CN102095745B

CN102095745B - 一种气态流体中元素的监测方法及系统

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Publication number: CN102095745B
Application number: CN201010565972A
Authority: CN
Inventors: 叶华俊; 郭生良; 韩双来
Original assignee: HANGZHOU JUGUANG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO LTD; Focused Photonics Hangzhou Inc
Current assignee: Hangzhou Juguang Environmental Protection Technology Co.,Ltd.; Focused Photonics Hangzhou Inc
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: CN102095745A

Abstract

本发明涉及一种气态流体中元素的监测方法，包括以下步骤：a、加第一元素步骤：在测量现场，将第一元素溶液加到滤膜上；滤膜上第一元素溶液的溶剂挥发，至少部分第一元素留在滤膜上；b、采样步骤：在采样区内，气态流体中的第二元素与滤膜上的第一元素反应，反应生成的反应物吸附在滤膜上；c、检测步骤：在检测区内，检测滤膜上的所述反应物，从而获知气态流体中第二元素的含量。本发明还提供了一种用于实施上述方法的系统。

Description

一种气态流体中元素的监测方法及系统

技术领域

本发明涉及元素的监测，尤其是一种气态流体中元素的监测方法及系统。

背景技术

汞是剧毒物质，即使环境中的汞含量很低，也会通过食物链累积到人体中，从而危害人体健康。因此，迫切需要一些能够快速定量检测环境中痕量汞的方法。

汞具有挥发性，在很多场合都保持在气态，如烟囱、管道内，而且含量都比较低，因此需要采用滤膜富集汞的方法来提高汞测量的灵敏度。普通滤膜不能富集单质汞，因此需要对汞或滤膜进行特殊处理。目前的处理方法主要有以下两种：

1、将氯气加入含汞气态流体中，汞和氯气反应生成氯化汞，使用普通滤膜(如PES膜)吸附氯化汞。该方法的不足之处主要为：a、汞与氯化汞在环境或烟气温度下具有较大的蒸汽压，汞不能完全转化成氯化汞；b、氯气是有毒气体，过量的氯气危及人的生命，还产生污染。

2、将普通滤膜树脂化处理，然后浸泡于碘溶液中，晾干后用于汞的吸附。该方法的不足之处主要为：这种滤膜放置的时间越长，碘损失越多，因此，这种处理过的膜难以长时间存放。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种监测精度高、方便、无污染的气态流体中元素的监测方法及系统。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种气态流体中元素的监测方法，包括以下步骤：

a、加第一元素步骤

在测量现场，将第一元素溶液加到滤膜上；滤膜上第一元素溶液的溶剂挥发，至少部分第一元素留在滤膜上；

b、采样步骤

在采样区内，气态流体中的第二元素与滤膜上的第一元素反应，反应生成的反应物吸附在滤膜上；

c、检测步骤

在检测区内，检测滤膜上的所述反应物，从而获知气态流体中第二元素的含量。

根据上述监测方法，将第一元素溶液喷在滤膜上，或使滤膜通过第一元素溶液，从而将第一元素溶液加到滤膜上。

根据上述监测方法，在采样步骤内，气态流体中的铅、砷、铬、镉元素中的至少一种吸附在滤膜上；在检测步骤内，通过检测滤膜上的铅、砷、铬、镉元素中的至少一种而获知气态流体中元素的含量。

根据上述监测方法，在检测步骤中，使用X射线荧光光谱分析技术或原子吸收光谱技术。

根据上述监测方法，被测管道或烟囱内的先经过取样、伴热，之后与滤膜上的第一元素起反应。

根据上述监测方法，加第一元素溶液的滤膜停留，从而使第一元素溶液中的溶剂挥发。

根据上述监测方法，所述第一元素为碘或硫，所述第二元素为汞。

根据上述监测方法，第一元素溶液的溶剂是正戊烷或二硫化碳。

为了实现上述方法，本发明还提出了这样一种气态流体中元素的监测系统，包括滤膜及输送单元、检测单元；还包括：

第一元素溶液施加单元，用于将第一元素溶液施加到所述输送单元送出的滤膜上；

控制单元，用于控制第一元素溶液施加到滤膜上的时间和用量。

根据上述监测装置，所述第一元素溶液施加单元采用喷液装置，用于将第一元素溶液喷在滤膜上；或采用装有第一元素溶液的容器，用于将第一元素溶液施加到通过该容器的滤膜上。

根据上述监测装置，所述监测系统还包括取样单元，取样后的气态流体通过管道输送而与所述滤膜上的第一元素起反应，管道上设置有伴热单元。

根据上述监测装置，所述检测单元是X射线荧光光谱分析装置或原子吸收光谱仪。

根据上述监测装置，所述第一元素是碘或硫。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、可完全将第二元素转化，如汞可以完全转化为碘化汞或硫化汞。

碘或硫单质性质活泼，容易升华成气体，在常温下便可与汞迅速反应，且反应完全。

2、不存在存放问题，滤膜在施加第一元素溶液后几分钟后就用于第二元素的富集。

本发明采用实时施加第一元素如碘、硫，处理时间快，省却存放麻烦。

3、无需事先处理滤膜。

本发明是在测量现场处理滤膜，事先处理滤膜，费时又费力，并且现有技术为了能长时间束缚碘单质，对普通滤膜还需做比较复杂的化学处理。本发明省却了这些繁琐而复杂的处理过程。

4、过量碘和硫几乎无污染

碘和硫常温下为固体，碘的升华有限，因此不会对人体造成伤害。

附图说明

图1为实施例1中监测系统的结构示意图；

图2是实施例2中监测系统的结构示意图；

图3是实施例2中碘溶液施加单元的结构示意图；

图4是实施例3中碘溶液施加单元的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种气态流体中元素的监测系统，用于监测烟囱内汞、镉、砷等元素的含量。所述监测系统包括：取样单元、伴热单元、滤膜及输送单元、碘溶液施加单元、检测单元、控制单元。

所述取样单元安装在被测烟囱上，取样后的气态流体通过管道31输送，管道上设置有伴热单元，用于使管道内气态流体维持在烟囱内的状态。

所述输送单元包括主动轮13、从动轮11，未经处理的滤膜12绕在从动轮11上，测量过的滤膜绕在主动轮13上。采用普通滤膜，如PES膜。

第一元素溶液施加单元21为一喷液装置，设置在滤膜12的一侧，当需要时可从容器内喷出碘溶液，碘溶液均匀地分布在滤膜12上。碘溶液的溶剂为正戊烷。

检测单元41是X射线荧光光谱分析装置，由光源、探测器和分析模块组成。该分析装置是现有技术，在此不再赘述。

控制单元，与所述取样单元、伴热单元、输送单元、第一元素溶液施加单元21相连接，用于控制取样单元的工作与否、伴热单元的加热效果、滤膜的移动、碘溶液喷出的时间及量。

本实施例还揭示了一种气态流体中元素的监测方法，用于监测烟囱内汞、镉、砷等元素的含量，所述监测方法包括以下步骤：

a、加碘步骤

在控制单元的作用下，主动轮13卷绕滤膜，喷液装置喷出适当量的碘溶液，喷出的碘溶液分布在滤膜12上；之后滤膜12停留数分钟，滤膜12上碘溶液的溶剂挥发，碘留在滤膜12上；滤膜12移动到采样区；

在控制单元的作用下，取样单元取样烟囱内的气态流体，并经过管道31输送，伴热单元使管道31内的流体维持在烟囱内的状态；

b、管道31内气态流体中的汞与滤膜12上的碘反应，生成的碘化汞吸附在滤膜12上，同时，气态流体中的镉、砷等元素也会吸附在滤膜12上；滤膜12移动到检测区；

c、检测单元41利用X射线荧光光谱分析技术测量滤膜12上的碘化汞以及镉、砷等元素，从而获知烟囱内气态流体中汞、镉、砷等的含量。

实施例2：

如图2所示，一种气态流体中元素的监测系统，用于测量烟囱内汞的含量，与实施例1不同的是：

1、如图3所示，第一元素溶液施加单元22为一密封的容器，容器内盛有碘溶液，溶剂为正戊烷。滤膜12在托辊221、222、223之间移动，并通过容器内的碘溶液，而与容器保持密封，避免使容器内的溶液挥发而排出容器。

2、检测单元是冷蒸汽原子吸收光谱仪。

本实施例还揭示了一种气态流体中元素的监测方法，用于监测烟囱内汞的含量，与实施例1不同的是：

1、滤膜通过容器内的碘溶液，从而使碘溶液附着在滤膜上；

2、检测单元利用冷蒸汽原子吸收光谱技术测量滤膜上的碘化汞，从而获知烟囱内汞的含量。

3、采用过量碘化钾溶液浸泡附着有碘化汞的滤膜，碘化汞溶入碘化钾溶液，然后传送至冷蒸汽原子吸收光谱仪进行检测。

实施例3：

一种气态流体中元素的监测系统，用于测量烟囱内汞的含量，与实施例2不同的是：

1、第一元素溶液施加单元22内盛有硫溶液，溶剂为二硫化碳。

2、如图4所示，托辊222连接控制单元，在控制单元的作用下做上下运动，使得当需要施加硫溶液时，托辊222向下运动而带着滤膜12进入硫溶液，当不需要施加硫溶液时，托辊222向上运动而带着滤膜12脱离硫溶液。

3、检测单元采用X射线荧光光谱分析装置，具体同实施例1。

本实施例还揭示了一种气态流体中元素的监测方法，用于监测烟囱内汞的含量，与实施例2不同的是：

1、在加硫步骤中，第一元素溶液施加单元22内盛有硫溶液，溶剂为二硫化碳。托辊222连接控制单元，在控制单元的作用下做上下运动，使得当需要施加硫溶液时，托辊222向下运动而带着滤膜12进入硫溶液，当不需要施加硫溶液时，托辊222向上运动而带着滤膜12脱离硫溶液。

2、检测单元利用X射线荧光光谱分析技术测量滤膜上的硫化汞，从而获知烟囱内汞的含量。

上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：在测量现场，第一元素溶液施加到滤膜上，之后第一元素溶液的溶剂挥发；气态流体中的第二元素与滤膜上的第一元素反应生成反应物，通过检测反应物而获知气态流体中的第二元素的含量。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种气态流体中元素的监测方法，包括以下步骤：

a、加第一元素步骤

在测量现场，未经处理的滤膜绕在从动轮上，主动轮卷绕滤膜；将第一元素溶液加到滤膜上；滤膜上第一元素溶液的溶剂挥发，至少部分第一元素留在滤膜上；

b、采样步骤

在采样区内，气态流体中的第二元素与滤膜上的第一元素反应，反应生成的产物吸附在滤膜上；

c、检测步骤

在检测区内，检测滤膜上的所述产物，从而获知气态流体中第二元素的含量；

测量过的滤膜绕在主动轮上。

2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于：将第一元素溶液喷在滤膜上，或使滤膜通过第一元素溶液，从而将第一元素溶液加到滤膜上。

3.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于：在采样步骤内，气态流体中的铅、砷、铬、镉元素中的至少一种吸附在滤膜上；在检测步骤内，通过检测滤膜上的铅、砷、铬、镉元素中的至少一种而获知气态流体中元素的含量。

4.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于：在检测步骤中，使用X射线荧光光谱分析技术或原子吸收光谱技术。

5.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于：被测管道或烟囱内的气态流体先经过取样、伴热，之后与滤膜上的第一元素起反应。

6.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于：加第一元素溶液的滤膜停留，从而使第一元素溶液中的溶剂挥发。

7.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于：所述第一元素为碘或硫，所述第二元素为汞。

8.如权利要求7所述的监测方法，其特征在于：第一元素溶液的溶剂是正戊烷或二硫化碳。

9.一种气态流体中元素的监测系统，包括滤膜及输送单元、检测单元；其特征在于：所述监测系统还包括：

控制单元，用于控制第一元素溶液施加到滤膜上的时间和用量；

所述输送单元包括主动轮、从动轮，未经处理的滤膜绕在从动轮上，测量过的滤膜绕在主动轮上。

10.如权利要求9所述的监测系统，其特征在于：所述第一元素溶液施加单元采用喷液装置，用于将第一元素溶液喷在滤膜上；或采用装有第一元素溶液的容器，用于将第一元素溶液施加到通过该容器的滤膜上。

11.如权利要求9所述的监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括取样单元，取样后的气态流体通过管道输送而与所述滤膜上的第一元素起反应，管道上设置有伴热单元。

12.如权利要求9所述的监测系统，其特征在于：所述检测单元是X射线荧光光谱分析装置或原子吸收光谱仪。

13.如权利要求9所述的监测系统，其特征在于：所述第一元素是碘或硫。