CN117619459B - 一种自动化酸缸除二价汞装置及方法 - Google Patents

一种自动化酸缸除二价汞装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动化酸缸除二价汞装置及方法，属于酸缸去除重金属技术领域。包括酸缸主体、内圈提网、通风罩、出水阀、超纯水缸、第一水泵、稀硫酸缸、第二水泵、TDS传感器、PH传感器、液位传感器、铂金网正极、铂金网负极、PLC控制器以及电源；所述铂金网正极设置于酸缸主体内部底部，铂金网负极设置于酸缸主体内侧壁上，所述电源正极与铂金网正极连接，电源负极与铂金网负极连接。通过本发明，提供了一种专门针对重金属二价汞离子的自动化酸缸除汞装置及除汞方法，能够使酸缸中污染器具的汞与稀硫酸解离出二价汞，二价汞与电解稀硫酸产生的具有强还原性的新生态氢还原成气态汞，相较于传统酸缸更针对性有效的去除汞，同时减少酸的环境排放。

Description

一种自动化酸缸除二价汞装置及方法
技术领域
本发明涉及一种自动化酸缸除二价汞装置及方法，属于酸缸去除重金属技术领域。
背景技术
在重金属分析实验室中，酸缸作为常见设备，主要用于处理受污染的容器具。传统酸缸通常采用耐酸塑料槽状装置，其主要功能是作为酸的承载容器。对于受污染的容器，常常通过酸缸浸泡的方式去除污染物，这个过程主要利用重金属离子在酸中解离形成离子浸泡解析，随后通过酸缸浸泡清洗去除污染物。
然而，目前市面上尚未出现专门针对二价汞去除的相关装置。传统酸缸在处理所有重金属元素时采用相同的浸泡去除方式，而二价汞相对于其他重金属元素更容易吸附残留，原因如下：
（1）电荷性质： 二价汞（Hg2+）是一种具有相对较大的电荷的离子。由于其较高的电荷密度，它可能更容易与容器表面或其他材料发生吸附作用，形成残留物。
（2）络合能力： 二价汞在水溶液中能够形成强络合物，特别是与硫醚等有机配体结合。这些络合物可能更容易附着在容器表面，难以在传统的酸浸泡过程中完全去除。
（3）氧化还原性： 二价汞在不同氧化态之间的转变相对容易。在酸性条件下，它可以还原成气态汞。这种还原性使得二价汞在实际操作中更容易与容器表面发生相互作用，导致残留。
（4）溶解度： 二价汞的某些化合物在水中的溶解度较低，可能导致其在浸泡过程中较难溶解，从而更容易残留在容器表面。
因此，二价汞相对于其他重金属元素更容易吸附残留导致传统酸缸在除汞效果上并不理想。为了去除二价汞，传统酸缸只能通过不断更换浸泡液、稀释酸和酸化的方式，以稀释和去除汞。然而，这种不断更换的方式带来了污染物去除的不确定性，对汞的分析产生了不利影响。此外，频繁更换的酸液也会产生大量的废酸，给环境带来一定的压力。
因此，对于二价汞的高效去除成为重金属分析实验室中亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种专门针对重金属二价汞离子的自动化酸缸除汞装置及除汞方法，能够使酸缸中污染器具的汞与稀硫酸解离出二价汞，二价汞与电解稀硫酸产生的具有强还原性的新生态氢还原成气态汞，相较于传统酸缸更针对性有效的去除汞，同时减少酸的环境排放。
本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
一种自动化酸缸除二价汞装置，包括酸缸主体、内圈提网、通风罩、出水阀、超纯水缸、第一水泵、稀硫酸缸、第二水泵、TDS传感器、PH传感器、液位传感器、铂金网正极、铂金网负极、PLC控制器以及电源；
所述酸缸主体内部设置有内圈提网，所述内圈提网两侧设置有手柄；
所述酸缸主体上方安装有通风罩；
所述超纯水缸出水端连接有第一水泵，所述第一水泵出水端连通至酸缸主体底部侧面；
所述稀硫酸缸出水端连接有第二水泵，所述第二水泵出水端连通至酸缸主体底部侧面；
所述出水阀采用电磁出水阀并安装于酸缸主体侧面；
所述铂金网正极设置于酸缸主体内部底部，铂金网负极设置于酸缸主体内侧壁上，所述电源正极与铂金网正极连接，电源负极与铂金网负极连接；
所述PLC控制器分别与电源、铂金网正极、铂金网负极、TDS传感器、PH传感器、液位传感器、第一水泵、第二水泵以及出水阀电性连接。
作为优选实例，所述酸缸主体上还设置有控制面板，所述控制面板与PLC控制器电性连接。
作为优选实例，所述搅拌装置包括磁力转子、转轴、轴承以及磁力驱动装置，所述磁力转子安装于铂金网正极底部，转轴一端连接磁力转子，另一端连接轴承，所述轴承密封安装于酸缸主体上，所述磁力驱动装置与PLC控制器电性连接。
作为优选实例，所述加热装置包括加热盘管、加热器以及温度传感器，所述加热器安装于酸缸主体上，所述加热盘管设置于酸缸主体内部底部且加热盘管包围所述磁力转子设置，所述温度传感器设置于酸缸主体内部，所述加热器与温度传感器分别与PLC控制器电性连接。
作为优选实例，所述通风罩内设置有风道加热器，所述风道加热器包括外圈壳、内圈壳以及固定环以及加热片，所述内圈壳设置于外圈壳中心且内圈壳与外圈壳之间通过连接片连接，所述内圈壳中部中空设置形成流道，所述固定环通过连接片固定在内圈壳与外圈壳之间，沿所述固定环的圆周方向上均匀设置有多个加热片。
作为优选实例，所述铂金网正极外周面设置有固定金属板，所述固定金属板中部开设有固定凹槽，所述内圈提网采用铂金制成，内圈提网底部直径与固定凹槽直径相同，所述内圈提网底部卡接于固定凹槽内并与铂金网正极接触。
作为优选实例，所述铂金网负极设置于酸缸主体的内侧壁的下侧位置处。
一种采用如上所述自动化酸缸除汞装置的除汞方法，包括以下步骤：
S1：自动化酸缸除汞装置首次运行时，液位传感器开始工作发出信号，PLC控制器控制第一水泵开始工作，从超纯水缸中抽取超纯水至酸缸主体内；同时液位传感器工作控制水位至指定水位；同时PH传感器指示第二水泵工作，从稀硫酸缸中抽取稀硫酸达到预设PH值时停止，此时PH传感器检测稀硫酸浓度至少为7%；
S2：加热装置工作对内部溶液开始加热，溶液加热至40℃-60℃时温度传感器控制电热管停止工作；磁力转子以10000r/min-1500r/min开始工作；
S3：将污染的容器具放置于内圈提网中，铂金网正极与铂金网负极接通电源开始工作，电流密度设置在0.6A/cm2-0.8A/cm2，通风罩开始启动，铂金网正极产生新生态氢，酸缸主体内部开始除汞工作；
S4：TDS传感器工作，操控面板发出警示并蜂鸣，同时TDS传感器指示第一水泵开始工作从超纯水缸中抽取超纯水，若TDS数据不满足要求时，废水从出水阀流出，直至TDS数据满足小于1000mg/L要求时停止工作。
作为优选实例，所述铂金网正极与铂金网负极接通电源的工作时间为4-6h。
作为优选实例，所述自动化酸缸除汞装置的运行条件为电流密度为0.60A/cm2、稀硫酸浓度为10%、水温为40℃、搅拌速度为1500r/min。
本发明的有益效果是：
通过本发明，提供了一种专门针对重金属二价汞离子的自动化酸缸除汞装置及除汞方法，能够使酸缸中污染器具的汞与稀硫酸解离出二价汞，二价汞与电解稀硫酸产生的具有强还原性的新生态氢还原成气态汞，相较于传统酸缸更针对性有效的去除汞，同时减少酸的环境排放。
附图说明
图1为本发明实施例中自动化酸缸除汞装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中酸缸主体及内圈提网的爆炸结构示意图；
图3为本发明实施例中酸缸主体的内部剖面结构示意图；
图4为本发明实施例中铂金网正极与固定金属板的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例中铂金网正极与固定金属板的俯视结构示意图；
图6为本发明实施例中酸缸主体与搅拌装置的剖面结构示意图；
图7为本发明实施例中酸缸主体与加热装置的剖面结构示意图；
图8为本发明实施例中搅拌装置与加热装置的位置关系示意图；
图9为本发明实施例中加热盘管的结构示意图；
图10为本发明实施例中加热盘管与铂金网正极之间的连接关系示意图；
图11为本发明实施例中通风罩的内部剖面结构示意图；
图12为本发明实施例中风道加热器的俯视结构示意图；
图13为本发明实施例中自动化酸缸除汞装置的电路连接关系示意图；
图14为本发明实施例中电流密度与二价汞去除效率的关系条件示意图；
图15为本发明实施例中稀硫酸浓度与二价汞去除效率的关系条件示意图；
图16为本发明实施例中溶液温度与二价汞去除效率的关系条件示意图；
图17为本发明实施例中电解时间与二价汞去除效率的关系条件示意图；
图18为本发明实施例中搅拌转速与二价汞去除效率的关系条件示意图；
图19为本发明实施例中时间及搅拌转速与二价汞去除效率的关系条件示意图。
图中：1、酸缸主体；2、内圈提网；3、通风罩；4、出水阀；5、超纯水缸；6、第一水泵；7、稀硫酸缸；8、第二水泵；9、TDS传感器；10、PH传感器；11、液位传感器；12、铂金网正极；13、铂金网负极；14、PLC控制器；15、电源；16、手柄；17、控制面板；18、磁力转子；19、转轴；20、轴承；21、磁力驱动装置；22、加热盘管；23、加热器；24、温度传感器；25、风道加热器；26、外圈壳；27、内圈壳；28、固定环；29、加热片；30、连接片；31、流道；32、固定金属板；33、固定凹槽；34、出水管；35、出酸管；36、第一电磁阀；37、第二电磁阀；38、限位连接大片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
参考图1-图3，本发明实施例提供了一种自动化酸缸除二价汞装置及方法，用于针对去除酸缸中的重金属二价汞离子，除汞装置主要包括以下组成部分：酸缸主体1、内圈提网2、通风罩3、出水阀4、超纯水缸5、第一水泵6、稀硫酸缸7、第二水泵8、TDS传感器、PH传感器10、液位传感器11、铂金网正极12、铂金网负极13、PLC控制器14以及电源15。
本实施例中，酸缸主体1呈圆柱状缸体结构，采用耐酸塑料制成，本实施例中酸缸主体1采用耐腐蚀PVC材质制成，其主要功能是作为酸的承载容器，对于受污染的容器，常常通过酸缸浸泡的方式去除污染物，这个过程主要利用重金属离子在酸中解离形成离子浸泡解析，随后通过酸缸浸泡清洗去除污染物。
由于二价汞相对于其他重金属元素更容易吸附残留，因此传统酸缸在除汞效果上并不理想。因此，的目的在于提供一种专门针对重金属二价汞离子的自动化酸缸除汞装置及除汞方法，本发明设计的主要原理通过铂金网在稀硫酸介质中通电作用下，铂金网正级电解产生新生态氢，新生态氢可以与需要去除的二价汞产生还原反应生产气态汞达到去除目的。
具体的，在酸缸主体1的内部设置有内圈提网2，内圈提网2主体采用金属网筒结构，内部用于承载与分离浸泡受污染的容器具，便于抽取使用，内圈提网2的两侧设置有手柄16，手柄16用于方便操作者将内圈提网2从酸缸主体1中取出，进而取出浸泡后的容器具。本实施例中，在酸缸主体1的内部上方，设置有一圈台阶部，内圈提网2的两侧手柄16能够支撑在台阶部上。
酸缸主体1上方开口原有的盖体被去除，并安装有通风罩3，通风罩3用于抽气，去除电解产生的氧气、氢气、气态汞重金属，及时去气态汞，减少人员接触保护人员安全。
在酸缸主体1的一侧设置有超纯水缸5，超纯水缸5用于装超纯水，主要用于酸缸主体1的补水来源，超纯水缸5的出水端连接有第一水泵6，超纯水缸5与第一水泵6之间为出水管34，出水管34上设置有第一电磁阀36，第一水泵6作为补水的动力来源，第一水泵6出水端连通至酸缸主体1底部侧面。
在酸缸主体1的另一侧设置有稀硫酸缸7，稀硫酸缸7用于装稀硫酸溶液，主要用于酸缸主体1的补酸来源容器，稀硫酸缸7的出水端连接有第二水泵8，稀硫酸缸7与第二水泵8之间为出酸管35，出酸管35上设置有第二电磁阀37，第二水泵8作为补酸的动力来源，第二水泵8出水端连通至酸缸主体1底部侧面。
另外，在酸缸主体1上安装有出水阀4，出水阀4采用电磁出水阀4，出水阀4用于控制酸缸主体1液位，以免液位过高。
作为本发明的核心部分，铂金网正极12设置于酸缸主体1内部底部，铂金网负极13设置于酸缸主体1内侧壁上，电源15正极与铂金网正极12连接，电源15负极与铂金网负极13连接。
PLC控制器14分别与电源15、铂金网正极12、铂金网负极13、TDS传感器9、PH传感器10、液位传感器11、第一水泵6、第二水泵8以及出水阀4电性连接，实现无人值守自动化操作。
其中，电源15：可以采用蓄电池电源15，也可以采用220V电源15与变压器或电源15适配器组合。
铂金网正极12、铂金网负极13：铂金是一种惰性金属，具有优良的电导性和化学稳定性，在本发明中，铂金网被用作正极与负极。
铂金网正极12：
当铂金网用作正极时，它促使在正电极上发生氧化反应。在水电解等反应中，正电极涉及氧化反应。
在水电解中，正电极上的氧化反应是水分解为氧气和氢离子：2H2O(l)→O2(g)+4H+(aq)+4e−
在这种情况下，铂金网是正电极，因为它促使水分子发生氧化反应。
铂金网负极13：
当铂金网用作负极时，它促使在负电极上发生还原反应。在水电解等反应中，负电极涉及还原反应。
在水电解中，负电极上的还原反应是氢离子还原为氢气：2H+(aq)+2e−→H2(g)
在这种情况下，铂金网是负电极，因为它促使氢离子发生还原反应。
TDS传感器9：设置于酸缸主体1的内部，主要是测定酸缸中水质溶解性总固体指标，若指标过大则向操控面板发出信号提示更换水质。
PH传感器10：主要是测定酸缸内的水质PH值，若过低发出电信号给第二水泵8补充稀硫酸维持酸缸中的PH。
液位传感器11：主要是监控酸缸中液位，若液位不足发出电信号给第一水泵6补充超纯水。
控制面板17：控制面板17是一个设备界面，位于酸缸主体1前侧面上，用于操作和监控酸缸系统的各个组件。控制面板17与PLC控制器14电性连接，具有操作界面、操控各个组件，以及提示或蜂鸣警示功能。
本发明的工作原理如下：
通过在铂金网的正负极上通电，在稀硫酸介质中进行电解作用，可以产生新生态氢。这个过程被称为电化学水解。在电解的过程中，水分子被电解为氢气和氧气。由于铂是一种优良的电催化材料，它能够促进氢气的生成。
电化学反应的方程式如下：
2H2O(l)→2H2(g)+O2(g)
在这个过程中，新生态氢H2生成。
与二价汞的反应：产生气态汞的过程是由新生态氢还原二价汞离子（Hg^2+）的过程。还原反应方程式如下：
Hg2+(aq)+2H2(g)→Hg(g)+2H2O(l)
在这个反应中，新生态氢H2提供电子，将二价汞离子Hg2+还原为汞Hg，可以用来去除水溶液中的二价汞，产生气态汞。
电解产生的氧气、氢气、气态汞重金属由通风罩3外接风机排出进行下一步处理。
在某些实施例中，参考图3-图5，铂金网正极12外周面设置有固定金属板32，固定金属板32中部开设有固定凹槽33，内圈提网2采用铂金制成，内圈提网2底部直径与固定凹槽33直径相同，内圈提网2底部卡接于固定凹槽33内并与铂金网正极12接触。铂金网正极12由于设计成大面积网状结构可以扩大产生新生态氢产生面接，提高水体中新生态氢的浓度，同时铂金材料耐腐蚀不易于被硫酸腐蚀损坏。而将铂金网正极12与内圈提网2之间通过固定金属板32固定连接，这样的设计有两方面的作用：
作为容器支撑与分离机构：内圈提网2不仅作为电极，还具有支撑和分离浸泡受污染的容器具的功能。通过这种设计，容器得以悬挂在内圈提网2上，实现了对容器的支持和隔离，使得容器中的物质更容易与电极进行反应。
作为额外电极提高电离效果：内圈提网2通过与铂金网正极12接触并通电，起到额外的电极作用。这可以增强电解过程中的电离效果与反应速率。通过在内圈提网2上通电，可以引入更多的电流和电子参与电解反应，从而提高反应速率，增强电解效果。
在某些实施例中，参考图5，铂金网负极13设置于酸缸主体1的内侧壁的下侧位置处，这样设计可以便于酸缸液体的扰动混匀，减少副产物气体对主要反应的影响。具体的：
液体混匀：铂金网负极13的设置在主体壁下侧可以引起液体的扰动，促使液体更加混匀。这对于液体中溶解反应物质的均匀分布以及反应的进行都是有利的。
气液界面增大：铂金网作为负极，可能通过电极反应导致气体的产生。设置在主体壁下侧可以使产生的气体更容易上升到液体表面，增大气液界面，有利于气体的释放。
减少气体对反应的干扰：在主体壁下侧设置铂金网可以减少产生的气体对主要反应的干扰。气体的迅速释放可以避免气体在反应液中滞留，减少副产物对主要反应的影响。
提高反应效率：通过优化液体混匀和减少气体干扰，铂金网负极13的设置可能有助于提高反应效率，确保主要反应能够顺利进行。
在某些实施例中，参考图6，搅拌装置包括磁力转子18、转轴19、轴承20以及磁力驱动装置21，磁力转子18安装于铂金网正极12底部，转轴19一端连接磁力转子18，另一端连接轴承20，轴承20密封安装于酸缸主体1上，磁力驱动装置21与PLC控制器14电性连接。搅拌装置在电化学实验或反应中起到搅拌和混合的作用。通过磁力驱动装置21提供的磁场，磁力转子18受到驱动并在转轴19的支持下旋转，从而在液体中引起搅拌效果。这有助于提高溶液的均匀性，促使电解质与电极更好地接触，从而增强电解反应的效果。整个系统的电性连接由PLC控制器14进行控制，这使得搅拌过程可以根据需要进行自动化控制。
另外，磁力驱动缸装置采用电磁感应驱动装置，通过电流在线圈中产生磁场，从而在另一个线圈中感应出电流，实现磁力转子18的驱动。
本发明采用磁力驱动，而不是直接的机械驱动，具有额外作用，基于流体动力学效应：外部磁场可能对电解质中的对流产生影响。通过调整流体动力学效应，可以促使电解质中的物质更有效地与电极反应，从而增强电解效果，而且会使溶质扩散增强：磁场可能改变电解液中的溶质扩散行为，促使溶质更快速地达到电极表面，从而提高反应速率。
在某些实施例中，参考图7-图9，加热装置包括加热盘管22、加热器23以及温度传感器24，加热盘管22设置于酸缸主体1内部底部，包围磁力转子18设置。加热盘管22的作用是通过加热将酸缸内的液体或溶液升温，提高反应速率或满足特定温度要求。加热器23安装于酸缸主体1上，用于提供加热盘管22所需的热能。加热器23通过电能或其他形式的能量转换产生热量，传递给加热盘管22。温度传感器24设置于酸缸主体1内部，用于监测酸缸内部的温度。温度传感器24的反馈可以用于实时监控和控制加热过程，确保达到所需的温度。PLC控制器14控制加热器23和温度传感器24，实现对加热过程的自动化控制。通过电性连接，PLC控制器14可以接收温度传感器24的反馈并调整加热器23的工作状态，以维持设定的温度。
参考图9，加热盘管22的每根管道之间通过多个限位连接大片38连接，限位连接大片38顶部高出加热盘管22的顶部，参考图10，加热盘管22设置在铂金网正极12底部，限位连接大片38一方面能够用于固定加热盘管22，另一方面限位连接大片38顶部伸出部分能够插入铂金网正极12的网孔，对铂金网正极12起到固定作用。
在某些实施例中，参考图11-12，通风罩3内设置有风道加热器25，风道加热器25温度保持在大于汞的沸点，使排出的气态汞能够保持气态，然后经过冷却形成液态汞，风道加热器25包括外圈壳26、内圈壳27以及固定环28以及加热片29，内圈壳27设置于外圈壳26中心且内圈壳27与外圈壳26之间通过连接片30连接，内圈壳27中部中空设置形成流道31，固定环28通过连接片30固定在内圈壳27与外圈壳26之间，沿固定环28的圆周方向上均匀设置有多个加热片29。
参考图13，为本发明自动化酸缸除汞装置的电路连接关系示意图，其中，PLC控制器14分别与电源15、TDS传感器9、PH传感器10、液位传感器11、第一水泵6、第二水泵8、出水阀4、第一电磁阀36、控制面板17、加热器23、温度传感器24、磁力驱动装置21以及风道加热器25电性连接，实现酸缸除汞装置的自动化控制。
本发明还提供了一种基于自动化酸缸除汞装置的除汞方法，该方法包括以下步骤：
（1）自动化酸缸除汞装置首次运行时，液位传感器11开始工作发出信号，PLC控制器14控制第一水泵6开始工作，从超纯水缸5中抽取超纯水至酸缸主体1内；同时液位传感器11工作控制水位至指定水位；同时PH传感器10指示第二水泵8工作，从稀硫酸缸7中抽取稀硫酸达到预设PH值时停止，此时PH传感器10检测稀硫酸浓度至少为7%；
（2）加热装置工作对内部溶液开始加热，溶液加热至40℃-60℃时温度传感器24控制电热管停止工作；磁力转子18以10000r/min-1500r/min开始工作；
（3）将污染的容器具放置于内圈提网2中，铂金网正极12与铂金网负极13接通电源15开始工作，电流密度设置在0.6A/cm2-0.8A/cm2，通风罩3开始启动，铂金网正极12产生新生态氢，酸缸主体1内部开始除汞工作；
（4）TDS传感器9工作，操控面板发出警示并蜂鸣，同时TDS传感器9指示第一水泵6开始工作从超纯水缸5中抽取超纯水，若TDS数据不满足要求时，废水从出水阀4流出，直至TDS数据满足小于1000mg/L要求时停止工作。
参考图14，为电解的电流密度与二价汞去除效率的关系条件示意图。
通过下述实验得出，酸缸主体1中加入新配置纯水，并加入汞标准物质使得酸缸中汞浓度为10μg/L，温度控制为20℃，硫酸浓度为2%（体积分数），通电时间为2h，搅拌速度1000r/min，设置不同电流密度条件下运行后，按照HJ694-2014原子荧光测定酸缸溶液中汞的残留浓度，并得到以下数据。由图14可知，电流密度在0.6-0.7A/cm2左右到达去除效率拐点，由于电流密度过大能耗问题增加，故选择0.60A/cm2为最佳电流条件。
参考图15，为稀硫酸浓度与二价汞去除效率的关系条件示意图。
通过下述实验得出，酸缸中加入新配置纯水，并加入汞标准物质使得酸缸中汞浓度为10μg/L，温度控制为20℃，选择图14中电流密度最优条件0.60A/cm2，通电时间为2h，搅拌速度1000r/min，设置不同电流密度条件下运行后，按照HJ694-2014原子荧光测定酸缸溶液中汞的残留浓度，并做图得到以下数据，由图15可知，硫酸浓度对汞的去除效率有极大影响，硫酸浓度为7%的时候达到拐点，由于酸缸主要功能是以清除浸泡容器中汞为目的，通常酸的浓度与汞洗脱正相关且这种含污条件无法具体模拟量化，所以酸缸硫酸浓度应保持大于7%以上，故硫酸选择浓硫酸10%为最佳条件。
参考图16，为溶液温度与二价汞去除效率的关系条件示意图。
通过下述实验得出，酸缸中加入新配置纯水，并加入汞标准物质使得酸缸中汞浓度为10μg/L，选择图14电流密度最优条件0.60A/cm2，并根据图15稀硫酸浓度10%，通电时间为2h，搅拌速度1000r/min,设置不同温度条件下运行后，按照HJ694-2014原子荧光测定酸缸溶液中汞的残留浓度，并做图得到以下数据，由图16可知，总体上汞的去除效率会随着温度的上升而上升，但考虑到由于酸缸中浸泡器具含容量瓶的测量器具，为了保持测量器具不发生形变导致器具精密度变差，因为通常容量可环境温度放置，环境温度通常最高为40℃，故选择40℃为最佳。
参考图17，为电解时间与二价汞去除效率的关系条件示意图。
通过下述实验得出，酸缸中加入新配置纯水，并加入汞标准物质使得酸缸中汞浓度为10μg/L，选择图14电流密度最优条件0.60A/cm2，根据图15硫酸10%,根据图16水温设置成40℃，搅拌速度1000r/min,设置不同运行时间条件下运行后，按照HJ694-2014原子荧光测定酸缸溶液中汞的残留浓度，并做图得到以下数据，由图17可知，随着运行的时间增加汞的去除效率增加，约6h后汞的去除效率达到了92.2%，考虑节能问题，选择运行6h为最佳条件。
参考图18，为搅拌转速与二价汞去除效率的关系条件示意图。
通过下述实验得出，酸缸中加入新配置纯水，并加入汞标准物质使得酸缸中汞浓度为10μg/L，选择图14电流密度最优条件0.60A/cm2，根据图15硫酸10%,根据图16水温设置成40℃，根据图17选择运行6h，选择不同搅拌转速条件下运行后，按照HJ694-2014原子荧光测定酸缸溶液中汞的残留浓度，并做图得到以下数据。如图18所示，运行6h条件下，随着转速的增加500-1500r/min汞的去除效率增加，当大于1500r/min时差异不大。
参考图19，为电解时间及搅拌转速与二价汞去除效率的关系条件示意图。
通过下述实验得出，酸缸中加入新配置纯水，并加入汞标准物质使得酸缸中汞浓度为10μg/L，根据图14电流密度最优条件0.60A/cm2，根据图15硫酸10%,根据图16水温设置成40℃，选择不同转速条件和不同运行时间条件下运行后，按照HJ694-2014原子荧光测定酸缸溶液中汞的残留浓度，并做图得到以下数据。由图19可知，搅拌速度提高可以减少去除，考虑能耗当1500r/min，运行4-6h后汞的去除效率达到峰值，故最终最佳运行条件为：电流密度0.60A/cm2、稀硫酸浓度10%、水温40℃、搅拌速度1500r/min，运行时间4-6h。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种自动化酸缸除二价汞装置，其特征在于，包括酸缸主体（1）、内圈提网（2）、通风罩（3）、出水阀（4）、超纯水缸（5）、第一水泵（6）、稀硫酸缸（7）、第二水泵（8）、TDS传感器（9）、PH传感器（10）、液位传感器（11）、铂金网正极（12）、铂金网负极（13）、PLC控制器（14）以及电源（15）；
所述酸缸主体（1）内部设置有内圈提网（2），所述内圈提网（2）两侧设置有手柄（16）；
所述酸缸主体（1）上方安装有通风罩（3）；
所述超纯水缸（5）出水端连接有第一水泵（6），所述第一水泵（6）出水端连通至酸缸主体（1）底部侧面；
所述稀硫酸缸（7）出水端连接有第二水泵（8），所述第二水泵（8）出水端连通至酸缸主体（1）底部侧面；
所述出水阀（4）采用电磁出水阀（4）并安装于酸缸主体（1）侧面；
所述铂金网正极（12）设置于酸缸主体（1）内部底部，铂金网负极（13）设置于酸缸主体（1）内侧壁上，所述电源（15）正极与铂金网正极（12）连接，电源（15）负极与铂金网负极（13）连接；
所述PLC控制器（14）分别与电源（15）、铂金网正极（12）、铂金网负极（13）、TDS传感器（9）、PH传感器（10）、液位传感器（11）、第一水泵（6）、第二水泵（8）以及出水阀（4）电性连接；
所述酸缸主体（1）上还设置有控制面板（17），所述控制面板（17）与PLC控制器（14）电性连接；
所述搅拌装置包括磁力转子（18）、转轴（19）、轴承（20）以及磁力驱动装置（21），所述磁力转子（18）安装于铂金网正极（12）底部，转轴（19）一端连接磁力转子（18），另一端连接轴承（20），所述轴承（20）密封安装于酸缸主体（1）上，所述磁力驱动装置（21）与PLC控制器（14）电性连接；
所述加热装置包括加热盘管（22）、加热器（23）以及温度传感器（24），所述加热器（23）安装于酸缸主体（1）上，所述加热盘管（22）设置于酸缸主体（1）内部底部且加热盘管（22）包围所述磁力转子（18）设置，所述温度传感器（24）设置于酸缸主体（1）内部，所述加热器（23）与温度传感器（24）分别与PLC控制器（14）电性连接；
所述通风罩（3）内设置有风道加热器（25），所述风道加热器（25）包括外圈壳（26）、内圈壳（27）以及固定环（28）以及加热片（29），所述内圈壳（27）设置于外圈壳（26）中心且内圈壳（27）与外圈壳（26）之间通过连接片（30）连接，所述内圈壳（27）中部中空设置形成流道（31），所述固定环（28）通过连接片（30）固定在内圈壳（27）与外圈壳（26）之间，沿所述固定环（28）的圆周方向上均匀设置有多个加热片（29）。
2.根据权利要求1所述的一种自动化酸缸除二价汞装置，其特征在于，所述铂金网正极（12）外周面设置有固定金属板（32），所述固定金属板（32）中部开设有固定凹槽（33），所述内圈提网（2）采用铂金制成，内圈提网（2）底部直径与固定凹槽（33）直径相同，所述内圈提网（2）底部卡接于固定凹槽（33）内并与铂金网正极（12）接触。
3.根据权利要求2所述的一种自动化酸缸除二价汞装置，其特征在于，所述铂金网负极（13）设置于酸缸主体（1）的内侧壁的下侧位置处。
4.一种采用如权利要求1-3中任意一项所述自动化酸缸除二价汞装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：自动化酸缸除汞装置首次运行时，液位传感器（11）开始工作发出信号，PLC控制器（14）控制第一水泵（6）开始工作，从超纯水缸（5）中抽取超纯水至酸缸主体（1）内；同时液位传感器（11）工作控制水位至指定水位；同时PH传感器（10）指示第二水泵（8）工作，从稀硫酸缸（7）中抽取稀硫酸达到预设PH值时停止，此时PH传感器（10）检测稀硫酸浓度至少为7%；
S2：加热装置工作对内部溶液开始加热，溶液加热至40℃-60℃时温度传感器（24）控制电热管停止工作；磁力转子（18）以10000r/min-1500r/min开始工作；
S3：将污染的容器具放置于内圈提网（2）中，铂金网正极（12）与铂金网负极（13）接通电源（15）开始工作，电流密度设置在0.6A/cm2-0.8A/cm2，通风罩（3）开始启动，铂金网正极（12）产生新生态氢，酸缸主体（1）内部开始除汞工作；
S4：TDS传感器（9）工作，操控面板发出警示并蜂鸣，同时TDS传感器（9）指示第一水泵（6）开始工作从超纯水缸（5）中抽取超纯水，若TDS数据不满足要求时，废水从出水阀（4）流出，直至TDS数据满足小于1000mg/L要求时停止工作。
5.根据权利要求4所述的一种自动化酸缸除二价汞方法，其特征在于，所述铂金网正极（12）与铂金网负极（13）接通电源（15）的工作时间为4-6h。
6.根据权利要求5所述的一种自动化酸缸除二价汞方法，其特征在于，所述自动化酸缸除汞装置的运行条件为电流密度为0.60A/cm2、稀硫酸浓度为10%、水温为40℃、搅拌速度为1500r/min。
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