國內外固定源廢氣中的汞採樣檢測方法探討

2020-11-22 北極星環保網

目前，國內外關於固定汙染源廢氣中汞的採樣主要分為離線測試法（手動採樣分析法）和在線測試法（在線採樣分析法）。檢測方法一般用冷原子吸收分光光度法和原子螢光分光光度法。

採樣法

離線測試法

乾式吸附劑法

EPAmethod30B法-國外

又稱活性炭管吸附管法。先用固體活性炭吸附採樣，再解吸（消解或直接燃燒）進行濃度分析。吸附管由兩部分組成，一段用於吸附絕大部分氣態汞，二段備用用於吸附穿透的氣態汞。操作方便、成本適中、精度較高，不需任何化學試劑和氣體，且不產生任何化學廢棄物；測量結果比30A法準確。適合氣態總汞質量濃度（幹氣）0.1-50ug/Nm的含汞煙氣。

40CFRPart75AppendixK法-國外

也是一種乾式吸附法，同30B法的主要區別在吸附管的組成不同。其吸附管由三段組成，兩段與EPAMethod30B法的作用基本相同，三段用於確定氣態總汞的回收率。

下圖是典型乾式吸附劑法採樣分析系統。包括吸附管、探槍、乾燥冷卻裝置、真空表、累計流量計、轉子流量計等。採樣時，將吸附管固定在探槍上，接插入煙氣流中，煙氣進入累計流量計前，通過冷卻乾燥裝置將煙氣中水分去除。根據轉子流量計的讀數調節煙氣流量，而實現等速採樣。採集數據(溫度、壓力、流量等)通過數據記錄器輸入計算機進行處理。

濾筒採樣法-國內

以玻璃/石英纖維濾筒作為收集材料，通過等速採樣，將顆粒物從固定汙染源中抽取到濾筒中。國內環保檢測一般使用，該方法檢測的是顆粒態汞，適用於任何煙塵濃度（尤其高濃度）下的汞檢測，若煙塵濃度較低，則延長採樣時間以得到足夠的樣品。

溼式化學法

美國安大略法

該方法要求等速採樣。煙氣通過採樣探頭進入過濾器系統，過濾系統（保持溫度120℃或與採樣點同溫度）將顆粒態汞捕集下來。隨後進入一系列在冰浴中的衝擊瓶捕集各種形態汞。可測量元素汞、氧化態汞、顆粒態汞、總汞。檢測濃度範圍0.05~100ug/Nm，確保採樣體積在1~2.5Nm。該法測量範圍大，靈敏度高。但是取樣測試操作流程複雜，採樣時間長；溶液有揮發性，產生後續汙染；結果準確性受煙氣濃度、儀器設備等影響；分析成本較高。採樣系統圖如下圖所示。

美國EPA-Method29法

借鑑安大略法。同安大略法不同之處主要在於試劑瓶組的組配不同。它有2個抗衝擊瓶。可測各形態汞和顆粒態汞。

英國BSEN13211法

借鑑安大略法。用石英纖維濾紙捕集固態顆粒汞，加兩個試劑瓶收集氣態二價汞和單質汞。經消解後，測得的是樣品中痕量汞。無法測得單質汞和二價汞的各自含量。

國內-衝擊瓶採樣法

該方法採用高錳酸鉀-硫酸溶液作為吸收液，捕集到的氣態汞全部被氧化為二價汞，將離子態汞用氯化亞錫還原為原子態汞。此測量結果為氣態總汞。

在線測試法

30A法連續在線檢測法

雖然安大略（OHM）法在檢測煙氣中的汞含量時，是一種很有效的分析方法，然而這種方法的取樣時間相對比較長，並且在取樣後還需要對樣品進行復原和消解，檢測需要時間較長，且檢測過程比較複雜。汞在線連續檢測技術能夠完成單質汞和離子汞的實時在線連續檢測。

該技術的核心就是應用純金捕集劑來捕集汞，然後再對其進行加熱，再利用氬氣作為載氣來攜帶汞蒸氣經過原子螢光發射器，當汞蒸氣被254um波長的螢光照射後就使其釋放出螢光光譜，螢光光譜的強弱與汞蒸氣的含量成正比，通過檢測螢光光譜的強度，並將光信號轉換成電信號，此電信號經過儀器儀表的放大電路放大後經過處理後就可計算出所對應的汞的濃度。

在線檢測技術採樣分析系統一般由採樣裝置、測試裝置、數據採集與處理裝置組成。關於在線採樣，目前沒有可溯源的標準氣體用於系統的校準。我們可用安大略法校核在線採樣分析系統。

汞檢測的分析方法

冷原子吸收分光光度法（CVAAS）

利用汞原子蒸氣對253.7nm的紫外光有選擇性吸收。即在一定的檢測範圍內，吸光度和濃度成正比。該方法可用於ppb級汞的分析。如高頻塞曼效應汞分析儀RA-915M採用高頻調製偏振光的塞曼原子吸收光譜，其主機（測空氣試樣）檢出線為2ng/m³。

原子螢光分光光度法（CVAFS）

利用螢光譜線的波長和強度進行汞的定性定量分析。樣品溶液中的汞被硼氫化鉀還原成單質汞後,用低壓汞燈發出波長為253.7nm的雷射照射,基態汞原子被激發到高能態,當返回基態時會輻射出共振螢光,由光電倍增管測量產生的螢光強度來確定汞濃度。

參考文獻

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