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固定污染源汞排放监测浅析

2019-06-24

  5月18日,雨后的长江西陵峡,高峡平湖,青山绿水,云雾旋绕,构成一道靓丽的自然生态美景。公民图片网供图前语摘要:汞污染正成为一项全球面对的严峻污染,尤其是电厂燃煤在其间占了极大的份额。本文首要对当时汞污染局势、各国政府监测要求做了梳理,对汞接连排放监测体系CEMS中校准器、催化转化办法、丈量办法、体系规划中的要害点及留意点做了介绍。


要害词:总汞丈量;汞校准器;汞CEMS


人为排放汞源据估计一年在1960吨左右,其间工业污染源就占到了总排放量的85%,汞在大气中存在方式首要有三种:超低排放粉尘仪 元素汞,离子汞及颗粒态汞。这些形状特点各异:元素汞因其可以远距离传输,是一种全球污染源;离子汞迁移性较差,可溶于水并会跟着雨水进入水源中,在底层沉积物中汞离子可能会变成强毒性的甲基汞,在生物富集作用下会累积到对生物丧命的浓度。甲基汞在汞再排放进程中又会从头回到大气中。

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因为汞的毒性极强,人们一直在体系性的清除它的源头。在2013年由102个国家一起签署的水俣公约是世界汞减排使命的一次ding级布置。科学家们一直在对汞的去除做研究,意图就是为了有用消除汞的排放。近年来对汞排放的一个研究热点就是总汞的各组分丈量。关于汞的有用减排一个重要的前提就是明确各种组分的含量。


美国EPA已发布《固定源排放总气态汞接连监测体系的技术指标和检测办法》,并拟定了相应的现场监测的办法规范,国内也于2012年1月1日实施了GB-13223-2011《火电厂大气污染物排放规范》,其间对燃煤锅炉所排放的汞及其化合物做出了0.03mg/m3的限定值。现在国内燃煤电厂对总汞排放的监测还没有遍及,出产在线监测汞CEMS的厂家也不多,跟着国家对环保排放要求越来越严厉,汞排放监测的商场潜力巨大。本文将针对汞CEMS中几个重点来进行介绍。 


1.校准器 


烟气中的汞的氧化操控,焚烧操控及总汞的分化丈量关于汞的减排来说都很要害。总汞分组分丈量运用的接连排放监测体系需求校准器来保证丈量结果的准确性。


1.1元素汞校准器 


元素汞校准器有几种办法可以完成:饱满蒸汽压法,浸透管法,规范气瓶法,化学试剂法。超低CEMS系统工业中广泛使用的是饱满蒸汽压法,该办法首要使用温度与汞饱满蒸汽压的对应关系,在维持温度必定的状况下,必定量汞可以与其饱满蒸汽到达动态平衡,由慵懒载气带出即可构成安稳的标气。浸透管法运用装有汞浸透源的浸透管在恒定温度、压力下浸透率保持不变的原理,慵懒载气恒定流过分散池可得到不同浓度的标气,该办法对温度、压力、装置的安稳性要求都极高,其间一个条件有变化都需求长期的再次平衡才能到达安稳生成的要求,关于接连安稳的制备不易于完成。规范气瓶法现在只要美国国内有售,价格昂贵且有用期只要六个月,同时需求进行定时溯源,本钱高操作复杂。化学试剂法选用将HgCl2溶液通入还原剂中还原为元素汞蒸汽并由载气带出的办法来完成,该进程要求较多且为手动操作,也不利于接连制备。


1.2离子汞校准器 


离子汞校准器的原理是将HgCl2溶液由相应载气带出经过蒸发器构成离子汞气体,也有学者运用超声波雾化办法来生成离子汞标气,在实验室及现场都经过了需求测验,本钱可以操控在7000元左右,而Tekran3315离子汞校准器的价格在25万左右,优势比较显著。


2.催化转化


现在各种汞分析仪都是对气态元素汞进行丈量,实际出产中排放出的的离子汞就需求进行相应的转化。离子汞转化为元素汞一种办法是在高温800℃左右可完成完全转化,但这种办法对体系内其他组件要求比较高,本钱造价也很高,运用不多;另一种办法是在300℃左右使样气经过催化剂来进行催化转化,这种办法运用的催化剂需求定时替换,而且催化剂长期运用的转化效率也无法保证;另一种办法是化学还原法,将样气经过还原剂从而完成转化,该办法需求耗费大量化学品,还需求人工定时替换,关于自动化现场操作十分不友好。


3.丈量办法


元素汞丈量的首要办法有:冷蒸汽原子吸收光谱法(CVAAS),冷蒸汽原子荧光光谱法(CVAFS),塞曼调制原子吸收光谱法(ZAAS),紫外差分吸收光谱法(UV-DOAS)等。其间CVAAS及CVAFS是使用比较广泛的办法。


3.1冷蒸汽原子吸收光谱法


该办法是运用汞灯在253.7nm处宣布的特征谱线经过元素汞蒸汽时,被蒸汽中汞元素的基态原子所吸收,经过测定辐射光强度削弱的程度,得出样气中汞元素的含量。该波段的谱线其他元素也会有所吸收从而搅扰到汞元素的丈量,所以一般会经过金汞齐预富集或者双通道光路法来除掉搅扰组分的影响。


3.2冷蒸汽原子荧光光谱法


该办法是运用汞的基态原子吸收特定频率的辐射之后被激起至高能态,激起进程中以光辐射的方式发射出特征波长的荧光,对荧光强度进行丈量后得出汞的浓度。该办法因检测灵敏度较高,对高浓度烟气丈量可选择对应稀释探头。但丈量进程中激起态汞原子也会与其他无关质点发生碰撞而发作荧光猝灭,降低检测灵敏度。


4.体系规划


汞在常温常压下以金属液体存在,对金属外表的吸附性很好,所以在体系规划中应尽量消除其在外表的吸附,包含取样管道、传输管道、样气流路,都需求选用内衬聚四氟乙烯的管材或相应的软管,关于光谱仪内的光源气室,需求选用石英原料。 VOCs在线监测系统特别的高温工况下,各类管路则需求选用内衬玻璃的管材。关于样气湿度含量较大的工况,需求采取全程伴热以避免出现吸附于液滴的状况。出口废气也需求运用活性炭或汞齐等进行吸附,保证不会发生二次污染。


 

5.定论


主流汞在线监测体系实际上只统计了元素汞和离子汞,关于其间少数的颗粒态汞并没有覆盖,关于这一部分的丈量还需求进一步的开发。大气中的汞排放越来越受到各方的注重,汞的监测数据关于汞污染源定向消除、上游工艺流程联动、商场开发都有着重要的指导作用,对汞排放的监测尤其是燃煤电厂的监测刻不容缓。


 


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