JP2013205128A - 水銀濃度測定装置及び前処理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】石英管21の内部に還元剤としての粒径が0.2mmの炭酸ナトリウム結晶とシリカウールの混合物23を充填し、その両端にシリカウール22を詰めて封止する。この還元カラムに試料ガス25が流入すると、試料ガス25中に含まれる塩化水銀は炭酸ナトリウムにより原子状水銀に還元されるとともに、試料ガス25中に含まれる塩化水素は炭酸ナトリウムにより中和される。このように、還元触媒として炭酸ナトリウム結晶にシリカウールを混合したものを使用することにより、圧損が生じないので、粒径の小さな炭酸ナトリウムを使用することができ、反応表面積を増やして応答性を向上させることができるとともに、管の閉塞を防止し、還元剤の寿命を延ばすことができる。
【選択図】図2
Description
金属水銀の沸点は約360℃であるため、ごみ焼却場の燃焼系に投入された水銀はその大半がここで気化し、燃焼ガスとともに煙道を通って煙突から大気開放されてしまう。
この性能低下現象が発生する原因は試料ガス中に含まれる炭酸ガス(CO2)であり、塩化水素と塩化水銀を含む試料ガスに濃度が10%程度の炭酸ガスが共存する環境下では、ソーダライム(水酸化カルシウム)を充填した還元カラムを使用すると、還元効率が低下する。また、還元効率が低下した状態で炭酸ガスの供給を停止しても、還元効率の上昇は確認できるものの100%には回復しない。このような環境下では、ソーダライムと炭酸ガスとの反応により多量の炭酸カルシウムが生成されており、当該炭酸カルシウムが還元フィルタの主成分になっていると推測される。
また、請求項2に係る発明の水銀濃度測定装置の前処理器は、請求項1に係る発明の水銀濃度測定装置の前処理器において、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩結晶の粒径が0.3mm未満であることを特徴とする。
図1は本発明の前処理器を備えた水銀濃度測定装置の概略を示すブロック図であり、1は本発明の前処理器である塩化水銀の還元を行う還元手段、2は気液分離手段、3はハニカム状水銀除去手段、4は電磁弁、5は測定セル、6は光源、7は受光器、8は吸引ポンプ、9は温度検出手段、10は圧力検出手段、11は演算手段である。
電磁弁4は二つの流路のうちの一方の流路を選択する弁であり、試料ガス12は電磁弁4の方向とハニカム状水銀除去手段3の方向とに分岐した後、再度合流する構成となっており、合流点に備えた電磁弁4によりどちらか1つの経路が選択される。
温度検出手段9、圧力検出手段10は、測定セル5に設けられた温度センサ、及び、圧力センサからの出力を温度情報、圧力情報に変換して演算手段11に入力し、演算手段11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。
試料ガス12は、測定セル5の排気側に備えた吸引ポンプ8により吸引され、還元手段1、気液分離手段2を通過するが、まず、還元手段1、気液分離手段2及びハニカム状水銀除去手段3を通過した基準ガス13を測定セル5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4を切り替えて測定セル5に還元手段1、気液分離手段2のみを通過した試料ガス11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、ハニカム状水銀除去手段3により試料ガス12から除去された物質の吸光量となるので、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12中の水銀濃度を求めることができる。
図2において、21は石英管、22は耐熱性繊維であるシリカウール、23は還元剤としての粒径が0.2mmの炭酸ナトリウム結晶と耐熱性繊維であるシリカウールの混合物であり、図に示すように、石英管21の内部に炭酸ナトリウム結晶とシリカウールの混合物23を充填し、その両端にシリカウール22を詰めて封止している。なお、この還元カラムの周囲にはこの還元カラムを外部から加熱するヒータ(図示せず)を備え、加熱された還元カラムを保温する断熱材が還元カラムを外部から覆っており、測定時には還元カラムの温度が所定の温度、例えば400℃に保たれるようにヒータの発熱量が制御される。
図2と同様に、21は石英管、22はシリカウール、23は粒径0.2mmの炭酸ナトリウム結晶とシリカウールの混合物であり、24は粒径0.5mmの炭酸ナトリウム結晶である。図に示すように、石英管21の中心部にシリカウール22を充填し、その両側に炭酸ナトリウム結晶とシリカウールの混合物23と炭酸ナトリウム結晶24を充填し、その外側にシリカウール22を詰めて封止している。なお、この還元カラムの周囲にも還元カラムを外部から加熱するヒータが設けられ、測定時には還元カラムの温度が所定の温度、例えば400℃に保たれる。
なお、粒径の大きな炭酸ナトリウム結晶24は初期には水銀還元にも寄与するが、早く水銀還元能力を喪失してしまう。しかしながら、粒径の大きな炭酸ナトリウム結晶24は、水銀還元能力喪失後も酸性ガス除去剤として機能するので、還元カラムの後段の粒径の小さい炭酸ナトリウムの劣化を防ぐことができる。
炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム等を使用することも可能である。
また、上記の二つの実施例では、耐熱性繊維としてシリカウールを使用したが、アラミド繊維や炭素繊維を使用することも可能である。
2 気液分離手段
3 ハニカム状水銀除去手段
4 電磁弁
5 測定セル
6 光源
7 受光器
8 吸引ポンプ
9 温度検出手段
10 圧力検出手段
11 演算手段
21 石英管
22 シリカウール
23 炭酸ナトリウム結晶とシリカウールの混合物
24 粒径0.5mmの炭酸ナトリウム結晶
Claims (5)
- 石英管にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩結晶と耐熱性繊維とを混合したものを充填した還元カラムであることを特徴とする水銀濃度測定装置の前処理器。
- 請求項1に記載された水銀濃度測定装置の前処理器において、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩結晶の粒径が0.3mm未満であることを特徴とする水銀濃度測定装置の前処理器。
- 石英管の前段に粒径の大きなアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩結晶を充填し、石英管の後段に粒径の小さいアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩結晶と耐熱性繊維とを混合したものを充填した還元カラムであることを特徴とする水銀濃度測定装置の前処理器。
- 排ガス中の水銀化合物を金属水銀に変換する還元カラムと、前記還元カラムを加熱するヒータと、前記還元カラムにより試料ガス中の水銀化合物が金属水銀に変換された後の試料ガス中の液体を分離する気液分離手段と、前記気液分離手段を通過した試料ガスが導入され、当該試料ガス中に含まれる原子状水銀を定量する測定部とを備えた水銀濃度測定装置において、前記還元カラムとして請求項1〜3のいずれかに記載された前処理器を用いたことを特徴とする水銀濃度測定装置。
- 請求項4に記載された水銀濃度測定装置において、前記ヒータが前記還元カラムを400℃またはそれ以下に加熱することを特徴とする水銀濃度測定装置。
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