煙氣中總汞測定的現場采樣方法研究

呂文奎，王吉昌，王樹博，張中華

(山東春旭化工設計有限公司，山東 濟南 250014)

煙氣污染物汞的形態分為固態汞、二價汞和零價汞三種，濕化學法是可以同時捕集各種形態汞的最常用、最準確的方法，我們參照美國的《燃煤固定源煙氣元素態汞、氧化態汞、顆粒態汞和總汞標準測定方法》[1](ASTM標準方法D6784-02，簡稱OH法)，對固定污染源煙氣中的總汞濃度進行測定。本篇主要對煙氣中污染物汞的樣品采集的方法進行研究。

1 測定原理

按照GB/T 16157[3]中相關規定連接采樣裝置見圖1，通過等速采樣，使煙氣依次經過石英玻璃濾筒和一組大型沖擊式氣泡吸收瓶(其中前3個裝氯化鉀吸收液、中間1個裝雙氧水/硝酸吸收液、后3個裝高錳酸鉀/硫酸吸收液)。煙氣樣品中的顆粒態汞被濾筒捕集，氣態二價汞被氯化鉀吸收液捕集，氣態零價汞被高錳酸鉀或硫酸吸收液捕集。吸收液中的汞被還原后使用冷原子吸收分光光度法進行測定。

2 干擾及消除

考慮到溶于前三個吸收瓶的二氧化硫具備一定的還原能力，可能還原溶于氯化鉀的氧化態汞，而后三個吸收瓶用于元素態汞氧化的高錳酸鉀/硫酸溶液能夠被二氧化硫還原，所以高濃度的SO2可能對結果造成干擾。對于二氧化硫的濃度限值規定參考美國OH方法。

3 儀器和設備

煙氣汞采樣系統，本測試方法中的采樣設備參照美國OH方法中相關規定。

采樣系統包括加熱冷凝采樣槍、吸收瓶恒溫采樣箱、自動煙塵(氣)測試儀等單元配件。煙氣樣品采集使用的汞采樣系統如圖1所示。

圖1 煙氣汞采樣系統

采樣系統需要夠測定煙氣的工況參數。為了防止煙氣中的水蒸氣凝結而使煙氣中的汞沒有完全進入采樣收集系統以及氣態汞在濾筒、采樣管吸附冷凝發生形態轉化，所以采樣時，需將加熱冷凝搶伴熱溫度設定130℃，同時對吸收瓶進行冰浴處理，保證吸收液對煙氣汞的充分吸收。

4 樣品

4.1 采樣準備

4.1.1 過濾器的準備

本測試方法中使用干燥的濾筒采集顆粒態汞，在測試開始前應準備好充足的濾筒。恒溫恒濕6 h使用電子天平測的恒重，并記錄測量值。

4.1.2 吸收瓶箱的準備

本測試中應保證所使用的所有吸收瓶、試劑等沒有受到汞的污染，特別需要考慮到汞的痕量性，可以利用丙酮清洗干燥。在測試前用橡膠冒或封口膜密封吸收瓶的進出口，防止吸收瓶內壁受到污染。在所有吸收瓶中裝入相應的吸收液或硅膠，為計算煙氣樣品水分含量，需要記錄采樣前后加入吸收液或硅膠的吸收瓶重量。將冰塊放入裝有吸收瓶的冰浴箱里，加入適量水。

4.2 樣品的采集

4.2.1 密閉性測試

為保證所有的采集煙氣全部經過濾筒和吸收瓶，不發生漏氣等現象造成采樣誤差，應保證整個采樣系統的密閉性。本采樣裝置的密閉性測試方法應符合GB/T 16157中的相關要求，堵死管嘴，打開抽氣泵。若真空壓力表的指示值在1 min內下降不超過0.15 kPa，則系統氣密性良好，可以開始測試，否則需逐段檢查氣密性，直到通過氣密性檢查。

4.2.2 等速采樣

為了準確測量煙氣中不同形態的汞，本測試方法需要保證在整個采樣過程中保持±10%以內的等速采樣率，等速采樣方法參考《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》(GB/T 16157)。

將采樣系統調節水平，并且流量調零，采樣槍的溫度控制在130℃左右，打開泵，使管嘴的方向對準氣流方向，在整個過程中始終保持等速采樣。

采樣時間一般為1～3 h，根據煙氣中汞含量的多少，現場進行調整。當煙氣汞濃度在0.5～10 μg/m3時，采樣時間在2～3 h；當煙氣汞濃度在10～100 μg/m3時，采樣時間在1～2 h。采樣時需同步記錄采樣工況等基本參數及標桿煙氣流量。

在采樣結束后，再進行密閉性測試，保證樣品的代表性。

5 結果與結論

本采樣方法，通過對采樣槍伴熱大大降低了氣態汞在進入吸收瓶之前的吸附問題，使煙氣樣品中的顆粒態汞更好的被濾筒捕集；使用冰浴冷凝法加強了吸收液對氣態汞的捕集。使氣態二價汞被氯化鉀吸收液捕集，氣態零價汞被高錳酸鉀或硫酸吸收液捕集。本方法準確可靠，具有普遍適用性。