JP2005077355A - Apparatus and method for measuring mercury concentration - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子吸光分析法を用いた水銀濃度測定装置、及び水銀濃度測定方法に関する。 The present invention relates to a mercury concentration measuring apparatus using atomic absorption spectrometry and a mercury concentration measuring method.
乾電池等の水銀を含む物質が都市ごみに混入する等の理由により、ごみ焼却処理場等の焼却施設の排ガス中には水銀が含まれる恐れがある。また、焼却施設の排ガス以外にも、水銀が有害物質であることから、大気をはじめとする気体中に含まれる水銀の濃度や、液体又は固体試料に含まれる水銀量を検出することが求められることがある。 Mercury may be contained in the exhaust gas from incineration facilities such as waste incineration plants due to the fact that substances containing mercury such as dry cells are mixed into municipal waste. In addition to exhaust gas from incineration facilities, since mercury is a harmful substance, it is required to detect the concentration of mercury contained in gases such as the atmosphere and the amount of mercury contained in liquid or solid samples. Sometimes.
このような水銀濃度を測定する装置として、原子吸光分析法を用いた水銀濃度測定装置が利用されている。このような水銀濃度測定装置は、測定セルへ導入した試料ガス(試料が液体または固体の場合は、この試料を気化したガス)に光を照射して特定波長の光の吸収量を検出し、試料ガスに含まれる水銀の濃度を求めるものである(例えば、特許文献1参照。)。 As an apparatus for measuring such mercury concentration, a mercury concentration measuring apparatus using atomic absorption spectrometry is used. Such a mercury concentration measuring device detects the amount of light absorbed at a specific wavelength by irradiating light to a sample gas introduced into a measurement cell (if the sample is liquid or solid, the gas that vaporizes this sample), The concentration of mercury contained in the sample gas is obtained (for example, see Patent Document 1).
上記水銀濃度測定装置は、例えば、図6に示すように、水銀ランプ等の紫外線領域の光線を多く含む光源2から発光された光を測定セル1に入射して、その透過光を光電管等の受光器3で受光し、電気信号として演算手段16に出力するようになっている。
For example, as shown in FIG. 6, the mercury concentration measuring apparatus makes light emitted from a light source 2 containing a large amount of light in the ultraviolet region, such as a mercury lamp, enter a
また、測定セル1には、温度センサ、及び、圧力センサが設けられており、これらのセンサの出力は温度検出手段14、及び、圧力検出手段15に入力されて温度情報、圧力情報に変換され、演算手段16に入力される。演算手段16では、これらの情報に基づいて、測定した水銀濃度に対して補正を行うことが可能となっている。
Further, the
一方、試料ガス10は、上記測定セル1の排気側に備えた吸引ポンプ9により測定セル1内に導入されるが、測定セル1に導入される前に、還元手段4により塩化物等の化合物の状態で存在する水銀は原子状水銀に還元される。
On the other hand, the
この還元手段4と測定セル1との間において、試料ガス10の輸送路は、一旦、二手に分岐した後、再度合流する構成となっており、合流点に備えた電磁弁8により、どちらか1つの経路を選択するようになっている。
Between the reducing
上記2つの経路のうち、一方の経路は、還元処理後の試料ガス10をそのまま測定セル1に輸送し(試料ガス導入路5)、他方の経路は、その経路中に備えた水銀除去手段7により、試料ガス10中の水銀を除去して測定セル1に輸送する(基準ガス導入路6)。
One of the two paths transports the
上記水銀除去手段7は、図7に示すように、表面に貴金属が担持されたセラミックのペレットからなる触媒12を充填したものであり、内部を通過する試料ガス10に含まれている原子状水銀は、触媒12の表面の貴金属とアマルガム化することにより吸収される。なお、以下では、この水銀除去手段7を通過した試料ガスを基準ガス11と記述する。
As shown in FIG. 7, the mercury removing means 7 is filled with a
上記構成において、水銀濃度測定装置は、以下の手順で試料ガス10中の水銀濃度を求める。
In the above configuration, the mercury concentration measuring device obtains the mercury concentration in the
まず、水銀除去手段7を通過した基準ガス11を測定セル1に導入し、特定の波長、例えば、原子状水銀の吸収波長である254nmの光強度を計測する。次に、電磁弁を切り替えて測定セル1に試料ガス10を導入し、上記特定の波長の光強度を計測する。このとき、両光強度の差は、上記水銀除去手段7により試料ガス10から除去された物質の吸光量となる。従って、この吸光量から、特定波長における吸光量と水銀濃度との既知の関係に基づいて、試料ガス10中の水銀濃度を求めることができる。
しかしながら、試料ガス10中に有機物が含まれている場合、上記構成に使用した触媒12は、水銀だけでなく有機物をも表面に付着させる。その結果、得られた基準ガス11は、後で詳述するが、有機物の含有量が本来含まれている有機物の量より少なくなる。一般に、有機物は広範囲の波長領域に渡るブロードな吸光特性を有しており、原子状水銀の吸収波長をもつ光も吸収する。このため、上記従来の水銀濃度測定装置により求めた吸光量は、水銀の吸光量と減少した有機物の吸光量とが合算されたものとなる。従って、この吸光量から求めた水銀濃度には、触媒12に吸着された有機物の吸光量に相当する誤差が含まれることになる。
However, when the
本発明は、上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、試料ガス中に有機物が含まれていても、高精度な測定を行うことができる水銀濃度測定装置、及び水銀濃度測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and a mercury concentration measuring apparatus and a mercury concentration measuring method capable of performing highly accurate measurement even when an organic substance is contained in a sample gas. The purpose is to provide.
本発明は、上記目的を達成するために、以下の手段を採用している。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
本発明の水銀濃度測定装置は、原子吸光分析法により試料ガス中の水銀濃度を測定する測定セルに対して、試料ガスを導入する試料ガス導入路と、前記試料ガスから水銀を除去した基準ガスを導入する基準ガス導入路を備えている。 The mercury concentration measuring apparatus of the present invention includes a sample gas introduction path for introducing a sample gas to a measurement cell for measuring the mercury concentration in the sample gas by atomic absorption spectrometry, and a reference gas obtained by removing mercury from the sample gas. A reference gas introduction path is introduced.
また、上記基準ガス導入路は、基準ガス精製のために、水銀との直接の接触によりアマルガムを構成する金属を表面に有するハニカム構造体を設けている。 In addition, the reference gas introduction path is provided with a honeycomb structure having a metal constituting the amalgam on the surface by direct contact with mercury for purification of the reference gas.
上記構成によれば、試料ガスから有機物を除去することなく水銀だけを除去した基準ガスの吸光量と試料ガスの吸光量を計測することが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to measure the light absorption amount of the reference gas and the light absorption amount of the sample gas from which only mercury is removed without removing organic substances from the sample gas.
このため、両吸光量の差から試料ガス中に含まれる水銀の吸光量、すなわち、水銀濃度を高精度に検出することが可能となる。 For this reason, it is possible to detect the amount of absorption of mercury contained in the sample gas, that is, the concentration of mercury with high accuracy from the difference between both amounts of absorption.
上記の水銀とアマルガムを構成する金属は、金であることが好ましい。これにより、水銀を効率よく吸収させることができるからである。 The metal constituting the mercury and the amalgam is preferably gold. This is because mercury can be absorbed efficiently.
また、他の観点では、本発明は、上述の手順からなる水銀濃度測定方法を提供することができる。 In another aspect, the present invention can provide a mercury concentration measurement method comprising the above-described procedure.
本発明によると、試料ガスを水銀との直接の接触によりアマルガムを構成する金属を表面に有するハニカム構造体を備えることにより、試料ガス中の水銀だけを効率よく除去して基準ガスを精製することができる。このため、基準ガスの透過光量と試料ガスの透過光量との差から水銀の吸光量を高精度に求めることが可能となる。 According to the present invention, the reference gas is purified by efficiently removing only mercury in the sample gas by providing the honeycomb structure having the metal constituting the amalgam on the surface by direct contact of the sample gas with mercury. Can do. For this reason, it is possible to obtain the mercury absorption amount with high accuracy from the difference between the transmitted light amount of the reference gas and the transmitted light amount of the sample gas.
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって詳細に説明する。図1は、本発明を適用した水銀濃度測定装置の概略機能ブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic functional block diagram of a mercury concentration measuring apparatus to which the present invention is applied.
本実施の形態の水銀濃度測定装置は、上記従来の水銀除去手段7に代えて、ハニカム状水銀除去手段13を備えた点以外は、上記従来の水銀濃度測定装置の構成と同様である。また、ハニカム状水銀除去手段13により基準ガスの精製を行う点を除けば、測定手順も従来技術と同様である。
The mercury concentration measuring apparatus of the present embodiment is the same as the configuration of the conventional mercury concentration measuring apparatus except that a honeycomb-like
ハニカム状水銀除去手段13は、図2に示すように、筐体21の内部に、ハニカム構造体22を収納している。このハニカム構造体22は、軸方向の貫通孔が多数集合した構造を有しており、導入口23から進入した試料ガス10は、ハニカム構造体22の内部を通過し、排出口24から排出されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the honeycomb-like mercury removing means 13 houses a
図3は、上記ハニカム構造体22の断面図(図2における、A−A断面)である。図3に示す例では、ハニカム構造の基材を、板材26の外表面に、波板27を配置した部材を同心円上に複数層重ねて構成している。
FIG. 3 is a sectional view of the honeycomb structure 22 (AA section in FIG. 2). In the example shown in FIG. 3, a substrate having a honeycomb structure is formed by stacking a plurality of layers on a concentric circle with members on which
上記板材26、及び、波板27の表面には、図4の断面図に示すように、ウォッシュコート処理(ゲル体に浸漬して表面をコーティングした後に焼成を行うことで表面に固着させる処理)により固体酸化物や炭素繊維等のウォッシュコート層28が形成され、さらに、このウォッシュコート層28の表面には、ウォッシュコート処理と同様の処理により、多数の金粒子29を分散担持させている。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the surface of the
なお、ハニカム構造体22の基材である板材26、波板27の材質は、上述のウォッシュコート処理で行う焼成に耐えうるものであれば良く、例えば、ステンレス等の金属やセラミックス等を使用することができる。
The material of the
また、上記筐体21には、任意の材質を使用することができるが、原子状水銀とアマルガムを構成することのない、例えば、ポリプロピレン等の樹脂であることが好ましい。このようにすれば、長期間の使用によりハニカム状水銀除去手段13の水銀除去能力が低下した場合であっても、筐体21はアマルガム化により材質が変化しないため、その内部にあるハニカム構造体22を交換するだけで、水銀除去能力を回復させることができる。
The
上記のようなハニカム構造体22に試料ガス10を通過させた場合、試料ガス10に含まれる原子状水銀は、ハニカム構造体22の表面に分散担持されている金粒子29との接触して合金化しアマルガムを構成する。このため、試料ガス10から原子状水銀は除去される。
When the
一方、試料ガス10に含まれる有機物は、試料ガス10から除去されない。
On the other hand, organic substances contained in the
この有機物が除去されないことを示す具体例として、図5(A)に、本発明のハニカム状水銀除去手段13に、有機物のみを混入した試料ガス(水銀は含んでいない)を通過させた場合の透過光量を示す。また、比較例として、従来の水銀除去手段7の透過光量を図5(B)に示す。 As a specific example showing that the organic matter is not removed, FIG. 5A shows a case where a sample gas (containing no mercury) is allowed to pass through the honeycomb-like mercury removing means 13 of the present invention. Indicates the amount of transmitted light. As a comparative example, the amount of transmitted light of the conventional mercury removing means 7 is shown in FIG.
図5では、測定セル1に対して、時間の経過とともに、有機物を含まないガス、有機物を含むガス、及び、ハニカム状水銀除去手段13(あるいは、水銀除去手段7)を通過させた有機物を含むガスを順に導入している。
In FIG. 5, the
ハニカム状水銀除去手段13には、直径30mm×長さ50mm、セル密度が600セル/平方インチの円柱状ハニカム構造体22を使用している。このハニカム構造体22の表面は、アルミナのウォッシュコート層28が形成されており、このウォッシュコート層28上に金粒子を分散担持させている。
The honeycomb-shaped mercury removing means 13 uses a
一方、従来の水銀除去手段7には、ガラス管内に、直径3mm×長さ3.5mmの円柱状のアルミナからなるペレットの表面に貴金属が担持された触媒12を充填したものを使用している。
On the other hand, the conventional mercury removing means 7 uses a glass tube filled with a
上記両水銀除去手段の表面には、定量的な数値は特定できていないが、上記基準ガス11を精製する(試料ガスから原子状水銀を除去する)のに十分な金(貴金属)が存在している。 Although quantitative values cannot be specified on the surfaces of both mercury removing means, there is sufficient gold (noble metal) to purify the reference gas 11 (remove atomic mercury from the sample gas). ing.
なお、試料ガスのガス流量は300ml/minとし、有機物としてパラジクロロベンゼンを混入した。 The gas flow rate of the sample gas was 300 ml / min, and paradichlorobenzene was mixed as an organic substance.
図5(A)及び(B)から、有機物を含まないガスを導入した時間領域31、及び、有機物を含むガスを導入した時間領域32では、両者に差異は無く、共に有機物を含むガスを導入したときに、有機物の吸光により透過光量が低下していることが確認できる。
5A and 5B, there is no difference between the
これに対し、本発明のハニカム状水銀除去手段13と従来の水銀除去手段7を通過させたガスを導入した時間領域33では、両者で異なる結果を示している。すなわち、従来の水銀除去手段7を通過した試料ガスは、試料ガス中の有機物が除去されたため、時間領域31の有機物を含まない試料ガスを導入したときと同じ光透過量を示しているが、本発明のハニカム状水銀除去手段13を通過した試料ガスは、一旦、有機物を含まない試料ガスと同じ光透過量を示した後、直ぐに時間領域32の有機物を含むガスを導入したときと同じ光透過量となっている。
On the other hand, in the
この時間領域33における光透過量の低下Aから、ハニカム状水銀除去手段13を使用した場合には、有機物が除去されていないことが理解できる。
From the decrease A of the light transmission amount in the
以上説明したように、上記ハニカム状水銀除去手段13に試料ガス10を通過させることにより、試料ガス10中の有機物を除去することなく、原子状水銀だけを除去した基準ガス11を精製することが可能となる。
As described above, by passing the
したがって、測定セル1に導入した試料ガス10の透過光量と基準ガス11の透過光量とを上記電磁弁8を切り替えて個別に計測し、この差より、試料ガス10の吸光量を求めることで、試料ガス10に含まれる原子状水銀の量を高精度に求めることが可能となる。このとき、電磁弁8の切替周期を短く(数秒〜数十秒)することで、よりリアルタイムに近い水銀濃度の測定が可能になる。
Therefore, the amount of transmitted light of the
なお、上記実施の形態で示した、ハニカム状水銀除去手段の構成は具体例を示すものであり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。例えば、金に代えて、銀、銅、錫、亜鉛、鉛、ナトリウム、カリウム、カドミウム等の水銀とアマルガムを構成する金属を担持させてもよい。また、その形状も、ハニカム構造を有し、その表面にアマルガムを構成する金属が存在すればどのような形状であってもよく、本発明の効果を有する範囲において、適宜変更することが可能である。 The configuration of the honeycomb-like mercury removing means shown in the above embodiment shows a specific example, and does not limit the technical scope of the present invention. For example, instead of gold, mercury, such as silver, copper, tin, zinc, lead, sodium, potassium, and cadmium, and a metal constituting amalgam may be supported. Further, the shape thereof may be any shape as long as it has a honeycomb structure and a metal constituting the amalgam exists on the surface thereof, and can be appropriately changed within a range having the effect of the present invention. is there.
1 測定セル
2 光源
3 受光器
5 試料ガス導入路
6 基準ガス導入路
7 水銀除去手段
8 電磁弁
10 試料ガス
11 基準ガス
13 ハニカム状水銀除去手段
22 ハニカム構造体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
吸光分析を行う測定セルに前記試料ガスを導入する試料ガス導入路と、
前記試料ガスから水銀を除去した基準ガスを前記測定セルに導入する基準ガス導入路と、
前記基準ガス導入路に設けた、水銀との直接の接触によりアマルガムを構成する金属を担持したハニカム構造体と、
を備えたことを特徴とする水銀濃度測定装置。 In a mercury concentration measurement device that measures the mercury concentration in a sample gas by atomic absorption spectrometry,
A sample gas introduction path for introducing the sample gas into a measurement cell for performing absorption analysis;
A reference gas introduction path for introducing a reference gas obtained by removing mercury from the sample gas into the measurement cell;
Provided in the reference gas introduction path, a honeycomb structure carrying a metal constituting the amalgam by direct contact with mercury;
A mercury concentration measuring device characterized by comprising:
水銀との直接の接触によりアマルガムを構成する金属を担持したハニカム構造体に前記試料ガスを通過させて基準ガスを精製するステップと、
前記基準ガスの吸光分析を行うステップと、
前記試料ガスの吸光分析を行うステップと、
前記基準ガスの吸光分析結果と前記試料ガスの吸光分析結果との差を演算するステップと、
を有することを特徴とする水銀濃度測定方法。 In the mercury concentration measurement method that measures the mercury concentration in the sample gas by atomic absorption spectrometry,
A step of purifying the reference gas by passing the sample gas through a honeycomb structure supporting a metal constituting the amalgam by direct contact with mercury;
Performing an absorption analysis of the reference gas;
Performing an absorption analysis of the sample gas;
Calculating a difference between an absorption analysis result of the reference gas and an absorption analysis result of the sample gas;
A method for measuring mercury concentration, comprising:
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