JP2002082110A - ガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及びその装置 - Google Patents
ガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排ガス中の水銀を化学形態別に連続的に分
離、測定し、リアルタイムで測定表示する。 【解決手段】 ガス中の水溶性水銀を吸収溶液７に吸収
した後にガスと吸収溶液７を分離し、吸収溶液７中の水
溶性水銀を還元しガス状金属水銀に変換して分析計２０
に導くとともに、吸収溶液７に吸収されなかったガス中
の金属水銀をガス状のまま分析計２２に導く。これによ
り、ガスに含まれる水溶性水銀および非水溶性水銀を別
個の測定系で化学形態別に捕捉して測定・分析できる。
また、ガス中の金属水銀と水溶性水銀それぞれの濃度を
リアルタイムで連続監視できる。この分析では、吸収溶
液７により水溶性水銀とともに水銀計測の阻害成分であ
る酸性ガスを吸収することが好ましい。
離、測定し、リアルタイムで測定表示する。 【解決手段】 ガス中の水溶性水銀を吸収溶液７に吸収
した後にガスと吸収溶液７を分離し、吸収溶液７中の水
溶性水銀を還元しガス状金属水銀に変換して分析計２０
に導くとともに、吸収溶液７に吸収されなかったガス中
の金属水銀をガス状のまま分析計２２に導く。これによ
り、ガスに含まれる水溶性水銀および非水溶性水銀を別
個の測定系で化学形態別に捕捉して測定・分析できる。
また、ガス中の金属水銀と水溶性水銀それぞれの濃度を
リアルタイムで連続監視できる。この分析では、吸収溶
液７により水溶性水銀とともに水銀計測の阻害成分であ
る酸性ガスを吸収することが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス中の水銀を化
学形態別即ち金属水銀と水溶性水銀とに分別して連続的
に分析する方法および装置に関する。さらに詳述する
と、本発明は、石炭火力発電所、廃棄物焼却施設、化学
プロセス等の各種プラント等から排出されるガス中に含
まれる水銀の化学形態別分析に適した連続濃度分析の改
良に関する。
学形態別即ち金属水銀と水溶性水銀とに分別して連続的
に分析する方法および装置に関する。さらに詳述する
と、本発明は、石炭火力発電所、廃棄物焼却施設、化学
プロセス等の各種プラント等から排出されるガス中に含
まれる水銀の化学形態別分析に適した連続濃度分析の改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、有害大気汚染物質の排出抑制が進
められる中で、排ガス中の水銀は最も関心が持たれてい
る物質である。特に、ＰＲＴＲ（Pollutant Release an
d Transfer Register;環境汚染物質排出移動登録）法制
化の動きの中で、石炭発電所から排出される重金属類の
監視は今後重要な課題となると考えられ、排ガス中の水
銀に対する関心が高まっている。特に、石炭発電所の排
ガスなど、ガス中における水銀はその化学形態によって
挙動が大きく異なるため、実態の解明及び除去率に関し
て形態別の計測が不可欠と考えられている。さらに、短
時間の変動把握、水銀との化学反応に係わる物質の特定
や燃焼条件の影響を把握するため、水銀の化学形態別の
分析を迅速に行う必要もある。
められる中で、排ガス中の水銀は最も関心が持たれてい
る物質である。特に、ＰＲＴＲ（Pollutant Release an
d Transfer Register;環境汚染物質排出移動登録）法制
化の動きの中で、石炭発電所から排出される重金属類の
監視は今後重要な課題となると考えられ、排ガス中の水
銀に対する関心が高まっている。特に、石炭発電所の排
ガスなど、ガス中における水銀はその化学形態によって
挙動が大きく異なるため、実態の解明及び除去率に関し
て形態別の計測が不可欠と考えられている。さらに、短
時間の変動把握、水銀との化学反応に係わる物質の特定
や燃焼条件の影響を把握するため、水銀の化学形態別の
分析を迅速に行う必要もある。
【０００３】一方、従来の排ガス中の水銀の測定方法と
しては、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ−０２２２）に規定
される過マンガン酸カリウム水溶液を用いた全水銀の測
定法や、金アマルガムを用いた金属水銀の測定法等が標
準的である。
しては、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ−０２２２）に規定
される過マンガン酸カリウム水溶液を用いた全水銀の測
定法や、金アマルガムを用いた金属水銀の測定法等が標
準的である。
【０００４】また、気体中に水銀化合物よりなる分子状
水銀と水銀原子よりなる金属水銀とが混在して含まれる
場合に、これらを分別して測定する技術が実開昭58-192
50号に提案されている。この技術は、図３に示すよう
に、外側に電熱線ヒータ１０２を備える石英管の中にけ
い藻土のような耐熱多孔質材の粉末を充填した分子状水
銀捕集部１０１と、外側に電熱線ヒータ１０８を備える
石英管の中にけい藻土のような耐熱多孔質材の粉末の表
面に金を被膜したものを充填した金属水銀捕集部１０７
とを直列に配置し、さらに金属水銀捕集部１０７の出口
に三方切換弁１０９を介してスペクトル線吸収セル１１
０と排気管１１７とを接続すると共にこれらをフィルタ
１１１を介してポンプ１１２に接続するようにしてい
る。そして、ポンプ１１２はニードル弁１１３、１１４
を備える分岐管と三方切換弁を介して流量計１１６に接
続され、排気流量を計量してから排気するように設けら
れている。
水銀と水銀原子よりなる金属水銀とが混在して含まれる
場合に、これらを分別して測定する技術が実開昭58-192
50号に提案されている。この技術は、図３に示すよう
に、外側に電熱線ヒータ１０２を備える石英管の中にけ
い藻土のような耐熱多孔質材の粉末を充填した分子状水
銀捕集部１０１と、外側に電熱線ヒータ１０８を備える
石英管の中にけい藻土のような耐熱多孔質材の粉末の表
面に金を被膜したものを充填した金属水銀捕集部１０７
とを直列に配置し、さらに金属水銀捕集部１０７の出口
に三方切換弁１０９を介してスペクトル線吸収セル１１
０と排気管１１７とを接続すると共にこれらをフィルタ
１１１を介してポンプ１１２に接続するようにしてい
る。そして、ポンプ１１２はニードル弁１１３、１１４
を備える分岐管と三方切換弁を介して流量計１１６に接
続され、排気流量を計量してから排気するように設けら
れている。
【０００５】この装置によると、まず三方切替弁１０３
を操作して試料取入れ管１０４から導入した水銀を含む
ガスを分子状水銀捕集部１０１と金属水銀捕集部１０７
とを通過させてから、セル１１０を通さずに排気管１１
７からポンプ１１２、ニードル弁１１３を有する分岐管
及び流量計１１６を経て排気される。そして、分子状水
銀捕集部１０１の多孔質材に分子状水銀を吸着させて捕
集し、次いで多孔質材には殆ど吸着されない金属水銀を
多孔質材の表面の金との間でアマルガムを形成させるこ
とによって捕集するようにしている。その後、三方切替
弁１０３を切り換えかつニードル弁１１４を備える分岐
管を流量計１１６に連結することによって、フィルタ１
０６と除湿器１０５とで清浄にされた空気を分子状水銀
捕集部１０１と金属水銀捕集部１０７などを通して残留
する試料ガスを排出する。掃気後、金属水銀捕集部１０
７を６００℃程度に加熱することによってアマルガムを
分解して金属水銀を遊離させてキャリアガスと共にセル
１１０に導いて原子吸光分析によって金属水銀を検出す
る。次いで、分子状水銀捕集部１０１を６００℃程度に
加熱することによって多孔質材に吸着した化合物の分子
状水銀を遊離してキャリアガスと共に金属水銀捕集部１
０７へ送り込み更に金属水銀捕集部１０７内で完全に分
解して金属水銀にしてからセル１１０に導いて原子吸光
分析によって金属水銀を検出する。このようにして、分
子状水銀と金属水銀とを別個に測定することができるも
のである。
を操作して試料取入れ管１０４から導入した水銀を含む
ガスを分子状水銀捕集部１０１と金属水銀捕集部１０７
とを通過させてから、セル１１０を通さずに排気管１１
７からポンプ１１２、ニードル弁１１３を有する分岐管
及び流量計１１６を経て排気される。そして、分子状水
銀捕集部１０１の多孔質材に分子状水銀を吸着させて捕
集し、次いで多孔質材には殆ど吸着されない金属水銀を
多孔質材の表面の金との間でアマルガムを形成させるこ
とによって捕集するようにしている。その後、三方切替
弁１０３を切り換えかつニードル弁１１４を備える分岐
管を流量計１１６に連結することによって、フィルタ１
０６と除湿器１０５とで清浄にされた空気を分子状水銀
捕集部１０１と金属水銀捕集部１０７などを通して残留
する試料ガスを排出する。掃気後、金属水銀捕集部１０
７を６００℃程度に加熱することによってアマルガムを
分解して金属水銀を遊離させてキャリアガスと共にセル
１１０に導いて原子吸光分析によって金属水銀を検出す
る。次いで、分子状水銀捕集部１０１を６００℃程度に
加熱することによって多孔質材に吸着した化合物の分子
状水銀を遊離してキャリアガスと共に金属水銀捕集部１
０７へ送り込み更に金属水銀捕集部１０７内で完全に分
解して金属水銀にしてからセル１１０に導いて原子吸光
分析によって金属水銀を検出する。このようにして、分
子状水銀と金属水銀とを別個に測定することができるも
のである。
【０００６】また最近、米国においても化学形態別分析
が試みられている。この化学形態別分析は、水溶性水銀
を塩化カリウム溶液に吸収させ、その後、金属水銀を過
マンガン酸カリウム溶液に吸収させ、それぞれの溶液中
に含まれる水銀量を測定することによって行われるバッ
チ処理である。
が試みられている。この化学形態別分析は、水溶性水銀
を塩化カリウム溶液に吸収させ、その後、金属水銀を過
マンガン酸カリウム溶液に吸収させ、それぞれの溶液中
に含まれる水銀量を測定することによって行われるバッ
チ処理である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、過マン
ガン酸カリウム水溶液を用いた分析法は、バッチ処理技
術であり、その対象は全ての形態を含む全水銀の濃度の
監視に限られ、水溶性水銀と金属水銀とに分けて分析す
るなどの化学形態別の連続分析結果を得ることはできな
かった。また、金アマルガムを用いた測定法は、金属水
銀のみを対象としていることから、化学形態別の連続分
析結果を得ることはできなかった。
ガン酸カリウム水溶液を用いた分析法は、バッチ処理技
術であり、その対象は全ての形態を含む全水銀の濃度の
監視に限られ、水溶性水銀と金属水銀とに分けて分析す
るなどの化学形態別の連続分析結果を得ることはできな
かった。また、金アマルガムを用いた測定法は、金属水
銀のみを対象としていることから、化学形態別の連続分
析結果を得ることはできなかった。
【０００８】更に、実開昭58-19250号公報記載の分子状
水銀と金属水銀との分別検出装置は、分子状水銀と金属
水銀とを多孔質材に吸着させることによってあるいはア
マルガムを形成させることによって捕集し、その後掃気
してから、更に金属水銀捕集部１０７から先に６００℃
程度まで加熱して金属水銀を遊離させて測定した後に分
子状水銀捕集部１０１を６００℃程度まで加熱して分子
状水銀を遊離させて測定するバッチ処理であるため、サ
ンプリングに多大の時間を要するばかりかサンプリング
前後の処理及び２回に分けた加熱とサンプル分析に時間
を要し、迅速な化学形態別分析を実施することが困難で
あると共に多額の費用を要する問題を有している。
水銀と金属水銀との分別検出装置は、分子状水銀と金属
水銀とを多孔質材に吸着させることによってあるいはア
マルガムを形成させることによって捕集し、その後掃気
してから、更に金属水銀捕集部１０７から先に６００℃
程度まで加熱して金属水銀を遊離させて測定した後に分
子状水銀捕集部１０１を６００℃程度まで加熱して分子
状水銀を遊離させて測定するバッチ処理であるため、サ
ンプリングに多大の時間を要するばかりかサンプリング
前後の処理及び２回に分けた加熱とサンプル分析に時間
を要し、迅速な化学形態別分析を実施することが困難で
あると共に多額の費用を要する問題を有している。
【０００９】このため、いずれの分析方法によっても、
廃棄物燃焼排ガス中に含まれる水銀の短時間の変動を把
握することは困難である。
廃棄物燃焼排ガス中に含まれる水銀の短時間の変動を把
握することは困難である。
【００１０】そこで本発明は、排ガス中の水銀を化学形
態別に連続的に分離、測定し、リアルタイムで測定表示
するガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及
びその装置を提供することを目的とする。
態別に連続的に分離、測定し、リアルタイムで測定表示
するガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及
びその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明のガス中の金属水銀と水溶性水
銀の連続分別分析法は、水銀を含むガスを水溶性金属を
吸収する溶液と接触させて前記ガス中の水溶性水銀を前
記溶液に吸収させた後に、前記溶液とガスとを分離して
前記ガス中にガス状のまま残る金属水銀を測定する一
方、前記溶液中に吸収された水溶性水銀を還元しガス状
金属水銀に変換してからガス相に移行させ測定するよう
にしている。
め、請求項１記載の発明のガス中の金属水銀と水溶性水
銀の連続分別分析法は、水銀を含むガスを水溶性金属を
吸収する溶液と接触させて前記ガス中の水溶性水銀を前
記溶液に吸収させた後に、前記溶液とガスとを分離して
前記ガス中にガス状のまま残る金属水銀を測定する一
方、前記溶液中に吸収された水溶性水銀を還元しガス状
金属水銀に変換してからガス相に移行させ測定するよう
にしている。
【００１２】また、請求項４記載の本件発明にかかる金
属水銀と水溶性水銀との連続分別分析装置は、水銀を含
むガスを導入し水溶性水銀を吸収する溶液と接触させて
前記ガス中の水溶性水銀を前記溶液に吸収させる第１の
反応器と、気液接触後の前記ガスと前記溶液とを分離す
る第１の気液分離器と、前記気液分離器で分離されたガ
ス中のガス状金属水銀を測定する第１の水銀検出部と、
水溶性水銀を吸収した前記溶液と還元溶液とを接触させ
空気または不活性ガスと混合して前記溶液中の水溶性水
銀を還元してガス状金属水銀としてガス相に移行させる
第２の反応管と、前記還元溶液とガス状金属水銀を含む
ガスとに分離する第２の気液分離管と、該第２の気液分
離管を通して分離された前記ガス中に移行した水溶性水
銀を測定する第２の水銀検出部とを備え、ガス中の水銀
を金属水銀と水溶性水銀とにそれぞれ化学形態別に分別
して連続的に測定するようにしている。
属水銀と水溶性水銀との連続分別分析装置は、水銀を含
むガスを導入し水溶性水銀を吸収する溶液と接触させて
前記ガス中の水溶性水銀を前記溶液に吸収させる第１の
反応器と、気液接触後の前記ガスと前記溶液とを分離す
る第１の気液分離器と、前記気液分離器で分離されたガ
ス中のガス状金属水銀を測定する第１の水銀検出部と、
水溶性水銀を吸収した前記溶液と還元溶液とを接触させ
空気または不活性ガスと混合して前記溶液中の水溶性水
銀を還元してガス状金属水銀としてガス相に移行させる
第２の反応管と、前記還元溶液とガス状金属水銀を含む
ガスとに分離する第２の気液分離管と、該第２の気液分
離管を通して分離された前記ガス中に移行した水溶性水
銀を測定する第２の水銀検出部とを備え、ガス中の水銀
を金属水銀と水溶性水銀とにそれぞれ化学形態別に分別
して連続的に測定するようにしている。
【００１３】したがって、ガス中の水溶性水銀を溶液に
吸収させることによってガス中から水溶性水銀を取り除
き、溶液に吸収されずにガス中に残ったガス状金属水銀
をそのまま第１の水銀検出部に導いて分析する一方、溶
液中に吸収された水溶性水銀は還元溶液と混合されて還
元され、ガス相に移行されてガス状金属水銀に変換され
てから第２の水銀検出部に導かれて分析される。これに
より、ガスに含まれる水銀を水溶性水銀と金属水銀との
化学形態別にそれぞれ分別されて尚かつ同時に測定・分
析される。そして、別個に測定される金属水銀と水溶性
水銀の測定量を合算することによってガス中の全水銀量
が算出される。
吸収させることによってガス中から水溶性水銀を取り除
き、溶液に吸収されずにガス中に残ったガス状金属水銀
をそのまま第１の水銀検出部に導いて分析する一方、溶
液中に吸収された水溶性水銀は還元溶液と混合されて還
元され、ガス相に移行されてガス状金属水銀に変換され
てから第２の水銀検出部に導かれて分析される。これに
より、ガスに含まれる水銀を水溶性水銀と金属水銀との
化学形態別にそれぞれ分別されて尚かつ同時に測定・分
析される。そして、別個に測定される金属水銀と水溶性
水銀の測定量を合算することによってガス中の全水銀量
が算出される。
【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載のガ
ス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法におい
て、吸収溶液により水溶性水銀とともに水銀計測の阻害
成分である酸性ガスを吸収するようにしたものである。
この場合、ガス中に含まれる酸性ガスは金属水銀を計測
する際の障害となり得るため、水溶性水銀とともに水ま
たはアルカリ溶液で吸収することにより安定した測定・
分析結果が得やすくなる。
ス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法におい
て、吸収溶液により水溶性水銀とともに水銀計測の阻害
成分である酸性ガスを吸収するようにしたものである。
この場合、ガス中に含まれる酸性ガスは金属水銀を計測
する際の障害となり得るため、水溶性水銀とともに水ま
たはアルカリ溶液で吸収することにより安定した測定・
分析結果が得やすくなる。
【００１５】さらに、請求項３記載の発明は、請求項１
または２記載のガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分
別分析法において、金属水銀と水溶性水銀の連続分別分
析を自動かつ連続的に行い、サンプリングと同時に分
別、計測、濃度表示をリアルタイムで行うようにしてい
る。この場合、水溶性水銀と吸収溶液の接触、吸収溶液
とガスの分離、吸収溶液中の水銀の還元と発生ガスの分
離、ガスの除湿と測定器の搬送を連続して行うことで測
定結果のリアルタイム表示が可能となる。
または２記載のガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分
別分析法において、金属水銀と水溶性水銀の連続分別分
析を自動かつ連続的に行い、サンプリングと同時に分
別、計測、濃度表示をリアルタイムで行うようにしてい
る。この場合、水溶性水銀と吸収溶液の接触、吸収溶液
とガスの分離、吸収溶液中の水銀の還元と発生ガスの分
離、ガスの除湿と測定器の搬送を連続して行うことで測
定結果のリアルタイム表示が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１７】図１に本発明のガス中の金属水銀と水溶性
水銀との連続分別分析方法を実施する装置の一実施形態
を示す。この分析装置は、水銀を含むガスと水溶性水銀
を吸収する溶液（以下、吸収溶液と呼ぶ）７とを接触さ
せてガス中の水溶性水銀を吸収溶液に吸収させる第１の
反応器１と、気液接触後のガスと吸収溶液７とを分離し
て吸収溶液７に吸収されなかったガス状金属水銀を取り
出す第１の気液分離器２と、気液分離器２で分離された
ガスに残存するガス状金属水銀を測定する第１の水銀検
出部５と、水溶性水銀を吸収した吸収溶液７と還元溶液
８とを接触させ空気（または不活性ガス）１０と混合し
て吸収溶液７中の水溶性水銀を還元してガス状金属水銀
としてガス相に移行させる第２の反応管１１と、還元後
の吸収溶液７とガス状金属水銀を含むガスとに分離する
第２の気液分離管１２と、該第２の気液分離管１２を通
して分離されたガス中に移行した水溶性水銀を測定する
第２の水銀検出部１５とを備え、ガス中の水銀を金属水
銀と水溶性水銀とにそれぞれ化学形態別に分別して連続
的に測定するようにしている。
水銀との連続分別分析方法を実施する装置の一実施形態
を示す。この分析装置は、水銀を含むガスと水溶性水銀
を吸収する溶液（以下、吸収溶液と呼ぶ）７とを接触さ
せてガス中の水溶性水銀を吸収溶液に吸収させる第１の
反応器１と、気液接触後のガスと吸収溶液７とを分離し
て吸収溶液７に吸収されなかったガス状金属水銀を取り
出す第１の気液分離器２と、気液分離器２で分離された
ガスに残存するガス状金属水銀を測定する第１の水銀検
出部５と、水溶性水銀を吸収した吸収溶液７と還元溶液
８とを接触させ空気（または不活性ガス）１０と混合し
て吸収溶液７中の水溶性水銀を還元してガス状金属水銀
としてガス相に移行させる第２の反応管１１と、還元後
の吸収溶液７とガス状金属水銀を含むガスとに分離する
第２の気液分離管１２と、該第２の気液分離管１２を通
して分離されたガス中に移行した水溶性水銀を測定する
第２の水銀検出部１５とを備え、ガス中の水銀を金属水
銀と水溶性水銀とにそれぞれ化学形態別に分別して連続
的に測定するようにしている。
【００１８】第１の水銀検出部５は、接続されたパソコ
ンなどの端末１９とともに第１の分析計２０を構成して
いる。第２の水銀検出部１５は接続された端末２１とと
もに第２の分析計２２を構成している。そして、これら
第１の分析計２０と第２の分析計２２は、自動かつ連続
して分析できる装置である。また、端末１９，２１とし
てパソコン等の収録装置を用いることによりデータ収録
の自動化が図れる。尚、図示していないが、ガス中の金
属水銀と水溶性水銀の濃度あるいは全水銀の濃度を測定
するための流量計がそれぞれの分析計２０、２２には備
えられている。
ンなどの端末１９とともに第１の分析計２０を構成して
いる。第２の水銀検出部１５は接続された端末２１とと
もに第２の分析計２２を構成している。そして、これら
第１の分析計２０と第２の分析計２２は、自動かつ連続
して分析できる装置である。また、端末１９，２１とし
てパソコン等の収録装置を用いることによりデータ収録
の自動化が図れる。尚、図示していないが、ガス中の金
属水銀と水溶性水銀の濃度あるいは全水銀の濃度を測定
するための流量計がそれぞれの分析計２０、２２には備
えられている。
【００１９】ここで、第１の反応器１は吸収溶液とガス
とを気液接触させる反応管から成る。そして、吸収溶液
７に吸収されない金属水銀はガス中に残存したまま第１
の気液分離器２で吸収溶液７から分離され、第１の除湿
管３で水分が除去された後、第１のエアーポンプ４によ
り誘引されて第１の水銀検出部５へ導かれる。
とを気液接触させる反応管から成る。そして、吸収溶液
７に吸収されない金属水銀はガス中に残存したまま第１
の気液分離器２で吸収溶液７から分離され、第１の除湿
管３で水分が除去された後、第１のエアーポンプ４によ
り誘引されて第１の水銀検出部５へ導かれる。
【００２０】一方、第２の反応器１１は第１の気液分離
器２及び第１の除湿管３から取り出された水溶性水銀を
吸収した溶液７と空気１０と還元溶液８とを混合・気液
接触させて還元反応を起こさせる反応管から成る。そし
て、吸収溶液中に吸収されていた水溶性水銀は還元され
ガス化してガス相（空気１０）に移行し、第２の気液分
離器１２で還元溶液と分離され、第２の除湿管１３で水
分が除去された後に第２のエアーポンプ１４により誘引
されて第２の水銀検出部１５へ導かれる。そして、還元
反応の終った吸収溶液は排水ポンプ１７によって抜き取
られ、ドレインタンク１８に排出される。
器２及び第１の除湿管３から取り出された水溶性水銀を
吸収した溶液７と空気１０と還元溶液８とを混合・気液
接触させて還元反応を起こさせる反応管から成る。そし
て、吸収溶液中に吸収されていた水溶性水銀は還元され
ガス化してガス相（空気１０）に移行し、第２の気液分
離器１２で還元溶液と分離され、第２の除湿管１３で水
分が除去された後に第２のエアーポンプ１４により誘引
されて第２の水銀検出部１５へ導かれる。そして、還元
反応の終った吸収溶液は排水ポンプ１７によって抜き取
られ、ドレインタンク１８に排出される。
【００２１】尚、第１の除湿管３で回収された水分は、
定期的にドレインバルブ６が開けられてポンプ９によっ
て第２の反応器１１に導かれる。第２の除湿管１３で回
収された水分は定期的にドレインバルブ１６が開けられ
て排水ポンプ１７によって抜き取られ、ドレインタンク
１８に排出される。
定期的にドレインバルブ６が開けられてポンプ９によっ
て第２の反応器１１に導かれる。第２の除湿管１３で回
収された水分は定期的にドレインバルブ１６が開けられ
て排水ポンプ１７によって抜き取られ、ドレインタンク
１８に排出される。
【００２２】吸収溶液７及び還元溶液８はそれぞれのリ
ザーバタンクに貯留されており、溶液ポンプ（ペリスタ
ポンプ）９によって必要量がそれぞれのタンクから供給
される。吸収溶液７は、水溶性水銀を吸収可能な溶液
で、水銀の吸収に好適な溶液たとえば水、塩化カリウム
溶液（ＫＣｌ溶液）などの塩類、水酸化ナトリウム溶液
（ＮａＯＨ溶液）などのアルカリ、硝酸溶液（ＨＮ
Ｏ３）などの酸の使用が好ましい。また、還元溶液８と
しては、水溶性水銀の還元に適した溶液、例えば塩化ス
ズ（II）二水和物（ＳｎＣｌ２／２Ｈ２Ｏ）や水素化ホ
ウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）、酸化第一スズ溶液など
の使用が好ましい。
ザーバタンクに貯留されており、溶液ポンプ（ペリスタ
ポンプ）９によって必要量がそれぞれのタンクから供給
される。吸収溶液７は、水溶性水銀を吸収可能な溶液
で、水銀の吸収に好適な溶液たとえば水、塩化カリウム
溶液（ＫＣｌ溶液）などの塩類、水酸化ナトリウム溶液
（ＮａＯＨ溶液）などのアルカリ、硝酸溶液（ＨＮ
Ｏ３）などの酸の使用が好ましい。また、還元溶液８と
しては、水溶性水銀の還元に適した溶液、例えば塩化ス
ズ（II）二水和物（ＳｎＣｌ２／２Ｈ２Ｏ）や水素化ホ
ウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）、酸化第一スズ溶液など
の使用が好ましい。
【００２３】尚、本実施形態の水銀連続分析装置は、第
１の気液分離器２からの金属水銀を含むガスの抜き取り
は第１のエアーポンプ４により、第２の気液分離器１２
からの吸収溶液７中の水溶性水銀を還元することによっ
て得られた金属水銀を含むガスの抜き取りは第２のエア
ーポンプ１４により、また水溶性水銀を含む吸収溶液７
または還元溶液８が混合された吸収溶液７に空気１０を
吹き込むのは第２のエアーポンプ１４により、それぞれ
誘因通風を利用して行われる。
１の気液分離器２からの金属水銀を含むガスの抜き取り
は第１のエアーポンプ４により、第２の気液分離器１２
からの吸収溶液７中の水溶性水銀を還元することによっ
て得られた金属水銀を含むガスの抜き取りは第２のエア
ーポンプ１４により、また水溶性水銀を含む吸収溶液７
または還元溶液８が混合された吸収溶液７に空気１０を
吹き込むのは第２のエアーポンプ１４により、それぞれ
誘因通風を利用して行われる。
【００２４】次に、本実施形態の水銀分析器による水銀
の連続分別分析について説明する。
の連続分別分析について説明する。
【００２５】まず、排ガスを第１のエアーポンプ４で吸
引し、第１の反応器１で水、塩類、アルカリまたは酸等
の吸収溶液７と混合し気液接触させる。ここでガス中の
２価の水溶性水銀と水溶性有機水銀を吸収溶液７に移行
させ、第１の気液分離管２でガスと吸収溶液７に分離す
る。一方、ガス状金属水銀は吸収溶液７に溶けずガス中
に存在するため、ガス状金属水銀を第１の除湿管３に通
して第１の水銀検出部５に導き、原子吸光法などの原理
により第１の分析計２０で測定・分析する。
引し、第１の反応器１で水、塩類、アルカリまたは酸等
の吸収溶液７と混合し気液接触させる。ここでガス中の
２価の水溶性水銀と水溶性有機水銀を吸収溶液７に移行
させ、第１の気液分離管２でガスと吸収溶液７に分離す
る。一方、ガス状金属水銀は吸収溶液７に溶けずガス中
に存在するため、ガス状金属水銀を第１の除湿管３に通
して第１の水銀検出部５に導き、原子吸光法などの原理
により第１の分析計２０で測定・分析する。
【００２６】なお、第１の反応器１で吸収溶液７に排ガ
スを気液接触させる際、水溶性水銀とともに排ガス中に
含まれる酸性ガスを併せて吸収することが好適である。
この場合、水銀計測の阻害成分となり得る酸性ガスをあ
らかじめ除去できることとなり、安定した測定・分析結
果が得やすくなる。
スを気液接触させる際、水溶性水銀とともに排ガス中に
含まれる酸性ガスを併せて吸収することが好適である。
この場合、水銀計測の阻害成分となり得る酸性ガスをあ
らかじめ除去できることとなり、安定した測定・分析結
果が得やすくなる。
【００２７】また、第１の気液分離管２で分離された吸
収溶液７は、水溶性水銀を含有した状態で溶液ポンプ９
により第２の反応器１１側に送り込まれ、かつ、第２の
反応器１１の手前位置において還元溶液８と混合され
る。この混合溶液は、第２の反応器１１内で第２エアー
ポンプ１４で吸引された空気と気液接触し、水溶性水銀
をガス状金属水銀に還元してガス相に移行させる。次
に、第２の気液分離器１２でガスと吸収溶液７を分離
し、ガス状金属水銀を第２の除湿管１３に通して第２の
水銀検出部１５に導き、第２の分析計２２で上述と同様
に測定・分析する。
収溶液７は、水溶性水銀を含有した状態で溶液ポンプ９
により第２の反応器１１側に送り込まれ、かつ、第２の
反応器１１の手前位置において還元溶液８と混合され
る。この混合溶液は、第２の反応器１１内で第２エアー
ポンプ１４で吸引された空気と気液接触し、水溶性水銀
をガス状金属水銀に還元してガス相に移行させる。次
に、第２の気液分離器１２でガスと吸収溶液７を分離
し、ガス状金属水銀を第２の除湿管１３に通して第２の
水銀検出部１５に導き、第２の分析計２２で上述と同様
に測定・分析する。
【００２８】以上のように、本実施形態の水銀検出器に
よると、前段の水銀検出部によって吸収溶液７に吸収さ
れない金属水銀を検出し、後段の水銀検出部によって吸
収溶液７に吸収された水溶性水銀を還元して検出可能な
ガス状金属水銀にしてから検出するようにしている。す
なわち、ガス中の水溶性水銀と金属水銀とを連続的に分
別してそれぞれ別個に、かつ同時に分析することができ
る。このため、ガス中の各水銀の含有量を同時測定する
ことで排ガス中のガス状金属水銀と水溶性水銀のリアル
タイムによる連続分別測定が可能となる。そして、化学
的形態別の水銀濃度と全水銀濃度とを求めることができ
る。
よると、前段の水銀検出部によって吸収溶液７に吸収さ
れない金属水銀を検出し、後段の水銀検出部によって吸
収溶液７に吸収された水溶性水銀を還元して検出可能な
ガス状金属水銀にしてから検出するようにしている。す
なわち、ガス中の水溶性水銀と金属水銀とを連続的に分
別してそれぞれ別個に、かつ同時に分析することができ
る。このため、ガス中の各水銀の含有量を同時測定する
ことで排ガス中のガス状金属水銀と水溶性水銀のリアル
タイムによる連続分別測定が可能となる。そして、化学
的形態別の水銀濃度と全水銀濃度とを求めることができ
る。
【００２９】また、本実施形態の連続分別分析法によれ
ば、ガス中の水溶性水銀と金属水銀の濃度の連続的監
視、特に廃棄物燃焼排ガス中の水銀濃度検出に有用であ
る。さらに、大気環境中の水銀の研究においても有用な
排出データが得られる。また、廃棄物燃焼排ガスに限ら
ず、その他プロセスガス中のガス状水銀の化学形態別連
続監視に実施した場合も好適である。
ば、ガス中の水溶性水銀と金属水銀の濃度の連続的監
視、特に廃棄物燃焼排ガス中の水銀濃度検出に有用であ
る。さらに、大気環境中の水銀の研究においても有用な
排出データが得られる。また、廃棄物燃焼排ガスに限ら
ず、その他プロセスガス中のガス状水銀の化学形態別連
続監視に実施した場合も好適である。
【００３０】図２に他の実施形態を示す。この実施形態
の連続分別分析システムは、金属水銀の検出と水溶性水
銀の検出とを並列処理するものである。水銀を含むガス
例えば煙道ガスが流れる煙道２３からフィルタ２４およ
び除湿管２５を介して煙道ガスを抽出し、一部を第１経
路４０を経て第１の水銀検出部２７へ、一部を第２経路
４１を経て第２の水銀検出部３２へと供給してそれぞれ
でガス中の金属水銀を検出するように構成されている。
尚、フィルタ２４および除湿管２５は、前処理としてガ
ス中のダスト及び水分の除去を行う。
の連続分別分析システムは、金属水銀の検出と水溶性水
銀の検出とを並列処理するものである。水銀を含むガス
例えば煙道ガスが流れる煙道２３からフィルタ２４およ
び除湿管２５を介して煙道ガスを抽出し、一部を第１経
路４０を経て第１の水銀検出部２７へ、一部を第２経路
４１を経て第２の水銀検出部３２へと供給してそれぞれ
でガス中の金属水銀を検出するように構成されている。
尚、フィルタ２４および除湿管２５は、前処理としてガ
ス中のダスト及び水分の除去を行う。
【００３１】第１経路４０は、煙道ガス中に含まれるガ
ス状金属水銀Hg(0)を分析するもので、まず排ガスに含
まれるNOx、SOx、HClなどの酸性ガスを酸性ガス除去装
置２６によって除去した後、残りのガスを水銀検出部２
７に導きHg(0)を検出し分析する。水銀検出部２７にお
ける水銀の分析は、例えば検出器２８、パソコンなどの
端末２９を用いた原子吸光分析による定量である。な
お、原子吸光分析によると、検出した曲線によって水銀
の瞬間的な検出量が求められ、かつ曲線の積分によって
積算検出が求められる。
ス状金属水銀Hg(0)を分析するもので、まず排ガスに含
まれるNOx、SOx、HClなどの酸性ガスを酸性ガス除去装
置２６によって除去した後、残りのガスを水銀検出部２
７に導きHg(0)を検出し分析する。水銀検出部２７にお
ける水銀の分析は、例えば検出器２８、パソコンなどの
端末２９を用いた原子吸光分析による定量である。な
お、原子吸光分析によると、検出した曲線によって水銀
の瞬間的な検出量が求められ、かつ曲線の積分によって
積算検出が求められる。
【００３２】第２経路４１は、SnCl２またはNaBH４から
なる還元剤３０を煙道ガスに混入させて反応管３７内で
活発に気液接触させ、排ガス中に存在するすべての水銀
化合物を還元気化させる。この結果、気液分離器３９で
還元溶液３０と分離されたガス中には、元々のガス状金
属水銀と還元されて金属水銀と化した水溶性水銀とを含
む全水銀が検出可能なガス状金属水銀の形態で存在す
る。そこで、酸性ガス除去管と除湿管とから成るクーラ
ーボックス３１を通過して酸性ガス及び水分を除去した
ガスを検出器３３を備えた水銀検出部３２に導き全水銀
を検出し定量する。
なる還元剤３０を煙道ガスに混入させて反応管３７内で
活発に気液接触させ、排ガス中に存在するすべての水銀
化合物を還元気化させる。この結果、気液分離器３９で
還元溶液３０と分離されたガス中には、元々のガス状金
属水銀と還元されて金属水銀と化した水溶性水銀とを含
む全水銀が検出可能なガス状金属水銀の形態で存在す
る。そこで、酸性ガス除去管と除湿管とから成るクーラ
ーボックス３１を通過して酸性ガス及び水分を除去した
ガスを検出器３３を備えた水銀検出部３２に導き全水銀
を検出し定量する。
【００３３】ここで、第１経路４０では金属水銀量が、
第２経路４１では全水銀量が検出・測定されるため、こ
れらの測定値の差からガス状２価水銀Hg(II)即ち水溶性
水銀が算出される。また、水銀検出部２７および水銀検
出部３２において定量したガスはエアーポンプ３５によ
って導かれ、活性炭３４と流量計３６を通過した後に排
出される。
第２経路４１では全水銀量が検出・測定されるため、こ
れらの測定値の差からガス状２価水銀Hg(II)即ち水溶性
水銀が算出される。また、水銀検出部２７および水銀検
出部３２において定量したガスはエアーポンプ３５によ
って導かれ、活性炭３４と流量計３６を通過した後に排
出される。
【００３４】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及び請
求項４記載の連続分別分析装置によると、ガス中の水溶
性水銀を溶液に吸収させることによってガス中から水溶
性水銀を取り除き、溶液に吸収されずにガス中に残った
ガス状金属水銀をそのまま第１の水銀検出部に導いて分
析する一方、溶液中に吸収された水溶性水銀を還元溶液
と混合して還元することによって検出可能なガス状金属
水銀に変換してから第２の水銀検出部に導いて分析する
ようにしているので、ガスに含まれる水銀を水溶性水銀
と金属水銀との化学形態別にそれぞれ連続的に分別して
尚かつ同時に測定・分析できる。即ち、本発明の連続分
別分析方法及び装置によれば、ガス中の金属水銀と水溶
性水銀のそれぞれの濃度をリアルタイムで連続監視する
ことができる。また、全水銀量は、金属水銀と水溶性水
銀とが別個に測定されるので、それらの測定量を合算す
ることによって算出される。
１記載の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及び請
求項４記載の連続分別分析装置によると、ガス中の水溶
性水銀を溶液に吸収させることによってガス中から水溶
性水銀を取り除き、溶液に吸収されずにガス中に残った
ガス状金属水銀をそのまま第１の水銀検出部に導いて分
析する一方、溶液中に吸収された水溶性水銀を還元溶液
と混合して還元することによって検出可能なガス状金属
水銀に変換してから第２の水銀検出部に導いて分析する
ようにしているので、ガスに含まれる水銀を水溶性水銀
と金属水銀との化学形態別にそれぞれ連続的に分別して
尚かつ同時に測定・分析できる。即ち、本発明の連続分
別分析方法及び装置によれば、ガス中の金属水銀と水溶
性水銀のそれぞれの濃度をリアルタイムで連続監視する
ことができる。また、全水銀量は、金属水銀と水溶性水
銀とが別個に測定されるので、それらの測定量を合算す
ることによって算出される。
【００３６】さらに、請求項２記載の連続分別分析法に
よると、吸収溶液により水溶性水銀とともに水銀計測の
阻害成分である酸性ガスを吸収するようにしたことか
ら、金属水銀を計測する際の障害となり得る酸性ガスを
あらかじめ吸収し、安定した測定・分析結果が得やすく
することができる。しかも、水溶性金属の吸収によるガ
スからの除去と同時に水銀計測阻害物質の除去ができる
ので、別個に設備を設ける必要が無く設備コストが安価
となる。
よると、吸収溶液により水溶性水銀とともに水銀計測の
阻害成分である酸性ガスを吸収するようにしたことか
ら、金属水銀を計測する際の障害となり得る酸性ガスを
あらかじめ吸収し、安定した測定・分析結果が得やすく
することができる。しかも、水溶性金属の吸収によるガ
スからの除去と同時に水銀計測阻害物質の除去ができる
ので、別個に設備を設ける必要が無く設備コストが安価
となる。
【００３７】また、請求項３記載の連続分別分析法によ
ると、水溶性水銀と吸収溶液の接触、吸収溶液とガスの
分離、吸収溶液中の水銀の還元と発生ガスの分離、ガス
の除湿と測定器の搬送を連続して行い、サンプリングと
同時に分別、計測、濃度など測定結果をリアルタイムで
表示できる。
ると、水溶性水銀と吸収溶液の接触、吸収溶液とガスの
分離、吸収溶液中の水銀の還元と発生ガスの分離、ガス
の除湿と測定器の搬送を連続して行い、サンプリングと
同時に分別、計測、濃度など測定結果をリアルタイムで
表示できる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す水銀分析器の概
略模式図である。
略模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す水銀分析器の概
略模式図である。
略模式図である。
【図３】従来の化学形態別水銀分析器の概略模式図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ 第１の反応器 ２ 第１の気液分離器 ５ 第１の水銀検出部 ７ 吸収溶液 ８ 還元溶液 １１ 第２の反応器 １２ 第２の気液分離器 １５ 第２の水銀検出部 ２０ 第１の分析計 ２２ 第２の分析計
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 茂男 神奈川県横須賀市長坂２−６−１ 財団法 人電力中央研究所 横須賀研究所内 (72)発明者 丸本 幸治 東京都狛江市岩戸北２−11−１ 財団法人 電力中央研究所 狛江研究所内 (72)発明者 谷田 幸次 大阪府高槻市赤大路町14−８ 日本インス ツルメンツ株式会社テクニカルセンター内 (72)発明者 星野 宗弘 大阪府高槻市赤大路町14−８ 日本インス ツルメンツ株式会社テクニカルセンター内 Ｆターム(参考） 2G055 AA30 BA02 CA08 DA05 DA09 DA22 DA36 EA02 EA08 FA03 FA09
Claims (4)
- 【請求項１】 水銀を含むガスを水溶性金属を吸収する
溶液と接触させて前記ガス中の水溶性水銀を前記溶液に
吸収させた後に、前記溶液とガスとを分離して前記ガス
中にガス状のまま残る金属水銀を測定する一方、前記溶
液中に吸収された水溶性水銀を還元しガス状金属水銀に
変換してからガス相に移行させ測定することを特徴とす
るガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法。 - 【請求項２】 前記溶液により前記水溶性水銀とともに
水銀計測の阻害成分である酸性ガスを吸収することを特
徴とする請求項１記載のガス中の金属水銀と水溶性水銀
の連続分別分析法。 - 【請求項３】 前記金属水銀と水溶性水銀の連続分別分
析を自動かつ連続的に行い、サンプリングと同時に分
別、計測、濃度表示をリアルタイムで行うことを特徴と
する請求項１または２記載のガス中の金属水銀と水溶性
水銀の連続分別分析法。 - 【請求項４】 水銀を含むガスを導入し水溶性水銀を吸
収する溶液と接触させて前記ガス中の水溶性水銀を前記
溶液に吸収させる第１の反応器と、気液接触後の前記ガ
スと前記溶液とを分離する第１の気液分離器と、前記気
液分離器で分離されたガス中のガス状金属水銀を測定す
る第１の水銀検出部と、水溶性水銀を吸収した前記溶液
と還元溶液とを接触させ空気または不活性ガスと混合し
て前記溶液中の水溶性水銀を還元してガス状金属水銀と
してガス相に移行させる第２の反応管と、前記還元溶液
とガス状金属水銀を含むガスとに分離する第２の気液分
離管と、該第２の気液分離管を通して分離された前記ガ
ス中に移行した水溶性水銀を測定する第２の水銀検出部
とを備え、ガス中の水銀を金属水銀と水溶性水銀とにそ
れぞれ化学形態別に分別して連続的に測定することを特
徴とするガス中の金属水銀と水溶性水銀との連続分別分
析装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2000274017A JP3540995B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | ガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及びその装置 |
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| CA002422103A CA2422103C (en) | 2000-09-08 | 2001-06-25 | Method and apparatus for continuously fractionating and analyzing metal mercury and water-soluble mercury in gas |
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| DE60142062T DE60142062D1 (de) | 2000-09-08 | 2001-06-25 | Verfahren zur kontinuierlichen fraktionierten analyse von metallischem quecksilber und wasserlöslichem quecksilber in einem gas |
| US10/363,807 US7144736B2 (en) | 2000-09-08 | 2001-06-25 | Method and apparatus for continuous fractional analysis of metallic mercury and water-soluble mercury in a gas |
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|---|---|---|---|
| JP2000274017A JP3540995B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | ガス中の金属水銀と水溶性水銀の連続分別分析法及びその装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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ID=18759853
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| EP (1) | EP1324034B1 (ja) |
| JP (1) | JP3540995B2 (ja) |
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| WO (1) | WO2002021122A1 (ja) |
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| JP2008190950A (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Horiba Ltd | 試料中の酸化セレン除去方法と除去装置、およびこれを用いた石炭燃焼排気ガス中の水銀測定方法および測定装置 |
| JP2009014525A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Yazaki Corp | スズまたはスズ合金めっき層中の水銀定量分析方法 |
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| JP2010249643A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Babcock Hitachi Kk | 水銀濃度の測定方法及び測定装置 |
| CN105886796A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-08-24 | 中国华电集团科学技术研究总院有限公司 | 一种基于饱和原理产生汞与二价汞标准气的装置 |
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| CN102500122B (zh) * | 2011-10-29 | 2014-04-09 | 重庆川仪分析仪器有限公司 | 基于顺序注射的水环境检测仪的气液分离器 |
| WO2015108820A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | The Regents Of The University Of California | Method and device for detection and spatial mapping of mercury concentration in water samples |
| GB2548889A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-04 | Inst Jozef Stefan | Flow device |
| EP3379228B1 (de) * | 2017-03-20 | 2023-06-07 | M & C TechGroup Germany GmbH | Gasentnahmesonde, gasbehälter mit einer solchen gasentnahmesonde sowie ein verfahren zur entnahme einer gasprobe mit einer solchen gasentnahmesonde |
| CN109142017B (zh) * | 2018-09-12 | 2023-09-12 | 河南理工大学 | 一种原油中汞的分离、收集设备及方法 |
| CN109253994B (zh) | 2018-10-31 | 2021-05-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油气源汞同位素检测方法及装置 |
| CN109253995B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-06-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种天然气的汞同位素测试方法及其装置 |
| CN111896761A (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 天津大学 | 一种用于汞离子检测系统的单片机控制装置 |
| CN111487370A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-04 | 南京理工大学 | 一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置及方法 |
| CN111829970A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-27 | 上海安杰环保科技股份有限公司 | 一种利用气相分子吸收光谱仪测量汞含量的方法 |
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| CN112268948B (zh) * | 2020-10-14 | 2022-06-03 | 苏州金宏气体股份有限公司 | 一种测试羰基硫中金属离子含量的样品前处理工艺 |
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- 2000-09-08 JP JP2000274017A patent/JP3540995B2/ja not_active Expired - Lifetime
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2001
- 2001-06-25 EP EP01941201A patent/EP1324034B1/en not_active Expired - Lifetime
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