CN202070266U - 用于滤除气态流体中汞的滤膜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于滤除气态流体中汞的滤膜，在所述滤膜的横向或纵向具有第一类膜和第二类膜；所述第一类膜用于滤除所述气态流体中的第一类汞；所述第二类膜用于滤除所述气态流体中的第二类汞。本实用新型还提供了一种应用上述滤膜的气态流体中汞的监测系统。本实用新型具有检测快速、环保、同时监测多状态汞等优点。

Description

用于滤除气态流体中汞的滤膜

技术领域

本实用新型涉及汞的滤除，特别涉及用于滤除气态流体中汞的滤膜和应用该滤膜的监测系统。

背景技术

汞是剧毒的物质，即使环境中的汞含量很低，也会通过食物链累积到人体中，从而危害人体健康。大气(或烟气)流体中汞元素一般以三种状态存在，即颗粒态、气相氧化态和气相单质态。

传统的测汞方法主要两类，一类是测量总汞，如EPA method 101A，该方法具体为：气态流体先通过玻璃纤维薄膜，流体中的颗粒汞富集在所述薄膜上，之后气态流体通入酸性高锰酸钾溶液中，气态流体中的气态汞富集在所述溶液内，采用原子吸收光谱法进行测量富集后的总汞。另一类是测量气态汞，如EPAmethod 30B，该方法具体为：先去除气态流体中颗粒汞，然后再通过碳吸附方法富集气态汞(包括氧化态与气相单质态)，采用紫外冷蒸气原子吸收或原子荧光光谱法或X射线荧光光谱法进行测量，从而获知气态流体中的气态汞含量。上述方法具有以下不足：

1)样品处理复杂，操作过程繁琐

样品处理需使用有毒及强腐蚀性的化学试剂；消解处理、清洗采样管路等过程都很繁琐，并且容易引入系统误差。

2)分析时间长，不能实现实时监测

分析一个样品一般需要几小时以上，难以实现实时监测。

实用新型内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供一种用于滤除气态流体中汞的滤膜和应用该滤膜的监测系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于滤除气态流体中汞的滤膜，在所述滤膜的横向或纵向具有第一类膜和第二类膜；

所述第一类膜用于滤除所述气态流体中的第一类汞；

所述第二类膜用于滤除所述气态流体中的第二类汞。

根据上述的滤膜，在所述滤膜的横向或纵向还进一步具有：

第三类膜，所述第三类膜用于滤除所述气态流体中的第三类汞。

根据上述的滤膜，所述第一类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的任一类；

所述第二类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞的任一类汞；

所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

根据上述的滤膜，所述第三类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞和第二类汞的任一类汞；

所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

根据上述的滤膜，当滤膜在纵向上具有层状分布的至少两类膜时，在滤膜的第一层和/或第二层上的膜是离散分布的，使得第一层下边的各层膜的上表面与通过滤膜的气态流体接触。

本实用新型的目的还通过以下技术方案得以实现：

一种气态流体中汞的监测系统，所述监测系统包括取样装置、管线、富集装置、测量装置；所述富集装置包括滤膜、输送单元；

所述滤膜采用上述的滤膜，用于滤除气态流体中至少两类汞；

所述测量装置用于根据检测到的所述滤膜上富集的至少两类汞而得出气态流体中的汞含量。

根据上述的监测系统，所述测量装置是X射线荧光光谱分析装置。

根据上述的监测系统，当所述滤膜采用横向分布时，所述X射线荧光光谱分析装置进一步包括移动单元，所述移动单元用于移动所述X射线荧光光谱分析装置中的光源，使得所述光源发出的光分别对准所述滤膜上富集的至少两类汞。

根据上述的监测系统，所述至少两类汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的至少两个；

所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

根据上述的监测系统，所述汞含量是指颗粒态汞、或气相单质汞、或气相氧化态汞、或气态汞、或总汞的含量；

所述气态汞包括气相氧化态汞和气相单质汞；

所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

根据上述的监测系统，当所述滤膜在纵向上具有层状分布的至少两类膜时，在滤膜的第一层和/或第二层上的膜是离散分布的，使得第一层下边的各层膜的上表面与通过滤膜的气态流体接触。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1、同时测定不同形态的汞

本实用新型实现同时测定颗粒态汞、气相氧化态汞、气相单质汞。

2、操作简单，全自动，接近实时监测

本实用新型装置操作简单，对分析人员要求不高，只需一个指令即可实现全自动实时监测，也可实现远程控制与通讯。

3、检测快速

样品采集后只需数十秒即可实现各种状态汞的测量。

4、无损测定

无需破坏样品，直接对样品进行测量。

5、绿色环保

无需化学试剂，并且可降低操作过程中带入的系统误差。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本实用新型实施例1中滤膜的俯视示意图；

图2是根据本实用新型实施例2中滤膜的俯视示意图；

图3是根据本实用新型实施例3中滤膜的剖视示意图；

图4是根据本实用新型实施例4中滤膜的剖视示意图；

图5是根据本实用新型实施例5中监测系统的基本结构图；

图6是根据本实用新型实施例5中富集装置的基本结构图。

具体实施方式

图1-6和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本实用新型实施例的用于滤除气态流体中汞的滤膜的俯视示意图。如图1所示，所述用于滤除气态流体中汞的滤膜包括：

在所述滤膜的横向具有第一类膜和第二类膜；

所述第一类膜用于滤除所述气态流体中的第一类汞；所述第一类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的任一类；所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

所述第二类膜用于滤除所述气态流体中的第二类汞，所述第二类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞的任一类汞。

当用于滤除颗粒态汞时，所述第一类膜或第二类膜可采用玻璃纤维膜或PTFE膜。当用于滤除总汞时，所述第一类膜或第二类膜可采用表面具有碘或硫的PES膜。当用于滤除气相氧化态汞和颗粒态汞时，所述第一类膜和第二类膜可采用PES膜。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的气相氧化态汞和颗粒态汞，此时，可将测量区域内的第二类膜上的气相氧化态汞和颗粒态汞的检测结果减去第一类膜上的颗粒态汞的检测结果，从而还得知所述气态流体中气相氧化态汞的含量。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的总汞，此时，可将测量区域内的第二类膜上的总汞的检测结果减去第一类膜上的颗粒态汞的检测结果，从而还得知所述气态流体中气态汞(所述气态汞包括气相氧化态汞和气相单质汞)的含量。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的气相氧化态汞和颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的总汞，此时，可将测量区域内的第二类膜上的总汞的检测结果减去第一类膜上的气相氧化态汞和颗粒态汞的检测结果，从而还得知所述气态流体中气相单质汞的含量。

根据本实施例的益处在于：通过第一类膜、第二类膜的设置，可使得滤膜测得气态流体中至少两类汞的含量。

实施例2：

图2示意性地给出了本实用新型实施例的用于滤除气态流体中汞的滤膜的俯视示意图。如图2所示，所述用于滤除气态流体中汞的滤膜包括：

在所述滤膜的横向具有第一类膜、第二类膜和第三类膜；

所述第一类膜用于滤除所述气态流体中的第一类汞；所述第一类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的任一类；所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

所述第二类膜用于滤除所述气态流体中的第二类汞，所述第二类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞的任一类汞；

所述第三类膜用于滤除所述气态流体中的第三类汞，所述第三类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞、第二类汞的任一类汞。

当用于滤除颗粒态汞时，所述第一类膜或第二类膜或第三类膜可采用玻璃纤维膜或PTFE膜。当用于滤除总汞时，所述第一类膜或第二类膜或第三类膜可采用表面具有碘或硫的PES膜。当用于滤除气相氧化态汞和颗粒态汞时，所述第一类膜和第二类膜或第三类膜可采用PES膜。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的气相氧化态汞和颗粒态汞，第三类膜用于滤除气态流体中的总汞时，此时，可将测量区域内的第三类膜上的总汞的检测结果减去第一类膜上的颗粒态汞的检测结果，从而还能得知所述气态流体中气态汞(包括气相氧化态汞和气相单质汞)的含量；或将测量区域内的第三类膜上的总汞的检测结果减去第二类膜上的气相氧化态汞和颗粒态汞的检测结果，从而还能得知所述气态流体中气相单质汞的含量；或将测量区域内的第二类膜上的气相氧化态汞和颗粒态汞的检测结果减去第一类膜上的颗粒态汞的检测结果，从而还能得知所述气态流体中气相氧化态汞的含量。

根据本实施例的益处在于：通过第一类膜、第二类膜和第三类膜的设置，可使得根据滤膜上富集的三类汞而得知气态流体中总汞、气相单质汞、颗粒态汞、气态汞、气相氧化态汞的含量。

实施例3：

图3示意性地给出了本实用新型实施例的用于滤除气态流体中汞的滤膜的基本结构图。如图3所示，所述用于滤除气态流体中汞的滤膜包括：

在所述滤膜的纵向具有第一类膜和第二类膜，呈现层状分布；在滤膜的第一层膜(第一类膜或第二类膜)是离散分布的，使得第一层下边的第二层膜的上表面与通过滤膜的气态流体接触。

所述第一类膜用于滤除所述气态流体中的第一类汞；所述第一类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的任一类；所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

所述第二类膜用于滤除所述气态流体中的第二类汞，所述第二类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞的任一类汞。

当用于滤除颗粒态汞时，所述第一类膜或第二类膜可采用玻璃纤维膜或PTFE膜。当用于滤除总汞时，所述第一类膜或第二类膜可采用表面具有碘或硫的PES膜。当用于滤除气相氧化态汞和颗粒态汞时，所述第一类膜和第二类膜可采用PES膜。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的气相氧化态汞和颗粒态汞，此时，可将第二测量区内第二类膜上的汞的检测结果减去第一测量区内第一类膜上的汞的检测结果，从而还得知所述气态流体中气相氧化态汞的含量。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的总汞，此时，可将第二测量区内第二类膜上的汞的检测结果减去第一测量区内第一类膜上的汞的检测结果，从而还得知所述气态流体中气态汞(所述气态汞包括气相氧化态汞和气相单质汞)的含量。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的气相氧化态汞和颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的总汞，此时，可将第二测量区内第二类膜上的汞的检测结果减去第一测量区内第一类膜上的汞的检测结果，从而还得知所述气态流体中气相单质汞的含量。

根据本实施例的益处在于：通过第一类膜、第二类膜的设置，可使得滤膜测得气态流体中至少两类汞的含量。

实施例4：

图4示意性地给出了本实用新型实施例的用于滤除气态流体中汞的滤膜的基本结构图。如图4所示，所述用于滤除气态流体中汞的滤膜包括：

在所述滤膜的纵向具有第一类膜、第二类膜和第三类膜，呈现层状分布；在滤膜的第一层膜和第二层膜是离散分布的，使得第一层下边的第二层膜和第三层膜的上表面与通过滤膜的气态流体接触

所述第一类膜用于滤除所述气态流体中的第一类汞；所述第一类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的任一类；所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

所述第二类膜用于滤除所述气态流体中的第二类汞，所述第二类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞的任一类汞；

所述第三类膜用于滤除所述气态流体中的第三类汞，所述第三类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞、第二类汞的任一类汞。

当用于滤除颗粒态汞时，所述第一类膜或第二类膜或第三类膜可采用玻璃纤维膜或PTFE膜。当用于滤除总汞时，所述第一类膜或第二类膜或第三类膜可采用表面具有碘或硫的PES膜。当用于滤除气相氧化态汞和颗粒态汞时，所述第一类膜和第二类膜或第三类膜可采用PES膜。

对于上述滤膜，当第一类膜用于滤除气态流体中的颗粒态汞，第二类膜用于滤除气态流体中的气相氧化态汞和颗粒态汞，第三类膜用于滤除气态流体中的总汞时，此时，可将第三测量区内第三类膜上的总汞的检测结果减去第一测量区内第一类膜上的颗粒态汞的检测结果，从而还能得知所述气态流体中气态汞(包括气相氧化态汞和气相单质汞)的含量；或将第三测量区内第三类膜上的总汞的检测结果减去第二测量区内第二类膜上的气相氧化态汞和颗粒态汞的检测结果，从而还能得知所述气态流体中气相单质汞的含量；或将第二测量区内第二类膜上的气相氧化态汞和颗粒态汞的检测结果减去第一测量区内第一类膜上的颗粒态汞的检测结果，从而还能得知所述气态流体中气相氧化态汞的含量。

根据本实施例的益处在于：通过第一类膜、第二类膜和第三类膜的设置，可使得根据滤膜上富集的三类汞而得知气态流体中总汞、气相单质汞、颗粒态汞、气态汞、气相氧化态汞的含量。

实施例5：

图5示意性地给出了本实用新型实施例的气态流体中汞的监测系统的基本结构图。如图5所示，所述监测系统包括：

取样探头1，所述取样探头安装在烟囱上。

第一管道2以及抽气装置3，在抽气装置3的作用下，烟囱内的气态流体经过取样探头1、第一管道2后流回管道内。第一管道2上设置伴热模块。

第二管道4，所述第二管道4的一端开口于所述第一管道2内，另一端连通富集装置6。

抽气模块5，如射流泵，设置在富集装置6的下游，用于抽出第一管道2内的气态流体。

图6示意性地给出了本实用新型实施例的富集装置的基本结构图。如图6所示，所述富集装置包括：

滤膜62及输送单元(包括从动轮61、主动轮63)，所述滤膜62采用上述实施例1或2中的用于滤除气态流体中的汞的滤膜。

测量装置，所述测量装置用于根据检测到的所述滤膜上富集的至少两类汞而得出气态流体中的汞含量。所述测量装置是X射线荧光光谱分析装置或其它分析装置。

根据上述的监测系统，当采用X射线荧光光谱分析装置时，所述X射线荧光光谱分析装置进一步包括移动单元，所述移动单元用于移动所述X射线荧光光谱分析装置中的光源，使得所述光源发出的光分别对准所述滤膜上富集的至少两类汞。

控制单元，所述控制单元用于控制上述取样探头1的取样时间，还控制伴热模块的伴热时间和效果；还控制输送单元的移动以实现对滤膜移动位置的控制；还控制所述移动单元的移动。

一种气态流体中汞的监测方法，所述监测方法包括以下步骤：

(A1)取样装置将取得的气态流体样品通过第一管道、第二管道输送到富集装置；

(A2)富集装置提供的滤膜穿过所述第二管道(所述滤膜和第二管道间密封)并停留，同时滤除所述样品中至少两类汞，所述滤膜采用实施例1或2中的用于滤除气态流体中汞的滤膜；

(A3)在输送单元作用下，富集有汞的滤膜移出所述第二管道内，测量装置检测出所述滤膜上富集的至少两类汞，并得出气态流体中的汞含量，如当第一类膜和第二类膜分别富集颗粒态汞、总汞时，可得出气态流体中颗粒态汞、气态汞、总汞的含量(参见实施例1)，如当采用三类膜时，可得知气态流体中总汞、气相单质汞、颗粒态汞、气态汞、气相氧化态汞的含量(参见实施例2)。

根据上述的监测方法，所述测量装置采用X射线荧光光谱分析方法。

根据上述的监测方法，当采用X射线荧光光谱分析方法时，分析方法还包括移动步骤：

移动单元移动所述X射线荧光光谱分析装置中的光源，使得所述光源发出的光分别对准测量区域内所述滤膜上富集的至少两类汞。

根据本实施例的益处在于：通过第一类膜、第二类膜和第三类膜的设置，可使得根据滤膜上富集的三类汞而得知气态流体中总汞、气相单质汞、颗粒态汞、气态汞、气相氧化态汞的含量。

实施例6：

一种气态流体中汞的监测方法，所述监测方法包括以下步骤：

(A1)取样装置将取得的气态流体样品通过管线输送到富集装置；

(A2)富集装置提供的滤膜穿过所述第二管道(所述滤膜和第二管道间密封)并停留，滤除所述样品中的汞，所述滤膜采用实施例3或4中的用于滤除气态流体中汞的滤膜；

输送单元输送所述滤膜，滤膜分时间地或同时富集气态流体中的至少两类汞；当第一测量区、第二测量区(和第三测量区)能够一次地处于所述第二管道内时，滤膜同时滤除第二管道内气态流体中的至少两类汞。当第一测量区、第二测量区(和第三测量区)不能一次地处于所述第二管道内时，滤膜上的测量区分时间地进入所述第二管道内，分时间地滤除所述第二管道内气态流体中至少两类汞。

(A3)输送单元移动富集有汞的滤膜，测量装置分时间地检测出所述滤膜上富集的至少两类汞，并得出气态流体中的汞含量，如当第一类膜和第二类膜分别富集颗粒态汞、总汞时，可得出气态流体中颗粒态汞、气态汞、总汞的含量(参见实施例3)，如当采用三类膜时，可得知气态流体中总汞、气相单质汞、颗粒态汞、气态汞、气相氧化态汞的含量(参见实施例4)。

根据上述的监测方法，所述测量装置采用X射线荧光光谱分析方法。

根据本实施例的益处在于：通过第一类膜、第二类膜和第三类膜的设置，可使得根据滤膜上富集的三类汞而得知气态流体中总汞、气相单质汞、颗粒态汞、气态汞、气相氧化态汞的含量。

Claims (7)

1.一种用于滤除气态流体中汞的滤膜，在所述滤膜的横向或纵向具有第一类膜和第二类膜；

所述第一类膜用于滤除所述气态流体中的第一类汞；所述第一类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的任一类；

所述第二类膜用于滤除所述气态流体中的第二类汞，所述第二类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞的任一类汞；

所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞。

2.根据权利要求1所述的滤膜，其特征在于：在所述滤膜的横向或纵向还进一步具有：

第三类膜，所述第三类膜用于滤除所述气态流体中的第三类汞，所述第三类汞是颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中不同于所述第一类汞和第二类汞的任一类汞。

3.根据权利要求1或2所述的滤膜，其特征在于：当滤膜在纵向上具有层状分布的至少两类膜时，在滤膜的第一层和/或第二层上的膜是离散分布的，使得第一层下边的各层膜的上表面与通过滤膜的气态流体接触。

4.一种气态流体中汞的监测系统，所述监测系统包括取样装置、管线、富集装置、测量装置；所述富集装置包括滤膜、输送单元，其特征在于：

所述滤膜采用权利要求1或2所述的滤膜，用于滤除气态流体中至少两类汞；所述至少两类汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和颗粒态汞、总汞中的至少两个；所述总汞包括颗粒态汞、气相氧化态汞和气相单质汞；

所述测量装置用于根据检测到的所述滤膜上富集的至少两类汞而得出气态流体中的汞含量；所述汞含量是指颗粒态汞、或气相单质汞、或气相氧化态汞、或气态汞、或总汞的含量；

所述气态汞包括气相氧化态汞和气相单质汞。 

5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：所述测量装置是X射线荧光光谱分析装置。

6.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于：当所述滤膜采用横向分布时，所述X射线荧光光谱分析装置进一步包括移动单元，所述移动单元用于移动所述X射线荧光光谱分析装置中的光源，使得所述光源发出的光分别对准所述滤膜上富集的至少两类汞。

7.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：当所述滤膜在纵向上具有层状分布的至少两类膜时，在滤膜的第一层和/或第二层上的膜是离散分布的，使得第一层下边的各层膜的上表面与通过滤膜的气态流体接触。 

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