一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，包括元素汞标准气体发生系统，其包括通过管路顺次连接的第一载气装置和产生汞气体的元素汞发生器，还包括二价汞标准气体发生系统，其包括通过管路顺次连接的等离子气源装置、气体预混室和产生二价汞气体的二价汞发生器，所述气体预混室还与所述元素汞发生器的出口相连接，用以将等离子气源与元素汞发生器产生的含汞气体混合，所述二价汞发生器设置有高频高压交流电源发生装置，用以产生等离子体将汞气体氧化为二价汞气体，同时得到元素汞标准气体和二价汞标准气体，采用同一个汞源，避免采用不同的汞源因汞源不一致需要进行两次溯源传递的问题，简化了操作步骤。
【专利说明】
一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于气态汞监测领域，具体涉及一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置。
【背景技术】
[0002]汞(Hg)是全球性重金属污染物，其在大气中停留时间长，且在生物体内存在累积效应，因此汞污染对环境以及人类健康造成极大的危害。人为排放是汞污染的主要来源，中国的汞污染问题尤其突出。随着我国对环境保护的日益重视，固定污染源烟气汞的排放标准会日趋严格，因此开发固定污染源烟气汞在线监测装置及方法具有重要意义。
[0003]废气(如烟气等)中汞主要以化合态的形式与单质的形式存在，而化合态的汞通常以二价汞形式存在，为使监测结果准确，需要采用元素汞标准气体与二价汞标准气体对监测仪器进行标定和校准。
[0004]而现有技术中二价汞标准气体发生器通常采用氯化汞溶液作为汞源，通过加热氯化汞溶液使其挥发形成二价汞蒸汽，比如:中国专利文献CN102500203A公开了一种模拟烟气中二价汞的发生装置及其应用，通过注射栗将氯化汞溶液注射入加热管中，通过加热管外的加热装置控制加热管温度为105?650°C以形成二价汞蒸气，但是采用氯化汞溶液作为二价汞蒸气产生源，一方面溶液更换会对操作人员产生危害，另一方面氯化汞溶液本身挥发存在偏差。中国文献(陈枳君，曾立民.2011.在线大气汞分析仪饱和管标定方法研究[J].环境科学学报，31 6):1192-1197)通过采用饱和管，对饱和管进行控温，利用元素汞挥发来产生元素汞标准气体，进行仪器校正。
[0005]但是，上述文献均是单独产生二价汞蒸气或者元素汞标准气体，并未见能在一套装置上实现同时产生二价汞标准气体和元素汞标准气体，若单独采用二价汞标准气体发生装置和元素汞标准气体发生装置，一方面装置成本增加，同时还存在汞源不一致需要进行两次溯源传递的问题(如:需要对不同汞源的性质进行分别测定等)，增加了繁琐的操作步骤。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于解决现有技术中不能同时产生二价汞标准气体和元素汞标准气体，且汞源不一致需要进行两次溯源传递的技术问题，进而提供了一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下:
[0008]本实用新型所提供的基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，包括元素汞标准气体发生系统，所述元素汞标准气体发生系统包括通过管路顺次连接的第一载气装置和产生汞气体的元素汞发生器，还包括二价汞标准气体发生系统，其包括通过管路顺次连接的等离子气源装置、气体预混室和产生二价汞气体的二价汞发生器，所述气体预混室还与所述元素汞发生器的出口相连接，用以将等离子气源与元素汞发生器产生的含汞气体混合，所述二价汞发生器设置有高频高压交流电源发生装置，用以产生等离子体将汞气体氧化为二价汞气体；
[0009]所述元素汞发生器，包括蒸发室，用以封闭并蒸发液态汞，以及设置于所述蒸发室外部的控温装置，用以控制所述蒸发室内部的温度。
[0010]上述基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置中，还包括第二载气装置，用以调节元素汞发生器产生的含汞气体的浓度。
[0011]优选地，所述元素汞发生器的出口设置有含汞气体输出管路，所述气体预混室与所述含汞气体输出管路相连接，用以向所述气体预混室内输送含汞气体，实现等离子气源与含汞气体的混合。
[0012]优选地，所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路相连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述气体预混室与所述含汞气体输出管路连接点的前方。
[0013]优选地，所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路相连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述气体预混室与所述含汞气体输出管路连接点的前方，且所述元素汞发生器的后方。
[0014]优选地，所述元素汞发生器中的蒸发室的内壁设置有镀层，用以减少蒸发室的内壁对Hg的吸附量。
[0015]优选地，所述二价汞发生器为低温等离子发生器。
[0016]进一步地，所述低温等离子发生器包括绝缘内筒以及套设在所述绝缘内筒外的绝缘外筒;所述绝缘外筒的一端封闭，并设置进气口和第二多孔层，另一端用封头封闭，并设置出气口和第一多孔层;高频高压交流电源装置，设置于所述绝缘内筒内，其一端设置有可外连电源的接头;低压电极，设置于所述绝缘外筒外，并紧贴所述绝缘外筒，其一端设置有可外连电源的接头。
[0017]优选地，还包括调节气体流量的流量计，所述流量计设置在第一载气装置和所述元素汞发生器相连接的管路上，或所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路相连接的管路上，或所述气体预混室与所述含汞气体输出管路相连接的管路上，或等离子气源装置和气体预混室相连接的管路上，或含汞气体输出管路上。
[0018]优选地，所述气体预混室与所述含汞气体输出管路通过三通阀门实现连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述三通阀门的前方。
[0019 ]优选地，所述流量计为质量流量计或体积流量计。
[0020]优选地，第一载气装置和第二载气装置中的载气为惰性气体，如:N2、Ar等。
[0021]优选地，等离子气源装置中的气体为可以产生等离子的气体，如:02、HC1、C12或H2O等。
[0022]本实用新型技术方案，具有如下优点:
[0023]I)本实用新型所提供的基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，将第一载气装置中的惰性气体(如:N2、Ar等)进入元素汞发生器中，带走其中的元素汞蒸汽，带走的元素汞蒸汽分为两部分，一部分作为元素汞标准气体，另一部分进入气体预混室中，与来自等离子气源装置中的等离子体(如:02、HC1、C12SH20等)在气体预混室中混合均匀后，一同进入低温等离子发生器中，通过低温等离子发生器使其中的元素汞蒸汽完全转变成二价汞蒸汽，整个过程中通过控制流量、元素汞发生器的温度以及低温等离子发生器的相关参数(如高频高压交流电源)，同时得到了元素汞标准气体和二价汞标准气体，同时采用同一个汞源，避免采用不同的汞源所带来的汞源不一致需要进行两次溯源传递的问题(如:需要对不同汞源的性质进行分别测定等)，简化了操作步骤。
[0024]2)本实用新型所提供的基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，通过采用低温等离子发生器使元素汞蒸汽氧化产生二价汞标准气体，避免现有技术中采用二价汞盐溶液挥发产生二价汞蒸气所带来的溶液更换对操作人员产生的危害以及溶液本身挥发存在偏差的冋题。
[0025]3)本实用新型所提供的基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，通过第二载气装置，用以调节元素汞发生器产生的含汞气体的浓度，以控制汞蒸汽的不同浓度。
[0026]4)本实用新型所提供的基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，低温等离子发生器包括绝缘内筒以及套设在所述绝缘内筒外的绝缘外筒;所述绝缘外筒的一端封闭，并设置进气口和第二多孔层，另一端用封头封闭，并设置出气口和第一多孔层;高频高压交流电源装置，设置于所述绝缘内筒内，并在所述绝缘内筒两端设置有可外连电源的接头;低压电极，设置于所述绝缘外筒外，并紧贴所述绝缘外筒。通过设置高频高压交流电源装置、低压电极、绝缘内筒和绝缘外筒，使元素汞完全氧化为二价汞，得到二价汞标准气体，而且设置第一多孔层和第二多孔层，优化气流分布，使元素汞能完全氧化为二价汞。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置的示意图。
[0029]图2为二价汞发生器的结构示意图。
[0030]附图标记说明:
[0031 ] 1-第一载气装置;2-第一流量计;3-第五流量计;4-第二载气装置;5-第三流量计；6-元素汞发生器(基于饱和原理)；7-第二流量计;8-等离子气源装置;9-第四流量计；10-气体预混室；11-低温等离子发生器;12-高频高压交流电源装置;111-内筒；112-第一多孔层；113-外筒;114-进气口；115-第二多孔层;116-低压电极;117-出气口；118-封头。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]结合图1，本实用新型所提供的基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，包括元素汞标准气体发生系统，所述元素汞标准气体发生系统包括通过管路顺次连接的第一载气装置I和产生汞气体的元素汞发生器6，还包括二价汞标准气体发生系统，其包括通过管路顺次连接的等离子气源装置8、气体预混室10和产生二价汞气体的二价汞发生器11，所述气体预混室10还与所述元素汞发生器6的出口相连接，用以将等离子气源与元素汞发生器6产生的含汞气体混合，所述二价汞发生器11设置有高频高压交流电源装置12，用以产生等离子体将汞气体氧化为二价汞气体;所述元素汞发生器6，包括蒸发室，用以封闭并蒸发液态汞，以及设置于所述蒸发室外部的控温装置，用以控制所述蒸发室内部的温度。
[0034]在上述技术方案的基础上，还包括第二载气装置4，用以调节元素汞发生器6产生的含萊气体的浓度。
[0035]在上述技术方案的基础上，所述元素汞发生器6的出口设置有含汞气体输出管路，所述气体预混室10与所述含汞气体输出管路相连接，用以向所述气体预混室10内输送含汞气体，实现等离子气源与含汞气体的混合。
[0036]在上述技术方案的基础上，所述第二载气装置4与所述含汞气体输出管路相连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置4与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述气体预混室1与所述含汞气体输出管路连接点的前方。
[0037]在上述技术方案的基础上，所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路相连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述气体预混室与所述含汞气体输出管路连接点的前方，且所述元素汞发生器6的后方。
[0038]进一步地，所述元素汞发生器6中的蒸发室的内壁设置有镀层，用以减少蒸发室的内壁对Hg的吸附量;所述元素汞发生器6中的控温装置可采可采用电加热以及半导体制冷技术控制所述蒸发室内的温度。
[0039]作为可选择的实施方式，所述二价汞发生器为低温等离子发生器11，所述低温等离子发生器11采用介质阻挡放电生成低温等离子体。
[0040]优选地，所述低温等离子发生器11包括绝缘内筒111以及套设在所述绝缘内筒111外的绝缘外筒113;所述绝缘外筒113的一端封闭，并设置进气口 114和第二多孔层115，另一端用封头118封闭，并设置出气口 117和第一多孔层112;高频高压交流电源装置12，设置于所述绝缘内筒111内，其一端设置有可外连电源的接头;低压电极116，设置于所述绝缘外筒113外，并紧贴所述绝缘外筒113，其一端设置有可外连电源的接头。在本实施例中，绝缘外筒113和绝缘内筒111采用耐高温材料制备而成;第一多孔层112和第二多孔层115均对元素汞和二价汞无吸附作用，如，采用石英砂芯或者钛合金多孔芯;高频高压交流电源装置12可为高压电极，可为金属棒，材质具体可为金银铜铁，或者合金材料;低压电极116为缠绕在绝缘外筒113外上的金属丝、金属带、金属膜等，材质具体可为金银铜铁，或者合金材料。其基本原理是在两个电极之间插入一个绝缘介质，用其阻挡两电极之间不能出现弧光放电而只能使其间的气体发生微丝状电流击穿，从而产生辉光放电，该辉光放电使电极间的气体充分电离，产生等离子体，其中，高频高压交流电源将220V交流电源通过高频升压器升压生成高频高压电流输出(一般输出电压峰值在0-20KV之间可调，重复频率在0-30kHZ之间可调)。通过设置高频高压交流电源装置12、低压电极116、绝缘内筒111和绝缘外筒113，使元素汞完全氧化为二价汞，得到二价汞标准气体，而且设置第一多孔层112和第二多孔层115，优化气流分布，使元素汞能完全氧化为二价汞。
[0041]在上述技术方案的基础上，还包括调节气体流量的流量计，所述流量计设置在第一载气装置I和所述元素汞发生器6相连接的管路上，即第一流量计2;或所述第二载气装置4与所述含汞气体输出管路相连接的管路上，即第三流量计5;或所述气体预混室10与所述含汞气体输出管路相连接的管路上，即第二流量计7;或等离子气源装置8和气体预混室10相连接的管路上，即第四流量计9;或含汞气体输出管路上，即第五流量计3。
[0042]进一步地，所述气体预混室10中的腔体外壁可为玻璃或者不锈钢，腔体内可设置有用以产生扰流的固定隔板。
[0043]进一步地，所述气体预混室10与所述含汞气体输出管路通过三通阀门实现连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置4与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述三通阀门的前方。
[0044]作为可选择的实施方式，所述流量计为质量流量计或体积流量计，为了更为精准，
通常采用质量流量计。
[0045]具体地，等离子气源装置可采用02、HC1、C12SH20的气瓶，当然也可采用这些气体的发生装置。
[0046]结合图1，将第一载气装置I中的惰性气体(如:N2、Ar等)通过第一流量计2控制流量进入元素汞发生器6中，带走其中的元素汞蒸汽，带走的元素汞蒸汽分为两部分，一部分作为元素汞标准气体，另一部分通过第二流量计7进入气体预混室10中，与来自等离子气源装置8中的并通过第四流量计9控制流量的等离子体(如:02、HC1、C12或H2O等)在气体预混室10中混合均匀后，一同进入低温等离子发生器11中，通过低温等离子发生器11使其中的元素汞蒸汽完全转变成二价汞蒸汽，整个过程中通过控制流量计的流量、元素汞发生器6的温度以及低温等离子发生器11的相关参数(如高频高压交流电源)，最终同时得到了元素汞标准气体和二价汞标准气体，避免采用二价汞盐溶液挥发产生二价汞蒸气所带来的溶液更换对操作人员产生的危害以及溶液本身挥发存在偏差的问题，同时采用同一个汞源，避免采用不同的汞源所带来的汞源不一致需要进行两次溯源传递的问题(如:需要对不同汞源的性质进行分别测定等)，简化了操作步骤。
[0047]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置，包括元素汞标准气体发生系统，所述元素汞标准气体发生系统包括通过管路顺次连接的第一载气装置(I)和产生汞气体的元素汞发生器(6)，其特征在于: 还包括二价汞标准气体发生系统，其包括通过管路顺次连接的等离子气源装置(8)、气体预混室(10)和产生二价汞气体的二价汞发生器(11)，所述气体预混室(10)还与所述元素汞发生器(6)的出口相连接，用以将等离子气源与元素汞发生器(6)产生的含汞气体混合，所述二价汞发生器(11)设置有高频高压交流电源发生装置(12)，用以产生等离子体将汞气体氧化为二价汞气体； 所述元素汞发生器(6)，包括蒸发室，用以封闭并蒸发液态汞，以及设置于所述蒸发室外部的控温装置，用以控制所述蒸发室内部的温度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:还包括第二载气装置(4)，用以调节元素汞发生器(6)产生的含汞气体的浓度。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:所述元素汞发生器(6)的出口设置有含汞气体输出管路，所述气体预混室(10)与所述含汞气体输出管路相连接，用以向所述气体预混室(10)内输送含汞气体，实现等离子气源与含汞气体的混合。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于:所述第二载气装置(4)与所述含汞气体输出管路相连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置(4)与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述气体预混室(10)与所述含汞气体输出管路连接点的前方。5.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于:所述元素汞发生器(6)中的蒸发室的内壁设置有镀层，用以减少蒸发室的内壁对Hg的吸附量。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:所述二价汞发生器为低温等离子发生器(II)07.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:所述低温等离子发生器(11)包括绝缘内筒(III)以及套设在所述绝缘内筒(111)外的绝缘外筒(113);所述绝缘外筒(113)的一端封闭，并设置进气口(114)和第二多孔层(115)，另一端用封头(118)封闭，并设置出气口(117)和第一多孔层(112); 高频高压交流电源装置(12)，设置于所述绝缘内筒(111)内，其一端设置有可外连电源的接头； 低压电极(116)，设置于所述绝缘外筒(113)外，并紧贴所述绝缘外筒(113)，其一端设置有可外连电源的接头。8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于: 还包括调节气体流量的流量计，所述流量计设置在第一载气装置(I)和所述元素汞发生器(6)相连接的管路上，或所述第二载气装置(4)与所述含汞气体输出管路相连接的管路上，或所述气体预混室(10)与所述含汞气体输出管路相连接的管路上，或等离子气源装置(8)和气体预混室(10)相连接的管路上，或含汞气体输出管路上。9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述气体预混室(10)与所述含汞气体输出管路通过三通阀门实现连接，沿气体流动方向，所述第二载气装置(4)与所述含汞气体输出管路的连接点设置于所述三通阀门的前方。10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于:所述流量计为质量流量计或体积流量计。
【文档编号】C01G13/02GK205473937SQ201620199563
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】徐波, 刘清侠, 陈锋, 刘秀如, 孙漪清, 赵勇, 翟燕萍, 许壮, 薛方明, 苏靖程, 李凌月
【申请人】中国华电集团科学技术研究总院有限公司