[發明專利]熒光燈中可浸出汞的控制

無效

• 申請號: 02124567.3
• 申請日: 2002-05-03
• 公開（公告）號: CN1385876A
• 公開（公告）日: 2002-12-18
• 發明（設計）人: D·A·海特科;S·T·布德勒;D·K·迪特里希;D·F·福斯特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01J61/00
• 分類號: H01J61/00;H01J61/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧新華,譚明勝

發明背景

本發明涉及防止在汞弧蒸汽放電燈中生成可浸出汞的方法和裝置。

汞弧蒸汽放電燈，或者通常稱為熒光燈，是標準的照明工具。汞弧蒸汽放電燈由如鉛絲、插頭和端蓋之類的金屬部件組成。鉛絲和端蓋與插頭部分的周圍為玻璃外殼。玻璃外殼內部通常涂有熒光物質。往汞弧蒸汽放電燈加入元素汞，元素汞通常附著于熒光物質上。在某些條件下，人們曾發現當元素汞與燈泡中的金屬部件，如含有銅和鐵的鉛絲、黃銅插頭，或其他相關金屬支架組件接觸時，元素汞變成可浸出的形式。

為了解決處理熒光燈的汞可能滲透到地表水和地下水這一不斷增加的問題，環境保護局(Environmental?Protection?Agency)確定了汞的最大濃度水平為每升提取液0.2毫克可浸出汞。通常，采用稱為毒性特性浸出法(TCLP)的標準分析方法，一種在1990年由環境保護局實施的熟知試驗方法，測定汞的濃度水平。

在進行TCLP試驗時，將試驗燈粉碎成燈廢料，它與在填埋或其他處理場所中處理燈時得到的廢料相似。處理場所中的環境條件可能是這樣的，以致易于生成可浸出的汞。TCLP試驗條件本身趨向于考慮生成可浸出的汞，其汞量高于確定的限每升0.2毫克。

在處理燈的過程中，以及在TCLP試驗中，粉碎燈的玻璃外殼。燈內的元素汞然后就暴露于含水環境中的金屬部件。暴露于金屬部件和含水環境時，元素汞可氧化成可浸出的汞。燈中的金屬部件提供了可氧化鐵和可氧化銅源，它們都能促使生成可浸出的汞。

人們已研制出幾項技術，防止生成可浸取到環境中的汞。目前使用的方法與在處理燈時或在TCLP試驗過程中輸送化學試劑的方法有關。例如，Fowler等人(US5?229?686和US?5?229?687)描述了將該燈中使用的化學試劑加入玻璃套中或在粘結基座的粘結劑中的方法。這些化學試劑包括各種鹽，僅舉幾個例子，像溴離子、氯離子、碘離子、碘酸根離子、高碘酸根離子和硫化物陰離子等。其他的化學試劑包括如鐵粉、銅粉、錫粉和鈦粉之類的粉末。

在已轉讓給本發明受讓人的USP?5?821?682中，Foust等人描述了為了得到出眾的TCLP試驗性能，加入汞的抗氧化劑。汞的抗氧化劑包括例如抗壞血酸、抗壞血酸鈉和葡糖酸鈉。人們已發現這些材料能減少或防止氧化元素汞所生成的可浸出一價汞和二價汞化合物。可惜，生產過程通常要采用加入汞抗氧化劑的單獨分配步驟。

一般地，需要降低可浸出的汞量推動著人們進行任何的燈部件改進。人們不斷尋求各種方法和材料，降低執行TCLP提取試驗時可浸出汞的值。發明概述

本發明提供了含有有效量的銀鹽、金鹽或其組合的汞蒸汽放電燈。

本發明還提供了防止在汞蒸汽放電燈中生成可浸出汞化合物的方法，該方法包括在燈結構中提供有效量的銀鹽、金鹽或其組合。發明詳述

人們已發現，加入銀鹽、金鹽或其組合對于防止汞化合物在TCLP試驗中浸出具有重要作用。因此，減少或防止汞蒸汽放電燈組件中生成或溶解可溶性三價鐵離子和一價銅離子，同時導致減少或防止可浸出的汞化合物。

鉛絲通常由鐵或銅構成，插頭通常由黃銅制成。鉛絲和插頭是元素鐵(Fe⁰)和銅(Cu⁰)的來源，它們在氧的存在下和含水環境中氧化成三價鐵離子(Fe⁺³)和一價銅離子(Cu⁺¹)。然后，三價鐵離子和一價銅離子然后可以溶解于水溶液中。人們已發現，三價鐵化合物和一價銅化合物的存在可導致生成可浸出的汞。

這里使用的“可浸出的汞”是指已氧化的元素汞(Hg⁰)。已氧化的汞與氧反應，生成如氧化汞(HgO)之類的化合物。燈一旦破裂，元素汞就能氧化成可浸出的汞，可浸出的汞可通過地下水、河流或小溪帶走。

合適的銀鹽包括例如碳酸銀、鹵化銀、氧化銀、硫化銀、醋酸銀或其組合。合適的金鹽包括例如碳酸金、鹵化金、氧化金、硫化金、醋酸銀或其組合。通常，碳酸銀用于本發明。

為了防止在處理汞蒸汽放電燈時假生成可浸出的汞，為了提高TCLP試驗的可靠性，在燈結構中，例如在等離子體放電外的玻璃殼內，在端蓋中，或在燈的底座中，加入有效量的銀鹽、金鹽或其組合。有效量的銀鹽、金鹽或其組合是充分防止元素汞與能夠將元素汞氧化成可溶形式的三價鐵和一價銅化合物相互作用的量。因此，通常有效量的銀鹽、金鹽或其組合將足以使TCLP試驗結果顯示出每個燈可浸出的汞低于約百萬分之0.2。因此，典型地，銀鹽、金鹽或其組合的范圍是每個燈為約0.1毫克至10克，更典型地，每個燈約10-30毫克。