基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法。
【背景技术】
[0002] 汞是大气重金属污染物的重要组成之一，在浓度很低的情况下，对生态环境也会 造成严重的破坏，且毒害动植物，对人类健康造成严重威胁。工业生产中许多装置均会排放 出含有汞元素的气体，汞元素在气体中的存在形式主要有元素态、颗粒态和离子态，它们可 以在大气中长时间驻留，随大气进行全球性循环，在生物体内富集，转化成毒性更大的有机 化合物。各种排放气体中汞元素的测量问题已经得到世界范围内的广泛关注。目前，对气体 中汞元素的检测方法主要通过光谱仪实现。为确保检测设备能够对各形态汞元素进行精确 测量，需要对汞检测装置进行周期性校准。校准的目的是建立汞浓度和光强度的标准曲线， 为分析待测样品的汞浓度提供计算方法。在校准过程中需要提供已知浓度的汞气源。尽管 单质汞可通过手动注入法、化学试剂法、动态配气法等多种方法校准现有的单质汞检测仪 器，但常规的离子汞化合物多为液态，无法直接用于气态元素校准。利用化学反应或动态配 气等方法产生的离子汞气体无法准确定量，且含离子汞化合物的气体有剧毒，操作不当会 给人体造成严重伤害，因此目前尚未有可靠及精确的离子汞标准气源发生方法。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度 的方法。
[0004] 本发明是这样实现的：一种基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，包括 以下步骤：
[0005] (1)配置标准气体，所述标准气体与待测烟气的主要成分相同，且不含有汞离子；
[0006] (2)配置一组已知汞离子浓度C的标准溶液；
[0007] (3)将每个浓度C的标准溶液分别和所述标准气体混合，并雾化成标准样品气溶 胶，利用光谱仪对标准样品气溶胶进行测量，得到所有的标准溶液中汞元素离子的特征谱 线强度值I;将各特征谱线强度值I和相应的汞离子浓度C进行线性拟合，得到一定标直线 方程：I=a+bC;
[0008] (4)将待测烟气和去离子水混合雾化成待测样品气溶胶，利用光谱仪测量中待测 样品气溶胶中待测汞离子的特征谱线强度值I'，再把所述特征谱线强度值I'代入所述 定标直线方程，即可计算出待测烟气中汞离子的浓度值。
[0009] 进一步地，所述光谱仪为单色仪、发射光谱仪、吸收光谱仪或荧光光谱仪。
[0010] 进一步地，所述待测烟气为燃煤烟气、垃圾焚烧炉烟气、石油燃烧烟气、金属冶炼 废气或钢铁工业废气。
[0011] 进一步地，所述燃煤烟气含有以下各成分：024%~7%，C0210~16%，N2 70%~ 86%，S02 50 ~400mg/m3,N0X 100 ~200mg/m3。
[0012] 进一步地，所述垃圾焚烧炉烟气含有以下各成分：02 6%~15%，C025~14%，N2 70%~89%，S02 1 00 ~ 300mg/m3，N0x50~ 200mg/m3。
[0013] 进一步地，当待测烟气为燃煤烟气时，所述一组标准溶液的汞离子浓度C在 0? 002mg/m3~3mg/m3之间。
[0014] 进一步地，当待测烟气为垃圾焚烧炉烟气时，所述一组标准溶液的汞离子浓度C 在0. 02~7mg/m3之间。
[0015] 进一步地，所述步骤（1)，所述主要成分是指下述物质：〇2、C02、N2、S02、N0X。
[0016] 本发明的优点在于：使主要应用于测量液体的常规光谱仪可以直接测量烟气中离 子汞元素的浓度，在不改变光谱仪测量精度和速度等的前提下，扩展了光谱仪的使用范围； 同时，采用超声雾化法雾化效率高，稳定性好，超声雾化室密闭性好，能极大地提高分析的 准确度且减小离子汞气体泄漏的危险性；本发明操作简单便捷、测量结果准确，能有效测量 不同烟气环境中离子汞元素的浓度。
【附图说明】
[0017] 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0018] 图1是本发明中光谱仪测量烟气中汞离子浓度的原理图。
[0019] 图2是本发明中一实施例的汞离子和特征谱线强度的校准曲线图。
【具体实施方式】
[0020] 一种基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，包括以下步骤：
[0021] (1)配置标准气体，所述标准气体与待测烟气的主要成分相同，且不含有汞离子； 所述主要成分是指下述物质：〇 2、C02、N2、S02、N0X。
[0022] 所述待测烟气为燃煤烟气、垃圾焚烧炉烟气、石油燃烧烟气、金属冶炼废气或钢铁 工业废气，其它烟气。所述燃煤烟气含有以下各成分：〇 24%~7%，C02 10~16%，N2气平 衡（70%~86% )，S02 50~400mg/m3,N0X 100~200mg/m3。所述垃圾焚烧炉烟气含有以 下各成分：〇2 6%~15%，C02 5 ~14%，N2气平衡（70%~89% )，S02 1〇〇 ~300mg/m3， N0X 50 ~200mg/m3。
[0023] (2)配置一组已知汞离子浓度C的标准溶液；
[0024] 当待测烟气为燃煤烟气时，所述一组标准溶液的汞离子浓度C在0. 002mg/m3~ 3mg/m3之间。当待测烟气为垃圾焚烧炉烟气时，所述一组标准溶液的汞离子浓度C在 0. 02 ~7mg/m3mg/m3之间。
[0025] (3)将每个浓度C的标准溶液分别和所述标准气体混合，并雾化成标准样品气溶 胶，利用光谱仪对标准样品气溶胶进行测量，得到所有的标准溶液中汞离子的特征谱线强 度值I;根据光谱检测原理，待测元素的浓度与其特征谱线的强度值存在线性关系，将各特 征谱线强度值I和相应的汞离子浓度C进行线性拟合，得到线性指数大于0. 997的一定标 直线方程：I=a+bC;
[0026] (4)将待测烟气和去离子水混合雾化成待测样品气溶胶，利用光谱仪测量中待测 样品气溶胶中待测汞离子的特征谱线强度值I'，再把所述特征谱线强度值I'代入所述 定标直线方程，即可计算出待测烟气中汞离子的浓度值。所述光谱仪为单色仪、发射光谱 仪、吸收光谱仪或荧光光谱仪，或其他类光谱仪。
[0027] 例如：测量垃圾焚烧产生的污染气体中汞离子的浓度
[0028] 确定某垃圾焚烧电厂产生的污染气体的主要组成成分：由80%N2、13%C02、7% 02 组成。按该三者气体的比例配置不含其他杂质和汞离子的标准气体。
[0029] 取萊离子浓度已知的标准溶液5个，浓度依次分别为：0mg/m3,0.lmg/m3,0. 2mg/ m3,lmg/m3, 2mg/m3。
[0030] 请参阅图1，将标准气体和每一上述浓度的标准溶液1，利用蠕动栗2以一定的流 量通入雾化装置3,在密闭恒温雾室4内将一定量的标准气体和标准溶液混合雾化，被输送 到检测仪5中，获得的数据在计算机6中处理，得到标准气体中已知浓度的汞离子和特征谱 线强度的线性关系，并可得出一定标直线方程（见图2):
[0031] y= 1422. 8X+1799. 3。
[0032] 将垃圾焚烧产生的污染气体作为待测样品，和去离子水以相同的流量通过雾化装 置3和密闭恒温雾室4,并送入检测仪5,得到该待测样品中汞离子的谱线强度值I'，将 I'代入上述线性方程，得到该待测样品中汞离子的浓度值C'，对于待测样品，重复测定5 次，测量结果见下表：
[0033]
[0035] 由上表测量结果可以看出，该垃圾焚烧电厂烟气中汞离子的排放浓度为0. 02mg/ m3,根据最新出台的国家标准GB18485-2014,生活垃圾焚烧污染控制标准，要求汞及其化合 物测定均值小于0. 05mg/m3,其达到了国家标准，只需进一步测定单质萊的排放浓度，就能 够判断总排放值是否达标。
【主权项】
1. 一种基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 配置标准气体，所述标准气体与待测烟气的主要成分相同，且不含有汞离子； (2) 配置一组已知汞离子浓度C的标准溶液； (3) 将每个浓度C的标准溶液分别和所述标准气体混合，并雾化成标准样品气溶胶，利 用光谱仪对标准样品气溶胶进行测量，得到所有的标准溶液中汞元素离子的特征谱线强度 值I ;将各特征谱线强度值I和相应的汞离子浓度C进行线性拟合，得到一定标直线方程：I =a+bC ； (4) 将待测烟气和去离子水混合雾化成待测样品气溶胶，利用光谱仪测量中待测样品 气溶胶中待测汞离子的特征谱线强度值I'，再把所述特征谱线强度值I'代入所述定标 直线方程，即可计算出待测烟气中汞离子的浓度值。2. 如权利要求1所述的基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于： 所述光谱仪为单色仪、发射光谱仪、吸收光谱仪或荧光光谱仪。3. 如权利要求1所述的基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于： 所述待测烟气为燃煤烟气、垃圾焚烧炉烟气、石油燃烧烟气、金属冶炼废气或钢铁工业废 气。4. 如权利要求3所述的基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于： 所述燃煤烟气含有以下各成分：〇2 4%~7%，CO2 10~16%，N2 70%~86%，SO2 50~ 400mg/m3, NOx 100 ~200mg/m3。5. 如权利要求3所述的基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于： 所述垃圾焚烧炉烟气含有以下各成分：〇2 6%~15%，CO2 5~14%，N2 70%~89%，SO2 100 ~300mg/m3, NOx 50 ~200mg/m3。6. 如权利要求3所述的基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于： 当待测烟气为燃煤烟气时，所述一组标准溶液的汞离子浓度C在0. 002mg/m3~3mg/m 3之 间。7. 如权利要求3所述的基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于： 当待测烟气为垃圾焚烧炉烟气时，所述一组标准溶液的汞离子浓度C在0. 02~7mg/m3之 间。8. 如权利要求1所述的基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，其特征在于： 所述步骤⑴，所述主要成分是指下述物质：〇2、C0 2、N2、S02、N0X。
【专利摘要】本发明提供了一种基于超声雾化法测量烟气中汞离子浓度的方法，包括：配置标准气体，所述标准气体与待测烟气的主要成分相同，且不含有汞离子；配置一组已知汞离子浓度C的标准溶液；将每个浓度C的标准溶液分别和标准气体混合雾化成气溶胶，利用光谱仪对气溶胶进行测量，得到所有的标准溶液中汞元素离子的特征谱线强度值I；将各特征谱线强度值I和相应的汞离子浓度C进行线性拟合，得到一定标直线方程：I＝a+bC；将待测烟气和水混合雾化成待测样品，利用光谱仪测量中待测样品汞离子的特征谱线强度值I′，再把I′代入定标直线方程，即得待测烟气中汞离子的浓度值。本发明操作简单便捷、测量结果准确，能有效测量不同烟气环境中离子汞元素的浓度。
【IPC分类】G01N21/64, G01N21/31, G01N21/25
【公开号】CN105004676
【申请号】CN201510304578
【发明人】屈文麒, 魏鹏, 黄志煌, 张煌辉
【申请人】福建省计量科学研究院
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月5日