CN106040110A - 氯化汞还原加热腔及用该加热腔的汞蒸气发生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出汞氯化还原加热腔及用该加热腔的汞蒸气发生装置及方法。所述氯化汞还原加热腔，包括腔体，所述腔体用于为氯化汞还原过程提供反应空间，蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述腔体内部相通，用于排出产生的元素汞或氯化汞蒸气，液体喷射管固定杆，所述液体喷射管固定杆与所述腔体内部相通，所述液体喷射管固定杆的内部具有液体入口端，载气入口，所述载气入口与所述液体喷射管固定杆内的液体入口端相通连接，用于提供气体压力。通过使用本发明所述的氯化汞还原加热腔及用该加热腔的汞蒸气发生装置及方法，能够利用氯化汞的化学还原方法，通过加热方式可以发生不同浓度的元素汞或者氯化汞蒸气，且温度控制不需要太精确。

Description

氯化汞还原加热腔及用该加热腔的汞蒸气发生装置及方法
技术领域
本发明属于烟气汞检测分析技术领域，尤其涉及氯化汞还原加热腔及用该加热腔的汞蒸气发生装置及方法。
背景技术
汞在环境中是一种重金属污染物，进入生物体后很难被排出，并会在生物体内的作用下转化为甲基汞，产生极强的生物毒性。同时由于生物体内汞的累积作用，汞会沿食物链逐渐有低端向高端累集，最终影响到人类的健康。排放到水体中的汞严重污染当地环境，而排放到大气中的元素汞可在区域和全球范围内随着大气环流进行长距离传输。并且沉降到一些远离污染源的地区，导致生物体内汞或甲基汞含量增加，造成不可估量的健康和经济损失。目前，汞已经成为温室气体和持久性有机物后又一引人关注的全球性化学污染物。汞污染和控制问题成为目前全球环境问题的新热点和前沿研究领域。
2002年，联合国环境规划署(UNEP)专门对全球汞污染状况进行了评估，指出“人为活动的汞排放已经明显改变了全球汞的自然循环，对人类健康和生态系统构成了严重威胁”。目前，UNEP已经将汞作为一种全球性污染物，正式纳入环境外交。在2009年2月召开的UNEP第25届理事会会议上，与会各方就制定具有法律约束力的汞污染国际条约达成共识。2010年6月，政府间谈判委员会启动了全球汞公约谈判，拟于2013年初完成公约制定。
我国是目前全球汞使用量和排放量最大的国家。UNEP的研究报告显示，2005年中国的大气汞排放达到890吨，约占世界人为源汞排放量的40％。如此大量的汞排放给我国乃至全球造成的人体健康和生态影响是不可预知的，也给我国环境外交带来了新的挑战。燃煤是我国大气汞排放的最重要来源，及时开展燃煤电厂大气汞排放控制对缓解国际汞减排压力和改善国内大气环境都至关重要。
目前，比较流行的汞蒸气发生装置，一般利用汞蒸气在不同温度下的饱和蒸汽压不同，来发生不同浓度的汞蒸气。
目前的汞蒸气发生装置利用元素汞在不同浓度下的饱和蒸汽压不同，来控制不同的温度和载气流量，达到发生不同浓度汞蒸气的目的。该方法对温度的控制和元素汞(液体)的存放是关键点。为了提高安全性和可实现性，本发明利用氯化汞的化学还原方法，通过加热方式，可以发生不同浓度的元素汞或者氯化汞蒸气。
发明内容
本发明提出氯化汞还原加热腔及用该加热腔的汞蒸气发生装置及方法，能够利用氯化汞的化学还原方法，通过加热方式可以发生不同浓度的元素汞或者氯化汞蒸气，且温度控制不需要太精确。
本发明提出一种氯化汞还原加热腔，包括：
腔体，所述腔体用于为氯化汞还原过程提供反应空间；
蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述腔体内部相通，用于排出产生的元素汞或氯化汞蒸气；
液体喷射管固定杆，所述液体喷射管固定杆与所述腔体内部相通，所述液体喷射管固定杆的内部具有液体入口端；
载气入口，所述载气入口与所述液体喷射管固定杆内的液体入口端相通连接，用于提供气体压力。
如上所述的氯化汞还原加热腔，其中，进一步包括底座、上盖以及散热外壳，所述底座、所述上盖以及所述散热外壳构成封闭空间，所述腔体设置于所述封闭空间内。
如上所述的氯化汞还原加热腔，其中，进一步包括加热及测温元件，所述加热及测温元件位于所述腔体的壁厚内，用于控制所述腔体内的温度。
本发明还提出一种利用如上所述的氯化汞还原加热腔进行离子汞还原过程的汞蒸气发生装置，其中，包括蠕动泵、氯化汞还原加热腔以及温度控制单元，
所述蠕动泵用于将液态氯化汞输送至所述氯化汞还原加热腔内，并通过载气作用将所述液态氯化汞吹散成气态离子汞；
所述氯化汞还原加热腔用于进行氯化汞的还原反应；
所述温度控制单元用于控制所述氯化汞还原加热腔内的反应温度。
如上所述的汞蒸气发生装置，其中，进一步包括质量流量控制器，所述质量流量控制器用于控制所述载气的流量。
如上所述的汞蒸气发生装置，其中，进一步包括液体流量计，所述液体流量计用于测量所述液态氯化汞的流量。
本发明还提出利用如上所述的汞蒸气发生装置进行汞蒸汽发生的方法，包括以下步骤，
A、利用所述蠕动泵将所述液态氯化汞输送至所述氯化汞还原加热腔内；
B、利用所述载气吹散所述氯化汞还原加热腔内的液态氯化汞，使之以气态离子汞的形式进行还原反应；
C、利用所述温度控制单元控制所述腔体内的温度，使该温度达到规定的反应温度；
D、在所述氯化汞还原加热腔内的腔体内进行氯化汞还原反应，形成的元素汞或氯化汞蒸气通过所述蒸汽出口排出所述氯化汞还原加热腔。
如上所述的汞蒸汽发生的方法，其中，进一步包括利用所述液体流量计控制液态汞的流量。
如上所述的汞蒸汽发生的方法，其中，进一步包括利用所述质量流量控制器控制所述载气的输入量。
通过使用本发明所述的氯化汞还原加热腔及用该加热腔的汞蒸气发生装置及方法，采用氯化汞还原加热腔对离子汞蒸汽进行还原反应，得到元素汞或氯化汞蒸气；
通过采用质量流量控制器和液体流量计，控制通入到氯化汞还原加热腔内的载气及氯化汞溶液的流量，实现得到不同浓度的元素汞或氯化汞蒸气的目的。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解，其中：
图1为本发明中氯化汞还原加热腔的结构示意图；
图2位本发明中汞蒸气发生装置的结构示意图。
附图中各标记表示如下：
1：氯化汞加热还原腔：
11：底座、12：散热外壳、13：蒸气出口、14：腔体、15：上盖、
16：液体喷射管固定杆、17：液体入口端、18：载气入口、
19：加热及测温元件；
2：蠕动泵；
3：温度控制单元；
4：质量流量控制器；
5：液体流量计。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。
图1为本发明中氯化汞还原加热腔1的结构示意图。如图1所示，本实施例中的氯化汞还原加热腔1包括腔体14、蒸汽出口13、液体喷射管固定杆16以及载气入口18。
所述腔体14用于为氯化汞还原过程提供反应空间。
所述蒸汽出口13与所述腔体14内部相通，用于排出产生的元素汞或氯化汞蒸气。
所述液体喷射管固定杆16与所述腔体14内部相通，所述液体喷射管固定杆16的内部具有液体入口端17。
所述载气入口8与所述液体喷射管固定杆16内的液体入口端17相通连接，用于提供气体压力。
本实施例中，氯化汞溶液通过液体入口端17输入到液体喷射管固定杆16内。载气通过载气入口18通入到液体喷射管固定杆16内部，将液体喷射管固定杆16内部的氯化汞溶液吹散成气态形式。
离子汞蒸气被吹入到腔体14内，与里面的还原物质反应。氯化汞被还原成元素汞。进一步的，持续通入到腔体14内的载气将元素汞吹走。所述元素汞通过蒸汽出口13排出腔体14体外。这样就形成一定浓度的元素汞蒸气。
进一步的，上述氯化汞还原加热腔1还包括底座11、上盖15以及散热外壳12。所述底座11、所述上盖15以及所述散热外壳12构成封闭空间。所述腔体14设置于所述封闭空间内。
氯化汞还原过程需要一定的温度条件。离子汞蒸汽在腔体14内发生还原反应的同时，腔体14表面会具有一定的高温。如果直接将腔体14暴露在外界，会对人员及其周围环境造成一定的影响。因此，将腔体14设置于由所述底座11、所述上盖15以及所述散热外壳12构成的封闭空间内。有效的降低了腔体14表面温度对人员及周围环境造成的影响。
具体的，底座11的内表面具有凸台结构。所述腔体14固定在凸台结构上。保证腔体14与所述底座11、所述上盖15以及所述散热外壳12之间具有一定的距离，避免腔体14表面的高温直接作用在所述底座11、所述上盖15以及所述散热外壳12。
进一步的，上述氯化汞还原加热腔1还包括加热及测温元件19。所述加热及测温元件19位于所述腔体14的壁厚内，用于控制所述腔体14内的温度。
氯化汞还原过程需要一定的温度条件。将加热及测温元件19设置于腔体14的壁厚内。当进行氯化汞还原反应时，加热及测温元件19对所述腔体14进行加热，直至腔体14内的温度达到180℃，停止加热，并保持腔体14内温度大于180℃。由于该温度不需要精确控制，普通的温度控制器就可以达到要求。
图2位本发明中汞蒸气发生装置的结构示意图。如图2所示，汞蒸气发生装置包括2蠕动泵、1氯化汞还原加热腔以及温度控制单元3。
所述蠕动泵2用于将液态氯化汞输送至所述氯化汞还原加热腔1内，并通过载气作用将所述液态氯化汞吹散成气态离子汞。
所述氯化汞还原加热腔1用于进行氯化汞的还原反应。
所述温度控制单元3用于控制所述氯化汞还原加热腔1内的反应温度。
蠕动泵，通过蠕动轮旋转可以将液体从一个容器抽入到另一个容器。
具体的，本实施例中氯化汞溶液通过蠕动泵2输送到液体入口端17。氯化汞溶液由液体入口端17流入到液体喷射管固定杆16内部。同时，载气通过载气入口18将液体喷射管固定杆16内部氯化汞溶液吹散成气态形式。此时，腔体14内的温度在温度控制单元的作用下由加热及测温元件19加热到180℃。离子汞蒸气被载气吹入到腔体14内，与里面的还原物质反应。氯化汞被还原成元素汞。进一步的，持续通入到腔体14内的载气将元素汞吹走。所述元素汞通过蒸汽出口13排出腔体14体外。这样就形成一定浓度的元素汞蒸气。
进一步的，所述汞蒸气发生装置还包括质量流量控制器4。所述质量流量控制器4用于控制所述载气的流量。
具体的，在载气通入载气入口18之前经过质量流量控制器4。通过质量流量控制器4控制进入到氯化汞还原加热腔1内的载气流量，控制元素汞蒸汽的反应时间。使元素汞蒸汽得到不同的还原程度，从而得到不同浓度的元素汞或氯化汞蒸气。
进一步的，所述汞蒸气发生装置还包括液体流量计5。所述液体流量计5用于测量所述液态汞的流量。
通过液体流量计5测量液体的实时流量，然后反馈到蠕动泵2，进而控制蠕动泵2转速，达到采集不同流量液体的目的。
通过采用质量流量控制器4及液体流量计5，控制不同流量的液态汞热液的在反应器内反应不同的时长，达到可以实现不同浓度汞蒸汽的目的。
利用上述的汞蒸气发生装置进行汞蒸汽发生的方法，包括以下步骤：
A、利用所述蠕动泵2将所述液氯化态汞输送至所述氯化汞还原加热腔1内。
具体的，本实例中的氯化汞溶液过蠕动泵2输送到液体入口端17。氯化汞溶液由液体入口端17流入到液体喷射管固定杆16内部。
B、利用所述载气吹散所述氯化汞还原加热腔1内的液态氯化汞，使之以气态离子汞的形式进行还原反应。
具体的，载气通过载气入口18输送至液体喷射管固定杆16内部，并将液体喷射管固定杆16内部氯化汞溶液吹散成气态形式进入到腔体14内。
C、利用所述温度控制单元3控制所述腔体内的温度，使该温度达到规定的反应温度。
氯化汞还原反应需要一定温度基础。当进行氯化汞还原反应时，加热及测温元件19对所述腔体14进行加热，直至腔体14内的温度达到180℃，停止加热，并保持腔体内温度大于180℃。
D、在所述氯化汞还原加热腔1内的腔体14内进行氯化汞还原反应，形成的元素汞或氯化汞蒸气通过所述蒸汽出口13排出所述氯化汞还原加热腔1。
离子汞蒸气被吹入到腔体14内，与里面的还原物质反应。氯化汞被还原成元素汞。进一步的，持续通入到腔体14内的载体将元素汞吹走。所述元素汞通过蒸汽出口13排出腔体14体外。这样就形成一定浓度的元素汞蒸气。
进一步的，上述汞蒸汽发生的方法还包括利用所述液体流量计5控制液态汞的流量。
具体的，在氯化汞溶液和蠕动泵2之间还设置有液体流量计5。将不同流量的氯化汞溶液进行还原反应，得到不同浓度的元素汞蒸汽。
进一步的，上述汞蒸汽发生的方法还包括利用所述质量流量控制器4控制所述载气的输入量。
具体的，在载气通入载气入口18之前经过质量流量控制器4。通过质量流量控制器4控制进入到氯化汞还原加热腔1内的载气流量，控制元素汞蒸汽的反应时间。使元素汞蒸汽得到不同的还原程度，从而得到不同浓度的元素汞蒸汽。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其他特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其他组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (9)

1.氯化汞还原加热腔，其特征在于，包括
腔体，所述腔体用于为氯化汞还原过程提供反应空间；
蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述腔体内部相通，用于排出产生的元素汞或氯化汞蒸气；
液体喷射管固定杆，所述液体喷射管固定杆与所述腔体内部相通，所述液体喷射管固定杆的内部具有液体入口端；
载气入口，所述载气入口与所述液体喷射管固定杆内的液体入口端相通连接，用于提供气体压力。
2.根据权利要求1所述的汞还原加热腔，其特征在于，进一步包括底座、上盖以及散热外壳，所述底座、所述上盖以及所述散热外壳构成封闭空间，所述腔体设置于所述封闭空间内。
3.根据权利要求1所述的汞还原加热腔，其特征在于，进一步包括加热及测温元件，所述加热及测温元件位于所述腔体的壁厚内，用于控制所述腔体内的温度。
4.利用权利要求1-3所述的氯化汞还原加热腔进行氯化汞还原过程的汞蒸气发生装置，其特征在于，包括蠕动泵、氯化汞还原加热腔以及温度控制单元，
所述蠕动泵用于将液态氯化汞输送至所述氯化汞还原加热腔内，并通过载气作用将所述液态氯化汞吹散成气态离子汞；
所述氯化汞还原加热腔用于进行氯化汞的还原反应；
所述温度控制单元用于控制所述氯化汞还原加热腔内的反应温度。
5.根据权利要求4所述的汞蒸气发生装置，其特征在于，进一步包括质量流量控制器，所述质量流量控制器用于控制所述载气的流量。
6.根据权利要求4所述的汞蒸气发生装置，其特征在于，进一步包括液体流量计，所述液体流量计用于测量所述液态汞的流量。
7.利用权利要求4-6所述的汞蒸气发生装置进行汞蒸汽发生的方法，包括以下步骤，
A、利用所述蠕动泵将所述液态汞输送至所述氯化汞还原加热腔内；
B、利用所述载气吹散所述氯化汞还原加热腔内的液态氯化汞，使之以气态离子汞的形式进行还原反应；
C、利用所述温度控制单元控制所述腔体内的温度，使该温度达到规定的反应温度；
D、在所述氯化汞还原加热腔内的腔体内进行氯化汞还原反应，形成的元素汞或氯化汞蒸气通过所述蒸汽出口排出所述氯化汞还原加热腔。
8.根据权利要求7所述的汞蒸汽发生的方法，其特征在于，进一步包括利用所述液体流量计控制液态汞的流量。
9.根据权利要求7所述的汞蒸汽发生的方法，其特征在于，进一步包括利用所述质量流量控制器控制所述载气的输入量。
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