CN1294300A - 二氧芑的激光分析方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的二氧芑类物质分析仪,向含有二氧芑类物质的气体或溶液中施加宽谱激光,从而对二氧芑类物质进行激光多光子电离,继而测量经过电离的二氧芑类物质。可以实时分析气体(比如废气)或液体(比如废水)内含有的二氧芑类物质。

Description

二氧芑的激光分析方法及装置
本发明涉及一种二氧芑(二恶英)类物质(dioxins)的激光分析方法和装置，适合于对存在于诸如废气或废水的气体或液体中的二氧芑类物质进行实时分析。更明确地说，本发明涉及一种用于在废气中没有时间延迟地实时地直接分析二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪，所述的废气可以是从焚化炉、热分解炉，或诸如城市固体垃圾焚化炉、工业垃圾焚化炉或污泥焚化炉的熔炉排出的；还包括根据上述分析仪的分析结果对炉内燃烧进行控制的燃烧控制系统；以及一个用于测量危险物质诸如混合在倾倒场所的渗透水或工业废水内的有机卤素物质聚集的二氧芑类物质分析方法和二氧芑类物质分析仪，以及使用上述分析方法或分析仪的废水处理系统。
微小含量的二氧芑就具有很高的毒性，因此需要发展对二氧芑的高灵敏度分析方法。这样，就诞生了这种可以高度灵敏地分析二氧芑的激光分析方法。近年来，曾经有这样的提法，就是结合超音速喷流光谱学和谐振增强的多光子电离(resonance enhanced multiphoton ionization)可以测量属于二氧芑类物质的氯代化合物的光谱(Mass Spectron，7，198(1993)，C．Weickhardt，R．Zimmermann，U．Bosel，E．W．Schlag，Papid Commun)。
然而，上述提法涉及一种分析气体的方法，该方法需要向真空装置中排出一气体试样作为喷流，并且将其在瞬间内冷却接近绝对零点，从而简化其光谱。这种方法对于二氧芑及其衍生物(以下称“二氧芑类物质”dioxins)的检测极限是大约ppb级，并且对实际的二氧芑分析必须有5到6位的该试样浓度。因此，这种方法花费了大量的时间和精力用于检测。
常规的人工分析需要1到2个月才能得到分析结果。这样，很难当天测量产生于焚化炉的二氧芑，并且必要时控制燃烧，进行操作以便总能达到适当的调整值。
此外，上述用于分析二氧芑类物质的方法，使用纳秒量级(10-9秒)脉宽的激光有选择性的电离。随着氯原子数量的增加，由于所谓的重原子效应会产生系统内部交叉形成三重系统，从而缩短激发寿命。因此，无法观察到离子信号。
有人提出了一种检测试样分子的方法，它包括用激光照射试样分子使其有选择性地电离(参见日本未审查专利公报No．222181／1996)。当对试样分子进行有选择性的电离时，仅可以实时检测那些选定的试样，而当前存在于废气中的二氧芑类物质的同系物则不会被实时地分析。另外，在有选择性的电离中使用具有良好检测灵敏度的纳秒激光。正如在前面介绍过的，在这种情况下，不能对二氧芑类物质进行实时分析。根据所提出的方法，只能测量到一种同分异构体。当测量其他物质时，需要波长扫描。在扫描波长进行测量时，对每一次测量都需要调整变化的波长。由于进行调整花费了这么多的时间，所以无法实时对二氧芑类物质的同系物进行分析。根据所述的提法，而且，如果波长仅改变了几皮米(pm)，有选择性的电离可能会导致显示检测峰值的失败，这样就需要对波长进行持续校正。在实际操作中，在紧邻焚化炉的位置检测二氧芑类物质时，需要外部阻尼装置以避免震动，而在每一次波长校正时，都会中断对二氧芑类物质的测量。
还提出一种方法，就是通过测量CO的浓度来估算二氧芑类物质的浓度，同时根据估算的结果来控制焚化炉等当中的燃烧。当CO浓度高达100ppm时，CO浓度和二氧芑类物质浓度之间的相关性是确定的。然而，如图14中所示，当CO浓度低至50ppm或更低的区段时，在二氧芑类物质浓度和CO浓度之间不具有相关性。因此，仅仅测量CO浓度不足以有效地控制燃烧从而避免产生二氧芑类物质。近年来，已经看到在低CO浓度下进行燃烧控制的法规。因而，需要直接即刻测量二氧芑类物质以便可靠地避免二氧芑类物质的产生。
二氧芑类物质的分解产物，比如氯苯(CB)和二氯苯(DCB)，在浓度方面被认为与二氧芑类物质相关。对这些分解产物或二氧芑类物质前体的测量不是直接的二氧芑类物质测量，而不能导致对焚化炉内状态的严格评价。因此需要对废气的实时分析，并且希望利用分析结果进行燃烧控制。具体说，无法判断是否二氧芑类物质的分解产物的降低意味着二氧芑类物质的产生得到抑制或者是二氧芑类物质的分解得到抑制。
如上所述，在测量其浓度与二氧芑类物质浓度相关的物质时，用有选择性的电离测量一个特殊的物质。如果由于其他因素的影响，比如激光光轴的位移和采样管线的堵塞，尽管二氧芑类物质实际存在而不能检测到它们，就无法正确测量出二氧芑类物质的浓度。为了克服这一缺点，需要提供两个测量装置并且当监控得到的数据时进行实施分析。在这种情况下，需要一个外部分析仪。
按照惯例，将污水，比如工业废水或倾倒场所的渗水，置于一个调整槽内，在那里对其数量和pH值激进行调整。接下来，在一个生物调解槽内去掉经过调整的污水中的有机物和氮组分，并且在凝固-沉淀槽内加入凝固剂对其进行凝固从而分离出重金属以及悬浮凝固体(SS)。接下来，使浮在表面的加速氧化，从而使从中所包含的难以分解的有机物质包括二氧芑类物质分解。于是，氧化的液体经过一个沙过滤塔和一个活性炭吸收塔，之后作为已处理水排放。一种含有二氧芑类物质的水的净化方法，这种二氧芑类物质是一种很难分解的有机物，该方法包括向含有有机氯组分的水中加入过氧化氢，并且施加紫外线照射以分解组分。还出现过一种通过引入臭氧来代替紫外线照射进行辐射来分解二氧芑类物质的方法。
根据常规的方法，反复使用有机溶剂将废水浓缩进行二氧芑的分析。通常，需要花费70小时以上的很长一段时间，进行快速测量是很困难的。为了减少废水中的二氧芑类物质浓度，已经采用了上面所述的紫外线或大量臭氧注入。响应废水中的二氧芑类物质浓度的测量依然很困难，而在过量的紫外线照射或臭氧环境下的二氧芑类物质的分解是普遍的事实。这样，需要适于废水中有害物质，包含二氧芑类物质的浓度分解的方法。
实现本发明是为了克服已有技术的上述问题。本发明的目的就是提供一种激光分析二氧芑类物质的方法和装置。该方法能够实时分析气体(比如废气)或水(比如废水)中的二氧芑类物质。
本发明的一个方面是用于向含有二氧芑类物质的气体或溶液中施加激光从而对二氧芑类物质进行激光多光子电离，继而测量电离化的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪。
这样，能够实时进行二氧芑类物质的分析。
该发明的另一个方面是一个二氧芑类物质分析仪，它包括：
用于直接对从焚化炉、热分解炉或熔炉内排放出的废气中的含有二氧芑类物质的燃烧气体进行采样的采样装置；
使用具有脉冲阀的喷嘴向真空腔体内喷射所述的含有二氧芑类物质的采样气体以形成超音速喷流的喷射装置；
激光施加装置，用于向所喷射的超音速喷流施加宽谱激光，从而在谐振增强的电离过程中形成二氧芑类物质同系物的分子离子；以及
一个飞行时间质谱仪，用于分析最后得到的二氧芑类物质的分子离子，并且其中：
对燃烧气体内的二氧芑类物质的同系物进行直接分析。
本方面消除了测量二氧芑类物质的代替物，比如CO的负担，还根据所述代替物浓度和二氧芑类物质浓度之间的相关性分析二氧芑类物质。可以直接对燃烧气体中的二氧芑类物质的同系物进行分析。与有选择性的电离不同，不需要费力的波长调整，而且简单的分析可以实现对二氧芑类物质的高灵敏度检测。
宽谱激光可以是脉宽短于被测分子的电子受激状态寿命的激光。
根据这一构造，可以同时测量二氧芑类物质的同系物。
该激光可以是2到500飞(毫微微)秒的飞秒激光。
根据这一结构，可以同时分析二氧芑类物质的同系物。
所述激光的波长可以是在240到350nm范围内的固定波长。
根据这一结构，可以同时分析二氧芑类物质的同系物。
所述喷射装置可以具有用于将试样气体沿与离子的飞行方向同轴的方向喷射的脉冲阀，而所述激光可以从垂直于喷流从脉冲阀喷出方向的方向施加。
根据这一结构，可以用一个离子检测器检测到喷射的试样气体中的二氧芑类物质电离得到的所有离子。
所述喷射装置的喷嘴可以是一个狭缝喷嘴。
根据这一结构，喷射的气体可以成型为矩形，并且能够得到进一步提高的检测灵敏度。
采样装置可以是一个装备有用于过滤掉废气中灰尘的过滤器的采样管。
根据这一结构，可以避免采样管中的阻塞。
该采样装置可以包括回流装置。
根据这一结构，如果发生阻塞，可以立即对发生阻塞的采样管进行冲洗，而不会中断分析。
可以将采样装置的一个前端部置于焚化炉、热分解炉或熔炉或者废气烟道内的至少一个位置上。
根据这一结构，可以根据需要选定进行二氧芑类物质分析的场所。
所述的飞行时间质谱仪可以是一个反射型质谱仪。
这一结构提高了分析灵敏度。
本发明的另一个方面就是一个二氧芑类物质分析方法，包括：
利用激光对废气或废水中的二氧芑类物质进行多光子电离，该废气是从焚化炉、热分解炉或熔炉中排放出来的；并且
同时对所述二氧芑类物质的同系物进行分析。
根据这一方面，可以同时对二氧芑类物质的同系物进行分析。
所述的宽谱激光可以是宽度为2到500飞秒的飞秒激光。
根据这一结构，可以同时对二氧芑类物质的同系物进行分析。
本发明的另一个方面是一个焚化炉内的第一燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔沪内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
上述可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
燃烧气体控制装置，
其中可以在没有时间延迟的情况下检测二氧芑类物质的浓度，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变适量的燃烧空气。
根据这一方面，可以进行避免产生二氧芑类物质的燃烧。
在燃烧控制系统中，所述的燃烧空气控制装置可以控制适量的空气以及主要燃烧空气和第二燃烧空气中之一或二者的氧气浓度。
根据这一结构，可以产生依据燃烧状态而不会产生二氧芑类物质的燃烧。
本发明的另一个方面是一个焚化炉内的第二燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，它包括：
上述可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
用于去除废气中灰尘的灰尘收集／去除装置，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变用于吸收二氧芑类物质的吸收剂喷剂量。
根据这一方面，可以根据需要喷射吸收剂，并且可以控制合适的吸收剂的量。
本发明的另一个方面是一个焚化炉内的第三燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
上述可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
燃烧空气控制装置，以及
用于去除废气中灰尘的灰尘收集／去除装置，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变适量的燃烧空气，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变用于吸收二氧芑类物质的吸收剂喷射量。
根据这一方面，可以进行能避免二氧芑类物质产生的有效的燃烧，并且还可以根据需要喷射吸收剂，而且可以控制在一个合适的喷射量。
本发明的另一个方面是一个焚化炉内的第四烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
上述可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
一个稳定燃烧器，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度将支持气体注入废气中从而在废气中将二氧芑类物质燃烧掉。
根据这一方面，可以避免将二氧芑类物质排放到大气中。
本发明的另一个方面是一个焚化炉内的第五烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
上述可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；
燃烧空气控制装置；以及
稳定燃烧器，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变燃烧空气的量，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度将支持气体注入废气中从而在废气中将二氧芑类物质燃烧掉。
根据这一方面，可以进行能避免二氧芑类物质产生的有效的燃烧即使发生在烟道中的二氧芑类物质再合成，也可以避免将二氧芑类物质排放到大气中。
所述的二氧芑类物质分析方法包括：
将激光施加到被测溶液表面，从而在表面上进行二氧芑类物质的激光多光子电离；以及
确定被测溶液中的二氧芑类物质浓度。
在所述的二氧芑类物质分析方法中，所述的激光可以是纳(毫微)秒激光或飞秒激光。
在所述的二氧芑类物质分析方法中，所述的激光可以是波长为300nm或更短的激光。
上述二氧芑类物质分析仪可以包括：
用于向容器中的被测溶液的液面施加激光的激光器装置；
置于容器中的被测液体液面对面的反电极；
用于在反电极和容器之间提供高电压的高压源；以及
用于放大和处理获得的电流信号的处理器。
在所述二氧芑类物质分析仪中，施加到被测溶液表面上的激光的入射角可以是15度或更小。
在所述的二氧芑类物质分析仪中，所述激光可以是纳秒激光或飞秒激光。
在所述的二氧芑类物质分析仪中，所述激光波长可以是240到300nm范围内的一固定波长。
本发明的另一个方面是一种用于分解废水中的难分解物质的废水处理系统，包括：
本发明所述的可以测量废水中二氧芑类物质浓度的二氧芑类物质分析仪，其中：
不需要时间延迟对二氧芑类物质的浓度进行检测，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度在羟基原子团(hydroxyl radicals)的作用下将废水的二氧芑类物质分解。
根据以下的详细描述和所附附图可以更全面地理解本发明，而这些并非对本发明的限制，其中：
图1是根据本发明一实施例的二氧芑类物质分析仪的简图；
图2(A)和2(B)是表示离子飞行方向的概念图；
图3是表示飞行到检测器的二氧芑类物质离子云的简图；
图4是装备有狭缝喷嘴的喷射装置的简图；
图5(A)和图5(B)图示了分别使用脉宽为500fs的脉冲激光(A)和脉宽为15ns的脉冲激光(B)所作的甲苯-单氯苯混合物分析的结果；
图6(A)和图6(B)分别图示了脉宽为500fs的脉冲激光(A)和脉宽为15ns的脉冲激光(B)的光谱宽度；
图7(A)和图7(B)图示了在低浓度情况下二氧芑类物质同系物的分布；
图8(A)和图8(B)图示了在高浓度情况下二氧芑类物质同系物的分布；
图9图示了二苯并对呋喃四氯化物(dibenzo-p-furnantetrachloride)(T4CDF)的光谱测量结果；
图10图示了二苯并对呋喃五氯化物(dibenzo-p-furnantetrachloride)(P5CDF)的光谱测量结果；
图11是具有一激光发射器和与其装在一起的真空腔以形成分子束流的二氧芑类物质分析仪的简图；
图12是燃烧控制系统的简图；
图13图示了燃烧控制前后的状态；
图14图示了CO浓度和二氧芑类物质浓度之间的相关性；
图15是用于分析溶液中的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪的简图；
图16是用于分解废水中的难分解物质的废水处理系统的简图。
以下将结合附图对本发明的实施例进行描述，但是这些绝不是对本发明的限制。
图1是根据本发明一实施例的二氧芑类物质分析仪的简图。如图1所示，本实施例的二氧芑类物质分析仪包括：采样装置14，它包括一用于直接对含有二氧芑类物质的燃烧气体10进行采样的采样管13，所述的含有二氧芑类物质的燃烧气体是从焚化炉、热分解炉或者熔炉(以下可能简称为炉)的炉内烟道11中排放出来的，所述的采样管13在其前端具有过滤器12；用喷嘴17将含有二氧芑类物质的采样气体15喷射进真空腔18的喷射装置19，其中喷嘴17上带有用于形成超音速喷流16的脉冲阀；激光施加装置22，用于将宽谱激光20施加到喷射出的超音速喷流16中，以便在电离过程增强的谐振中形成二氧芑类物质同系物的分子离子21；以及一个飞行时间质谱仪24，用于分析最后得到的二氧芑类物质的分子离子21，该质谱仪24具有一离子检测器23。按这种形式构成，该二氧芑类物质分析仪能够对燃烧气体11内的二氧芑类物质的同系物进行直接分析。
在图1中，附图目标25代表了一个脉冲发生器，26是一个脉冲驱动器，28是一个数字示波器，29是一个信息处理器，30是一个光检测器，31到34是电极，35是镜子，36是聚光透镜，而37是一个激光引导窗。
在上述的分析仪中，来自激光施加装置22的激光被反射镜35反射。聚光透镜36对经反射的激光聚焦，并通过激光引导窗37将该激光引导到真空腔18内。另外，将来自炉内的采样气体15导入喷射装置19的脉冲喷嘴17。脉冲发生器25产生TTL信号，该信号控制脉冲驱动器26在一确定周期(200到500μs)内开启脉冲喷嘴17，从而形成超音速喷流16。所述的脉冲发生器25还产生延迟信号以控制该宽谱激光20，这样可以当待测喷流中的分子到达电极31和32之间的空间时将激光施加到所述超音速喷流16上。
激光是脉冲形式的。这样，当没有激光振荡的情况下试样的引入会增加真空系统的负担，而浪费用于分析所需的试样。因此，可以以脉冲形式，与激光的振荡周期同步地引入试样。
将最终的分子离子21引入由电极31、32、33、34构成的电子透镜形成的电场中，之后由离子检测器23对其进行检测。本系统构成一个飞行时间质谱仪。这样，即使掺入了低电离电势的分子和在非谐振电离中产生了离子，可以根据质量数的差别将这些离子从所需分子中区分出来。在离子检测器23中能够获得与离子数目成比例的电信号。由前置放大器27对这些电信号进行放大，可以用数字示波器28监视质量光谱。为了处理质谱数据，将该信号传送给信息处理器29进行信号处理。
如上所述，本发明一同使用了谐振增强的多光子电离(REMPI)以及飞行时间质谱测定法(TOFMAS)，还使用了宽谱(飞秒激光)激光。这样，本发明能够同时测量二氧芑类物质的同系物。
根据本发明，由飞行时间质谱仪24测量质量光谱。如果在长时间测量中激光强度发生变化，比如特性改变，这样，提供了光检测器30用来检测激光强度。用光检测器30检测激光强度。必要时，可以使激光强度标准化，可以对该强度进行校淮以提高质量光谱数据的准确度。
本发明使用长波长的激光作为所述的激光20，这样可以同时电离燃烧气体中的二氧芑类物质的同系物。即使掺入了低电离电势的分子和在非谐振电离中产生了离子，由于使用飞行时间质谱仪来检测离子，可以根据飞行时间的差别进行准确的分析。
采样装置14的采样管13的前端部装备的过滤器12，最好是一个可以经受高温的金属过滤器。为了避免采样管13阻塞，最好使用除尘率为99％或更高的过滤器。为了避免采样装置14的采样管13的过滤器12发生阻塞，可以装备回流装置，例如，可以利用氮气吹扫进行回流冲洗。
根据本发明，使用宽谱激光。因此，就会同时将二氧芑类物质以外的许多有机分子电离。这样，二氧芑类物质以外的那些有机分子(比如苯)就可以用作指示器。通过监视有机分子的信号强度的改变，能够对阻塞进行监视。或者，不考虑信号强度的改变，而每隔一定的时间间隔用氮气的回流对过滤器进行清洗。
将采样管13的前端暴露在炉子内或烟道内燃烧气体的高温当中。这样，二氧芑类物质的再合成则不太可能在这一场所发生。因此，能够直接对炉内的二氧芑类物质同系物的分布进行采样。
在内实施例中，在烟道内装有过滤器12。当然，可以将过滤器12插入到采样管13的中途。
采样管13的外围覆盖有保护装置13a从而将管的温度保持在120到200℃。如果管道的温度低于120℃，由于在燃烧气体10内含有许多水而会发生冷凝。在200℃以上的高温，二氧芑类物质的再合成将开始。120到200℃的温度范围正是为了避免这些。
燃烧气体的吸入率最好是0．5到1．0升／分。这是为了避免废气中亚微细粒量级的灰尘粘着在管道上。此外，最好将采样管13内部用包覆材料比如二氧化硅(如硅钢(silicosteel))覆盖。这是为了避免二氧芑类物质粘着在采样管13内侧。
为了得到长波长的激光，最好用飞秒脉冲激光器(1fm=10-15秒)作为激励激光器。所述宽谱激光的一个实例就是脉宽小于被测分子电子受激状态寿命的激光。特别首选的激光是2到500飞秒(最好是150到300飞秒)的飞秒激光。因为是上述飞秒激光，三次谐波半导体激光器，受激准分子激光器、或者钛蓝宝石激光器都是可用的。
并不限制测量所用的波长，只要它是可以将二氧芑类物质和二氧芑类物质的前体激发和电离的波长就可以。在240到350nm的范围内的固定波长就可以。这是因为飞秒激光的频谱宽度很广，因此不需要根据被分析的目标类型来选择严格的波长。如图5(A)所示，当将任意固定波长(248nm)和脉宽为500fs的脉冲激光施加给甲苯和一氯代苯的混合物时，可以观察到两种物质的峰值，这意味着电离和分析都可以。另一方面，如图5(B)所示，当将脉宽为15ns的脉冲激光施加给甲苯和一氯代苯的混合物时，无法将一氯代苯电离，而只能观察到甲苯的峰值。这是因为，一氯代苯暴露在纳秒量级的激光中时被激发，而由于氯原子的存在而难以有效地电离。
根据Heisenberg的不确定性原理，当激光脉宽短的时候，波长分辨能力变坏。如图6(A)所示，当脉宽为例如300飞秒时，分辨能力扩大到大约8nm。这样，多种二氧芑类物质能够同时受激发和电离(固态峰值)。如图6(B)所示，通过对比，用常规的纳秒脉冲激光器，仅有选择性地以0．6pm的高分辨能力进行电离。此外，由于二氧芑类物质中氯原子的重原子效应，电离效率降低。因而，灵敏度不足，难以进行检测。因此，使用脉宽小于本发明中分子的原子受激状态寿命的超短脉冲激光(飞秒激光)就可以对二氧芑类物质的同系物进行检测。
在分析二氧芑类物质的同系物时，根据质量光谱可以立即将具有不同分子重量的试样区分开。即使是同样分子重量的物质，通过事先对目标质量数的离子信号的波长相关性进行检测，也能够将同分异构体区分开。
与作为废气中二氧芑类物质的常规值(该值对应于二氧芑类物质的实际浓度5ng／Nm)的0．1ng-TEQ／Nm2(TEQ：毒性当量)相对应的特定的同分异构体和二氧芑类物质前体的检测灵敏度是这样的，对于二氧芑类物质的特定同分异构体的实例二苯并呋喃五氯化物的总浓度，需要为0．5ng／Nm(0．03pptv)，对于二氧芑类物质前体的实例氯苯的总浓度，需要为2000ng／Nm(4pptv)，而对于单氯苯来说是200ng／Nm(20ppt)。根据本发明，不进行有选择性的电离，但是可以将所有的二氧芑类物质的同系物和前体物质电离，从而可以对其总量进行测量。
如图7(A)和7(B)以及图8(A)和8(B)所示，所测量到的炉内的废气中的二氧芑类物质的分布是这样的，在气态二氧芑类物质同系物中，呋喃同系物比如二苯并对呋喃四氯化物(T4CDF)到二苯并对呋喃七氯化物(H7CDF)其浓度高于二氧芑同系物比如被视为具有潜在毒性的二苯并对二氧芑四氯化物(T4CDD)到二苯并对二氧芑五氯化物(P5CDF)。通过测量这些呋喃同系物，可以测量二氧芑类物质的相对数量。
图9和10图示了二苯并对呋喃四氯化物(dibenzo-p-furnanterachloride)(T4CDF)和二苯并对呋喃五氯化物(dibenzo-p-furnanpentachloride)(P5CDF)的光谱理论计算结果。检测峰值位于260nm附近，而二苯并对呋喃五氯化物的峰值与二苯并对呋喃四氯化物的峰值相比前移至270nm。二苯并对呋喃八氯化物也具有275nm附近的峰值。这样就证明了将这些组分暴露于波长为260nm的激光中可以将它们电离并对其进行测量。
在本发明中，将激光20施加给采样气体15对其电离的位置最好在x／D=10到70(15＜x／D＜50更好)范围内，最好是x／D=约31，那是由喷嘴直径(D)和喷嘴位置及激光使用位置之间的距离(X)限定的关系，应用于常规的分子束光谱学中所述关系，具体说就是，当所述喷嘴直径是0．8mm时，将激光施加在离所述喷嘴孔大约25mm远的位置。
当使用飞秒激光时，从喷嘴喷射出后仍然会立即发生分子碰撞，并且冷却不足。在试样进入平移(translational)状态，可以将其充分激化和电离。原因如下：在有选择性的电离中，充分的冷却到接近绝对零点有助于提高灵敏度和选择性。在本发明中，从另一方面说，不需要有选择性的电离，于是就不需要充分的冷却。
在本发明中，为了改进利用飞秒激光对二氧芑类物质的同系物进行测量，喷嘴装置19可以包括具有脉冲阀的喷嘴17，用于沿与分子离子21的飞行方向同轴方向喷射采样气体15。还可以从垂直于从喷嘴17的脉冲阀中喷射出的超音速喷流16方向的方向施加激光20。
在本发明中，形成超音速喷流16的分子束的喷射方向与离子的飞行方向同轴(该同轴方向在后面被指定为[x-轴方向])。如图2(A)所示，因而，在将所喷射的采样气体中的二氧芑类物质电离得到的所有离子(轻离子到重离子)均到达离子检测器23。另一方面，如图2(B)所示，在使用纳秒激光进行有选择性的电离时，形成超音速喷流16的分子束的喷射方向，即[Y-轴方向]，与离子飞行方向[X-轴方向]垂直。在这种情况下，根据离子的重量施加电场，从而将所需要的离子引导进入离子检测器。这样，很难将所有离子都引导进离子检测器。
因此，为了测量二氧芑类物质的同系物以及它们分解产物的二氧芑类物质前体，分子束的方向和离子的飞行方向的一致是至关重要的。例如，在图2(A)的情况下，当轻离子是苯，重离子是二氧芑类物质，而中间重量的离子是二氧芑类物质前体，所有的电离物质到达检测器。在图2(B)中，只有特殊类型的离子能够到达检测器，这样就降低了同系物分布的一致测量的准确度。此外，在图2(B)的情况下，由于电场和电极之间的关系，可以从电极的一侧表面施加激光，从而干扰电场。这样，喷嘴和电极之间的距离不能缩小。图2(A)的结合不会干扰电场，并且能够使喷嘴17和电极31互相离得更近。因而可以以高采样密度的状态施加激光，从而可以提高检测灵敏度。
图3是一个二氧芑类物质的离子云飞行到检测器的状态的简图。在图3中，装有电极31到34，电极31上加有电压Vs，而电极32上加有电压Vd。在电极31和32之间形成离子云39，电极31和32之间的距离是，例如0．8cm，而电极32和33之间的距离是，例如0．5cm。最后的离子云39在长度为L的飞行管(未示出)中飞行，随后由离子检测器23对其进行检测。被激光电离的区域宽度有限，根据离子的形成位置，最终离子的加速方式不同。假使质量数相同，离子到达离子检测器23的时间不同，这样导致了分辨能力的降低。为了克服这一缺点，使用电极31和32对离子进行二级加速。当离子到达离子检测器23时，离子形状是平的。这样，同时形成的离子可以被同时检测，而不会有时间延迟，从而提高了检测灵敏度。
接下来介绍改进了从本发明的狭缝喷嘴喷射试样到真空腔内的方式的装置，它直接检测二氧芑类物质，快速而灵敏度高，且不需要进行浓缩过程。
作为一种增加灵敏度的方法，已经知道就是通过一个聚焦透镜提高激光的收敛程度。然而，这种方法不足以提高检测灵敏度。因此，本发明旨在通过将狭缝喷嘴的喷射形成矩形形状，进一步改进检测灵敏度。如图4所示，狭缝喷嘴17具有矩形的喷射孔17a，二氧芑类物质与氦气一同在真空腔(未示出)内形成喷流16。由于狭缝喷嘴17的喷射孔17a是矩形的，喷流16在所施加的激光20的前进方向上成矩形。在这一区域内，喷流16被有效电离。在图3中，激光20沿与展开面垂直的方向施加。在图4中，阴影区域x代表实际存在被测离子的区域的离子化有效体积。上述结构使针孔形喷嘴可以提供足够的灵敏度。
根据该实施例，不需要浓缩就可以检测到二氧芑含量(C)=1014=0．01ppt的试样。由于超音速喷流产生的分子束16与能够施加激光20的区域有很大的重叠，可以进一步提供检测灵敏度。
此外，如图4所示，在本发明具有矩形喷射孔17a的狭缝喷嘴17的气体喷射端装有一送气限制器17b。由于这一措施，抑制了分子束16沿矩形短轴向的进一步扩散。因此，与没有送气限制器17b相比，未经激光照射的分子数明显减少。这样，能够进一步提高灵敏度。
另外，图3所示的作为离子检测器23的网状电极31、32、33以及离子检测MCP(微通道板)是矩形的。这样，能够没有浪费地捕获电子，并且可以提高灵敏度。
接下来，介绍本发明的测量装置的其它具体实施例。
图11是具有一激光发射器和与其装在一起的真空腔以形成分子束流的二氧芑类物质分析仪的简图。
如图11所示，根据本实施例的二氧芑类物质分析仪总共包括：采样管13，用于对从焚化炉、热分解炉或熔炉内排放出来的含有二氧芑类物质的燃烧气体11直接进行采样，该采样管13的前端具有一过滤器(未示出)；喷射装置19，它使用具有能形成超音速喷流16的脉冲阀17a的喷嘴17将含有二氧芑类物质的采样气体15喷射到真空腔18内；支撑在光座40上的激光施加装置22，用于在谐振增强电离过程中将宽谱激光20施加到喷射出的超音速喷流16中以形成二氧芑类物质的同系物的分子离子21；反射型飞行时间质谱仪24，用于分析飞行管41内的二氧芑类物质，在飞行管41内飞行着所得的分子离子21，光谱仪24具有一个离子检测器23和一个反射器(reflectron)42；以及一个用于处理由离子检测器检测到的信息的信息处理器29。举例说，可以提供测量2m高1．5m宽2m长的小型分析仪。这样的一个分析仪安置在炉子附近，以便即时直接地分析燃烧气体11中的二氧芑类物质的同系物。在图11中，目标43代表门控阀门(gate valve)，44和45是抽真空装置，用于减少真空腔18和飞行管41内的压力，46是真空抽吸系统的电源控制面板，而47是激光系统电源。光座40上的激光施加装置22以及质谱仪24装在同一框架上。与将它们装在不同的框架上相比，不需要响应各自框架的固有震动的波长校正，并且可以提高灵敏度。
根据本发明，为了增加检测灵敏度，所使用的质谱仪24是反射型的。这种光谱仪是基于以下原理的：具有相同质量的离子，转化能量较大(更小)的离子在被反射前进入电场更深(更浅)，因而飞过实际上更长(更短)的距离。这样，可以在同一时刻将不同能量的离子集中起来。为了避免离子检测器(MCP)23被试样中的有机气体损坏，可以使用有足够容量的抽吸装置。
在上述结构中，真空腔18内是10-5托(1．33×10-3帕)，而飞行管41内是10-7托(1．33×10-5帕)。
如上所述，使用本发明二氧芑类物质分析仪可以同时电离和测量二氧芑类物质的同系物，而不需要扫描激光波长。利用有选择性电离对仅仅一个物质进行的常规测量，很难将炉内目标物质浓度的实际减少和由于采样中的异常现象引入测量装置的目标分子浓度的视在减少区分开。通过直接分析二氧芑类物质，本发明解决了上述问题。
根据所述的常规测量方法，仅能够测量一个特殊同分异构体。当测量其他物质时，需要波长扫描。在扫描波长时进行测量，需要对每次测量进行改变波长的调整。所述的调整花费了大量时间以至于不能实时分析废气中的二氧芑类物质同系物。根据本发明，能够分析二氧芑类物质的同系物，不需要波长扫描和波长校正，能够大大降低长期持续测量中的运行成本。
评价是否二氧芑类物质的分解产物的减少意味着二氧芑类物质的产生得到抑制，或者二氧芑类物质的分解已经得到抑制，曾经是不可能的，尽管二氧芑类物质正在产生。本发明能够直接测量二氧芑类物质，而这可以为燃烧控制提供准确的信息。
在测量其浓度与二氧芑类物质的浓度相关的物质时，根据常规的有选择性的电离，需要测量一个特殊类型的物质。如果由于其他原因，比如激光光轴移动或者采样管发生阻塞，这个特殊物质无法检测，尽管二氧芑类物质实际存在，也无法可靠地测量到它的浓度。根据本发明，通过对比，可以同时测量比二氧芑类物质更多的有机分子。通过监视这些有机分子的状态，可以立即发现阻塞等问题的发生。这就不需要象在以往技术中那样，在进行测量时，同时使用测量装置和基准装置，因此简化了测量设备。
下面，将介绍使用本发明的测量装置的炉子控制方法。
图12是燃烧控制系统的简图。如图12所示，本发明实施例的控制系统是一个用于向炉子51内注入燃烧物料52的炉内的燃烧控制系统，所述的炉子51可以是焚化炉、热分解炉或熔炉，将燃烧产生的热量保持在一恒定的水平，并且抑制含有二氧芑类物质的有害气体的产生。这个控制系统包括能够即时测量炉子51内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪53，以及燃烧空气控制装置54，借此，检测了二氧芑类物质的浓度而没有时间延迟，并根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变燃烧空气的量。在本实施例中，炉子51是一个底部有流化床(fluidized bed)55的流化床炉。在流化床55的下游装有灰槽56用于将可燃物料燃烧后的灰烬传送到预定的位置。经中间有一个主燃烧空气量控制阀57的管路58将一强制通风扇59连接到流化床55。从流化床55的底部向任意位置注入主燃烧空气。在流化床炉51底部附近，在中间装有第二燃烧空气量控制阀60的管路61上连接一强制通风扇62。第二燃烧空气用于在流化床炉51的上部，燃烧由主燃烧产生的燃烧气体。在流化床炉51的底部侧壁上，装有一个燃烧物料供给漏斗63，用于向流化床55内注入燃烧物料，如城市固体垃圾。在漏斗63的底部，有一个马达驱动的进料器64，用于将燃烧物料52推出到流化床55内。在流化床55内将进料器64供给的燃烧物料52汽化，并于流化床炉51的内流化床55上部燃烧。在流化床炉51上部，顺序地连接一个锅炉65，用于冷却流化床炉51内燃烧产生的高温燃烧气体，废气处理设备66用于去除危险气体和颗粒物质，用于吸入废气的诱导通风扇67，以及一个用于将废气释放到大气中的烟囱68。在废气处理设备66附近，装有一喷雾器69。在必要时用于喷洒氢化钙、活性炭等到设备66中。在流化床炉51的上部，装有用作能够即时测量炉内废气中二氧芑类物质浓度的测量装置的二氧芑类物质分析仪53。这个分析仪53具有如图1或图11所述的结构，并且所述测量信息电连接至控制器71。控制器71与主燃烧空气量控制阀57、第二燃烧空气量控制阀60、氧气量调节阀73和稳定燃烧器72电连接。
燃烧控制可以根据需要通过进行主燃烧空气量控制或第二燃烧空气量控制、燃烧空气中的氧气浓度控制或任何这些类型的控制来实现。如果控制器71具有内置式的预测控制装置，则控制器71能够根据基于二氧芑类物质分析仪53的测量结果的时间系列数据预测二氧芑类物质浓度的变化。该预测控制装置具有一模糊控制器，用于控制基线(平均值)，以及一个浑沌控制器，用于抑制二氧芑类物质的产生。该浑沌控制器根据基于二氧芑类物质分析仪53的测量结果的时间系列数据预测未来某具体时间的二氧芑类物质浓度，而如果预测到峰值的发生，它计算出一个操作变量用于增加第二燃烧空气量。模糊控制器掌握住废气测量结果与二氧芑类物质浓度设置值之间的偏差，并且计算一个操作变量用于将该偏差减小至零。在浑沌控制器确定的操作变量与模糊控制器的操作变量之和的基础上，操作主燃烧空气量控制阀57和第二燃烧空气量控制阀60以控制该设备的二氧芑类物质浓度。
下面将介绍使用浑沌理论利用上述结构的燃烧控制系统的燃烧控制操作的实例。然而，本发明的燃烧控制并不仅限于此。
将易燃材料52，比如城市固体垃圾，从易燃材料供给漏斗63注入到流化床炉51的流化床55内。注入的易燃材料在流化床55上被汽化并在流化床炉51内燃烧。锅炉65将所得的废气冷却，由废气处理设备66如过滤灰尘收集器去除有害气体和颗粒物质。接着，引导通风扇67将处理过的气体吸入，并从烟囱68排放到大气中。在流化床炉51上部，二氧芑类物质分析仪53即时测量二氧芑类物质浓度，基于测量结果的信号传送到预测控制器(未示出)。预测控制器根据浑沌理论预测二氧芑类物质浓度的变化。预测控制器的信号传送到控制器71，它调节主燃烧空气量控制阀57和第二燃烧空气量控制阀60的开度，从而调节主燃烧空气和第二燃烧空气的量。
如上所述，二氧芑类物质分析仪53装在流化床炉51的上部，以实时测量燃烧气体内的二氧芑类物质浓度。在这一浓度的时间系列数据的基础上，预测控制器使用浑沌理论预测一氧化碳浓度的变化。在上述预测的基础上，调节流化床炉51底部的主燃烧空气和第二燃烧空气。这样，可以将二氧芑类物质浓度峰值抑制在预定值或更低，并且能够降低二氧芑类物质的产生量。
将要新安置的炉子的出口处的二氧芑类物质浓度目标值定为0．5ng-TEQ／Nm3，对这一浓度进行测量很必要。对应于0．1ng-TEQ／Nm3的二氧芑类物质浓度，一氯代苯(二氧芑类物质的前体)和二苯并呋喃五氯化物(P5CDF)的浓度分别是20ng／Nm3和0．5ng／Nm3。可以使用本发明的装置检测这些浓度。
本发明二氧芑类物质分析仪的使用，使延迟时间为5到20秒的炉内以及废气烟道内二氧芑类物质的实时检测成为可能。因此，如图13所示，以这样的方式进行测量，测量仪器的检测值B跟随炉内的二氧芑类物质(DXN)峰值A。因此，当发现二氧芑类物质浓度升高后马上进行上述控制，检测到表示对二氧芑类物质的产生进行控制的峰值C。
如上所述，废气的采样位置并不是限制在炉内的位置，当需要时，可以设置在炉子到锅炉65的烟道中，或者是从锅炉65到废气处理设备66的烟道中。特别可以将二氧芑类物质分析仪53装在锅炉65和废气处理设备66之间，如果在炉内没有二氧芑类物质产生，则能够判断二氧芑类物质是由于二氧芑类物质前体的再合成从炉子的下游产生。在这种情况下，从喷雾器69中喷洒活性炭，一种吸附剂，从而可以将废气中的二氧芑类物质吸附掉，进而可以避免将它们排放到外界。不采用喷洒活性炭，也可以在烟道内安装稳定燃烧器72，一种辅助燃烧装置，从而将产生的二氧芑类物质燃烧掉。
下面，将参考附图15介绍分析溶液比如废水中的二氧芑类物质的装置和方法。
如图15所示，根据本发明的二氧芑类物质分析仪100包括一个激光装置104，用于向容器101中的被测溶液102表面施加激光103；置于容器101中的被测液体102液面对面的反电极105；用于在反电极105和容器101之间提供高电压的高压源106；以及数据处理装置107，它包括用于放大获得的电流信号的放大器107a、用于将放大器的模拟信号转换成数字信号的A／D转换器107b以及用于描绘处理信号的监视器107c。使用这一分析仪100，将激光103施加到被测溶液102的表面上从而对表面上的二氧芑类物质进行激光多光子电离，并且对被测溶液中的二氧芑类物质浓度进行测定。
根据本发明，废水中的二氧芑类物质浓度能够被检测到低至pg／升量级的水平。这样，可以快速分析废水中的二氧芑类物质浓度，而不象常规的测量废水中二氧芑类物质浓度的萃取方法那样，需要72小时的分析时间。
由于以下原因，施加到被测溶液表面上的激光的入射角(α)可以是15度或更小；当激光入射角(α)为15度或更小时，大部分激光被反射，并且不会进入被测溶液102。这样，仅在溶液的表面上进行电离。
根据本发明的测量，对溶液表面的二氧芑类物质进行分析，而不对溶液内部的二氧芑类物质浓度进行直接测量。然而，使用其内部二氧芑类物质浓度被逐渐改变的溶液的试样，能够绘制令人满意的校准曲线。因此，可以断定依靠溶液表面的电离就能够确定浓度。当溶液内部发生电离，测量易于受到水、溶剂的影响。在这种环境下，象本发明中那样，在溶液表面附近进行的电离方法是十分可行的，因为这样允许进行升高或降低由后面讲到的废水处理系统中的二氧芑类物质分解装置产生的羟基原子团数量的调节。
激光是纳秒(10-9秒)或几百飞秒(10-13秒)激光。所述激光波长可以是240到300nm范围内的一固定波长。
以下将要介绍一个使用上述分析仪的分解废水中难分解物质的废水处理系统。
如图16所示，依据本实施例的废水处理系统包括图15中所示的二氧芑类物质分析仪100、二氧芑类物质分解装置202和凝结-沉淀设备206，二氧芑类物质分析仪100能够测量废水中二氧芑类物质浓度，二氧芑类物质分解装置202提供一个紫外线灯200用于施加紫外线(UV)照射并且引入含有臭氧的气体201并产生羟基(OH)原子团，凝结-沉淀设备206包括凝结槽203、絮状沉淀形成槽204、和凝结-沉淀槽205。根据这一系统，二氧芑类物质分析仪100对二氧芑类物质浓度进行检测，而不会有时间延迟。根据检测到的二氧芑类物质浓度调节羟基原子团的量。使用这样的羟基原子团通过二氧芑类物质分解装置202将含有危险物质，如二氧芑类物质的废水(待处理水)中的二氧芑类分解掉。于是，将悬浮物凝结并在凝结-沉淀设备206中沉淀，之后为了净化将凝结沉淀物208分离，形成经过处理的水209。
根据上述结构，能够根据待处理水207中有害物质，如二氧芑类物质，含量的当前状态调节二氧芑类物质的分解能力。结果，可以对待处理水进行有效的分解。当待处理水207中的二氧芑类物质浓度已经超出一确定的值(如20-30pg／升)时，可以加入一种含臭氧的气体和过氧化氢以进行二氧芑类物质的分解。这个调整值是非限制性的，可以根据废水排放标准改变。因此，没必要象常规系统那样，产生羟基原子团，在废水处理中不断分解二氧芑类物质。这样，可以提高处理系统的处理效率，并且能够使处理设备节能。
将凝结-沉淀设备206设计成向待处理水207中加入凝结剂211和碱(即NaOH)212，在凝结-沉淀槽205中凝结和沉淀固体物质和胶体，随后将其去除。加入碱以调节在凝结反应中降低的PH值。依据所需的经处理水的质量，可以在凝结-沉淀设备之后进一步加上沙过滤装置或活性炭吸附装置。
上述二氧芑类物质分解装置202采用了这样的分解方法，其中，通过联合使用过氧化氢(H2O2)和臭氧产生的羟基(OH)原子团，用羟基原子团彻底分解二氧芑类物质直到没有发现危害为止。
根据本实施例，作为一个实例，将过氧化氢(H2O2)和臭氧的混合图示为羟基原子团的产生装置。发生装置的其它实例是①用紫外线灯对臭氧进行紫外线照射，②用紫外线灯对臭氧和过氧化氢的混合物进行紫外线照射，以及③用紫外线灯对过氧化氢进行紫外线照射。方法①，用紫外线灯(如低压汞灯：输出10到200W)对臭氧进行紫外线照射，包括用波长为185nm和254nm的紫外线照射臭氧(臭氧浓度10g／m3或更多)以产生羟基原子团。方法②，用臭氧和过氧化氢的混合物，注入剂量为10到5000mg／升的过氧化氢和50到5000mg／升的臭氧，用紫外线灯对它们进行紫外线照射以产生羟基原子团。方法③，用紫外线灯对过氧化氢进行紫外线照射，注入剂量为10到5000mg／升的过氧化氢，用紫外线灯对它进行紫外线照射以产生羟基原子团。此外，二氧芑类物质分解装置可以装有凝结-沉淀设备206以获得紧凑的尺寸。
已经按上述方式对本发明进行介绍，应当理解的是，本发明并不仅限于此，还可以以许多其他的方式改变。这些变化并未背离本发明的原理和范围，并且，对于本领域的技术人员来说所有这些变化都包括在所附加的权利要求书的范围之内。

Claims (27)

1．一种二氧芑类物质分析仪，用于向含有二氧芑类物质的气体或溶液中施加激光从而对二氧芑类物质进行激光多光子电离，继而测量电离化的二氧芑类物质。
2．如权利要求1所述的二氧芑类物质分析仪，包括：
用于直接对从焚化炉、热分解炉或熔炉内排放出的废气中的含有二氧芑类物质的燃烧气体进行采样的采样装置；
使用具有脉冲阀的喷嘴向真空腔体内喷射所述的含有二氧芑类物质的采样气体以形成超音速喷流的喷射装置；
激光施加装置，用于向所喷射的超音速喷流施加宽谱激光，从而在谐振增强的电离过程中形成二氧芑类物质同系物的分子离子；以及
一个飞行时间质谱仪，用于分析最后得到的二氧芑类物质的分子离子，并且其中：
对燃烧气体内的二氧芑类物质的同系物进行直接分析。
3．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
宽谱激光可以是脉宽短于被测分子的电子受激发状态寿命的激光。
4．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
该激光可以是2到500飞秒的飞秒激光。
5．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
所述激光的波长可以是在240到350nm范围内的固定波长。
6．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
所述喷射装置可以具有用于将试样气体沿与离子的飞行方向同轴的方向喷射的脉冲阀，以及
所述激光可以从垂直于喷流从脉冲阀喷出方向的方向施加。
7．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
所述喷射装置的喷嘴可以是一个狭缝喷嘴。
8．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
采样装置可以是一个装备有用于过滤掉废气中灰尘的过滤器的采样管。
9．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
该采样装置可以包括回流装置。
10．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
可以将所述采样装置的一个前端部置于焚化炉、热分解炉或熔炉或者废气烟道内的至少一个位置上。
11．如权利要求2所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
所述的飞行时间质谱仪可以是一个反射型质谱仪。
12．一种二氧芑类物质分析方法，包括：
利用激光对废气或废水中的二氧芑类物质进行多光子电离，该废气是从焚化炉、热分解炉或熔炉中排放出来的；并且
同时对所述二氧芑类物质物质的同系物进行分析。
13．如权利要求12所述的二氧芑类物质分析方法，其特征在于：
所述的宽谱激光可以是2到500飞秒的飞秒激光。
14．焚化炉内的燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
权利要求2的可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
燃烧气体控制装置，
其中可以在没有时间延迟的情况下检测二氧芑类物质的浓度，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变适量的燃烧空气。
15．如权利要求14所述的焚化炉燃烧控制系统，其特征在于：
在燃烧控制系统中，所述的燃烧空气控制装置可以控制适量的空气以及主要燃烧空气和第二燃烧空气中之一或二者的氧气浓度。
16．焚化炉内的燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
权利要求2的可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
用于去除废气中灰尘的灰尘收集／去除装置，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变用于吸收二氧芑类物质的吸收剂喷射量。
17．焚化炉内的燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
权利要求2的可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
燃烧空气控制装置；以及
用于去除废气中灰尘的灰尘收集／去除装置，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变适量的燃烧空气，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变用于吸收二氧芑类物质的吸收剂喷射的量。
18．焚化炉内的燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
权利要求2的可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；以及
一个稳定燃烧器，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度将支持气体注入废气中从而在废气中将二氧芑类物质燃烧掉。
19．焚化炉内的燃烧控制系统，用于向焚化炉、热分解炉或熔炉内注入可燃物料，将燃烧产生的热保持在一个恒定的水平，并抑制包含二氧芑类物质的有害气体的产生，包括：
权利要求2的可以即时测量焚化炉、热分解炉或熔炉内排放的废气内的二氧芑类物质的二氧芑类物质分析仪；
燃烧空气控制装置；以及
稳定燃烧器，
借此可以没有时间延迟地对二氧芑类物质的浓度进行检测，根据检测到的二氧芑类物质的浓度改变燃烧空气的量，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度将支持气体注入废气中从而在废气中将二氧芑类物质燃烧掉。
20．如权利要求12所述的二氧芑类物质分析方法，包括：
将激光施加到被测溶液表面，从而在所述表面上进行二氧芑类物质的激光多光子电离；以及
确定被测溶液中的二氧芑类物质浓度。
21．如权利要求20所述的二氧芑类物质分析方法，其特征在于：所述的激光可以是纳秒激光或飞秒激光。
22．如权利要求20所述的二氧芑类物质分析方法，其特征在于：所述的激光可以是波长为300nm或更短的激光。
23．如权利要求1所述的二氧芑类物质分析仪，包括：
用于向容器中的被测溶液的液面施加激光的激光器装置；
置于容器中的被测液体液面对面的反电极；
用于在反电极和容器之间提供高电压的高压源；以及
用于放大和处理获得的电流信号的处理器。
24．如权利要求23所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
施加到被测溶液表面上的激光的入射角可以是15度或更小。
25．如权利要求24所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
所述激光可以是纳秒激光或飞秒激光。
26．如权利要求24所述的二氧芑类物质分析仪，其特征在于：
所述激光波长可以是240到300nm范围内的一固定波长。
27．用于分解废水中难分解物质的废水处理系统，包括：
权利要求23所述的可以测量废水中二氧芑类物质浓度的二氧芑类物质分析仪，其中：
不需要时间延迟对二氧芑类物质的浓度进行检测，并且根据检测到的二氧芑类物质的浓度在羟基的作用下将废水中的二氧芑类物质分解。
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