[发明专利]一种气态元素汞检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对大气、固定污染源烟气中所含的气态元素汞Hg⁰进行检测和分析的方法，属于检测技术领域。

背景技术

环境中的气态元素汞Hg⁰主要来自燃煤电厂、工业锅炉、废弃物燃烧所排放的烟气。由于汞的有毒性、持久性和生物累积效应，随着人们健康意识的增强，重金属汞的污染得到了日益广泛的重视。《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中首次增设了汞及其化合物排放限值为0.03mg/m³，因此对大气、固定污染源烟气排放中的汞进行监测分析具有重要意义。

现有的气态元素汞Hg⁰检测分析方法主要有：冷蒸气原子吸收光谱法(CVAAS，Cold Vapor Atomic Absorption Spectroscopy)、塞曼调制原子吸收光谱法(ZAAS，Zeeman-Modulated Atomic Absorption Spectroscopy)、冷蒸气原子荧光法 (CVAFS，Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectroscopy)、原子发射光谱法(AES，Atomic Emission Spectroscopy)等。目前占主流的两种测汞方法是冷蒸气原子荧光法CVAFS和冷蒸气原子吸收光谱法CVAAS，但CVAAS和CVAFS法会受到分析样气中的其它气体成分的干扰，如SO₂在波长253.7nm处就有较宽较强的吸收特性，当SO₂的浓度在100ppm以上时，其干扰更大。另外NO_x、VOCs、水蒸气和颗粒物也对CVAAS有干扰。采用塞曼调制原子吸收光谱法ZAAS虽然可以校正仪器背景，但在汞谐振线253.65nm附近有较强吸收带的SO₂、NO_x和H₂S等仍然可能造成仪器的偏差响应。采用原子发射光谱法AES对气态元素汞Hg⁰进行检测时，激发态汞原子与无关质点(如O₂、CO₂、CO和N₂等)碰撞会发生能量传递，造成荧光猝灭，从而降低了汞的检测灵敏度。

因此，如何减小气态元素汞Hg⁰检测过程中其它成分气体对监测结果的影响，提高气态元素汞Hg⁰的检测精度，是目前本领域亟待解决的重点问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种抗干扰能力强、检测精度高、检测成本低的气态元素汞检测方法。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种气态元素汞检测方法，所述方法使宽带连续光源发出的探测光穿过含有待测气体的检测吸收池，并利用光谱仪探测经气体吸收后的透射光，然后根据吸收前后光强的变化，应用紫外差分处理光谱分析法求得差分吸收截面和差分光学密度，再截取选定的波段，通过傅里叶变换将其转变至频域中，最后取几个频率处的幅值的平均值反演气态元素汞Hg⁰的浓度。

上述气态元素汞检测方法，具体操作按如下步骤进行：

a. 宽带连续光源发出的探测光经光学透镜调整后进入检测吸收池，经包含气态元素汞Hg⁰在内的多种待检测气体吸收后通过光纤进入光谱仪；

b. 应用紫外差分处理光谱分析法求得差分吸收截面和差分光学密度，差分光学密度OD由下式决定：

，

式中：I₀^’(λ)表示光谱随波长慢变化部分，L是测量气体的光程，I(λ)是通过光程L后的光强强度，是待检测气体差分吸收截面，C_j是多种待检测气体在光程L内的平均浓度；

c．截取选定的波段，通过傅里叶变换将其转变至频域中，再取几个频率处的幅值的平均值反演气态元素汞Hg⁰的浓度，计算公式如下：

                    ，

式中：C是待检测气体元素汞Hg⁰在光程L内的平均浓度。