CN208968885U - 在线水溶气汞采样分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，包括水箱，水箱与水源通过进水管连通，进水管上安装有水泵，气液分离器通过输水管与水箱的底部连通，气液分离器的底部还设置有进气管，进气管上安装有气泵，气液分离器的顶部设置有输气管，输气管与塞曼汞分析单元连接。本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置可满足各种复杂条件下稳定可靠的一致性采样要求，依托稳定采样实现水溶气态汞含量的精准测定，适用于水溶气汞全自动连续在线监测及定点测定。本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置可实现全自动连续采样、吹气、鼓泡，源源不断的对地下水溢出气及溶解气中的汞进行有效分离，并将其带入具有塞曼背景校正功能的测汞仪中，真正实现定点实时连续监测气态汞的浓度。

Description

在线水溶气汞采样分析装置

技术领域

本实用新型涉及水中气态汞采集、分离、测定的汞分离测量系统，特别是涉及一种直接连续在线水溶气汞采样分析装置。

背景技术

汞元素作为地震地下流体研究中的一项重要指标，被用来研究地壳断裂活动和地震孕育前兆过程。在我国地震地下流体监测中，汞观测台网一直占据着重要的地位。通过对地震活动过程中断层气汞前兆异常特征及灵敏程度的研究结果表明,无论是水汞或断层气汞的浓度变化与地震都有高度相关。根据地震监测、预报及科学研究需要，精准监测地球化学中水汞及气汞浓度变化是非常有必要的，也为地震监测预报和科学研究提供准确可靠及时完整的观测资料。

监测目标：水溶气汞：地下水中溢出气和溶解气中的汞连续监控；水中汞：观测井取样实验室定点检测水中汞含量。土壤气汞：直接现场便携测定土壤气汞变化。

地下流体汞监测具有以下特点：(1)地下流体中汞浓度变化范围大，从极低的汞背景值到异常时的异常高值，要求仪器有极低的检出限和较宽的线性范围；(2)地下流体样品的湿度大，气体成份复杂，要求仪器有较强的抗腐蚀抗干扰能力；(3)地下流体汞的监测为连续观测，因为采样分析条件不一样，要求仪器有较高的稳定性，长期运行的可靠性和较强的环境适应性。因此，影响汞固定观测效果的因素也就比较多，主要包括环境因素、观测系统的影响以及仪器校准和仪器老化等，这些影响因素也是汞观测中亟需解决的技术问题。

汞的测试方法有：冷原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、金膜传感器法、分光光度法、电热原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、X射线荧光光谱法和同位素稀释质谱法等。冷原子吸收光谱法是目前痕量汞分析中应用最广泛的方法之一；原子荧光光谱法是一种独特的痕量分析技术，兼有原子发射和原子吸收光谱法的优点；金膜传感器法是近几年来国内迅速发展起来的一种测试方法。

井口脱气装置是数字化气汞观测系统的一个重要技术环节，在观测过程中，各观测(井)泉的实际情况不同，按水温高低分类有热水井和冷水井，按流量大小分类有大流量井、小流量井、抽水井和非抽水井等，井口装置应因井而异，不同类型的观测井应采用不同类型的井口装置，包括脱气装置的材料、大小与形状、排水口设计等方面。根据地下流体观测井的实际情况，会选择不同的水气分离装置，不同类型的水气分离装置气汞分离效率不同，造成采样进气条件不一致，进而影响测定数值。

当前地震水文地球化学观测中的水溶气汞监测主要是在自流观测井中通过集气/脱气装置将水中气汞分离出来，然后将混合气体抽入测汞仪进行分析，并未配备一体化集成的系统。当前该类产品技术的主要问题如下：

1、采样条件不一致：由于使用现场条件不同，各种集气及采气装置自行配备，没有统一规格，无法实现一致稳定的最优化进样条件，该集气脱气装置为每小时集气抽气测定。汞元素本身可溶于水，此类集气脱气处理，容易产生汞吸附损失，导致测定结果偏差较大。同时，由于地震台网汞测定需要不同区域同时测定汞异常值作为判断地壳变化的依据，非统一化的集气采气装置会影响测定结果的可比性。

2、汞损失问题：现有技术分析测量主要采用金丝富集—热解检测法和金膜传感器法。由于自流观测井中水溶气汞湿度和酸性气体较大，捕汞金丝管和金膜很容易受到酸气和湿气影响，进而影响监测结果；其次，金丝管法气流流速较慢，在采样进气部分容易产生汞损失，造成分析结果不准确。

3、反应时间问题：当前的气汞主要是通过采用固定时间点连续监测，需要在金丝捕汞管中富集后再进行解析再检测。无法实现实时连续采样及实时连续在线检测，从而无法实现快速实时反映水中气汞浓度变化的准确分析。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单的，避免汞损失的在线水溶气汞采样分析装置。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，包括水箱，所述水箱与水源通过进水管连通，所述进水管上安装有水泵，所述在线水溶气汞采样分析装置还包括气液分离器，所述气液分离器通过输水管与水箱的底部连通，所述气液分离器的底部还设置有进气管，所述气液分离器的顶部设置有用于输出水溶气的输气管，所述输气管与塞曼汞分析单元连接，以使塞曼汞分析单元对气液分离器输出的水溶气进行分析检测。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，所述进气管上安装有用于过滤汞的汞过滤器，所述进气管上安装有用于向气液分离器内泵入气体的气泵，所述气泵用于通过连续气流将各种气体带入气液分离器。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，所述水箱与第一U形连通管的一端连通，所述第一U形连通管的另一端连接排水管，所述气液分离器与第二U形连通管的一端连通，所述第二U形连通管的另一端与所述排水管连通。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，所述第一U形连通管的一端可滑动的连接于水箱的侧壁上，以此控制水箱内液面的高度。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，所述第二U形连通管的一端可滑动的连接于所述气液分离器的侧壁上，以此控制所述气液分离器内液面的高度。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置可以满足实现各种复杂条件下稳定可靠的一致性采样要求，依托稳定采样实现水溶气态汞含量的精准测定，适用于水溶气汞全自动连续在线监测及定点测定。本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置可实现全自动连续采样、吹气、鼓泡，源源不断的对地下水溢出气及溶解气中的汞进行有效分离，并将其带入具有塞曼背景校正功能的测汞仪中，真正实现定点实时连续监测气态汞的浓度。

附图说明

图1为本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，包括水箱1，水箱1与水源通过进水管2连通，进水管上安装有水泵3，在线水溶气汞采样分析装置还包括气液分离器4，气液分离器4通过输水管5与水箱的底部连通，气液分离器的底部还设置有进气管6，气泵7通过进气管6向气液分离器内泵入气体，气液分离器的顶部设置有用于输出水溶气的输气管8，输气管与塞曼汞分析单元9连接，以使塞曼汞分析单元对气液分离器输出的水溶气进行分析检测。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，进气管上安装有用于过滤汞的汞过滤器10，进气管6上安装有用于向气液分离器4内泵入气体的气泵7，气泵7用于通过连续气流将各种气体带入气液分离器4。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，水箱1与第一U形连通管11的一端连通，第一U形连通管的另一端连接排水管15，气液分离器与第二U形连通管12的一端连通，第二U形连通管的另一端与排水管连通。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，第一U形连通管11的一端可滑动的连接于水箱1的侧壁上，以此控制水箱内液面的高度。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，第二U形连通管12的一端可滑动的连接于气液分离器4的侧壁上，以此控制气液分离器内液面的高度。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，其中，第一U形连通管11的一端通过第一滑槽可滑动的连接于水箱1的侧壁上，第二U形连通管12的一端通过第二滑槽可滑动的连接于气液分离器4的侧壁上。具体来说，在水箱1的内侧壁上设置竖直延伸的第一滑槽，所述第一U形连通管11的一端可滑动地设置于第一滑槽上，在气液分离器4的内侧壁上设置竖直延伸的第二滑槽，所述第二U形连通管12的一端可滑动地设置于第二滑槽上。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置包含水样采集预处理单元和汞分析检测单元，可以满足各种复杂条件下稳定可靠的一致性采样要求，可以依托稳定采样实现水溶气态汞含量的精准测定，适用于水溶气汞全自动连续在线监测及定点测定。本装置目的旨在解决当前采样条件不一致影响测定结果以及水溶气汞本身容易受到的酸气及湿气影响的问题。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置整合水气分离装置和检测分析单元，可以实现高效的水气分离，避免了汞在采样阶段的损失，同时保证采样进气条件的一致性，避免了观测井采样差异大而导致的测定结果差异大的问题。同时检测分析单元应用先进的塞曼背景校正技术(ZAAS HFM)，不用任何化学处理和金丝富集步骤，直接全自动对水溶气体样品中汞进行分离后进行测定。高效的水汽分离装置可有效避免过多的湿气及酸气进入到分析仪，具有塞曼背景校正的分析单元可有效扣除汞以外的其它干扰影响，仪器宽泛的动态检测范围和高灵敏度保证了观测井极低的汞背景值到异常时的异常高值均能准确测定，不会发生金丝记忆效应及金丝捕汞失效等问题。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置，可实现全自动连续气态汞采样，通过连续吹气鼓泡步骤，有效的对地下水溢出气及溶解气中的汞进行连续实时分离，使地下水中水溶气态汞分离采样具备连续性和代表性，提高气态汞测定结果的准确性和可比性。针本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置对现场采样情况，可提供统一的最优的水汽分离采样系统。一体化水气预处理分离装置包含取样系统和水气分离装置，取样系统的材料、结构经受住取样处的冲击和腐蚀，而不改变气体的化学性质，并且保证进样水流速度高度一致；水气分离装置鼓泡载气流速可调，保证水中气汞的脱除和水气的高效分离，系统设计合理，降低滞后并减少把气体样品送入分析仪表中的中间过程。水气分离效率高，可根据实际情况进行设定调节状态。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置的塞曼汞分析单元采用冷原子吸收技术、高频塞曼调制偏振光技术和近10m的多通道光程吸收池，使其具有超高灵敏度并可有效消除非选择性吸收的背景干扰，分析准确度和重现性大幅度提高。该仪器无需金丝富集能够直接对各种气体样品中的汞进行连续监测，解决了捕汞管本身存在的受环境影响以及吸附受限等问题。该仪器同时具备宽泛检测线范围(0-2000000ng/m³)和较低检出限(0.005ng)，水溶性气态汞检测响应时间T90≤15S，报告时间间隔可调，可调设定时间不小于2秒，可真正实现全自动实时连续测定及定点连续气汞浓度的测定。内置的零汞吸附过滤器和饱合汞蒸汽校准池，能自动进行基线校零、系统自校准和量程校正，保证长期的测试结果稳定可靠。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置整合高效的水汽分离装置和高频塞曼汞分析仪，应用先进的塞曼背景校正技术(ZAAS HFM)无需任何化学处理和金属汞富集等步骤，直接全自动对水溶气体样品中汞进行分离后进行测定。本装置包含水样采集预处理单元和汞分析检测单元，可以满足各种复杂条件下稳定可靠的一致性采样要求，依托稳定采样实现水溶气态汞含量的精准测定，适用于水溶气汞全自动连续在线监测及定点测定。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置可实现全自动连续采样、吹气、鼓泡，可以源源不断的对地下水溢出气及溶解气中的汞进行有效分离，并将其带入具有塞曼背景校正功能的测汞仪中，真正实现定点实时连续(可实现每2秒一个数据)监测气态汞的浓度。测定数据可直接远程传送给数据中控平台，实现无人值守自动运行，此外该系统还具备自动控制和预防性维护功能、全自动零点漂移和量程漂移校正功能，实现最少维护下的远程监控。

本实用新型的在线水溶气汞采样分析装置主要组成单元：采样水气分离装置和高频塞曼汞分析单元。

(1)本装置水溶气采样分析单元采用一体化稳定高效水气分离装置，可实现全自动连续气态汞采样，通过连续吹气鼓泡步骤，有效的对地下水溢出气及溶解气中的汞进行连续实时分离。经过水气分离装置的水溶气态汞，直接被仪器内置泵直接泵入分析仪内进行测定。

(2)本装置分析单元采用冷原子吸收技术、高频塞曼调制偏振光技术和近10m的多通道光程吸收池，有效地消除了非选择性的背景干扰，分析准确度和重现性大幅度提高。该仪器能够直接对环境空气和气体样品中的汞进行连续监测。具备宽泛检测线范围(0～2000000ng/m³)和较低检出限(0.005ng)，水溶性气态汞检测响应时间T90≤15S，报告时间间隔可调，可调设定时间不小于2秒；可实现全自动实时连续测定及定点连续气汞浓度的测定。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种在线水溶气汞采样分析装置，其特征在于，包括水箱，所述水箱与水源通过进水管连通，所述进水管上安装有水泵，所述在线水溶气汞采样分析装置还包括气液分离器，所述气液分离器通过输水管与水箱的底部连通，所述气液分离器的底部还设置有进气管，所述气液分离器的顶部设置有用于输出水溶气的输气管，所述输气管与塞曼汞分析单元连接，以使塞曼汞分析单元对气液分离器输出的水溶气进行分析检测。

2.如权利要求1所述的在线水溶气汞采样分析装置，其特征在于，所述进气管上安装有用于过滤汞的汞过滤器，所述进气管上安装有用于向气液分离器内泵入气体的气泵，所述气泵用于通过连续气流将各种气体带入气液分离器。

3.如权利要求2所述的在线水溶气汞采样分析装置，其特征在于，所述水箱与第一U形连通管的一端连通，所述第一U形连通管的另一端连接排水管，所述气液分离器与第二U形连通管的一端连通，所述第二U形连通管的另一端与所述排水管连通。

4.如权利要求3所述的在线水溶气汞采样分析装置，其特征在于，所述第一U形连通管的一端可滑动的连接于水箱的侧壁上，以此控制水箱内液面的高度。

5.如权利要求4所述的在线水溶气汞采样分析装置，其特征在于，所述第二U形连通管的一端可滑动的连接于所述气液分离器的侧壁上，以此控制所述气液分离器液面的高度。