剂在制备用于TCLP试验的灯的过程中或在废弃物处理中，使该灯损坏的情况下生效。这种氧清除剂的存在使得TCLP试验更可靠，并将该灯作为废弃物处理时，能降低可溶性汞化合物的形成。合适的氧清除剂包括任何能使氧与含汞环境隔离的物质、化合物或体系。例证性的清除剂包括铁粉、连二亚硫酸钠、氯铵亚铜(ammonicalcuprouschloride)和硫酸亚铬。本发明所用的氧清除剂优选亚硫酸钠。参阅下面实例后，能更充分理解本发明的原理和应用。根据1990年6月29日发行的FederalRegister55卷，126期，第26987-26998页所述的实验方法，测得所有的TCLP实验数据。简言之，将试验的灯粉碎成能通过3/8英寸筛的具有规定粒度的颗粒形式。然后用PH约为4.93的醋酸钠-醋酸缓冲液提取实验材料。为防止在处置废弃的汞蒸气放电灯时形成假象，并提高TCLP实验的可靠性，将有效量的氧清除剂加入灯装置中(例如在所述玻壳内部等离子体放电区的外部或在端帽内或灯的基座内)。有效量的氧清除剂指的是能消耗足够的氧以便基本上防止能氧化元素汞成为可溶形式的三价铁和亚铜化合物的形成。一般来说，有效量的清除剂满足TCLP实验结果的要求，其结果显示浸出汞的存在量小于约百万分之0.2。下面表1数据说明了可溶性汞化合物的形成。在空气中进行TCLP试验能产生大约百万分之1的铜和百万分之0.3的可溶性铁。在上述条件下形成的可溶性汞的量超过规定的限量(百万分之0.2)。增加与氧接触也就提高了形成的可溶性铜和可溶性汞的量。减少与氧接触也就降低形成可溶性铜和可溶性汞的量。表1</tables>考虑到氧的量随着TCLP实验容器液面上空间的增加而变化，可溶性铁和铜对形成可溶性汞的影响显示在下面表2的数据中。随着所述容器液面上空间的增加，可溶性汞的量相应可溶性铜和铁增加的量而增加。表2当将氧清除剂例如粉碎的铁金属或亚硫酸钠加到上述实验的溶液中时，可溶性汞的量降低，其结果显示在下面表3中。表3ORP＝氧化还原电位表3举例说明了将氧清除剂加到TCLP提取物中以便研究对浸出汞的影响。表中第一项显示将20毫克剂量元素汞加入粉碎的灯中时，产生所预期的浸出汞量的对照物数据。其中，在无任何氧清除剂条件下，产生浸出汞为745ppb。可将所述氧清除剂加入在一个小玻璃盒(capsule)中的灯密封物质中，将该小盒放在铝帽与铅玻璃锥形物(flare)之间的灯基座上，或放在灯的阳极柱状物内。由于所述氧清除剂被封入玻璃盒中，该盒可在灯内部或灯的阳极柱状物内，因而不影响灯的功能。也可以将所述氧清除剂加入所述灯的粘合剂中，这种粘合剂可将铝帽与灯末端的铅玻璃部分粘合在一起。该粘合剂一般包含约80％(重量)大理石粉末(石灰石-CaO)，平衡紫胶酚醛树脂粘合剂、粘合溶剂以及用于使粘合剂着色的染料。该粘合剂通过加料器加入所述底座，经加热一次性处理与灯组装。处理方法将溶剂除掉，并使该粘合剂固化。将所述氧清除剂与粘合剂成分共混，并手工加入灯中或通过自动制造设备进行。只有在用于TCLP实验的制备过程中，破坏或粉碎所述灯时，该清除剂才释放出来。在该方法中，所述活性清除剂物质总是在所述灯的阳极柱状物的外部。将所述活性清除剂加入所述灯装置中的另一种方法是将它与惰性水溶性粘合剂载体或粘合剂混合。树胶和明胶已用作此类的粘合剂。所述树胶和明胶的性质为当加热时它们粘附于表面。可以将包含氧清除剂物质的组合物以环状或分散的珠粒(aringordiscritebutton)置于所述铝端帽的内表面上。当将所述灯粉碎并暴露于含水的环境下或放入TCLP实验溶液中时，所述水溶性粘合剂使得该氧清除剂很快释放出来。权利要求1.一种汞蒸气放电灯，它包括透光玻壳、适量的元素汞和有效量的氧清除剂。2.权利要求1的汞蒸气放电灯，其中所述氧清除剂选自铁粉、亚硫酸钠和连二亚硫酸钠。3.权利要求1的汞蒸气放电灯，其中所述氧清除剂为0.10-15克。4.用于防止在汞蒸气放电灯中形成浸出汞化合物的方法，它包括将有效量的氧清除剂加入所述灯装置中。5.包括透光玻壳的汞蒸气放电灯，它包括惰性气体和适量的元素汞、用于产生弧光放电的一对电极以及有效量的氧控制剂。6.根据权利要求5的灯，其中所述氧控制剂为氧清除剂。7.根据权利要求6的灯，其中所述氧清除剂为铁粉，亚硫酸钠或连二亚硫酸钠，其用量为每只灯中约0.1-约15克。8.根据权利要求5的灯，它还包括至少一个具有内表面的空腔的基座端帽，并由粘合剂固定在灯玻壳上，而将所述氧清除剂置于该空腔内。9.根据权利要求8的灯，其中将所述氧清除剂与所述粘合剂混合。10.根据权利要求8的汞蒸气放电灯，其中通过惰性水溶性粘合剂使所述氧清除剂附着于所述空腔的内表面上。全文摘要通过将氧清除剂加入灯装置中或加到所述实验溶液中,基本上防止了汞蒸气放电灯作为废物处理过程中或在汞蒸气放电灯的TCLP试验中形成可浸出汞。文档编号H01J5/50GK1182954SQ9712112公开日1998年5月27日申请日期1997年9月30日优先权日1996年9月30日发明者D·F·福斯特,D·A·海特科,D·K·迪特里申请人:通用电气公司