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浅析|废气中汞监测技术发展现状
  • 发布日期:2018-03-05      浏览次数:635
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          本文总结了国内外汞监测技术发展现状,着重介绍了美国的安大略法(OHM)、30A法和30B法,并分 析了我国汞监测技术现状和存在问题,在此基础上提出我国火电厂汞监测技术发展方向:一是开发适用于我国具体情况的基于安大略法的便携式监测设备,并出台相关标准、规范;二是发展我国汞连续在线监测,为环境管理提供技术手段和科学依据。

       

          在国外Hg浓度的仪器分析方法已很成熟,一般推荐的 方法有冷蒸汽原子吸收光谱法(CVAAS, 253.7nm波长吸收峰)、冷原子荧光法(CVAFS)等,但各种技术的分析对象都是Hg0,汞监测的难度主要在于烟气采样。目前美国的烟气汞监 测技术发展得较为完善, 主要采用的方法有三个,安大略法(OHM)、30A法和30B法。

       

          安大略法(OHM,OntarioHydroMethod) 安大略法是美国环保署(EPA)和能源部(DOE)等机构推荐的汞测试分析的标准方法。该方法烟气取样系统主要由加热保温系统、灰粒过滤系统、烟气吸收系统以及测量控制系统等组成(如图1所示)。灰粒过滤系统用于吸收烟气中的颗粒态汞(Hgp);烟气吸收系统包括8个吸收瓶,先由3个装有饱 和KCl溶液的吸收瓶吸收氧化态汞(Hg2+ ), 1个装有5%HNO3(V/V)˙10%H2O2(V/V)和3个装有4%KMnO4(W/V)˙10%H2SO4(V/V)溶液的吸收瓶用以吸收元素态汞(Hg0),zui后1个吸收瓶装有吸水胶脱水排放净烟气。取样结束后,对滤纸和各吸收液样品进行消解;zui后用冷蒸汽原子荧光光谱法(CVAFs)或冷原子吸收光谱法(CVAAs)分析测定样品中的痕量汞安大略法的代表设备为西肯塔基大学的移动Hg监测系统,该烟气Hg排放移动检测(车)系统可同时测量多个点的汞排放情况,即在SCR前、空气预热器前、电除尘器前、FGD前、后5点进行采样分析,并同时监测煤中汞含量。该方法的特点是可测得烟气中排放的总汞及三种形态汞分别的浓度,测量结果zui为准确,缺点是不能及时反映出监测结果。

       

          30A法用装有烟尘过滤装置的采样探头将烟气从烟道或烟囱中抽取出来,通过转换器将Hg2+还原为Hg0,再送至检测器检测,检测数据可直接被传输到记录储存系统)。该方法适用于地面采样口、烟囱出口处和带有监测平台的采样口,代表性检测设备有美国汞研究中心采用Hg在线监测系统设备。

       

          该方法的特点是能够实现连续监测, Hg0与Hg2+既可被分别测定, 也可被转化为Hg0 一起测定总量,测量结果比较准确,可以实时输出结果,便于环保部门对污染源进行实时监控。但测得的是烟气中排放总气态汞的浓度,不能收集颗粒态汞。

       

          30B法是在吸附管内填充活性炭等汞专用吸附材质(如图3所示),先吸附采样,再解吸进行浓度分析。该方法要求抽取经净化后的洁净烟气进行分析,采样点应当设置在烟气净化装置后,如FGD后或烟囱上。代表性检测设备是ST-915烟道气吸附采样汞分析系统。与30A法相比,其共同点是可测得烟气中排放总气态汞的浓度,即(Hg2+、Hg0或Hg0+Hg2+),不能收集颗粒态汞,但测量结果比30A法准确。

       

          近年来,国内学者基于安大略方法,开展了燃煤电厂烟气除尘系统、脱硫系统、脱硝系统前后烟气汞形态分布、脱汞特性等方面的研究,对于汞污染控制手段与方法的选择有一定指导作用。火电厂废气汞监测的安大略方法应用于个别案例,但日常环境管理中汞污染监督监测尚未开展。我国烟气中汞的连续自动监测技术尚处于起步阶段,主要还依赖引进国外技术。

       

         《火电厂大气污染物排放标准(二次征求意见稿)》推荐的采样和测试方法为《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157)、《固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法(暂行)》(HJ543)[12]。气态汞通过在烟气采样装置上串联2个装有10mL吸收液的大型气泡吸收管吸收,以0.3L/min的流量采样5~30min,吸收液为0.1mol/L高锰酸钾溶液与10%硫酸溶液的等体积混合液体;分析方法原理是废气中的汞被酸性高锰酸钾溶液吸收并氧化形成汞离子,汞离子被氯化亚锡还原为原子态汞,用载气将汞蒸气从溶液中吹出带入测汞仪,用冷原子吸收分光光度法(冷原子吸收测汞仪)测定,该方法检出限0.025μg/25ml试样溶液,当采样体积为10L时,检出限为0.0025mg/m3,测定下限为0.01mg/m3[13,14]。但是该方法测试的是总气态汞,不能收集到颗粒态汞。颗粒态汞可按照GB/T16157-1996中颗粒物等速采样原理采集,但分析方法尚未有相关标准明确规定。

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