本发明专利技术公开了用于检测各种气体流中的汞物种的方法和设备，例如检测由化石燃料燃烧所产生的那些气体流中的汞物种的方法和设备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了用于检测各种气体流中的汞物种的方法和设备，例如检测由化石燃料燃烧所产生的那些气体流中的汞物种的方法和设备。【专利说明】
本专利技术的技术总体上涉及光谱装置和汞的检测方法。
技术介绍
以下所述的
技术介绍
仅供辅助读者理解本专利技术的技术，而并非承认其描述或构成本申请的现有技术。汞是所有化石燃料的痕量成分。化石烃类作为燃料的应用对大气环境造成汞排放。来自化石燃料燃烧的汞通常以Hg°(g)或以有机汞化合物(如甲基汞)进入环境。由于有机汞化合物的毒性和相关的健康副作用，大气中汞的检测受到越来越多的重视。然而，低浓度的气态汞难以通过如紫外、可见、红外或X射线光谱等光谱方法直接检测，尤其是汞存在于烃类气体中时。上述困难源于烃类在各种光谱检测区中的干扰。因此，最常用的汞检测技术需要在金阱(gold trap)上预浓缩，且虽然此类技术的灵敏度很足以进行浓度测定，但响应时间可能要数分钟。由于汞可能会经历快速大气循环，因而这种滞后的响应时间可能不适宜。因此，对汞的直接检测和定量的方法存在需求，特别是当汞可能存在于烃类气体中时。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术提供了一种方法，所述方法包括:使用来自太赫兹(terahertz)发射源的太赫兹福射照射气体流；获取该气体流的太赫兹旋转光谱；和确定所述气体流中是否存在萊或含萊物种(mercury-containing species)。在某些实施方式中，所述方法还包括对气体流中的汞进行定量。在某些实施方式中，所述气体流是烟道气体流，诸如来自化石燃料燃烧过程的烟道气体流。在某些此类实施方式中，烟道气体流来自煤燃烧。在某些实施方式中，当存在于气体流中时，汞以Hg°物种或有机汞化合物存在。在某些实施方式中，汞以作为甲基汞的有机汞化合物存在。在某些实施方式中，气体流中的汞浓度为约Ippm?约10重量％。在某些实施方式中，太赫兹辐射处于约0.1THz?约IOTHz的频率。在其它实施方式中，旋转光谱显示出在约0.1THz?约IOTHz的吸收。在另一方面中，本专利技术提供了一种设备，所述设备包括:超快脉冲式激光发生器；第一导管，该第一导管被配置为将激光脉冲从所述超快脉冲式激光发生器传送至分束器；所述分束器被配置为将所述激光脉冲拆分为基准光束和激发光束；第二导管，该第二导管被配置为将所述基准光束传送至延时发生器；第三导管，该第三导管将所述激发光束传送至THz发射器，该Thz发射器被配置为在受所述激发光束的激发时发射THz辐射；采样区，所述采样区处于烟道气体流中，所述THz辐射发射穿过该采样区；检测器；和放大器。在某些其它实施方式中，第一导管、第二导管和第三导管是光纤导管。在某些实施方式中，THz发射器包括直接带隙半导体，其包括在基板表面上经光刻限定的高阻抗偶极发射器的天线结构体。在某些此类实施方式中，THz发射器还包含Ga、As、Al、In、Zn、Se、Te、L1、Nb或其任意两者以上的混合物或者它们的合金。在其它实施方式中，THz 发射器包含 GaAs、AlGaAs、InN、InAs、InGaAs、ZnSe、LiNb03、GaBiAs 或 ZnTe。在某些实施方式中，所述设备被配置为实时监测烟道气体流。在某些实施方式中，所述设备被配置为存储或显示烟道气体汞浓度数据。在某些此类实施方式中，将数据存储或显示为时间的函数。在其它实施方式中，所述设备被配置为发出警告或通知。【专利附图】【附图说明】图1是一个实施方式的样品分析用太赫兹光谱仪的一般性示意图。图2是一个实施方式的烟道气体样品分析用太赫兹光谱仪的一般性示意图。【具体实施方式】在以下【具体实施方式】中参考了附图，附图构成其一部分。在附图中，相同的附图标记通常认定为相似的组件，除非上下文另外指出。【具体实施方式】、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并非意在进行限制。在不背离本文呈现的主题的主旨或范围的情况下，可以利用其它的实施方式，也可以做出其它变化。本专利技术还通过本文的实施例来进行说明，而所述实施例不应在任何意义上具有限制性。除非上下文另外指出，如本领域普通技术人员所理解的那样，本文所用术语“汞”和“含汞物种”是指任何种类的汞或汞化合物(离子型或共价型)，并且还包括包含任意氧化态汞的物质。就此而言，汞可以以零氧化态存在(即，Hgci，如金属汞或与中性配体共价结合的Hg°)，或者汞可以以氧化形式存在，例如以Hg (I)或Hg(II)存在。汞化合物的实例包括但不限于:氯化汞(I)、氯化汞(II)、溴化汞(I)、溴化汞(II)、碘化汞(I)、碘化汞(II)、硫酸汞(I)、硫酸汞(II)、硝酸汞(I)、乙酸汞(II)、苯甲酸汞(II)、碘酸汞(II)、氰化汞(II)、氧化汞(II)(包括红色氧化汞(II)和黄色氧化汞(II))、硫化汞(II)以及有机汞化合物，所述有机汞化合物包括但不限于二苯基汞(II)、乙酸苯汞、氢氧化苯汞、二甲基汞(II)、甲基溴化汞和甲基氯化汞等。术语“含汞物种”还包括在典型实验室环境中可见的温度和压力下可短暂地形成的、不可分离的或者以其他方式不稳定的那些物种。在一个方面中，本专利技术提供了用于检测样品中的汞的设备。虽然所述设备可用于检测多种样品中的汞，排放至环境中的气体流是一种需要监测其中的汞的存在和量的这类样品。气体流的一个实例是烟道气体流。例如，所述设备可用于检测与化石燃料燃烧、化石燃料重整或化石燃料气化相关的烟道气体流中的汞。在一个说明性实例中，其为与燃煤发电厂相关的烟道气体流。烟道气体流还可能与废物焚化炉相关。本文所用术语“烟道气体”或“烟道气体流”泛指来自任何种类的燃烧过程(包括但不限于煤、油、天然气等的燃烧)的废气。烟道气体流通常包括如CO、CO2, SO2, SO3> HC1、N0X(例如，NO和NO2)、水等气体。所述设备包括太赫兹(THz)光谱仪，该太赫兹光谱仪被配置为利用时域光谱(TDS)监测样品。电磁谱的THz区在本文中被定义为0.1THz?IOTHz的频率范围，该范围处于电磁谱的微波区与红外(IR)区之间。与IR区相比，在THz区内，透射/吸收的线形趋向于大幅简化。其原因在于以下事实=THz区中的光谱吸收完全来源于旋转。在许多情形中，这些光谱可以由少量的旋转能参数来表征。因此，与振动能级也受激发的情况相比，利用纯旋转光谱往往更为容易对较为复杂的分子进行表征。如本文所用，吸收度通常是来自此类光谱测定的报告值，不过仪器通常监测透射度。但是，吸收度和透射度以A=2-log T相关，其中A为吸收度而T为透射度。因此，吸收度与浓度的曲线将是线性的，而透射度与浓度的曲线是对数型的。所述设备可以用作阳性对照(positive control)以检测样品中的汞，并且能够提供关于汞浓度的信息。在THz区，通过依赖于汞和汞化合物相对简单的旋转或平移光谱而不是更复杂的振动信号特征(signature)，可以更为有效且精确地检测汞。其它的优点包括通过利用太赫兹时域光谱(TTDS)可获取的极宽的带宽所提供的较大灵活性，以及检测一致性，这允许对等离子体、焰火和其它难处理的样品进行远红外光谱测定。此外，与常规的基于红外的光谱技术(其可能需要对含颗粒物的样品(例如，燃烧废气)进行预过滤以避免掩蔽光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，所述方法包括：使用来自太赫兹发射源的太赫兹辐射照射气体流；获取所述气体流的太赫兹旋转光谱；和确定所述气体流中是否存在汞或含汞物种。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：H·H·比斯瓦尔·门多萨，
申请(专利权)人：英派尔科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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