专利名称：氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱的制作方法
技术领域：
实用新型涉及氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱。
背景技术：
氢化物发生原子荧光光谱(HG-AFS)能够测量的元素有砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、硒(Se)、碲(Te)十一种，几乎都是有毒元素，尤其是砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)的毒性更大，会严重影响人体的健康。由于检测过程中的使用量都很低，在十亿分之一(ppb)数量级，所以目前对仪器的尾气并未采取防护措施。但对于分析检测人员而言，长年累月的在无防护状态下接触尾气中的这些元素，则会造成累积性中毒，危害健康。
燃煤烟气或垃圾焚烧烟气中有毒元素消除研究已取得了一些成果考虑到成本和效率两方面因素，目前使用最多的是化学改性活性炭吸附剂，这些吸附剂对多数元素的吸附效率都有满意的结果，穿透时间也较长，是一种较为理想的工业吸附剂。但用于氢化物发生原子荧光光谱仪尾气的处理，并不十分合适，主要原因在于<1>在烟气处理过程中，烟气本身的线速很高，能够通过阻力较大的活性炭层，但仪器尾气处理时，如使用活性炭层则必须提高风机的压力，这样必然造成噪音增加；<2>活性炭在使用过程中容易因摩擦产生小颗粒，造成二次污染或显著增加尾气排放的阻力；<3>用于烟气处理的活性炭，在吸附饱和后可直接抛弃，不用考虑二次污染；但在用于仪器尾气处理时，必须进行后处理，否则其造成的二次污染可能更为严重；<4>改性活性炭对砷，硒的消除能力较差。
另外，在实验室中常用硫磺(S)来消除汞(Hg)，但硫磺主要是用于消除液态汞的污染，对于气相的汞污染物消除效果则较差，原因在于<1>硫磺比表面较小，所以其吸附效率较低；<2>由于硫磺呈细粉状，气体通过时易形成沟流，不能充分与之作用；<3>硫磺较易结块，这会进一步降低其吸附效率。更为重要的是，硫磺对其它有毒元素完全没有消除效果。所以硫磺也不是一种理想的尾气净化材料。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱。
本实用新型所述的氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱，包括壳体和位于壳体内的至少一片经负载、焙烧处理的蜂窝陶瓷片。
其中，所述蜂窝陶瓷片为无定形碳负载的蜂窝陶瓷。
其中，所述蜂窝陶瓷片为氯化物改性的无定形碳负载蜂窝陶瓷。
其中，所述蜂窝陶瓷板为中强碱负载蜂窝陶瓷。
所述壳体内的蜂窝陶瓷片为四片，其中两端为中强碱负载蜂窝陶瓷片，在两片中强碱负载蜂窝陶瓷片之间设置有一片无定形碳负载蜂窝陶瓷片和氯化物改性的无定形碳负载蜂窝陶瓷片本实用新型所述的氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱，是通过对有毒元素的吸附和化学固定，来消除它们的污染，以不同的蜂窝陶瓷片分别处理不同的重金属，可以保证对所有重金属元素污染的消除；另外，由于采用了蜂窝陶瓷作为载体，所以可在低流速、低阻力的条件下使用，非常适于消除氢化物发生原子荧光测量尾气中的有害元素；最后，该装置采用的蜂窝陶瓷片在使用一段时间后，可以简单的无害化处理和再生，消除了二次污染的可能性。
图1是本实用新型所述氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱的结构示意图；具体实施方式
参见图1，本实用新型所述的氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱，包括壳体和位于壳体内的至少一片经负载、改性处理的蜂窝陶瓷片。
所述蜂窝陶瓷片为无定形碳负载的蜂窝陶瓷。该蜂窝陶瓷是先用有机小分子溶液浸渍、再进行低温烘烤，根据“有机物在氧化物表面自发高度分散”原理，烘烤后这些小分子将在蜂窝陶瓷片表面均匀分散，然后，对负载后的蜂窝陶瓷片进行碳化处理，使得有机物分解产生的无定形碳在蜂窝陶瓷表面呈现离散的岛装分布，此种蜂窝陶瓷片称为I型蜂窝陶瓷片。
所述蜂窝陶瓷片为氯化物改性的无定形碳负载蜂窝陶瓷，该蜂窝陶瓷是先将蜂窝陶瓷在氯化物和有机小分子混合溶液中浸渍，再低温烘烤，根据“盐类和有机物在氧化物表面自发高度分散”原理，烘烤后这些小分子和盐类将在蜂窝陶瓷表面均匀分散，然后，对负载后的蜂窝陶瓷片进行碳化处理，使得有机物分解产生的无定形碳在蜂窝陶瓷表面呈现离散的岛装分布，同时氯化物仍然在表面均匀分散，此种蜂窝陶瓷板称为II型蜂窝陶瓷板。
所述蜂窝陶瓷板为中强碱负载蜂窝陶瓷，该蜂窝陶瓷为先将蜂窝陶瓷在中强碱或该中强碱对应的易分解盐，如碳酸盐，有机酸盐或硝酸盐溶液中浸渍，再低温烘烤，根据“盐类和氧化物在氧化物表面自发高度分散”原理，烘烤后这些氧化物或盐类将在蜂窝陶瓷表面均匀分散，然后，对负载后的蜂窝陶瓷片进行焙烧，使得前驱物分解为中强碱，并在蜂窝陶瓷表面均匀分散，此种蜂窝陶瓷板称为III型蜂窝陶瓷板。
所述I型蜂窝陶瓷板可消除锑、铋、锌、镉、锗、锡、铅、碲。消除的原理是利用无定形碳较大的比表面对上述元素的氧化物的捕获作用，由于这些氧化物没有挥发性，所以一旦被捕获就很难释放。I型蜂窝陶瓷按如下方式制备首先将有机物均匀分散在蜂窝陶瓷氧化物载体上；然后将负载后的蜂窝陶瓷在无氧条件下烘烤、碳化得到。
所述II型蜂窝陶瓷板可消除汞。消除的原理是首先利用无定形碳将尾气中的汞吸附下来，然后被吸附的汞与特殊的氯化物，如氯化铁或氯化铜等具备弱氧化性的氯化物反应，被甘汞化固定以抑制汞的再次挥发。II型蜂窝陶瓷按如下方式制备首先将有机物和氯化物均匀分散在蜂窝陶瓷氧化物载体上；然后将负载后的蜂窝陶瓷在无氧条件下烘烤、碳化得到。
所述III型蜂窝陶瓷板可消除砷、硒。消除的原理是负载在蜂窝陶瓷上的高分散态中强碱和尾气中的水及砷、硒的氧化物反应，生成稳定的含氧酸盐，将砷、硒的易挥发氧化物固定。III型蜂窝陶瓷按如下方式制备首先将中强碱或其前驱物均匀分散在蜂窝陶瓷氧化物载体上；然后将负载后的蜂窝陶瓷焙烧得到。
本实用新型所述的捕集阱可采用上述三种蜂窝陶瓷板中的一种、两种或三种。当三种蜂窝陶瓷板都采用时，最好是如图1所示，在两层III型蜂窝陶瓷板之间放置I型和II型蜂窝陶瓷板。这种结构中最上层的III型蜂窝陶瓷板有两个功效，<1>可以起到对砷、硒等易挥发元素二次捕集，防止上述两种元素泄漏的作用；<2>可以防止空气中的水汽、二氧化碳扩散到内层，影响I、II型蜂窝陶瓷片的吸附能力，起保护作用。所以采用此种结构能获得好的使用效果。
在使用一定寿命后，I型蜂窝陶瓷可经稀酸浸泡，溶出被捕获或固定的重金属离子，烘干后再次使用；浸出液调至中性或弱碱性后，其中的重金属离子可用以EDTA溶液络合处理，或采用硫化物沉淀来达到无害化。II型蜂窝陶瓷可经稀酸浸泡，溶出被捕获或固定的重金属离子，烘干后负载氯化物后再次使用；浸出液调至中性或弱碱性后，其中的重金属离子可用以EDTA溶液络合处理，或采用硫化物沉淀来达到无害化。III型蜂窝陶瓷可经稀酸浸泡，溶出固定的含氧酸盐，二次负载后再次使用；浸出液以消石灰处理，生成难溶的钙盐来达到无害化。
本实用新型所述的捕集阱采用经负载、焙烧处理的蜂窝陶瓷片，具有如下特点1、根据有机物和盐类在氧化物表面自发高度分散的原理，将有机物和盐类浸渍在氧化物表面后，在还原性气氛下碳化，就能得到均匀负载在氧化物表面的改性碳基吸附剂。这些吸附剂既有改性活性炭的高吸附能力，又具备氧化物的高强度和易加工的特性。结合用于汽车三效尾气净化装置的蜂窝陶瓷技术，就可以满足消除氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的要求--低流速、低阻力。
2、另外，对于难以被改性活性炭所消除的砷、硒，我们则可以通过碱改性的蜂窝陶瓷来化合消除尾气中砷硒的酸性氧化物，达到无害化的效果。
权利要求1.氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱，其特征是包括壳体和位于壳体内的至少一片经负载、焙烧处理的蜂窝陶瓷片。
2.根据权利要求1所述的捕集阱，其特征是所述蜂窝陶瓷片为无定形碳负载的蜂窝陶瓷。
3.根据权利要求1所述的捕集阱，其特征是所述蜂窝陶瓷片为氯化物改性的无定形碳负载蜂窝陶瓷。
4.根据权利要求1所述的捕集阱，其特征是所述蜂窝陶瓷板为中强碱负载蜂窝陶瓷。
5.根据权利要求1所述的捕集阱，其特征是所述壳体内的蜂窝陶瓷片为四片，其中两端为中强碱负载蜂窝陶瓷片，在两片中强碱负载蜂窝陶瓷片之间设置有一片无定形碳负载蜂窝陶瓷片和氯化物改性的无定形碳负载蜂窝陶瓷片。
专利摘要本实用新型所述的氢化物发生原子荧光测量尾气中有害元素的捕集阱，包括壳体和位于壳体内的至少一片经负载、焙烧处理的蜂窝陶瓷片。该捕集阱是通过对有毒元素的吸附和化学固定，来消除它们的污染。以不同的蜂窝陶瓷片分别处理不同的重金属，可以保证对所有重金属元素污染的消除；另外，由于采用了蜂窝陶瓷作为载体，所以可在低流速、低阻力的条件下使用，非常适于消除氢化物发生原子荧光测量尾气中的有害元素；最后，该装置采用的蜂窝陶瓷片在使用一段时间后，可以简单的无害化处理和再生，消除了二次污染的可能性。
文档编号G01N21/01GK2916624SQ20052011055
公开日2007年6月27日 申请日期2005年6月29日 优先权日2005年6月29日
发明者刘霁欣, 裴晓华, 陈志新, 刘明钟, 王安邦 申请人:北京吉天仪器有限公司