[发明专利]一种产生标准浓度汞气的方法及其装置

说明书

 技术领域

本发明涉及一种产生标准浓度汞气的方法及其装置。

背景技术

燃煤电厂等大量燃用煤炭排放出重金属-汞。汞对环境和人体有很大危害，为监测燃煤烟气中排放的汞的浓度，已有许多测量方法和标准。在此基础上发展了许多测量仪器。这些仪器在使用中都需要进行校准和标定。在校准和标定汞气浓度测量仪器时常用汞发生器来产生标准浓度的汞气。目前常用的汞发生器的原理是加热液态汞来产生汞蒸气，然后用精确控制流量的零气稀释并携带汞蒸气到标定样品池进行仪器的标定和校准。由于汞气有毒，必须对使用过的含汞零气进行处理，吸收零气中的汞后才能排放。这样不仅使得仪器十分复杂，还可能会产生污染。这就有必要发展一种不会污染环境，而且可以根据需要改变汞气浓度、通过结构简单的汞发生器产生标准浓度汞气的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有汞发生的缺点，提供一种不需要在测量仪器标定时加入液态汞来产生标准浓度汞气的方法及其装置，以减小和消除汞蒸气排放造成的污染。

本发明的基本原理：在有液态汞或汞齐存在的密闭真空容器中，真空容器的空间会充满处于饱和状态的汞蒸气。汞蒸气的压力随样品池的温度变化而变化，温度升高，汞蒸气的压力就会相应升高。汞蒸气饱和压力对应的饱和温度可以从许多文献中找到，对应一定的温度有一定的汞饱和气压汞气的饱和压力和温度对照表（见附表：“汞气饱和压力和温度对照表”），一定的温度得到相应汞蒸气饱和压力值；而不同的汞的饱和温度对应不同的以mg/m³为单位的汞蒸气浓度。下式给出了根据汞蒸气饱和温度得到汞蒸气浓度的关系：

                         （1）

这里ρ是汞蒸气密度，M是汞的原子量，等于200.59，P是汞饱和蒸气压力，Z是压缩因子，小于或等于1， R是气体常数，T是绝对温度值。

因此，控制样品池的温度，就可以得到不同的汞蒸气浓度，为测量仪器的标定提供标准。

基于上述的发明原理，本发明的技术方案是：一种产生标准浓度汞气的方法，其特点是，其具体步骤为：

1）先将样品池抽真空，然后加入液态汞或汞齐，再将样品池完全密封，处于密封样品池中的液态汞或汞齐中的汞会部分蒸发，在样品池的空间形成汞蒸气；

2）通过制冷制热装置对样品池加热或冷却，随着样品池温度变化，样品池中的汞蒸气压随之改变，汞蒸气的压力和温度由压力测量计和温度测量计测得，

根据该所测压力和温度从“汞气饱和压力和温度对照表”中得到汞的饱和蒸汽压，然后根据

                         （1）

式中ρ是汞饱和蒸气浓度，M是汞的原子量，等于200.59，P是汞饱和蒸气压力，Z是压缩因子，小于或等于1， R是气体常数，T是绝对温度值，通过制冷制热装置对样品池加热或冷却控制样品池的温度，得到不同的汞饱和蒸气浓度，为测量仪器的标定提供标准浓度汞气。

实现上述产生标准浓度汞气的方法的装置，它为一种标定用汞气发生器，其特点是，它包括压力测量计、温度测量计、样品池、制冷制热装置、液态汞或汞齐和透明石英窗，样品池为一置有透明石英窗的密封容器，液态汞或汞齐置于样品池内，样品池下置有制冷制热装置，对样品池进行加热或冷却。

所述标定用汞气发生器中所用的制冷制热装置为一用电流加热的装置，该装置为包在样品池外的电阻丝加热层，改变加热电流，改变样品池的温度，从而改变样品池中汞的饱和蒸气压，进而改变汞气浓度，所述的电阻丝加热层外置有保温层，以维持样品池温度的稳定。

所述标定用汞气发生器中所用的制冷制热装置为一半导体制冷装置，通过改变家在半导体制冷装置上电源的极性，可以实现对样品池的冷却或加热。

本发明的有益效果是汞气浓度可以通过调节温度来控制，并且液态汞或汞齐和汞蒸气都密封在样品池中，不会排放产生环境污染，并可以简化现有的用于环境监测仪器标定用汞蒸气发生器结构和废气处理系统。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2 为本发明实施例1示意图；

图3为图2之A-A剖面图；

图4 为本发明实施例2示意图。

具体实施方式