一种固相中汞赋存形态的检测方法及装置制造方法及图纸

一种固相中汞赋存形态的检测方法，包括如下步骤：逐级化学提取法对样品进行萃取，得到固体残余物；测定原固体样品及得到的固体残余物中的汞含量，得到不同形态汞在原固体样品中的分布结果；将原固体样品及固体残余物依次进行热分解实验，利用双段控温‑热解燃烧耦合技术使样品中含汞物质分解，得到被测固体样品中汞的热释放谱图，从而得到特定结合态汞的热释放特性。本发明专利技术通过逐级化学提取方法与程序升温热分解方法结合使用，不仅可以得到不同赋存形态的汞在样品中的分布情况，还可以得到样品中汞随温度释放的热释放特性；采用双段控温‑热解燃烧耦合技术，实现了对所有固体样品中汞赋存形态的检测，有效解决了含焦油样品在汞检测过程中的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种固相中汞赋存形态的检测方法及装置
本专利技术涉及一种检测煤及其固体副产物中汞的赋存形态的方法及检测装置，属检测

技术介绍
汞是一种有毒的重金属元素，其通过呼吸、皮肤吸附或食物摄入方式进入人体，对人体的中枢神经系统造成损害。据统计，全球每年因人为活动向大气中排放的汞的总量约为1000吨-6000吨，而通过燃煤烟气向环境释放的汞占其中的1/3以上。近年来，煤中汞的释放已成为燃煤污染控制的重要关注点。在煤的利用过程中，汞的释放不仅与其在煤中的含量有关，而且与其在煤中的赋存形态有关。汞在煤中的赋存形态决定了其在利用过程中释放的难易程度以及对环境的污染情况。所以鉴别煤及其燃烧废弃物中汞的赋存形态对于了解和掌握其毒性和环境影响性是非常重要的，可以为煤利用的前期处理、燃煤电厂固体废弃物的再利用提供指导。赋存状态是指元素在煤中所存在的形式和分布比例。目前对于煤中汞的赋存形态缺乏准确的认知，也没有标准的方法进行检测。近年来，一些分析检测技术被用于检测固相样品中汞的赋存形态，如重介质分选和浮选实验利用密度不同的重介质对煤进行分选，将煤中不同密度的矿物分离出来，并由此判断汞在煤中与矿物质的结合形态。然而由于重介质常表现出较高的粘度，严重影响颗粒的沉降速度，尤其对于粒度较小的颗粒，分层精确度得不到保证，从而降低了分选效率。X射线吸收精细结构光谱和X射线吸收近边结构能够对每种汞的化合物产生相应的光谱特征，但是这两种技术对于样品的检测限较高（＞100mg/kg），仅适用于高汞含量的样品分析，而对于普通环境样品（如煤样、土壤等）则并不适用。程序升温热解吸技术也被用于识别固体样品中汞的赋存形态，该方法的检测限可低至0.03mg/kg，该方法通过不同形态的汞在温度变化时的热释放特性差异来对样品中的汞进行识别，然而煤的组成结构复杂，汞在其中并不是简单的以汞化合物的方式存在，所以利用纯净汞化合物的热释放特性并不能完全对比判断煤中汞的赋存状态。逐级化学提取技术是根据不同形态物质的溶解性，用不同溶蚀或交换强度的化学试剂按从弱到强的顺序依次去溶蚀或交换样品，从而将汞在煤中的赋存形态加以区分。但这样确定的汞的赋存形态通常难以与煤中汞的热稳定性相关联。此外，含焦油样品对于汞的检测过程也有很大干扰。因此，提出一种与热稳定性相关的汞赋存形态识别方法，有效避免含焦油样品对汞检测过程的干扰，对于固相，特别是煤及其燃烧后固体废弃物中汞的赋存形态及其释放特性所导致的二次释放问题，具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术问题，提供一种固相中汞赋存形态的检测方法，它通过逐级化学提取方法与程序升温热分解方法结合使用，不仅可以得到不同赋存形态的汞在样品中的分布情况，还可以得到各赋存形态汞的热释放谱图，进而了解其各自的热释放温度区间；程序升温热分解步骤采用双段控温-热解燃烧耦合技术，实现了对所有固体样品的检测，有效避免了含焦油样品在汞检测过程中受到的干扰。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种固相中汞赋存形态的检测方法，包括如下步骤：a、逐级化学提取法对样品进行萃取：将定量的固体样品S0置于盛有定量MgCl2溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S1；将所述固体残余物S1置于盛有HCl溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S2；将所述固体残余物S2置于盛有HF溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S3；将所述固体残余物S3置于盛有HNO3溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S4；b、测定原固体样品S0以及所述步骤a中得到的固体残余物S1、S2、S3及S4中的汞含量，得到不同形态汞在原固体样品中的质量分布结果；c、将固体样品S0以及所述步骤a中得到的固体残余物S1、S2、S3及S4依次进行热分解实验，利用双段控温-热解燃烧耦合技术使样品中含汞物质分解，一段热解使样品中含汞物质分解释放，二段氧化燃烧步骤实现了含焦油样品中汞的全部释放，再通过汞分析仪实时监测元素态汞的浓度，并将动态信号数据传输至计算机，得到被测固体样品中汞的热释放谱图，从而得到特定结合态汞的热释放特性。上述固相中汞赋存形态的检测方法，所述步骤a中，原固体样品质量与MgCl2溶液的体积的比例关系为1g:10ml；所述HCl溶液、HF溶液及HNO3溶液的体积均与初始所加试剂量一致。上述固相中汞赋存形态的检测方法，所述步骤a中，离心速率为4000r/min，去离子水冲洗至溶液pH值为7。上述固相中汞赋存形态的检测方法，所述步骤c中，一段热解步骤采用程序升温热分解方法使样品中含汞物质分解释放，并通过惰性载气携带进入后续热分解装置，程序升温的升温速率为10℃/min-20℃/min；二段氧化燃烧步骤采用恒温热分解方法实现含焦油样品中汞的全部释放，通过控制通入惰性载气和氧化性气体的体积比，实现不同含碳样品中不同形态汞的释放。上述固相中汞赋存形态的检测方法，所述惰性载气为N2或者Ar，所述氧化反应气体为O2，O2的体积占比为20%-100%。一种用于上述检测方法的检测装置，所述检测装置包括气瓶、质量流量计、程序升温热分解炉、恒温热分解炉、温度控制器、汞分析仪及计算机，所述程序升温热分解炉与所述恒温热分解炉一端通过管道连接，所述恒温热分解炉另一端与所述汞分析仪连接，所述汞分析仪与所述计算机连接，所述温度控制器包括第一温度控制器和第二温度控制器，所述第一温度控制器与所述程序升温热分解炉连接，所述第二温度控制器与所述恒温热分解炉连接，所述气瓶包括第一气瓶和第二气瓶，所述质量流量计包括第一质量流量计、第二质量流量计和第三质量流量计，所述第一气瓶通过第三质量流量计与所述恒温热分解炉连接，所述第二气瓶通过第一质量流量计与所述程序升温热分解炉连接，通过第二质量流量计与所述恒温热分解炉连接。上述固相中汞赋存形态的检测装置，所述程序升温热分解炉包括第一电加热炉、第一石英管、样品舟及热电偶，所述第一石英管水平置于在所述电加热炉内部，其长度超出第一电加热炉边缘，所述样品舟放置于所述第一石英管内部，所述热电偶外设置有石英管套并置于所测样品的表面，所述热电偶与所述第一温度控制器连接；所述第一石英管超出电加热炉端均匀过渡为小口径石英管。上述固相中汞赋存形态的检测装置，所述恒温热分解炉包括第二电加热炉和第二石英管，所述第二石英管设置于所述第二电加热炉内，所述第一石英管超出电加热炉端插接到所述第二石英管内。上述固相中汞赋存形态的检测装置，其特征在于：所述第一气瓶内装有氧化性气体，所述第二气瓶内装有惰性气体。上述固相中汞赋存形态的检测装置，所述检测装置还包括浮子流量计和尾部气体过滤装置，所述浮子流量计连接在所述汞分析仪与所述尾部气体过滤装置（9）之间，所述尾部气体过滤装置为活性炭吸附装置。本专利技术根据不同结合态汞溶解性的差异，利用逐级化学提取法将原固体样品中的汞选择性地从被测样品中溶解分离，从而达到识别其赋存形态的目的，同时得到不同形态汞在样品中的质量分布结果；根据不同结合态汞热分解释放温度的差异，将逐级化学提取每一个步骤中得到的固相残余物分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固相中汞赋存形态的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：a、逐级化学提取法对样品进行萃取：将定量的固体样品S0置于盛有定量MgCl2溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S1；将所述固体残余物S1置于盛有HCl溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S2；将所述固体残余物S2置于盛有HF溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S3；将所述固体残余物S3置于盛有HNO3溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S4；b、测定原固体样品S0以及所述步骤a中得到的固体残余物S1、S2、S3及S4中的汞含量，得到不同形态汞在原固体样品中的质量分布结果；c、将固体样品S0以及所述步骤a中得到的固体残余物S1、S2、S3及S4依次进行热分解实验，利用双段控温‑热解燃烧耦合技术使样品中含汞物质分解，一段热解使样品中含汞物质分解释放，二段氧化燃烧步骤实现了含焦油样品中汞的全部释放，再通过汞分析仪实时监测元素态汞的浓度，并将动态信号数据传输至计算机，得到被测固体样品中汞的热释放谱图，从而得到特定结合态汞的热释放特性。...

【技术特征摘要】
1.一种固相中汞赋存形态的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：a、逐级化学提取法对样品进行萃取：将定量的固体样品S0置于盛有定量MgCl2溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S1；将所述固体残余物S1置于盛有HCl溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S2；将所述固体残余物S2置于盛有HF溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S3；将所述固体残余物S3置于盛有HNO3溶液的容器中，搅拌震荡，离心，将固体残渣用去离子水进行冲洗，室温干燥得到固体残余物S4；b、测定原固体样品S0以及所述步骤a中得到的固体残余物S1、S2、S3及S4中的汞含量，得到不同形态汞在原固体样品中的质量分布结果；c、将固体样品S0以及所述步骤a中得到的固体残余物S1、S2、S3及S4依次进行热分解实验，利用双段控温-热解燃烧耦合技术使样品中含汞物质分解，一段热解使样品中含汞物质分解释放，二段氧化燃烧步骤实现了含焦油样品中汞的全部释放，再通过汞分析仪实时监测元素态汞的浓度，并将动态信号数据传输至计算机，得到被测固体样品中汞的热释放谱图，从而得到特定结合态汞的热释放特性。2.根据权利要求1所述的固相中汞赋存形态的检测方法，其特征在于：所述步骤a中，原固体样品质量与MgCl2溶液的体积的比例关系为1g:10ml；所述HCl溶液、HF溶液及HNO3溶液的体积均与初始所加试剂量一致。3.根据权利要求1所述的固相中汞赋存形态的检测方法，其特征在于：所述步骤a中，离心速率为4000r/min，去离子水冲洗至溶液pH值为7。4.根据权利要求1所述的固相中汞赋存形态的检测方法，其特征在于：所述步骤c中，一段热解步骤采用程序升温热分解方法使样品中含汞物质分解释放，并通过惰性载气携带进入后续热分解装置，程序升温的升温速率为10℃/min-20℃/min；二段氧化燃烧步骤采用恒温热分解方法实现含焦油样品中汞的全部释放，通过控制通入惰性载气和氧化性气体的体积比，实现不同含碳样品中不同形态汞的释放。5.根据权利要求4所述的固相中汞赋存形态的检测方法，其特征在于：所述惰性载气为N2或者Ar，所述氧化反应气体为O2，O2的体积占比为20%-100%。6.一种用于如权利要求1~5中任一项所述检测方法的检测装置，其特征在于：所述检测装置包括气瓶（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锴，苏银皎，滕阳，关彦军，刘轩，齐娜娜，刘芸，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11