基于冷原子荧光光谱法的烟气中汞浓度在线检测仪研究

发布时间：2020-04-19 16:06

【摘要】：冷原子荧光光谱法测汞是一种基于测量汞蒸汽在吸收由汞灯发出的253.56nm波长的紫外光后受激发所发射出的荧光光强而进行光强与汞浓度关系分析的痕量元素分析法,介于原子吸收光谱和原子发射光谱法之间。这种方法吸收了两者的优点同时也避免了两者的不足。目前,原子荧光光谱分析法在很多领域都有所应用,例如医院诊疗、环境污染物监控、地下勘验、生物学、食品安全等。本文对原子荧光光谱分析法和原子荧光光谱仪在国内外的研究现状进行调查,并对原子荧光光谱分析技术进行了理论上的研究,为后面的实验结果数据处理奠定基础。在对原子荧光光谱分析技术有了一个全面的了解后,设计了汞浓度检测仪,分析了汞浓度检测仪的设计原理、各组件的机械设计原理,给出了各组件设计结构图。为了验证本课题所设计的汞浓度检测仪具有可行性,设计了验证实验,实验结果表明仪器具有良好的线性相关性、稳定性、测量精度高、可重复性高。通过使用本仪器检测水中的汞实验确定了仪器的最优运行参数,考察了载流的不同酸度(HCl)对汞测定的影响,实验中使用两种不同的还原剂(氯化亚锡(SnCl_2)、硼氢化钾(KBH_4)),通过对实验数据的处理,发现氯化亚锡SnCl_2更有助于提高本实验的精确度,同时对还原剂浓度对测定结果的影响做了进一步研究。实验表明,在最佳测定条件下,标准曲线线性相关系数0.99986,仪器检出限为0.001μg/L,测定下限是0.004μg/L。本文所设计的汞浓度检测仪具有检出限低、精度高、响应快、机械结构简单、操作简单、便于携带。
【图文】：

流程图,燃煤过程,流程图,单质

们因为雾霾的到来增加了很多烦恼，身体也受到损害，我国煤炭使用量不断提高，所释放的有害物质越来越多。为了减少环境污染，保障人们的身体健康，使我们能够生活在一个绿色的环境里，研发烟气中汞浓度在线检测仪迫在眉睫，汞检测仪在将来的环保事业中必将有广泛的应用前景，也为在治理汞造成的环境损害科研研究方面奠定了基础。在燃煤锅炉内温度大约在 1000℃，煤内的汞会在高温条件下被释放出来，，汞和烟气一起从烟道排出，在排出的这个过程中，汞会与各种成分反生一系列的物理和化学反应。汞元素存在的形态可以归纳为 3 种：气体形态的汞原子，气体形态的汞离子以及粘附在粉尘等固体上面的汞原子。燃烧煤粉过程汞的相间转化如图 1-1 所示,有两种不同途径:一部分气态单质汞原子会发生氧化反应变成汞离子，另一部分单质汞原子和汞离子会粘附在煤粉燃烧后的粉尘上变成单质汞。有学者[11,12]又进一步对汞形态迁移转化过程进行了分析，发现可以分为以下 5 种情况：1、气态单质汞吸附在烟气固体颗粒上；2、气态单质汞会被氧化成为氯化汞；3、一部分氯化汞会以气态的形式排出，另一部分会吸附在固体颗粒上；4、气态单质汞被固态物质氧化成气态氧化态汞 Hg2+(g)；5、剩余的汞元素直接排放到大气中。

原子荧光光谱,产生机理

着在分析生成机理的时候，着重研究生成机理中的变量因素，这些变量会对荧号强度造成一定的干扰，在这些变量和荧光信号强度之间寻找相关关系。本章，把这些影响因素做了一个系统的总结，确定哪些因素是可以在设计冷原子荧谱仪时可以避免的，哪些还有值得突破的空间。.1 原子荧光的产生机理原子荧光光谱技术的核心就是激发光谱的产生，原子在低能级时吸收能量，能级释放能量就是激发光谱的产生[41-43]。通常情况下，原子都是在气态的情况收能量才会被激发，原子最外层的低能级电子吸收能量会跃迁至高能级，这个级所处的状态就是激发态。高能级的电子很不稳定，它们会再返回到低能级，激发态再返回到基态，这个过程会有能量产生，便会有荧光的产生。由图 2-1看出来，这个过程是一个先吸收能量，又释放能量的过程，原子发射荧光是和照射同步进行的，能级跃迁也是同步进行的，光源不再照射后，所有的变化也止。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X851

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