[發明專利]一種在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法及裝置

在審

• 申請號: 201210025635.8
• 申請日: 2012-02-06
• 公開（公告）號: CN103245682A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 欒旭東;吳升海;劉召貴
• 申請（專利權）人: 江蘇天瑞儀器股份有限公司
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉

技術領域

本發明屬于環境檢測技術領域，更具體地，本發明涉及一種在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法及裝置。

背景技術

隨著工業、能源以及交通需求的不斷發展，大氣中重金屬污染也愈加嚴重，據統計，全國一年大氣中鉛、汞、鎘、鉻、砷五種重金屬污染物排放量9000多噸。大氣中的重金屬嚴重危害人類健康，而且由于重金屬具有較強的遷移性，大氣中的重金屬還可以擴散到水體及土壤中造成二次污染。因此對于大氣中重金屬的監測是非常必要的。

目前，在對環境空氣的檢測中，通常采用的還是現場采樣-送回實驗室檢測的方式，比如國家環境標準中，“HJT64.2-2001，大氣固定污染源-鎘的測定-石墨爐原子吸收分光光度法”，“HJT63.1-2001，大氣固定污染源-鎳的測定-火焰原子吸收分光光度法”，“HJ539-2009，環境空氣-鉛的測定-石墨爐原子吸收分光光度法”，“HJT63.3-2001，大氣固定污染源-鎳的測定-丁二酮肟-正丁醇萃取分光光度法”等標準，均采用的是此方法。對于富集的氣體中顆粒物的檢測，通常采用的是原子吸收光譜、原子發射光譜、原子熒光光譜，紫外-可見分光光度法等，這些方法均需要對氣體中顆粒物富集濾膜進行消解等復雜的前處理，而且除原子發射光譜外其他方法一般只能測試一種元素。

X射線熒光光譜是一種原位、無損的檢測方式，經過標準樣品標定后可以一次測量氣體中顆粒物中的多種重金屬元素。美國環保署《EPA?IO-3.3》中給出了利用X射線熒光(XRF)檢測氣體中顆粒物重金屬的技術規定，然而《EPA?IO-3.3》中的方法仍然沒有脫離現場采樣-送回實驗室檢測的傳統檢測模式。這種檢測模式無法快速對未知污染源進行追根溯源和定位，以及快速地進行重金屬污染趨勢預測以及污染預警。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種自動富集、自動測量、自動保存濾膜樣品的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法。

根據本發明實施例的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，包括：

a)建立檢測重金屬的X射線熒光模型；

b)在線收集氣體中的顆粒物；

c)利用X射線光譜儀測量收集到的所述顆粒物并獲得顆粒物XRF譜線；以及

d)利用X射線熒光模型對所述XRF譜線進行分析，以便確定所述顆粒物中的重金屬的種類及其含量。

根據本發明實施例的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，可以實現氣體中的顆粒物中多種重金屬的在線檢測，并實現對氣體中的顆粒物中重金屬長時間自動富集、自動測量、樣品自動保存，能廣泛的應用于環境空氣、工業過程氣體以及廢氣中重金屬的監測。

另外，根據本發明上述實施例的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的一個實施例，所述步驟b)包括：控制采樣流速并使所述氣體中的顆粒物經切割后富集到濾膜上，連續富集一段預設時間，并記錄濾膜的面積以及通過濾膜的氣體總流量，且在所述步驟c)中測量富集到所述濾膜上的顆粒物。

根據本發明的一個實施例，所述步驟c)中，所述X射線光譜儀的測試條件為：X射線光管電流范圍為0～100mA，電壓范圍為0～100KV，測試時間范圍從5s～1000s，準直器Φ從0.1mm～8mm，濾光片包括Cu、Mo、Ti、Ag、Pd、Al、Cr，激發靶包括Cu、Cr、Rh、Zr、Au、Mo、Al、Ag、W。

根據本發明的一個實施例，所述步驟d)包括：

d-1)根據所述步驟a)中所得的X射線熒光模型及步驟c)中所得的標準樣品XRF譜線計算出所述顆粒物中的重金屬的種類及所述顆粒物在所述濾膜中的單位面積內質量；

d-2)根據所述步驟b)中記錄的濾膜的面積以及通過濾膜氣體的總流量通過下述公式將所述顆粒物在所述濾膜中的單位面積內質量換算成氣體中單位體積內重金屬含量，

式中，C_mf表示所述顆粒物在所述濾膜中的單位面積內質量，M表示濾膜的面積，V表示通過濾膜的氣體總流量。

根據本發明的一個實施例，所述步驟a)包括：

a-1)提供所述重金屬元素的標準樣品，所述標準樣品中的重金屬元素的種類及其在載體中的單位面積的質量為設定值；

a-2)對所述標準樣品進行測量，獲得標準樣品XRF譜線；