專利名稱：一種同時(shí)測定燃煤煙氣中不同形態(tài)重金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及污染源監(jiān)測方法，更具體地，是一種燃煤煙氣中不同形態(tài)的不同重金屬的同時(shí)監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，重金屬污染日趨嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年至2009年，全國發(fā)生重金屬污染事件39起，特別是2009年以來連續(xù)發(fā)生的陜西鳳翔縣、湖南武R市和瀏陽市等20多起重特大重金屬污染事件。重金屬(比重> 5.5g/cm3)污染具有長期性、累積性、潛伏性和不可逆等特點(diǎn)，對人體健康造成嚴(yán)重威脅，引起了我國學(xué)術(shù)界和政府的高度關(guān)注。煤是我國主要的一次能源，2010年我國的燃煤消耗量達(dá)到了 33億噸。煤中的重金屬燃燒后釋放出來，部分的重金屬通過煙氣排放到大氣中，使得燃煤成為我國主要的大氣重金屬污染源之一。大氣重金屬可通過干濕沉降進(jìn)入水體和土壤，破壞自然環(huán)境和生態(tài)；也可通過呼吸系統(tǒng)直接進(jìn)入人體血液，嚴(yán)重威脅人類健康。因此，必需嚴(yán)格控制燃煤引起的大氣重金屬污染。要控制燃煤大氣重金屬排放，首先必需掌握我國燃煤大氣重金屬排放現(xiàn)狀，如何準(zhǔn)確監(jiān)測燃煤煙氣中的重金屬將是我國大氣重金屬污染控制的關(guān)鍵。燃煤煙氣中重金屬含量低(為ppb級，甚至為ppt級)并且存在顆粒態(tài)和氣態(tài)重金屬，而氣態(tài)重金屬又包括水溶性和非水溶性兩種不同形態(tài)。煙氣中這三種不同形態(tài)的重金屬具有不同的性質(zhì)，對環(huán)境和人體健康造成不同的影響，并且可采用不同方法加以控制。顆粒態(tài)重金屬可以通過除塵器協(xié)同脫除，而水溶性的重金屬則可通過石灰石-石膏濕法脫硫裝置協(xié)同脫除。因此，測定煙氣中不同形態(tài)的不同重金屬含量對于大氣重金屬污染控制是非常有意義的。而且燃煤煙氣中成份非常復(fù)雜(包括水氣、SO2, NOx, VOC等)，這些成份都有可能會影響測試精度。目前，我國關(guān)于固定源廢氣中重金屬的標(biāo)準(zhǔn)測定方法有固定污染源廢氣汞的測定冷原子吸收分光光度法(暫行)(HJ543-2009)、環(huán)境空氣和廢氣砷的測定二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法(暫行)(HJ540-2009)，固定污染源廢氣鉛的測定火焰原子吸收分光光度法(暫行)(HJ538-2009)，大氣固定污染源鎘的測定對_偶氮苯重氮氨基偶氮苯磺酸吸收分光光度法(HJ/T64.3-2001)，大氣固定污染源鎘的測定火焰原子吸收分光光度法(HJ/T64.1-2001)，大氣固定污染源鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法(HJ/T64.2-2001)。各標(biāo)準(zhǔn)測定方法分別針對廢氣中不同的顆粒態(tài)重金屬，只有汞是針對氣態(tài)汞；并且不同的重金屬要采用不同的樣品采集和分析方法。如果需要測定燃煤煙氣中不同的重金屬，采用這些測定方法必需分別進(jìn)行，不僅操作繁瑣，工作量大；而且不能區(qū)分不同形態(tài)。因此，開發(fā)出一種能夠同時(shí)測定燃煤煙氣中不同形態(tài)的不同重金屬的方法成為了本領(lǐng)域亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種同時(shí)燃煤煙氣中不同形態(tài)重金屬(包括鉛、汞、鉻、鎘、錳等)的方法，實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中重金屬的有效監(jiān)測。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:—種同時(shí)測定燃煤煙氣中不同形態(tài)的重金屬的方法，其特征在于，其步驟如下:(I)使用樣品采集系統(tǒng)進(jìn)行燃煤煙氣樣品的采集，所述樣品采集系統(tǒng)包括順序連接的帶有吸氣嘴的采樣管、顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置和氣態(tài)重金屬吸收裝置，以及用于監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)溫度的溫度傳感器、監(jiān)控和調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)氣壓的壓差計(jì)、抽氣管線、抽氣泵和閥門、和監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)煙氣流量的干式流量計(jì)等輔助裝置；所述顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置包括設(shè)置于熱箱內(nèi)的過濾支架和在過濾支架和采樣管末端之間設(shè)置的旋風(fēng)分離器，過濾支架內(nèi)放置有石英纖維濾紙；所述氣態(tài)重金屬吸收裝置包括8個(gè)通過導(dǎo)管順序連接的置于冷箱中的吸收瓶，自靠近顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置一側(cè)起的各吸收瓶中的吸收液為:第I 3個(gè)吸收瓶內(nèi)為氯化鉀溶液，用于吸收煙氣中水溶性重金屬，第4 5個(gè)吸收瓶內(nèi)為酸性雙氧水溶液,用于收集非水溶性重金屬，第6 7個(gè)吸收瓶內(nèi)為酸性高錳酸鉀溶液，用于收集非水溶性重金屬(特別是汞)；第8個(gè)吸收瓶內(nèi)裝有硅膠，用于吸收煙氣中的水分；(2)對各吸收瓶中的吸收液樣品分別進(jìn)行樣品恢復(fù)，并將采集的煙氣樣品進(jìn)行密封保存；(3)對不同吸收液樣品分別進(jìn)行樣品消解，減少分析過程中溶解在吸收液中的煙氣中的S02、N0xJP VOC等對分析結(jié)果的影響；(4)采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀(ICP-MASS)或電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)對經(jīng)過步驟(3)消解的各樣品進(jìn)行檢測，根據(jù)測得的各吸收液樣品中的重金屬含量，計(jì)算煙氣中不同形態(tài)重金屬濃度。如上所述的方法，優(yōu)選地，所述各吸收液的組成為:氯化鉀溶液的濃度為lmol/L ；酸性雙氧水為體積百分比4 5%的HNO3和體積百分比8 10%的H2O2的混合溶液；酸性高錳酸鉀溶液為3 4%g/L的KMnO4和體積百分比8 10%的H2SO4的混合溶液。如上所述的方法，優(yōu)選地，所述顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置的熱箱內(nèi)的溫度設(shè)為20±5.6° C,所述氣態(tài)重金屬吸收裝置的8個(gè)吸收瓶在冷箱內(nèi)置于冰浴中。如上所述的方法，優(yōu)選地，所述各吸收瓶在加入吸收液之前，先用約0.lmol/L的稀硫酸和蒸餾水潤洗并烘干。如上所述的方法，優(yōu)選地，步驟(I)中，采用等速采樣方式對采樣點(diǎn)的燃煤煙氣進(jìn)行米樣2 3個(gè)小時(shí)。如上所述的方法，優(yōu)選地，步驟(2)中所述的樣品恢復(fù)，具體操作為:A.將第I 3吸收瓶中的氯化鉀吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，并滴加I 5mL10%g/L的重鉻酸鉀和I 5mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，使得吸收液保持淺紫色，用少量0.lmol/L的硝酸沖洗采樣管及氯化鉀吸收瓶，將洗液倒入收集氯化鉀吸收液的容量瓶中并定容，S封保存；B.將第4 5吸收瓶中的酸性雙氧水吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，用少量0.lmol/L的硝酸沖洗酸性雙氧水吸收瓶，將洗液倒入收集酸性雙氧水吸收液的容量瓶中并定容，密封保存；C.將第6 7吸收瓶中的酸性高錳酸鉀吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，并滴加2 10mL10%g/L的重鉻酸鉀溶液，用少量0.lmol/L的硝酸沖洗酸性高錳酸鉀吸收瓶，將洗液倒入收集酸性高錳酸鉀吸收液的容量瓶中并定容，密封保存。如上所述的方法，優(yōu)選地，步驟(3)中所述的樣品消解，具體操作為:A.針對氯化鉀吸收液樣品:取IOmL裝有氯化鉀吸收液的容量瓶中的樣品，力口入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.50mL98.3wt%的濃硫酸、0.25mL65wt%的濃硝酸和10mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，水浴90° C加熱2h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成水溶性待測液的消解；其余氯化鉀吸收液作為水溶性其他重金屬待測樣；B.針對酸性雙氧水吸收液樣品:取5mL裝有酸性雙氧水吸收液的容量瓶中的樣品，加入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.25mL38wt %的濃鹽酸和0.25mL65wt%的濃硝酸，置于冰箱冷卻15min后，逐滴加入5%g/L的高錳酸鉀溶液，開始滴加時(shí)樣品反應(yīng)劇烈，繼續(xù)滴加，直至樣品溶液保持紫色并穩(wěn)定，水浴90° C加熱2h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成元素態(tài)汞待測液I的制備。其余酸性雙氧水吸收液樣品濃縮至20mL，然后加入30mL50% (v/v)的硝酸、10mL3%(v/v)的過氧化氫(所用的過氧化氫為市售的濃度為30wt%的過氧化氫，即所述的3% (v/v)的過氧化氫，是將30wt%的過氧化氫溶液按照3體積溶液:100體積水的比例進(jìn)行稀釋后得到的溶液)和50mL的70°C熱水，定容到IOOmL,完成除汞元素以外重金屬待測液的制備；C.針對酸性高錳酸鉀吸收液樣品:取IOmL裝有酸性高錳酸鉀吸收液的容量瓶中的樣品，加入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.5mL65wt%的濃硝酸和10mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，水浴90° C加熱2 3h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成元素態(tài)汞待測液2的制備。如上所述的方法，其中，所述的重金屬包括鉛、砷、鎘、鉻、鈷、錳以及汞。如上所述的方法，其中，所述的燃煤煙氣包括燃煤電廠鍋爐和工業(yè)鍋爐排放管道中的燃煤煙氣。如上所述的方法，其中，所述的燃煤煙氣包括燃煤電廠不同位置的煙氣，包括脫硝裝置前、除塵裝置前、脫硫裝置前和脫硫裝置后等位置。如上所述的方法，其中，所述燃煤煙氣中待測重金屬的濃度范圍可以在10ng/Nm3M 100 μ g/Nm3 之間。本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過等速采樣方式采集顆粒態(tài)重金屬樣品，并采用不同化學(xué)試劑溶液吸收煙氣中不同形態(tài)的氣態(tài)重金屬，再將采集的顆粒態(tài)重金屬樣品和氣態(tài)重金屬樣品經(jīng)過恢復(fù)和消解后，分析測定樣品中的不同重金屬含量，從而計(jì)算煙氣中不同形態(tài)不同重金屬的濃度。本發(fā)明所用的顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置中加入了旋風(fēng)分離裝置，可適應(yīng)于高灰煙氣的采樣。本發(fā)明還通過吸收液的有效配比以及分析儀器的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了燃煤煙氣中不同形態(tài)不同重金屬的同時(shí)測定，減少了人工和試劑大量消耗，并且在樣品分析過程中減少了人為干擾因素，提高了分析精度。本發(fā)明的方法能同時(shí)準(zhǔn)確測定燃煤煙氣中不同形態(tài)不同重金屬濃度，具有普遍應(yīng)用性。普及本發(fā)明方法可方便地掌握我國燃煤煙氣重金屬污染現(xiàn)狀，為我國大氣重金屬防治提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明方法步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式為了簡單和清楚的目的，下文恰當(dāng)?shù)氖÷粤斯夹g(shù)的描述，以免那些不必要的細(xì)節(jié)影響對本技術(shù)方案的描述。如圖1所示，本發(fā)明的測試步驟包括樣品采集、樣品恢復(fù)、樣品消解、分析測定和計(jì)算四個(gè)階段。其中，樣品采集是采用等速采樣方式采集采樣點(diǎn)的燃煤煙氣樣品；樣品恢復(fù)用于現(xiàn)場穩(wěn)定溶液吸收煙氣樣品，對于易揮發(fā)性的重金屬非常必要，便于長途運(yùn)輸保存；樣品消解是通過對樣品的處理，消除樣品中吸收的煙氣中其它成分(例如S02、NOx等)對待測重金屬的干擾，便于檢測分析；分析測定，是采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀(ICP-MASS)或電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)完成煙氣中不同價(jià)態(tài)不同重金屬的檢測，之后根據(jù)測定所得的各吸收液樣品中重金屬含量和煙氣量，計(jì)算煙氣中不同形態(tài)的重金屬濃度。本發(fā)明樣品采集系統(tǒng)的核心是8個(gè)順序相連的吸收瓶，第I 3吸收瓶分別裝有IOOmL氯化鉀溶液，第4 5吸收瓶分別裝有IOOmL酸性雙氧水溶液，第6 7吸收瓶分別裝有IOOmL酸性高錳酸鉀溶液，第8個(gè)吸收瓶裝有200 300g的硅膠。燃煤煙氣依次通過這8個(gè)吸收瓶，水溶性重金屬由第I 3吸收瓶收集，非水溶性重金屬由第4 5吸收瓶和第6 7吸收瓶共同收集，第8個(gè)吸收瓶吸收煙氣中水分。其中，所述的氯化鉀溶液的濃度為lmol/L ;所述的酸性雙氧水為4 5% (v/v)的HNO3和8 10% (v/v)的H2O2的混合溶液；所述的酸性高錳酸鉀溶液為3 4%g/L的KMnO4和8 10% (v/v)的H2SO4的混合溶液。本發(fā)明方法的關(guān)鍵步驟是樣品消解，針對不同的吸收液樣品和待檢測重金屬元素采用不同的方法對樣品進(jìn)行消解，減少分析過程中溶解在吸收液中的煙氣中的S02、NOx,和VOC等對分析結(jié)果的影響。本發(fā)明的另一關(guān)鍵改進(jìn)在于，在樣品采集裝置的熱箱過濾支架和采樣槍之間加入了旋風(fēng)分離器，解決了高灰采樣問題。實(shí)施例1目前，我國燃煤電廠大部分電廠安裝了脫硫除塵或脫硝等煙氣凈化裝置，不同位置的煙氣成分不同，可能會對煙氣重金屬濃度測試產(chǎn)生影響，因此選擇我國典型電廠的不同位置燃煤煙氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。1.樣品采集A.采樣前準(zhǔn)備在氣密容器中稱量幾份200至300g硅膠，精確到0.5g。在每個(gè)容器上記下硅膠加上容器的總重量；或者在組裝樣品采集系統(tǒng)組件之前立即在第8吸收瓶中直接稱量硅膠。在20±5.6° C (68±10° F)的溫度和環(huán)境壓力下干燥過濾支架24至36h，每隔至少6h稱量一次直至恒重，并記錄結(jié)果,精確至0.1 μ g。清洗采樣系統(tǒng)中所有玻璃器皿，遮蓋所有會發(fā)生污染的玻璃器皿的開口，直至開始采樣時(shí)。分別量取IOOmL已配好的各吸收液，按如上所述的對應(yīng)關(guān)系裝入第I 7個(gè)吸收瓶中；從上述氣密容器中轉(zhuǎn)移大約200至300g硅膠到第8吸收瓶中。稱量并記錄每一個(gè)吸收瓶的重量，用于計(jì)算取樣煙氣的水含量。用一次性手套將稱量過的石英纖維濾紙放入過濾支架中。連接整個(gè)樣品采集系統(tǒng)并檢漏。B.采樣在采樣之前清潔吸氣嘴，確認(rèn)熱箱中的過濾支架及吸氣嘴達(dá)到指定溫度20±5.6° C (68±10° F)，啟動抽氣泵，打開并調(diào)節(jié)閥門，直到獲得等速取樣速率，保持等速采樣時(shí)的壓差值，在所有的取樣點(diǎn)和在取樣期間保持等速。當(dāng)在不同采樣點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移樣品采集系統(tǒng)時(shí)，關(guān)閉閥門并停止抽氣泵工作。在采樣過程中，定期檢查吸氣嘴和過濾支架出口的取樣溫度以及壓差計(jì)的零位，并在必要情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。如有必要，加入更多的冰，以保持在冷箱/硅膠瓶出口的溫度〈20° CC 68° F)。采樣過程中，如果酸性高錳酸溶液的紫色被完全漂白，則說明發(fā)生了 KMnO4被煙氣中除了元素態(tài)鉛等重金屬的其他組分的還原反應(yīng)。因此，如果兩個(gè)酸性高錳酸鉀吸收瓶失去了紫色，采樣必須重做。如果已知?dú)饬骱写罅康倪€原性組分(即，還原性組分含量>2500ppm S02)，或在先前的取樣過程中已發(fā)生過突破的情況，那么在第4個(gè)吸收瓶中的酸性雙氧水的數(shù)量應(yīng)加倍，或另外加裝一個(gè)裝有酸性雙氧水的吸收瓶，或二者同時(shí)采用，以在酸性高錳酸鉀吸收瓶之前增加對還原性氣體組分的氧化能力。在整個(gè)采樣過程中，使用同一組件，除非是需要同時(shí)在兩個(gè)或更多的采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，或是設(shè)備故障需要更換組件。在采樣結(jié)束后，關(guān)閉閥門，抽出吸氣嘴并關(guān)閉抽氣泵。等待吸氣嘴冷卻，將吸氣嘴附近的顆粒擦凈，并將吸氣嘴蓋上避免污染或樣品丟失，同時(shí)讓過濾支架冷卻。在移動采樣瓶到干凈地方之前，將吸氣嘴從連接上分開并將兩端覆蓋，不要丟失可能出現(xiàn)的冷凝水。將第一和最后一個(gè)吸收瓶口封閉。將各個(gè)連接點(diǎn)斷開。采樣管、旋風(fēng)裝置和樣品吸收瓶可開始進(jìn)行樣品恢復(fù)。3.樣品恢復(fù)A.將氯化鉀吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，并滴加I 5mL10%g/L的重鉻酸鉀和I 5mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，使得吸收液保持淺紫色。為保證分析精度，用少量
0.lmol/L的硝酸沖洗采樣管及氯化鉀吸收瓶，將洗液倒入收集氯化鉀吸收液的容量瓶中并定容，密封保存。B.將酸性雙氧水吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中。為保證分析精度，用少量0.lmol/L的硝酸沖洗酸性雙氧水吸收瓶，將洗液倒入收集酸性雙氧水吸收液的容量瓶中并定容，密封保存。C.將酸性高錳酸鉀吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，并滴加2 10mL10%g/L的重鉻酸鉀溶液。為保證分析精度，用少量0.lmol/L的硝酸沖洗酸性高錳酸鉀吸收瓶，將洗液倒入收集酸性高錳酸鉀吸收液的容量瓶中并定容，密封保存。4、樣品消解
A.針對氯化鉀吸收液樣品:取IOmL裝有氯化鉀吸收液的容量瓶中的樣品，力口入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.50mL98.3wt%的濃硫酸、0.25mL65wt%的濃硝酸和10mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，水浴90° C加熱2h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成水溶性待測液的消解；其余氯化鉀吸收液作為水溶性其他重金屬待測樣。B.針對酸性雙氧水吸收液樣品:取5mL裝有酸性雙氧水吸收液的容量瓶中的樣品，加入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.25mL38wt %的濃鹽酸和0.25mL65wt%的濃硝酸，置于冰箱冷卻15min后，逐滴加入5%g/L的高錳酸鉀溶液，開始滴加時(shí)樣品反應(yīng)劇烈，繼續(xù)滴加，直至樣品溶液保持紫色并穩(wěn)定，水浴90° C加熱2h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成元素態(tài)汞待測液I的制備；其余酸性雙氧水吸收液樣品濃縮至20mL，然后加入30mL50% (v/v)的硝酸、10mL3%(v/v)的過氧化氫(所用過氧化氫為市售的30wt%的過氧化氫，即所述的3% (v/v)的過氧化氫，是將30wt%的過氧化氫溶液按照3體積溶液:100體積水的比例進(jìn)行稀釋后得到的溶液)和50mL的70°C熱水，定容到IOOmL,完成除汞元素重金屬待測液的制備。C.針對酸性高錳酸鉀吸收液樣品:取IOmL裝有酸性高錳酸鉀吸收液的容量瓶中的樣品，加入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.5mL65wt%的濃硝酸和10mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，水浴90° C加熱2h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成元素態(tài)汞待測液2的制備。5.分析測定采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)對上述得到的各待測液進(jìn)行檢測，完成煙氣中不同價(jià)態(tài)重金屬的檢測。為降低汞的儀器檢出限，使用主機(jī)聯(lián)用氫化物發(fā)生器(HG-1CP-AES)。6.計(jì)算煙氣中不同形態(tài)不同重金屬濃度根據(jù)上述方法測定所得的各吸收液樣品中重金屬含量和煙氣量，計(jì)算煙氣中不同形態(tài)的重金屬濃度。7.本發(fā)明方法的實(shí)際應(yīng)用采用本發(fā)明方法，分別在內(nèi)蒙古托克托電廠鍋爐、湖北荊州電廠鍋爐和貴州省安順電廠鍋爐現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)監(jiān)測，測定結(jié)果與采用我國國標(biāo)方法的測定結(jié)果基本吻合。以上通過附圖及實(shí)施例顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不僅僅受上述實(shí)施例的限制，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由權(quán)利要求書界定。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)見的等同替換都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)測定燃煤煙氣中不同形態(tài)的重金屬的方法，其特征在于，它包括如下步驟: (1)使用樣品采集系統(tǒng)進(jìn)行燃煤煙氣樣品的采集，所述樣品采集系統(tǒng)包括順序連接的帶有吸氣嘴的采樣管、顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置和氣態(tài)重金屬吸收裝置，以及用于監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)溫度的溫度傳感器、監(jiān)控和調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)氣壓的壓差計(jì)、抽氣管線、抽氣泵和閥門、和監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)煙氣流量的干式流量計(jì)； 所述顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置包括設(shè)置于熱箱內(nèi)的過濾支架和在過濾支架和采樣管末端之間設(shè)置的旋風(fēng)分離器，過濾支架內(nèi)放置有石英纖維濾紙； 所述氣態(tài)重金屬吸收裝置包括8個(gè)通過導(dǎo)管順序連接的置于冷箱中的吸收瓶，各吸收瓶中的吸收液為:第I 3個(gè)吸收瓶內(nèi)為氯化鉀溶液，第4 5個(gè)吸收瓶內(nèi)為酸性雙氧水溶液，第6 7個(gè)吸收瓶內(nèi)為酸性高錳酸鉀溶液；第8個(gè)吸收瓶內(nèi)裝有硅膠； (2)對各吸收瓶中的吸收液樣品分別進(jìn)行樣品恢復(fù)，并將采集的煙氣樣品進(jìn)行密封保存； (3)對不同吸收液樣品分別進(jìn)行樣品消解； (4)采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀或電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀對經(jīng)過步驟(3)消解的各樣品進(jìn)行檢測，根據(jù)測得的各吸收液樣品中的重金屬含量，計(jì)算煙氣中不同形態(tài)重金屬濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述各吸收液的組成為:氯化鉀溶液的濃度為ImoI/L ;酸性雙氧水為體積百分比4 5%的HNO3和體積百分比8 10%的H2O2的混合溶液；酸性高錳酸鉀溶液為3 4% g/L的KMnO4和體積百分比8 10%的H2SO4的混合溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顆粒態(tài)重金屬捕獲裝置的熱箱內(nèi)的溫度設(shè)為20±5.6° C,所述氣態(tài)重金屬吸收裝置的8個(gè)吸收瓶在冷箱內(nèi)置于冰浴中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述各吸收瓶在加入吸收液之前，先用0.lmol/L的硫酸和蒸餾水潤洗并烘干。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，采用等速采樣方式對采樣點(diǎn)的燃煤煙氣進(jìn)行采樣2 3個(gè)小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的樣品恢復(fù)，具體操作為: A.將第I 3吸收瓶中的氯化鉀吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，并滴加I 5mL10%g/L的重鉻酸鉀和I 5mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，使得吸收液保持淺紫色，用0.lmol/L的硝酸沖洗采樣管及氯化鉀吸收瓶，將洗液倒入收集氯化鉀吸收液的容量瓶中并定容，密封保存； B.將第4 5吸收瓶中的酸性雙氧水吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，用0.lmol/L的硝酸沖洗酸性雙氧水吸收瓶，將洗液倒入收集酸性雙氧水吸收液的容量瓶中并定容，密封保存； C.將第6 7吸收瓶中的酸性高錳酸鉀吸收液集中放在一個(gè)500mL的容量瓶中，并滴加2 10mL10%g/L的重鉻酸鉀溶液，用0.lmol/L的硝酸沖洗酸性高錳酸鉀吸收瓶，將洗液倒入收集酸性高錳酸鉀吸收液的容量瓶中并定容，密封保存。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的樣品消解，具體操作為:A.取IOmL裝有氯化鉀吸收液的容量瓶中的樣品，加入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.50mL98.3wt%的濃硫酸、0.25mL65wt%的濃硝酸和10mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，水浴90° C加熱2h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成水溶性重金屬待測液的制備； 其余氯化鉀吸收液樣品作為水溶性其他重金屬待測樣； B.取5mL裝有酸性雙氧水吸收液的容量瓶中的樣品，加入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.25mL38wt%的濃鹽酸和0.25mL65wt%的濃硝酸，置于冰箱冷卻15min后，逐滴加入5%g/L的高錳酸鉀溶液，開始滴加時(shí)樣品反應(yīng)劇烈，繼續(xù)滴加，直至樣品溶液保持紫色并穩(wěn)定，水浴90° C加熱2h后，滴加10%g/L的鹽酸羥胺直至澄清，完成元素態(tài)汞待測液I的制備; 其他樣品濃縮至20mL,然后加入30mL體積百分比50%的硝酸、IOmL過氧化氫溶液和50mL的70°C熱水，定容到IOOmL,完成除汞元素以外重金屬待測液的制備；其中，所述過氧化氫溶液，是將市售30wt%的過氧化氫溶液按照3體積溶液:100體積水稀釋后得到的過氧化氫溶液； C.取IOmL裝有酸性高錳酸鉀吸收液的容量瓶中的樣品，加入0.75mL5%g/L的過硫酸鉀溶液、0.5mL65wt%的濃硝酸和10mL5%g/L的高錳酸鉀溶液，水浴90° C加熱2 3h后，滴加10%g/L的鹽 酸羥胺直至澄清，完成元素態(tài)汞待測液2的制備。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種同時(shí)測定燃煤煙氣中不同形態(tài)的重金屬的方法，其步驟為使用樣品采集系統(tǒng)進(jìn)行燃煤煙氣樣品的采集，所述樣品采集系統(tǒng)包括順序連接的帶有吸氣嘴的采樣管、設(shè)置于熱箱內(nèi)的過濾支架和旋風(fēng)分離器和通過導(dǎo)管順序連接的置于冰浴中的吸收瓶，其中第1～3個(gè)吸收瓶內(nèi)為氯化鉀溶液，第4～5個(gè)吸收瓶內(nèi)為酸性雙氧水溶液，第6～7個(gè)吸收瓶內(nèi)為酸性高錳酸鉀溶液，第8個(gè)吸收瓶內(nèi)裝有硅膠；樣品采集后對各吸收瓶中的吸收液樣品分別進(jìn)行樣品恢復(fù)，并將煙氣樣品進(jìn)行密封保存；之后對各吸收瓶中的吸收液樣品分別進(jìn)行樣品消解；再對經(jīng)過消解的各樣品進(jìn)行檢測，根據(jù)測得的各吸收液樣品中的重金屬含量，計(jì)算煙氣中不同形態(tài)重金屬濃度。
文檔編號G01N1/24GK103149271SQ20131008553
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者鄧雙, 張凡, 劉宇, 王相鳳, 曹晴, 張辰 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院