CN103353496B - 用于在线检测烟气中二恶英类痕量有机物的过滤富集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二恶英类痕量有机污染物的检测技术，旨在提供用于在线检测烟气中二恶英类痕量有机物的过滤富集装置。该过滤富集装置包括吸附系统和外层箱体，所述吸附系统包括至少一根吸附管，吸附管内填充有吸附剂，所述外层箱体上对应设有至少一对进样口和出样口，吸附管的两端分别安装在进样口和出样口处，外层箱体的内壁设置有电阻丝和热电偶，外层箱体的外表面上设有数字温度显示表盘。本发明通过过滤富集后的烟气与未处理的烟气相比较，进行吸附和热解析，另外，处理后的洁净烟气不会对在线检测装置内部造成仪器污染，且烟气中的指示物的进机浓度更高，使得仪器检测信号更强，进而对被检测烟气中指示物的浓度要求更低，适应性更广。

Description

用于在线检测烟气中二恶英类痕量有机物的过滤富集装置

技术领域

本发明是关于二恶英类痕量有机污染物的检测技术，特别涉及用于在线检测烟气中二恶英类痕量有机物的过滤富集装置。

背景技术

二恶英属于痕量级物质，要准确检测出烟气中二恶英的浓度，具有很高的技术难度。对二恶英的检测主要以现场采样后离线采用高分辨气相色谱/高分辨质谱联用仪（HRGC/HRMS）进行离线分析为主。离线分析需经繁琐复杂的样品预处理过程，测量周期通常需要至少2周时间，不但耗时严重，同时会花费昂贵的化学试剂以及人工成本，故不能广泛地开展二恶英的检测工作，这也成为目前全面有限控制二恶英排放的重要制约因素。

在线检测技术则很好地克服了长期采样检测技术的缺点，不但可以快速及时地反映烟气中二恶英的排放浓度，而且所得的结果精度高、信息量大。在线检测技术还具有表征炉内燃烧工况指导设备优化运行、辅助二恶英生成过程研究等优点及作用。

选择与二恶英具有一定相关性的指示物对实现二恶英的在线测量非常关键。烟气成分非常复杂，按照一般浓度从高到低有：CO、HCl、不完全燃烧产物（PICs）、氯代小分子化合物、氯代芳香化合物、多氯联苯、二恶英等。指示物只能通过大量的数据，分析烟气中各组分和二恶英之间的相关性来确定。目前研究发现氯苯、氯酚等氯代环状有机分子和二恶英存在较好的指示关系，是比较合适的指示物。然而，虽然氯苯、氯酚等物质在烟气中的浓度相比二恶英，高出两个数量级，可达到PPM级，但直接烟气进入在线监测装置中检测仍具有很大的难度。

吸附和热解析是一种有效的富集手段，并已应用在环境保护技术上，通过简单的采样管的制备，可实现对大气环境中有机物质的富集采样。但国内外尚未有利用吸附和热解析针对二恶英类痕量有机污染物在线监测系统中烟气前处理过程的应用或报道。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于在线检测二恶英类物质的烟气前端处理装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供用于在线检测烟气中二恶英类痕量有机物的过滤富集装置，包括吸附系统和外层箱体，所述吸附系统包括至少一根吸附管，吸附管的一端为气体采样口，吸附管内填充有吸附剂，吸附剂采用Tenax TA吸附剂和Carboxen S吸附剂，且吸附管内的前端加装有玻璃纤维滤膜；所述外层箱体上对应设有至少一对进样口和出样口，吸附管的两端分别安装在进样口和出样口处，且吸附管的气体采样口安装在进样口处，外层箱体为除进样口和出样口外封闭的结构，外层箱体的内壁设置有电阻丝和热电偶，外层箱体的外表面上设有数字温度显示表盘，用于显示通过热电偶测定的温度。

作为进一步的改进，所述外层箱体的外表面上还设有计时器。

作为进一步的改进，所述吸附管内沿气体采样口到另一端的方向依次是玻璃纤维滤膜、Tenax TA吸附剂和Carboxen S吸附剂。

作为进一步的改进，所述吸附管是不锈钢材质的吸附管。

作为进一步的改进，所述外层箱体是不锈钢材质的外层箱体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、首次提出通过过滤富集后的烟气与未处理的烟气相比较，并进行吸附和热解析，进而为后续检测分析提供更好的支撑。

2、处理后的洁净烟气能够直接进入在线检测装置，不会对在线检测装置内部造成仪器污染。

3、经过富集后的烟气，其中的氯苯、氯酚等指示物的进机浓度更高，使得仪器检测信号更强。

4、对于整个在线检测系统来说，对被检测烟气中指示物的浓度要求更低，适应性更广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中的吸附管示意图。

图中的附图标记为：1外层箱体；2数字温度显示表盘；3气体采样口；4热电偶；5吸附管；6玻璃纤维滤膜；7 Tenax TA吸附剂；8 Carboxen S吸附剂；9计时器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，用于在线检测烟气中二恶英类痕量有机物的过滤富集装置包括吸附系统和外层箱体1。

吸附系统包括至少一根不锈钢材质的吸附管5，这里采用两根吸附管5，可进行轮流采样工作。吸附管5的一端为气体采样口3，吸附管5内填充有吸附剂，吸附剂采用Tenax TA吸附剂7和Carboxen S吸附剂8，可根据需要进行适当配比满足不同烟气对象要求。其中Tenax TA吸附剂7为一种有机多孔聚合物吸附剂，其组成为2,6-二苯基-P-苯乙烯基氧化物，大小规格为60—80目，CarboxenS吸附剂8为一种石墨化炭黑的无机吸附剂，大小规格为60—80目。吸附管5内的前端还加装有一定厚度的玻璃纤维滤膜6，采用高纯度无碱超细玻璃纤维制成，呈化学惰性，可承受500℃ 的高温。吸附管5内沿气体采样口3到另一端的方向依次是玻璃纤维滤膜6、Tenax TA吸附剂7和Carboxen S吸附剂8。

外层箱体1上对应设有至少一对进样口和出样口，吸附管5的两端分别安装在进样口和出样口处，且吸附管5的气体采样口3安装在进样口处。外层箱体1为除进样口和出样口外封闭的结构，外层箱体1采用不锈钢材质，外层箱体1的内壁设置有电阻丝和热电偶4，电阻丝用于对吸附管5进行加热解析，热电偶4可对加热过程进行温度测定。外层箱体1的外表面上还设有数字温度显示表盘2和计时器9，数字温度显示表盘2用于显示通过热电偶4测定的温度，方便控制加热温度。

在本实施例中，吸附管5的规格为φ20×200mm，外层箱体1的内壁直径为22~25mm，为保证外层箱体1的长度与吸附管5匹配，外层箱体1的规格尺度采用220mmｘ110mmｘ110mm。吸附管5中的玻璃纤维滤膜6、Tenax TA吸附剂7和Carboxen S吸附剂8填充比例采用1：4：4，即依次为20mm、80mm、80mm，共180mm的填充厚度，其中选用的玻璃纤维滤膜6是由美国Staplex公司生产的高纯度无碱超细玻璃纤维，Tenax TA吸附剂7选用广州和为化工有限公司代理销售的SG021957型Tenax® 多孔聚合物吸附剂，Carboxen S吸附剂8选用广州和为化工有限公司代理销售的SG021240-U型Carboxen™ 吸附剂。

正常工作时，烟气由气体采样口3进入吸附管5，首先通过玻璃纤维滤膜6过滤掉烟气中的固体污染物、油和酸雾，而后管内的吸附剂对烟气进行吸附富集。运用Tenax TA 吸附剂7和Carboxen S吸附剂8两者结合，可以采集空气中C2-C8碳氢和卤代烃化合物，低挥发性物质被吸附在Tenax TA吸附剂7上，挥发性较大物质被吸附在Carboxen S吸附剂8上。烟气进样气流控制在0.5L/min以下，采集数据时间根据实际要求的采样体积进行调节。吸附富集完成后，利用外层箱体1的加热装置，即电阻丝，对吸附管5进行加热至250℃，进行热解析过程，使吸附剂里面的物质受热脱附，同时进样口处通入氮气作为载气，将解析出来的物质载入之后的在线检测装置进行检测。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.用于在线检测烟气中二恶英类痕量有机物的过滤富集装置，包括吸附系统和外层箱体，其特征在于，所述吸附系统包括至少一根吸附管，吸附管的一端为气体采样口，吸附管内填充有吸附剂，吸附剂采用Tenax TA吸附剂和Carboxen S吸附剂，吸附管内的前端加装有玻璃纤维滤膜，且吸附管内沿气体采样口到另一端的方向依次是玻璃纤维滤膜、Tenax TA吸附剂和Carboxen S吸附剂；所述外层箱体上对应设有至少一对进样口和出样口，吸附管的两端分别安装在进样口和出样口处，且吸附管的气体采样口安装在进样口处，外层箱体为除进样口和出样口外封闭的结构，外层箱体的内壁设置有电阻丝和热电偶，外层箱体的外表面上设有数字温度显示表盘，用于显示通过热电偶测定的温度。

2.根据权利要求1所述的过滤富集装置，其特征在于，所述外层箱体的外表面上还设有计时器。

3.根据权利要求1至2任意一项所述的过滤富集装置，其特征在于，所述吸附管是不锈钢材质的吸附管。

4.根据权利要求1至2任意一项所述的过滤富集装置，其特征在于，所述外层箱体是不锈钢材质的外层箱体。