CN101699252A - 燃煤烟气中总汞的测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种环境监测技术领域的燃煤烟气中总汞的测量方法，包括如下步骤：步骤一，将吸附剂填充于石英管中，两端用脱脂棉封闭；步骤二，将采样枪与串联的多个装有吸附剂的石英管连接；步骤三，采样，采样完毕后，取出吸附剂及脱脂棉，洗脱，得洗脱液；步骤四，测定洗脱液中汞的含量。本发明的测定方法所需的仪器装置少，操作方法简单，便于现场应用；本发明的方法对烟气中汞的回收率高达70％～100％，测定准确度高；本发明方法涉及的采样及分析设备均可选用国产产品，降低了成本。本发明的方法适合在国内推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境监测技术领域的测量方法，具体是一种燃煤烟气中总汞的测量方法
背景技术
目前，测量燃煤烟气中汞的方法有很多。EPA方法101A、30A、30B只能测量烟气中汞的总量；EPA方法29可使烟气中气态Hg2+的测量值偏高达10％～30％，其原因可能是吸收液中的H2O2·HNO3溶液氧化了烟气中的部分零价汞，造成二价汞的测量值偏高；烟气中SO2含量较高的情况下，零价汞和SO2之间会发生反应使部分HgO转化为Hg2+。MESA方法易受烟气中SO2和NOx相互作用的影响，当烟气中SO2含量在500～1500ppm v范围内，NOx大于250ppmv时，MESA方法对Hg2+的测量值偏高20％～75％；Tris-buffer方法，烟气中较高含量的SO2(大于500ppm v)可以使羟甲基(hydroxym ethyl)溶液的pH值下降，从而使得该方法的取样时间被限制在45～60min之内。EPA方法29经过改进后形成了Ontario Hydro方法，实验表明：Ontario Hydro方法的相对标准偏差(RSD)小于50％，目前被认为是测量汞形态分布最有效的方法之一。上述方法除了易受烟气中其他成分影响，测量结果偏差较大外，其取样装置也较为复杂，并且取得的样品还需经过繁琐的预处理后，再使用冷蒸汽原子荧光光谱法、冷原子吸收光谱法、非破坏性能量散射X射线荧光分析法或中子活化分析法来分析测定，需要长时间且复杂的人力消耗，又需要较高的仪器消耗。现在采用的方法主要是Ontario Hydro方法和EPA方法30B。这两种方法所需仪器设备繁多，分析测定过程繁琐，应用成本较高，不适于在国内推广。
经对现有技术的文献检索发现，Laudal，D等在《Fuel processing technology》(燃料处理技术)2000年第65～66期157～165页发表了题为《Effects of flue gasconstituents on mercury speciation》(烟气成分对汞形态的影响)一文，文中评述，Ontario Hydro方法易受烟气中氯气和二氧化硫的影响，从而使测定结果产生偏差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种燃煤烟气中总汞的测量方法。本发明的测定方法所需的仪器装置少，操作方法简单，便于现场应用；本发明的方法对烟气中汞的回收率高达70％～100％，测定准确度高。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：
步骤一，将吸附剂填充于石英管中，两端用脱脂棉封闭；
步骤二，将采样装置与串联的多个装有吸附剂的石英管连接；
步骤三，采样，采样完毕后取出吸附剂及脱脂棉，洗脱，得洗脱液；
步骤四，测定洗脱液中汞的含量。
步骤一中，所述吸附剂为氮掺杂铜钴氧吸附剂或氮掺杂锰钴氧吸附剂。
步骤一中，所述石英管的尺寸为：长5cm，外径1cm，内径0.7cm。
步骤二中，所述串联为采用硅胶管进行串联。
步骤二中，所述多个为2个或3个。
步骤三中，所述采样具体为，采样的流量为0.3～0.5L/min，时间1～2h。
步骤三中，所述洗脱具体为：用4mol/L HCl饱和KCl溶液进行洗脱。
步骤四中，所述测定具体为：使用冷原子吸收测定仪或冷原子荧光测定仪进行测定。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的测定方法所需的仪器装置少，操作方法简单，便于现场应用；本发明的方法对烟气中汞的回收率高达70％～100％，测定准确度高；本发明方法涉及的采样及分析设备均可选用国产产品，降低了成本。本发明的方法适合在国内推广应用。
附图说明
图1实施例1的测定实验装置图；
图2实施例1中填充有吸附剂的石英管的构造示意图。
具体实施方式
以下实例将结合附图对本发明作进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
以下实施例中，所用吸附剂为氮掺杂铜钴氧吸附剂或氮掺杂锰钴氧吸附剂。该类吸附剂是将铜钴氧化物或锰钴氧化物负载在多空介质活性氧化铝上，再掺杂一定比例的氮元素而制得的，此类吸附剂具有将元素态汞催化氧化成氧化态汞并将其吸附的特性，具体制备方法如下：
氮掺杂铜钴氧吸附剂的制备：取去离子水20mL放入小烧杯中，加入1.000g硝酸钴和等摩尔数的硝酸铜，搅拌溶解后加入0.0551g NH4Cl或0.1009g NH4Br，搅拌状态下慢慢加入10g活性氧化铝，继续搅拌5min，置烘箱中60℃烘干，最后于马弗炉中400℃活化3h，所得产物放置于干燥箱中备用。
氮掺杂锰钴氧吸附剂的制备：取去离子水20mL放入小烧杯中，加入1.000g硝酸钴2.46mL硝酸锰溶液，搅拌溶解后加入0.0037g NH4Cl或0.2692g NH4Br，搅拌状态下慢慢加入10g活性氧化铝，继续搅拌5min后，置烘箱中60℃烘干，最后于马弗炉中400℃活化3h，所得产物放置于干燥箱中备用。
实施例1
小型燃煤烟气实验
步骤一，取3个石英管11，石英管11的尺寸为：长5cm，外径1cm，内径0.7cm。取氮掺杂铜钴氧吸附剂，分别称取0.5g吸附剂12填充于石英管中，石英管的两端用脱脂棉13封闭(如图2所示)；
步骤二，将步骤一得到的填充有吸附剂的石英管用硅胶管9串联起来，接在大石英管4和流量计7之间；其中，流量计7与填充有吸附剂的石英管6之间用硅胶管10连接，流量计7与气泵8之间用硅胶管10连接；
步骤三，开启管式电阻炉1，用温控装置2和热电偶3将温度控制在600℃，称取1g煤样置于瓷舟5中，开启气泵8，调节流量计7，使流量保持在0.3L/min，将瓷舟5送入大石英管4内，10分钟后，取出瓷舟5，关闭气泵8，将石英管6小心取下，装入干净试管中(如图1所示)；
步骤四，在酸式滴定管中内装入4mol/L HCl-饱和KCl溶液(将浓盐酸与去离子水以1∶2的体积比混合，放在电炉上加热至沸，加热过程中不断向其中加入KCl固体并搅拌使其溶解，直至有KCl晶体析出，即得4mol/L HCl-饱和KCl溶液，冷却至室温备用)，调节流量为2～3mL/min，将石英管中的吸附剂连同脱脂棉放在玻璃漏斗内的滤纸上，对吸附剂和脱脂棉进行洗脱，洗脱液收集于容量瓶中；
步骤五，使用SG-921型双光数显测汞仪(江苏江分电分析仪器有限公司)进行洗脱液中汞浓度的测定，根据公式：洗脱液中汞量/(原煤中汞量煤渣中汞量)计算。
本实施例汞回收率为98.94％。
实施例2
本实施例与实施例1的步骤相同，所不同之处在于，步骤一中，取用石英管为2个，所用的吸附剂为氮掺杂锰钴氧吸附剂；步骤三中，称取的煤样为3克。
本实施例汞回收率为73.09％。
实施例3
实际燃煤烟气测量
采样地点，上海市桃浦热力公司，将加热恒温采样枪伸入烟道采样口，采样枪后端接3个串联的吸附管，再接烟气采样器，所有装置之间均用硅胶管连接，采样流量：0.3L/min，采样时间：2h。吸附剂的解吸及汞的测定按照实施例1中所述步骤进行，最终得到脱硫塔入口处烟气中的汞浓度为14.14μg/m3。
实施例4
实际燃煤烟气测量
采样地点，上海市吴泾热电厂，将加热恒温采样枪伸入烟道采样口，采样枪后端接3个串联的吸附管，再接烟气采样器，所有装置之间均用硅胶管连接，采样流量：0.3L/min，采样时间：1h。吸附剂的解吸及汞的测定按照实施例1中所述步骤进行，最终得到脱硫塔入口处烟气中的汞浓度为0.393μg/m3。
实施例5
实际燃煤烟气测量
采样地点，贵州省铜仁市大龙热电厂，将加热恒温采样枪伸入烟道采样口，采样枪后端接2个串联的吸附管，再接烟气采样器，所有装置之间均用硅胶管连接，采样流量：0.5L/min，采样时间：1.5h。吸附剂的解吸及汞的测定按照实施例1中所述步骤进行，最终得到脱硫塔出口处烟气中的汞浓度为4.088μg/m3。
Claims (8)
1.一种燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将吸附剂填充于石英管中，两端用脱脂棉封闭；
步骤二，将采样装置与串联的多个装有吸附剂的石英管连接；
步骤三，采样，采样完毕后，取出吸附剂及脱脂棉，洗脱，得洗脱液；
步骤四，测定洗脱液中汞的含量。
2.根据权利要求1所述的燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征是，步骤一中，所述吸附剂为氮掺杂铜钴氧吸附剂或氮掺杂锰钴氧吸附剂。
3.根据权利要求1所述的燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征是，步骤一中，所述石英管的尺寸为：长5cm，外径1cm，内径0.7cm。
4.根据权利要求1所述的燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征是，步骤二中，所述串联为采用硅胶管进行串联。
5.根据权利要求1所述的燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征是，步骤二中，所述多个为2个或3个。
6.根据权利要求1所述的燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征是，步骤三中，所述采样具体为，采样的流量为0.3～0.5L/min，时间1～2h。
7.根据权利要求1所述的燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征是，步骤三中，所述洗脱具体为：用4mol/L HCl-饱和KCl溶液进行洗脱。
8.根据权利要求1所述的燃煤烟气中总汞的测量方法，其特征是，步骤四中，所述测定具体为：使用冷原子吸收测定仪或冷原子荧光测定仪进行测定。
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