CN106140030A - 一种离子态汞标准气发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离子态汞标准气发生装置及方法，包括载气提供装置、单质汞源、雾化室、反应室、氧化组分提供装置和混合室；所述反应室上设置有汞标准气出口；所述载气装置通过三通阀分别与第一计量装置和第二计量装置连通，所述氧化组分提供装置通过动力装置与雾化室连通，所述单质汞源与反应室连通，所述反应室与混合室连通，所述第一计量装置用于控制载气提供装置提供的流入混合室的气流，所述第二计量装置用于控制载气提供装置提供的流入单质汞源的气流。本发明提供的离子态汞标准气发生装置及方法，用于产生所需浓度的离子态汞标准气实现对烟气汞在线监测设备的校准。

Description

一种离子态汞标准气发生装置及方法

技术领域

本发明涉及化工设备领域，特别是一种离子态汞标准气发生装置及方法。

背景技术

近年来，煤燃烧产生的重金属元素对环境的影响越来越受到人们的关注，其中汞就是影响最大的元素之一。由于汞在环境和生物体内具有较高的生物累积性，因此，即使较小浓度的汞，也会对人类和野生动植物产生相当大的毒性，美国环保署已经将汞定义为一种具有高度危险的元素。燃煤电厂作为主要的人为汞排放源，约占全球总汞排放量的40％左右，已经在世界范围内引起广泛关注。我国的一次能源仍旧以煤炭为主，每年的煤炭消耗量约在20亿吨，其中用于发电的煤炭消耗占比最大。据统计，我国燃煤电厂汞的排放量约为310-450吨。目前汞已经成为继SO2、NOX及颗粒物后燃煤电厂烟气排放的又一主要污染物，我国最新的大气污染物排放标准中已经明确提出了燃煤电厂烟气汞的排放限值。

为了加强汞污染的监控及治理工作，就需要对各种汞污染源进行准确的监测，烟气中的汞主要以元素态汞(零价汞)和离子态汞(Hg²⁺，主要是氯化汞HgCl₂)的形式存在，当前对这两种形态的汞监测技术都已经非常成熟，但为了检验监测仪器的准确性，需要利用汞标准气对仪器进行定期的校准，商业来源的单质汞源已经实现对现有汞监测仪器元素态汞的校准，但如何产生离子态汞标准气以实现对汞监测仪器离子态汞的标准，成为亟需解决的问题。

目前，离子态汞的发生装置，有两种途径，一是通过氯气氧化单质汞来获得离子态汞，这种方法制备氧化组分源(主要是氯气)的工艺复杂，而且产生的氯气无论对环境还是人体都将产生危害；另外一种是通过蒸发氯化汞溶液来产生离子态汞，但由于氯化汞标准溶液的采购周期长，有效期短，会给使用者带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的是通过离子态汞标准气发生装置，用于产生浓度准确的离子态汞标准气以及简化制备操作过程，实现对烟气中汞含量监测的监测仪器的标定。

为了解决上述问题，本发明提出一种离子态汞标准气发生装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种离子态汞标准气发生装置，具有氧化组分提供装置、雾化室、反应室、混合室、载气提供装置和单质汞源，所述混合室之前分别连接反应室和载气提供装置，混合室中生成离子态汞标准气；所述反应室之前分别连接雾化室和单质汞源，反应室中生成离子态汞；所述雾化室之前连接氧化组分提供装置；所述单质汞源之前连接所述载气提供装置。

进一步地，还具有第一计量装置，所述第一计量装置安装在用于连通所述载气提供装置和所述混合室的导管上，用于控制载气提供装置提供的流入混合室的气流量。

进一步地，还具有第二计量装置，所述第二计量装置安装在用于连通所述载气提供装置和所述单质汞源的导管上，用于控制载气提供装置提供的流入单质汞源的气流量。

进一步地，所述反应室中放置催化剂，用于催化氧化反应进行。

进一步地，所述反应室处于恒温状态,温度为单质汞完全氧化的温度，用于催化氧化反应进行。

进一步地，所述雾化室处于恒温状态,温度为氧化组分完全雾化的温度，用于促进雾化反应的进行。

进一步地，还具有动力装置，所述动力装置设置在氧化组分提供装置与雾化室之间,动力装置为蠕动泵，用于将氧化组分提供装置中的氧化组分输送至雾化室中，同时氧化组分被隔离在泵管中，无污染，利于输送侵蚀性强的流体，密封性好，维护简单。

进一步地，所述反应室为密闭容器，无污染，保护环境及人员。

一种离子态汞标准气发生方法，基于权利要求1至8任一所述的离子态汞标准气发生装置，包括以下步骤：

步骤1，氧化组分流入雾化室，雾化后的氧化组分流入反应室；载气经过单质汞源，携带单质汞流入反应室；

步骤2，雾化后的氧化组分与由载气携带的单质汞进行反应，形成离子态汞；

步骤3，离子态汞流入混合室；

步骤4，在混合室中，离子态汞与载气混合成离子态汞标准气。

进一步地，所述氧化组分为氯化氢溶液，制备简单，成本低，水溶性强，化学性质稳定，易保存。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本发明能够产生所需浓度的离子态汞标准气实现对烟气中汞含量监测的监测仪器的标定。

2、本发明通过设置两个计量装置调节载气的流量，实现混合成标定所需浓度的离子态汞标准气。

3、本发明使用氯化氢溶液作为氧化组分，制备简单，保存方便，成本低廉，采购周期短。

4、本发明在产生所需浓度的离子态汞标准气的过程中，做到无污染，保护周边环境和人员。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的结构示意图。

标号说明：

载气提供装置 1；三通阀 2；第一计量装置 3；混合室 4；

单质汞源 5；第二计量装置 6；氧化组分提供装置 7；

动力装置 8；雾化室 9；反应室 10；汞标准气出口 11。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1所示，离子态汞标准气发生装置，包括载气提供装置1、混合室4、单质汞源5、氧化组分提供装置7、雾化室9、第一计量装置3、第二计量装置6、三通阀2、蠕动泵和反应室10；载气提供装置1的气体通过三通阀2分别流入混合室4和单质汞源5，通过安装在导管上的第一计量装置3控制载气提供装置1提供的流入混合室4的气流量，通过安装在导管上的第二计量装置6控制载气提供装置1提供的流入单质汞源5的气流量，单质汞源5后连接反应室10，氧化组分提供装置7的氧化组分在蠕动泵的作用下流入雾化室9，雾化室9后连接反应室10，反应室10后连接混合室4，混合室上设置汞标准气出口11。

装置工作时，将第一计量装置3及第二计量装置6的气流量设置成所需流量，打开三通阀2及蠕动泵，将雾化室9温度设定为能使氯化氢溶液完全雾化的温度，将反应室10及混合室4温度设定为使催化剂能够促使单质汞完全氧化的温度，随后载气载气提供装置1的压缩空气进入单质汞5源和混合室4，蠕动泵将氧化组分提供装置7中的氯化氢溶液输入雾化室9中，氯化氢溶液雾化成氯化氢气体之后流入反应室10中，在反应室10中，在催化剂作用下发生化学反应，氯化氢气体将经载气携带的单质汞氧化成离子态汞，随后离子态汞流入混合室4中，与通过第一计量装置3流入的载气进行混合，形成所需浓度的离子态汞标准气，最后该离子态汞标准气通过混合室4上的汞标准气出口11流出，用于对汞监测仪器的标定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离子态汞标准气发生装置，其特征在于，具有氧化组分提供装置、雾化室、反应室、混合室、载气提供装置和单质汞源，所述混合室之前分别连接反应室和载气提供装置，混合室中生成离子态汞标准气；所述反应室之前分别连接雾化室和单质汞源，反应室中生成离子态汞；所述雾化室之前连接氧化组分提供装置；所述单质汞源之前连接所述载气提供装置。

2.根据权利要求1所述的离子态汞标准气发生装置，其特征在于，还具有第一计量装置，所述第一计量装置安装在用于连通所述载气提供装置和所述混合室的导管上。

3.根据权利要求1所述的离子态汞标准气发生装置，其特征在于，还具有第二计量装置，所述第二计量装置安装在用于连通所述载气提供装置和所述单质汞源的导管上。

4.根据权利要求1所述的离子态汞标准气发生装置，其特征在于，所述反应室中放置催化剂。

5.根据权利要求4所述的离子态汞标准气发生装置，其特征在于，所述反应室处于恒温状态,温度为单质汞完全氧化的温度。

6.根据权利要求1所述的离子态汞标准气发生装置，其特征在于，所述雾化室处于恒温状态,温度为氧化组分完全雾化的温度。

7.根据权利要求1所述的离子态汞标准气发生装置，其特征在于，还具有动力装置，所述动力装置设置在氧化组分提供装置与雾化室之间,动力装置为蠕动泵。

8.根据权利要求1至7任一所述的离子态汞标准气发生装置，其特征在于，所述反应室为密闭容器。

9.一种离子态汞标准气发生方法，其特征在于，基于权利要求1至8任一所述的离子态汞标准气发生装置，包括以下步骤：

步骤1，氧化组分流入雾化室，雾化后的氧化组分流入反应室；载气经过单质汞源，携带单质汞流入反应室；

步骤2，雾化后的氧化组分与由载气携带的单质汞进行反应，形成离子态汞；

步骤3，离子态汞流入混合室；

步骤4，在混合室中，离子态汞与载气混合成离子态汞标准气。

10.根据权利要求9所述的离子态汞标准气发生方法，其特征在于，所述氧化组分为氯化氢溶液。