煙氣中汞形態(tài)的測定方法Word版

1、煙氣中汞形態(tài)的測定方法姓名：陳淵源 學院：環(huán)境科學與工程 學號：5087709012指導教師：王文華 學院：環(huán)境科學與工程摘 要 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

2、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 本論文在實驗室已建立的測定燃煤煙氣中汞的固體吸附劑法和安大略法的基礎上，將兩種方法有機結合，創(chuàng)造出一種新的燃煤煙氣汞的測定方法，既能測定出煙氣中不同形態(tài)的汞，又能簡化安大略法復雜的采樣裝置。該方法用纖維濾膜過濾煙氣中的顆粒態(tài)汞，用1mol/L KCl溶液吸收氧化態(tài)汞，用實驗室自制的鋁基吸附劑吸收元素態(tài)汞。

3、取樣完成后分別對濾膜和KCl溶液進行消解，對吸附劑進行洗脫，之后用測汞儀測定各部分的汞含量。實驗結果表明，固體吸附劑法和安大略法的回收率均在80%以上，而新建的方法回收率很低，尤其是元素態(tài)汞部分，幾乎沒有被吸附。分析原因可能是吸附劑的孔隙被前端KCl溶液吹出的水汽所占，從而影響了元素態(tài)汞的吸附。該方法還需進一步改進和完善。關鍵詞：汞；形態(tài)分布；安大略；燃煤煙氣1緒論1.1汞的危害與來源汞作為一種非常重要的全球性污染物而備受人們關注，即使在濃度非常低的情況下，它也會對人類和野生動植物產(chǎn)生相當大的毒性。通過水或者空氣，汞能夠輕易地進行遷移。氣態(tài)的單質汞在大氣環(huán)境中的停留時間能達6至18個月，這意味

4、著它能夠在全球范圍內進行遷移，而且，大氣中的汞可通過不同的方式沉降到陸地以及水體中。大氣環(huán)境中的汞除了一部分來自天然排放如火山活動、礦藏釋放等外，很大一部分來自人為活動，其中煤燃燒所釋放的汞占30%以上。汞是煤中的微量元素，我國原煤中汞含量的均值為0.22mg/kg1。雖然其含量并不高，但由于煤的大量燃燒，每年從燃煤中排放出的汞總量是非常驚人的。2003年初，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)表了一份調查報告指出，燃煤電廠是全球最大的人為汞污染源，其中亞洲的燃煤電廠排放最多，每年約排放860t15，超過全世界排放總量的1/3。汞污染物對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成很大危害。例如金屬汞中毒常以汞蒸氣的形式通過呼吸道進

5、入肺泡，經(jīng)血液循環(huán)運至全身。慢性汞中毒臨床表現(xiàn)主要是神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，如頭痛、頭暈、肢體麻木和疼痛、肌肉震顫、運動失調等；又如甲基汞在人體腸道內極易被吸收并分布到全身，大部分蓄積在肝和腎中，分布于腦組織中的甲基汞約占15，主要損害部位為大腦皮層、小腦和末梢神經(jīng)，因此，甲基汞中毒主要為神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。3綜上，如何合理有效控制并治理汞污染，是當今刻不容緩的問題之一。1.2煙氣中汞的理化性質 在電廠煤粉鍋爐的燃燒過程中，煤中的汞蒸發(fā)釋放到煙氣中，隨著煙氣的逐漸冷卻，汞將經(jīng)歷一系列物理和化學變化，部分凝結在亞微米飛灰顆粒表面上，而絕大部分將隨煙氣排入大氣中。燃煤電廠汞的排放量除與煤中汞的含量、煙氣的溫度和組

6、成、煙氣中顆粒碳的含量、電廠使用的煙氣凈化裝置有關外，還強烈地依賴于汞在煙氣中的形態(tài)分布。 自然界中的汞有三種價態(tài)：元素汞Hg0，一價汞Hg+和二價汞Hg2+。元素汞Hg0易揮發(fā)，微溶于水，是大氣環(huán)境中相對比較穩(wěn)定的形態(tài)，在大氣中的平均停留時間長達半年至2年，可在大氣中被長距離地運輸而形成全球性的汞污染。在一價汞Hg+和二價汞Hg2+這兩種離子態(tài)中，二價汞比較穩(wěn)定，并且許多二價態(tài)的汞化合物非常易溶于水。汞的有機化合物（例如甲基汞和二甲基汞）是環(huán)境中最具毒性的汞形態(tài)，并且其在水生食物鏈中的生物積累因子可達105，因而在環(huán)境中備受關注。6 不同化學形態(tài)的汞具有不同的物理性質、化學性質、生物性質和環(huán)

7、境遷徙能力，理解燃煤煙氣中汞的形態(tài)對認識汞的遷徙富集規(guī)律、汞排放的抑制、正確評估汞對人類健康和環(huán)境的危害等問題有重要的意義，因此測定和預報燃煤煙氣中汞的形態(tài)分布是一個十分迫切的任務。131.3煙氣中汞的測定方法 由于測定燃煤煙氣中汞的形態(tài)分布的迫切性，不少研究學者在這方面進行了卓有成效的工作，提出了不少的測定方法。這些方法可以歸納為兩大類：第一類是取樣分析法；第二類是在線分析法，它是目前正在發(fā)展的一種方法。1.3.1 取樣分析法（1）EPA法29和EPA法101A該方法采用等速取樣方式把煙氣引進被加熱的石英纖維濾膜和一組冷凍采塵器。煙氣中顆粒形態(tài)的汞附在濾膜上，蒸汽相通過濾膜進入吸收瓶溶液。吸

8、收裝置由兩個HNO3/H2O2吸收瓶和兩個KMnO4/H2SO4吸收瓶組成。吸收后的溶液用冷蒸汽原子吸收光譜（CVAFS）分析。EPA法101A的取樣鏈和EPA法29相似。不同的是，EPA法101A不使用HNO3/H2O2吸收瓶，僅僅使用KMnO4/H2SO4吸收。該方法只適用于測量煙氣中的總汞。缺點：主要是費用高，有害化學物質的運輸，以及需要較大的樣本來克服高的汞空白、SO2的干擾和壁面損失。（2）汞形態(tài)吸附法（MESA） 該方法使用固體吸附收集氣相中的汞組分，樣品經(jīng)濕法消解后使用冷蒸汽原子熒光光譜進行分析，可以測定二價汞、元素汞和甲基汞，三者求和就可以得到煙氣中的總汞。該方法的取樣系統(tǒng)使用

9、了一組加熱的固體吸附采集器。煙氣首先通過含有石英羊毛塞的被加熱的石英管，該石英管用于除去顆粒物質，石英管后是由兩個KCl/蘇打、石灰吸附劑采集器和兩個用碘化物處理過的活性炭吸附采集器組成的吸附鏈。氧化態(tài)的汞被KCl/蘇打、石灰吸附劑收集，而元素汞則可以通過KCl/蘇打、石灰吸附劑，被后面的經(jīng)碘化物處理過的活性炭收集。吸附劑采集器的溫度維持在90100。 優(yōu)點：它具有很低的檢測限，取樣收集很簡單，收集一個樣品只需要幾個小時，并且可以得到形態(tài)的信息。 缺點：只收集氣相中的汞組分，不能收集顆粒狀態(tài)的汞。（3）MIT固體吸附劑方法8該方法使用兩個活性炭吸附劑采集器來收集煙氣中的汞。采集器的溫度維持在1

10、00120以阻止水分的凝結。采集器同時捕獲氧化狀態(tài)的汞和元素汞，使用儀器中子活化分析（INAA）來確定收集的汞。（4）有害元素取樣鏈方法（HEST）9該方法使用過濾取樣管進行等速取樣。取樣管內是三層依次排列的過濾器。第一層是由石英或特氟隆組成的過濾器，它用來進行顆粒收集。第二層和第三層是碳浸潤過的過濾器，它們吸收氣相元素，包括汞。在取樣收集后，使用非破壞性能量散射X射線熒光分析（XRF）來確定取樣過濾器中的總汞。（5）OHM法（Ontario Hydro Method）OHM方法被認為是采集和分析燃煤煙氣中不同形態(tài)汞的有效方法，被美國環(huán)保署（EPA）和能源部（DOE）等機構推薦為美國的標準方法

11、。OHM方法的流程是，采樣系統(tǒng)從煙氣流中等速取樣，取樣管線的溫度維持在120。取樣系統(tǒng)主要由石英取樣管及加熱裝置、過濾器（石英纖維濾紙）、一組放在冰浴中的吸收瓶、流量計和真空泵等組成。顆粒態(tài)汞由位于取樣槍前端的石英纖維濾筒捕獲，氧化態(tài)汞由3個盛有1N KCl溶液的吸收瓶收集，元素汞由1個裝有5%V/V HNO310%V/V H2O2和3個裝有4%W/V KMnO410%V/V H2SO4溶液的吸收瓶收集，最后由盛有干燥劑的吸收瓶吸收煙氣中的水分。取樣結束后，進行樣品恢復和消解，最后用冷蒸汽原子吸收光譜法（CVAA）分析測定樣品中的汞濃度。優(yōu)點：該方法的特點是精度高，可用來校核連續(xù)在線監(jiān)測汞測試

12、儀。1.3.2在線分析技術在線分析技術是基于AAS、CVAAS、CVAFS和新興的化學微傳感器等先進技術而建立發(fā)展起來的，其優(yōu)點就是在線的、實時的分析。這些儀器可以直接測量煙氣中的元素汞。也可以配備一個轉化器將氧化狀態(tài)的汞還原成元素汞，這樣就可以測量煙氣中的總汞。最后，氧化態(tài)的汞可以通過計算得到。優(yōu)點：該汞分析儀在含有比較高的SO2和HCl的條件下也能測量元素汞缺點：該方法的不足之處在于轉化器的壽命期非常短，僅僅只有20H。隨著不斷的發(fā)展，這些儀器有望運用于連續(xù)監(jiān)測煙氣和排氣中的汞，該類方法是研究的新興熱點。41.4 本論文研究內容及研究意義汞污染越來越受到人們的關注，而汞污染源中煙氣汞是最大

13、的排放源。因此對煙氣汞的監(jiān)測也顯得格外重要。而現(xiàn)有的煙氣汞監(jiān)測設備不易攜帶且價格昂貴，因此我們設計了一種簡單便捷的煙氣汞測定方法，能夠為今后的煙氣汞監(jiān)測以及煙氣汞的排放控制提供良好的條件。 本論文在實驗室已建立的測定燃煤煙氣中汞的固體吸附劑法和安大略法的基礎上，將兩種方法有機結合，創(chuàng)造出一種新的燃煤煙氣汞的測定方法，既能測定出煙氣中不同形態(tài)的汞，又能簡化安大略法復雜的采樣裝置。該方法用纖維濾膜過濾煙氣中的顆粒態(tài)汞，用1mol/L KCl溶液吸收氧化態(tài)汞，用實驗室自制的鋁基吸附劑吸收元素態(tài)汞。取樣完成后分別對濾膜和KCl溶液進行消解，對吸附劑進行洗脫，之后用測汞儀測定各部分的汞含量。2實驗方法2

14、.1實驗儀器及試劑2.1.1實驗儀器表2-1 實驗所用的設備和儀器序號儀器生產(chǎn)廠家1234SG-921雙光數(shù)顯測汞儀回轉式管式電阻爐Shangping FA 1004型電子分析天平DHG-9203A 型電熱恒溫干燥箱江蘇江分電分析儀器有限公司上海實驗電爐廠上海精勝科學儀器有限公司上海益恒實驗儀器有限公司2.1.2試劑表2-2 實驗所用的試劑和藥品試劑規(guī)格供應商氯化汞氯化鉀氯化亞錫高錳酸鉀硝酸鹽酸30%過氧化氫重鉻酸鉀鹽酸羥胺過硫酸鉀100ppm分析純AR分析純AR分析純AR分析純AR分析純AR優(yōu)級純AR分析純AR分析純AR分析純AR上海市環(huán)境監(jiān)測中心國藥集團化學試劑有限公司國藥集團化學試劑有限

15、公司國藥集團化學試劑有限公司國藥集團化學試劑有限公司國藥集團化學試劑有限公司上海凌峰化學試劑有限公司國藥集團化學試劑有限公司國藥集團化學試劑有限公司國藥集團化學試劑有限公司試劑配制：（1）汞標準工作液：根據(jù)需要使用時配制，對高濃度汞標準溶液用硝酸重鉻酸鉀溶液逐級稀釋。（2）硝酸重鉻酸鉀溶液：稱取0.05g重鉻酸鉀，溶于無汞去離子水，加入5ml純硝酸，再用去離子水稀釋到100ml。（3）5%硝酸溶液：量取50ml純硝酸，用去離子水稀釋到1000ml，供洗滌用。（4）20%氯化亞錫溶液（W/V）：使用前配制，稱取20g氯化亞錫于小燒杯內，加入20ml濃鹽酸，稍加熱至透明，冷卻后，用去離子水稀釋至1

16、00ml。（5）4mol/L鹽酸氯化鉀飽和溶液（解吸劑）：取100ml濃鹽酸至燒杯中，并加入200ml去離子水，在加熱條件下不斷加入氯化鉀至飽和，待完全冷卻后取上清液備用。2.1.3煤中汞的測定按照國家標準GB/T 16659-1996 煤中汞的測定方法對實驗用煤進行消解，用SG-921型雙光數(shù)顯測汞儀（江蘇江分電分析儀器有限公司）測定煤樣中的汞含量。本論文所用3種煤樣的汞含量如表2-3所示。表2-3煤樣中的汞含量14煤樣1煤樣2煤樣3汞含量（mg/kg）4.610.552.562.2煙氣中汞的采集及處置方法2.2.1 固體吸附劑法實驗流程如圖2-4所示，實驗主要包括三大部分：模擬煙氣汞的吸收

17、、吸附劑的解吸以及汞的測定。煤樣吸附管制作管式爐加熱樣品稱取吸附管吸附含汞煙氣尾氣排放吸附劑解吸解吸劑制備測汞儀測定吸收裝置解吸裝置測定裝置圖2-4 實驗流程圖（1）吸附劑制備Cu-Co-Al的NH4Cl改性材料(Cu-Co-Cl-Al)制備：取去離子水20mL放入小燒杯中，加入等摩爾的硝酸鈷和硝酸銅，其總量視負載量而定，攪拌溶解后加入一定量的分散劑檸檬酸得到混合溶液。在上述混合溶液中加入NH4Cl，攪拌狀態(tài)下慢慢加入10 g載體氧化鋁，繼續(xù)攪拌5min，置烘箱中80 烘干，最后于馬弗爐中400 活化3h，所得產(chǎn)物放置于干燥箱中備用。（2）吸附管的制作吸附劑脫脂棉塑料多孔球圖2-5 吸附管制作

18、示意圖與成品稱取制備完成的吸附劑1g。取適量的脫脂棉，利用玻璃棒與石英管壓制兩個用于固定的圓形脫脂棉片。如圖2-5，將其中一個脫脂棉片放入石英管的一端，并將稱取的吸附劑倒入石英管中，由于一端脫脂棉的固定作用，吸附劑不會漏出。另一端也用脫脂棉片進行固定，兩端用玻璃棒進行壓實。為防止抽氣過程中脫脂棉發(fā)生松動，在吸附管的后端加入一個起固定作用的塑料多孔球。將制作完成的吸附管裝入自封袋中放入干燥器中備用。（3）小型燃煤煙氣吸附裝置11小型燃煤煙氣吸附裝置見圖2-4，主要由管式爐、石英管、溫度控制器、吸附管、轉子流量計、真空泵組成。在預實驗中已保證尾氣含汞量幾乎為零，因此尾氣直接排放到空氣中。所用的吸附

19、管就是上文所制備的吸附管。實驗中首先打開管式爐和溫度控制器電源，并將石英管插入管式爐內，石英管的作用是承載煤樣，調節(jié)溫度控制器使管式爐升溫至600，這個過程一般需要30min。在升溫完成后，按圖2-6所示連接管式爐、吸附管、流量計和真空泵，打開真空泵進行抽氣，調節(jié)轉子流量計至0.3L/min，然后將承載著煤樣的瓷舟放入管式爐的中段位置，進行燃燒過程。燃燒過程經(jīng)過實驗確定為10min。10min后將吸附管取下存放在自封袋內，放入干燥器中以備后續(xù)解吸。10123456781.管式爐；2.溫度控制器；3.熱電偶；4.石英管； 5.瓷舟；6.吸附管；7.轉子流量計；8.抽氣泵 圖2-6 實驗室小型燃煤

20、-吸附裝置圖（4）吸附劑的解吸1.鐵架臺2.滴定管3.漏斗4.容量瓶5.濾紙及吸附劑12345 圖2-7解吸裝置示意圖解吸時，根據(jù)過濾的要求折疊濾紙并放入漏斗中，稍加蒸餾水濕潤后，將吸附完成的吸附管中所有的部分倒入漏斗中，包括吸附劑、脫脂棉和固定多孔小球。如圖2-7所示，滴定管內加入解吸劑，通過滴定管控制流速進行淋洗，同時必須對承載吸附劑的小石英管內壁用解吸劑進行潤洗，潤洗液全部加入漏斗中。調節(jié)適當?shù)牡嗡?，使漏斗內的解吸劑將吸附劑完全淹沒，且不超出濾紙的上沿。淋洗液達到容量瓶刻度后即可停止，搖勻以備后續(xù)測定。2.2.2 Ontario Hydro標準方法1.管式爐；2.溫度控制器；3.熱電偶；

21、4.石英管；5.瓷舟；6.加熱保溫裝置；7.過濾器；8. KCl溶液；9.HNO3-H2O2溶液；10.KMnO4-H2SO4溶液；11.硅膠； 12.大氣采樣器圖2-8 實驗室Ontario Hydro標準方法實驗裝置如圖2-8所示，煤樣置瓷舟于石英管式爐中加熱燃燒，大氣采樣器從煙氣流中取樣。與石英燃燒管末端相連的是裝有0.45m微孔濾膜的過濾器，用于煙氣中汞的氣固分離以收集顆粒態(tài)汞。過濾器置于120150加熱保溫裝置中，防止氣態(tài)汞被冷凝的水蒸氣吸收。煙氣經(jīng)過濾后進入8個浸在冰浴中的洗氣瓶中，其中氧化態(tài)汞由3個各裝有100ml 1mol/L的KCl溶液收集；元素汞由1個裝有100ml 5%v

22、/v HNO3-10%v/v H2O2 溶液和3個裝有100ml 4%w/v KMnO4-10%v/v H2SO4溶液收集；最后由盛有硅膠的吸收瓶吸收煙氣中的水分。實驗時，準確稱取10.0g煤樣2置于瓷舟中，在600的石英管式爐內燃燒150min，用圖2-6所示裝置進行燃煤煙氣汞的吸收實驗，流速為0.8L/min。燃燒結束后，進行濾膜和吸收液的轉移、消解和測定。(1)濾膜及吸收液的轉移12 1、用經(jīng)稀硝酸浸泡的鑷子將微孔濾膜放入消解罐，若過濾器上有水珠，用0.1N HNO3清洗，洗液倒入消解罐中。 2、用0.1N HNO3洗液清洗1#3#吸收瓶的連接管，倒入相應的1#、2#、3#容量瓶（各為2

23、00ml）。加1-2滴5%KMnO4至1#3#吸收瓶中，靜置15min驗證紫色是否持續(xù)。之后，將1#3#吸收瓶中的KCl吸收液倒入1#、2#、3#容量瓶，并用0.1N HNO3洗液清洗1#3#吸收瓶，洗液一并倒入容量瓶中。如有必要，可以加幾滴10%鹽酸羥胺溶液以清洗褐色物。保持溶液呈紫色，若溶液變?yōu)闊o色，再加少量KMnO4。90分鐘后再檢查一次確保紫色不變。 3、用0.1N HNO3洗液清洗4#吸收瓶及其連接管，和4#吸收瓶中的HNO3-H2O2吸收液一并倒入4#容量瓶（200 ml）。 4、用0.1N HNO3洗液清洗5#7#吸收瓶的連接管，和5#7#吸收瓶中的H2SO4-KMnO4吸收液一

24、并倒入相應的5#、6#、7#容量瓶（各為200ml）。用足夠量的10%鹽酸羥胺溶液和0.1N HNO3洗液清洗5#7#吸收瓶，倒入相應容量瓶。保持溶液呈紫色，若溶液變?yōu)闊o色，再加少量5%KMnO4。最后加入1-2滴5%重鉻酸鉀溶液。(2)濾膜及吸收液的消解 1、在消解罐中加入3.5 ml HF、2.5 ml 王水，搖勻，旋緊，放入90烘箱加熱8小時。拿出冷卻后加入1.75g硼酸和適量水，搖勻，旋緊，再放入90烘箱加熱1小時。冷卻后消解罐中溶液倒入50ml容量瓶并定容。 2、1#3#容量瓶，加入幾滴10%鹽酸羥胺使紫色褪去，用去離子水定容至200ml。各取10 ml移入1#3#消解管（50 ml

25、），加0.5 ml濃H2SO4、0.25 ml濃HNO3、10 ml 5%KMnO4，混合此溶液，放置15分鐘后加入0.75ml 5%w/v的K2S2O8溶液，蓋緊消解管，在95水浴中加熱2小時（不能超過95），然后拿出冷卻。分析前加入10ml 10%的鹽酸羥胺溶液以還原過剩的KMnO4（緩慢），待Cl2逸出后進測汞儀測定。 3、定容4#容量瓶，取5 ml移入4#消解管（50 ml），加0.25ml濃HCl、0.25 ml濃H2SO4，冷卻15min后緩慢加入5%KMnO4溶液使H2O2完全反應，直到溶液呈紫色。記錄下加入的KMnO4的體積。加入0.75ml 5%w/v的K2S2O8溶液，蓋緊

26、消解管，在95水浴中加熱2小時（不能超過95），然后拿出冷卻。分析前加入10ml 10%的鹽酸羥胺溶液以還原過剩的KMnO4（緩慢），待Cl2逸出后進測汞儀測定。 4、5#7#容量瓶，用足量鹽酸羥胺以5ml增量加入容量瓶來褪去樣品的紫色（緩慢），后定容至200ml。各取10ml移入5#7#消解管（50ml），加0.5ml濃HNO3、0.75ml 5%w/v的K2S2O8溶液和10ml 5%KMnO4，蓋緊消解管，在95水浴中加熱2小時（不能超過95），然后拿出冷卻。分析前加入10ml 10%的鹽酸羥胺溶液以還原過剩的KMnO4（緩慢），待Cl2逸出后進測汞儀測定。 濾膜及各吸收液消解時同時制備

27、空白和平行樣，步驟同上。底灰的消解方法同煤樣的消解。2.2.3 固液吸收結合法2 1234567891.管式爐；2.溫度控制器；3.熱電偶；4.石英管； 5.瓷舟；6. KCl溶液；7.固體吸附管；8.轉子流量計；9.抽氣泵 圖2-9本論文研究方法實驗裝置圖XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

28、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX法完善的劑法脫enXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

29、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX該方法用裝有0.45m微孔濾膜的過濾器來收集顆粒

30、態(tài)汞，過濾器置于120150加熱保溫裝置中，防止氣態(tài)汞被冷凝的水蒸氣吸收。煙氣經(jīng)過濾后進入2個裝有20ml 1mol/L的KCl溶液吸收瓶中收集氧化態(tài)汞。元素汞由一個裝有固體吸附劑Cu-Co-Cl-Al的吸附管吸收。采樣流量為0.3 L/min，采樣時間為20min。采樣完成后分別對濾膜和KCl溶液進行消解，對吸附劑進行洗脫，之后用測汞儀測定各部分的汞含量。其中的采樣、消解和洗脫方法與上述兩方法中的相應的操做相同。2.3汞的測定方法2.3.1儀器標定按圖2-10連接裝置，還原瓶選用20ml瓶。調節(jié)“調零電位器”，使儀器顯示讀數(shù)為000。用10ng/ml汞標準溶液標定，吸取5ml濃度為10ng/

31、ml汞標準溶液置于20ml的還原瓶內，將三路活塞置于測定位置，再加入1ml含量為20%的氯化亞錫溶液，迅速將鼓泡器蓋緊，鼓泡器翻泡，儀器讀數(shù)迅速上升，至峰值應顯示為100左右，如不為100，則調節(jié)“斜率旋鈕”，使讀數(shù)為100.達到峰值后，將三路活塞置于吸收位置。待儀器讀數(shù)顯示在零左右時，將鼓泡器移至清洗瓶內。清洗瓶用30ml的還原瓶，內裝去離子水。1min后，如讀數(shù)不為零，可調整“調零電位器”，使讀數(shù)為零。標定結束后等待分析。余汞吸收裝置，即吸收瓶，其中吸收液使用5%的高錳酸鉀溶液。在做試樣測定時，三路活塞放在測定位置，即氣體由儀器氣泵抽出經(jīng)出氣口三路活塞（不經(jīng)過吸收瓶）還原瓶儀器進氣口。測定

32、完畢將活塞轉到吸收位置，即氣體由儀器氣泵抽出經(jīng)出氣口三路活塞吸收瓶還原瓶儀器進氣口（如圖2-9），測定過程中產(chǎn)生的汞蒸氣被吸收液吸收。7吸收時三路活塞的位置測定時三路活塞的位置 試樣還原瓶吸收瓶出氣嘴進氣嘴圖2-10 測量及余汞裝置示意圖2.3.2 繪制標準曲線5儀器經(jīng)標定穩(wěn)定后，在20ml還原瓶內，分別加入濃度為10ng/ml汞標準溶液0.00ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml，再補加5%硝酸溶液到總體積為5.0ml，即所對應的濃度值為0.2ng/ml、4 ng/ml、6 ng/ml、8 ng/ml、10 ng/ml，然后逐一加入20%氯化亞錫1.0m

33、進行測定。各濃度平行操作兩次，取平均值繪制標準曲線如圖2-11所示。圖2-11 汞濃度標準曲線2.3.3樣品分析將配好的樣品溶液，根據(jù)其濃度取一定體積的樣品于還原瓶中，用去離子水補足至5ml（記錄稀釋倍數(shù)），再加入1ml 20%的氯化亞錫，迅速蓋緊瓶塞，讀取儀器顯示的最大值，通過標準曲線算出所測溶液的汞濃度。3結果討論3 1三種方法實驗結果（1）固體吸附劑法分別稱1、2、3、4、5g煤樣1放入爐中燃燒，后端接兩根串聯(lián)的吸附管。燃燒溫度600，燃燒時間5min。煤樣1汞含量為4.61 g/g，燃燒后殘余汞含量1.50 g/g。實驗結果如下：表3-1固體吸附法對不同煤量測定的汞含量燃煤量（g）汞釋

34、放量（g）1#管吸汞量（g）2#管吸汞量（g）回收率（%）1.02.03.04.05.03.116.229.3312.4415.552.9175.5647.72310.79013.0330.0170.0520.0230.0260.03694.3190.2682.9986.9284.02圖3-1汞吸附解析含量燃煤量關系圖由表3-1中可以看出,汞吸收量基本按照煤量的遞增而成線性關系,1#管吸收了約93%的總汞,2#管吸附的余汞較少,僅占總量的2%8%。隨著燃煤量的增加，#1號管尾氣的汞含量也沒有增加的趨勢。表明Cu-Co-Cl-Al吸附劑對燃煤量的變化有較好的適應性，單根吸附管基本已經(jīng)能完成吸附。

35、根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制了燃煤量-汞吸附解吸測定值關系圖3-1，由柱狀圖可以更清楚的看到，隨著燃煤量的不斷增加，#1號管中析出的汞含量也不斷增加；同時#2號管所析出的汞含量一直都處在較低的位置，相對于#1號管而言，基本可以忽略不計。圖5-1對#1號管的吸附-解吸測定值作線性擬合，相關系數(shù)R2值為0.997，表明了所測5個煤樣煙氣汞同步提升，燃煤量與汞測定值具有較好的相關性。綜上固體吸附法測量總汞的回收率還是很高的，今后如若要測定總汞用此方法較好。（2）標準Ontario Hydro方法 各稱取10g煤樣2進行3次平行實驗，燃燒溫度600，燃燒時間150min。煤樣2汞含量為0.55 g/g，燃燒后殘余

36、汞含量可忽略不計。實驗結果如下：表3-2標準Ontario Hydro法對10g煤樣測定的汞形態(tài)含量No.顆粒態(tài)汞（%）氧化汞（%）元素汞（%）總回收率（%）1#2#3#總4#5#6#7#總11.132.603.182.978.75065.330065.3375.2120.644.034.182.7710.98074.580074.5886.2030.493.963.292.039.28073.480073.4883.25平均值0.753.533.552.599.67071.130071.1381.55標準差0.330.810.550.501.1705.05005.055.69圖3-2安大略法

37、各形態(tài)汞占總汞百分比由圖3-2中可以看出:1)10g煤樣中，元素態(tài)汞占86%，是含量最多的形態(tài)，其次是氧化態(tài)，占12%，而顆粒態(tài)最少僅占1.4%.2)本實驗煤樣產(chǎn)生的煙氣中的總汞回收率在7586%之間。3)4#吸收瓶基本上沒檢測出汞，因為HNO3-H2O2吸收液主要是用來吸收煙氣中的SO2，以防止其后的KMnO4-H2SO4吸收液被還原.4)在標準方法連接的8個大瓶中，即使是含汞量較高的煤樣2，元素汞在第一個KMnO4-H2SO4溶液吸收瓶中已全部被吸收，6#、7#兩個瓶中基本上沒吸收元素汞，所以可以將6#、7#瓶省去。其次，8#硅膠瓶吸收水分的方法在現(xiàn)場實驗中可采用其他方法代替，也可省去。而

38、1#、2#、3# 3個吸收瓶都有汞的檢出，說明都吸收了氧化態(tài)汞，所以KCl吸收瓶是必需的。因此，可將該標準方法簡化為5個大瓶，使其適合于現(xiàn)場的推廣使用。 綜上，標準Ontario Hydro法測定的總汞含量沒有固體吸附法高，但是對于各形態(tài)分布較明顯，盡管步驟繁瑣，操作起來不方便,但測定形態(tài)方法較好。（3）本論文研究方法 分別稱取1、2、3g煤樣3進行實驗，燃燒溫度600，燃燒時間20min。煤樣3汞含量為2.56 g/g，燃燒后殘余汞含量為1.38 g/g。實驗結果如下：表3-3固液結合法對不同煤樣測定的汞形態(tài)含量燃煤量 (g)汞釋放量（g）顆粒汞（g）氧化汞（g）元素汞（g）回收率（%）11

39、.180.00790.110.009910.8322.360.0210.300.005713.8433.540.0260.460.01814.23圖3-3固液結合法各形態(tài)汞占總汞百分比根據(jù)表3-3可以看出我們采用的固液結合法汞形態(tài)含量由高到低也依次是氧化態(tài)9.3%、元素態(tài)0.84%和顆粒態(tài)0.67%,其中氧化汞的含量與安大略方法測得的氧化汞比例類似.而其他兩種形態(tài)含量較低,可能與測定的煤樣不同有關,但更重要的是測定方法仍需改進和完善。32三種方法數(shù)據(jù)對比分析表3-1表明了固體吸附法測定汞含量回收率還是相當高的，極其有利于測定總汞的含量，但無法測得各形態(tài)的含量；而由表3-2看出安大略方法測得的煙

40、氣中元素態(tài)的汞含量最多,高達71.13%，而氧化汞其次，顆粒態(tài)的汞含量最少。總體看來，安大略的回收率還是比較高的，且逐一測得了各形態(tài)的汞含量，但操作起來步驟比較繁瑣；表3-3中的數(shù)據(jù)是采用了兩種方法的相結合，汞形態(tài)含量由高到低也依次是氧化態(tài)、顆粒態(tài)和元素汞。 我們這次實驗測得的回收率較低，原因是多方面的：首先是吸附劑的孔隙可能被前端KCl溶液吹出的水汽所占，從而影響了元素態(tài)汞的吸附，該方法還需進一步改進和完善，比如對吸附管進行加熱趕走水汽；其次在操作過程中也存在操作不當?shù)葘е碌恼`差。4 總結與展望4.1全文總結本實驗在充分了解和掌握固體吸附劑法和Ontraio Hydro Method的原理的

41、基礎上，結合兩種方法，建立了簡化便攜煙氣汞測定法，并通過對一定溫度下同種煤類中汞形態(tài)的分布進行實驗，與前兩種方法各自測得的數(shù)據(jù)對比分析原因，總結經(jīng)驗，改進技術，同時指出了將來的研究方向。1 固體吸附法以其便捷、易取、易測為優(yōu)勢，但測定的只是總汞的含量；標準Ontario Hydro方法盡管可以測定不同形態(tài)的汞含量，但收集樣本繁瑣，操作起來十分不方便。2 本論文研究的方法是建立前兩種方法之上并使其結合，但是最終得到的回收率不是很高。這使得將來可以把研究重點放在本論文研究方法上，將技術進行改進和完善。4.2 展望1由于在測定形態(tài)汞的過程中有一些步驟相對較繁瑣，處理起來流程久，于是往往數(shù)據(jù)測定的進度

42、較慢，希望以后能夠進一步優(yōu)化實驗過程，盡可能高效地利用時間。2我組兩位成員都是本科大一學生，平時實驗時間有限，在實驗進行前期沒有對方法進行很好地完善，以致在實驗進行中忽略了一些問題帶來的后果。對此我們在今后的學習中也會不斷地對其進行探索。5致謝衷心感謝導師王文華教授！她那嚴謹?shù)膶W術態(tài)度、坦率的處世風格以及誨人不倦的作風，給我們留下深刻而真切的印象。近一年來，在論文的選題、實驗方案的論證與實施、論文的修改，無不凝聚著導師的心血和汗水，在此向導師表示深深的謝意和崇高的敬意！特別感謝王娟師姐！在理論指導、實驗操作以及論文寫作過程中，王娟師姐都給了我很大的幫助，在精神層面上更是給我樹立了良好的榜樣，使我獲益匪淺！感謝我的搭檔陳清源同學在實驗、學習中所給予的無私幫助！ 感