CN102455258A - 一种烟道气二恶英采样的捕集装置及其应用 - Google Patents

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倪余文
苏凡
陈吉平
车迅
黄威东
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Abstract

本发明提供了一种烟道气二恶英采样的捕集装置及其应用，该捕集装置由玻璃纤维滤筒或滤膜构成烟尘捕集单元，由直通式水冷冷凝器构成烟道气冷却单元，由XAD2树脂构成烟气捕集单元。本发明涉及的烟道气二恶英采集的捕集装置和捕集方法，同样适用于烟道气中其它半挥发性有机污染物的采集。本发明的特点在于改进了烟道气二恶英采集装置的冷凝装置，可以提高烟道气二恶英采集过程的捕集效率，减少采样器残留，提高采样和环境监测的准确度。

Description

一种烟道气二恶英采样的捕集装置及其应用
技术领域
本发明涉及烟道气中二恶英采样的新的捕集装置，具体地说是一种烟道气二恶英采集的冷凝捕集装置及其应用。
背景技术
多氯代二苯并二噁英(polychlorinated dibenzo-pdioxins，PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans，PCDFs)等烟道气二恶英类污染物采样枪不同于常规烟尘采样的采样枪，为了保证采样质量并满足分析要求，按照HJ/T 77.2、EPA 23和EN 1948-1的要求，采样枪配有枪体加热系统、尘捕集室加热系统，同时配备有烟道气冷却系统、冷凝水捕集系统和烟气XAD2捕集系统。
烟道气中二恶英类污染物监测的采样枪系统，主要考虑枪管加热系统，以避免烟道气在枪管中冷凝；尘捕集室的加热系统保证颗粒被捕集的同时烟气能够继续移动到冷凝捕集系统，捕集烟气中二恶英类污染物。现有的二恶英类污染物采样枪全部是进口产品，均是按照EPA23和EN1948方法构建的污染物捕集装置。EPA23的捕集装置是由玻璃纤维滤筒构成尘捕集单元，由盘管热交换式冷凝器构成烟道气冷却装置，冷却后的烟道气和冷凝水直接进入XAD2冷捕集井，捕集烟气中的二恶英物质，冷却水不需要分析；EN1948的捕集装置是由玻璃纤维滤筒构成尘捕集单元，由盘管热交换式冷凝器构成烟道气冷却装置，冷却后的烟道气被反抽上来直接进入XAD2捕集井，冷却水被收集瓶收集用于分析。上述两种方法在实践中的问题主要表现在盘管冷凝器中会吸附大量的颗粒物和二恶英类物质，由于颗粒物及二恶英吸附盘管内壁中，很难被清洗，残留物将对后续的采样活动构成直接污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于烟道气二恶英采集的冷凝捕集装置及应用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种烟道气二恶英采样捕集装置，包括采样枪、尘捕集加热箱、玻璃纤维滤筒或滤膜的托架、滤筒或滤膜、管路、直通水冷式冷凝器、冷水箱、XAD2树脂和缓冲瓶组等。
采样枪枪管前端与烟道相连、另一端与尘捕集器入口相连，尘捕集器包括加热箱，加热箱中设有托架、托架内设玻璃纤维滤膜或滤筒，尘捕集器的出口通过导管伸入一直通式水冷凝器中；冷凝器内充有水，导管伸入水面以下，尘捕集器出口气体直接通入冷凝器内的水体中，冷凝器的中上部设有气体出口，冷凝器的气体出口通过管路与捕集井的上端入口相连，冷凝器和捕集井置于冷水箱中，捕集井的下部装填有XAD2树脂(XAD2离子交换大孔吸附树脂)，捕集井的下端设有气体出口，气体出口通过管路通入缓冲瓶下部的水中形成冷凝水，缓冲瓶上部与其后的缓冲瓶组相连，并通过管路与抽气泵相连。
所述冷凝器置于冷水浴中。
一种烟道气中二恶英采样的新装置的应用：烟道气首先经由玻璃纤维滤膜或滤筒构成尘捕集器捕集烟尘，再由直通式水冷冷凝器的水冷却烟道气，冷却后的烟道气和冷凝水直接进入冷捕集井中，利用冷捕集井中的XAD2捕集烟气中的二恶英物质，烟尘、烟气和冷凝水构成完整样品供分析。
本发明将热交换式烟气冷却装置改造为直接水冷式冷却装置；通过尘捕集器的烟气直接由导管导入冷凝器内的冷水中，由冷水冷却烟气；冷却后的烟气和部分冷凝水进入XAD2捕集器，烟气二恶英被XAD2收集，停留在冷凝器中的冷水在样品采集完成后收集起来，作为一个馏分供分析。
与传统捕集方法相比，该捕集装置在保证二恶英捕集效率的基础上，由于冷凝部件不存在死角而较容易清洗，清洗所消耗有机溶剂与传统方法持平，颗粒物残留和二恶英残留有较大改善。
本发明的特点在于将烟道气二恶英采集装置的盘管热交换式冷凝装置改为直通式水冷冷凝装置，修改后的冷凝装置不仅结构简单、成本低廉，而且提高了烟道气二恶英采集过程的捕集效率，减少了采样器残留，对二恶英采样和环境监测的技术的改进具有重要意义。
本发明涉及烟道气二恶英采集的捕集装置，同样适用于烟道气中其它半挥发性有机污染物的采集。
附图说明
下面通过实施例和附图详述本发明：
图1为本发明装置的连接示意图；
具体实施方式
本发明提供了一种烟道气中二恶英采样的冷凝捕集装置，一包括采样枪、尘捕集加热箱、玻璃纤维滤筒或滤膜的托架、滤筒或滤膜、管路、直通水冷式冷凝器、冷水箱、XAD2树脂和缓冲瓶组等。
采样枪枪管前端与烟道相连、另一端与尘捕集器入口相连，尘捕集器包括加热箱，加热箱中设有托架、托架内设玻璃纤维滤膜或滤筒，尘捕集器的出口通过导管伸入一直通式水冷凝器中；冷凝器内充有水，导管伸入水面以下，尘捕集器出口气体直接通入冷凝器内的水体中，冷凝器的中上部设有气体出口，冷凝器的气体出口通过管路与捕集井的上端入口相连，冷凝器和捕集井置于冷水箱中，捕集井的下部装填有XAD2树脂(XAD2离子交换大孔吸附树脂)，捕集井的下端设有气体出口，气体出口通过管路通入缓冲瓶下部的水中形成冷凝水，缓冲瓶上部与其后的缓冲瓶组相连，并通过管路与抽气泵相连。冷凝器置于冷水浴中。
使用时，由玻璃纤维滤筒构成尘捕集单元，由直通式水冷冷凝器构成烟道气冷却装置，冷却后的烟道气和冷凝水直接进入冷捕集井，利用XAD2捕集烟气中的二恶英物质，通过XAD2后的冷却水不需要分析。
来自采样枪1枪管2的烟道气进入由尘捕集器加热箱5加热的尘捕集器，其中的烟尘颗粒被置于托架3中的玻璃纤维滤膜或滤筒4捕集，为保证烟道气中的水蒸气不冷凝，加热箱5保持120±1℃；通过玻璃纤维滤筒或滤膜4的烟气和较细小的颗粒进入冷凝器7，通过导管6直接通入冷水8底部冷却，由于气流较大，冷凝下来的水分和冷水8会有一部分伴随着烟气通过管路10进入XAD2树脂管14，烟气中的二恶英被XAD2树脂11捕集，流入的水分可以使XAD2树脂处于湿润状态保证较高的吸附效率；冷水箱9可以使XAD2树脂管14和冷凝器7始终处于低温状态；通过XAD2的烟气和水在负压下直接进入缓冲瓶12，冷凝水13被留在缓冲瓶组中，烟气通过缓冲瓶组15进入抽气泵被计量。样品采集完成后，收集滤膜或滤筒作为馏分1、XAD2树脂作为馏分2、冷凝器中的水作为馏分3、清洗冷凝器、枪管、滤筒托架的洗液作为馏分4供分析使用。
该方法通过玻璃纤维滤膜或滤筒捕集烟尘，通过滤膜或滤筒的烟气直接进入含150ml～250ml冷水的冷凝器中，通过冷水直接将烟气冷却至20℃以下。停留在冷凝器中的冷凝水在样品采集完成后收集起来，作为一个馏分供分析。冷却后的烟气和冷却过程中由烟气冲击出的水同时通过XAD2捕集井完成烟气中二恶英的捕集，通过XAD2的水进入一组缓冲瓶被保留在缓冲瓶中。冷凝器需要使用丙酮和二氯甲烷进行清洗，清洗程序与EPA23和EN1948相同，收集的清洗液与采样器的其它清洗组分合并供分析。
实施例1按照本发明说明书附图结构组装采样装置，采集生活垃圾焚烧炉烟道气样品，在XAD2树脂中加入同位素标记的37Cl-2378-TCDD采样内标，等速采样。采样速率24.88l/min，标况干烟气流速21.70l/min，采样嘴直径6mm，线速14.67m/s，采样体积2.3068m3(标况下干烟气体积)。
所采集的样品经清洗和收集程序密封保存，低温下运送到实验室，经过索式抽提、多步层析柱净化，利用同位素稀释高分辨质谱法分析。
表1是利用本发明方法采样和利用传统方法采样分析检测结果的比较。分析结果显示，采样内标回收率84％，能够满足烟道气二恶英采样的要求。
Figure BSA00000322419500041

Claims (3)

1.一种烟道气二恶英采样捕集装置，其特征在于：包括采样枪、尘捕集器、直通式水冷凝器和XAD2捕集器；
采样枪(1)枪管(2)前端与烟道相连、另一端与尘捕集器入口相连，尘捕集器包括加热箱(5)、托架(3)和玻璃纤维滤膜或滤筒(4)；加热箱(5)中设有托架(3)、托架内设玻璃纤维滤膜或滤筒(4)，尘捕集器的出口通过导管(6)伸入一直通式水冷凝器(7)中；冷凝器(7)内充有水，导管伸入水面以下，尘捕集器出口气体直接通入冷凝器(7)内的水体(8)中，冷凝器(7)的中上部设有气体出口，冷凝器(7)的气体出口通过管路(10)与捕集井(14)的上端入口相连，冷凝器和捕集井置于冷水箱(9)中，捕集井的下部装填有XAD2树脂(11)，捕集井的下端设有气体出口，气体出口通过管路通入缓冲瓶(12)下部的水中形成冷凝水(13)，缓冲瓶(12)上部与其后的缓冲瓶组(15)相连，并通过管路与抽气泵相连。
2.根据权利要求1中所述的捕集装置，其特征在于：所述冷凝器置于冷水浴中。
3.一种权利要求1中所述捕集装置的应用，其特征在于：
烟道气首先经由玻璃纤维滤膜或滤筒构成尘捕集器捕集烟尘，再由直通式水冷冷凝器的水冷却烟道气，冷却后的烟道气和冷凝水直接进入冷捕集井中，利用冷捕集井中的XAD2捕集烟气中的二恶英物质，烟尘、烟气和冷凝水构成完整样品供分析。
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