專利名稱：氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱。
背景技術(shù)：
氫化物發(fā)生原子熒光光譜(HG-AFS)能夠測量的元素有砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、硒(Se)、碲(Te)十一種，幾乎都是有毒元素，尤其是砷(As)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)的毒性更大，會(huì)嚴(yán)重影響人體的健康。由于檢測過程中的使用量都很低，在十億分之一(ppb)數(shù)量級，所以目前對儀器的尾氣并未采取防護(hù)措施。但對于分析檢測人員而言，長年累月的在無防護(hù)狀態(tài)下接觸尾氣中的這些元素，則會(huì)造成累積性中毒，危害健康。
燃煤煙氣或垃圾焚燒煙氣中有毒元素消除研究已取得了一些成果考慮到成本和效率兩方面因素，目前使用最多的是化學(xué)改性活性炭吸附劑，這些吸附劑對多數(shù)元素的吸附效率都有滿意的結(jié)果，穿透時(shí)間也較長，是一種較為理想的工業(yè)吸附劑。但用于氫化物發(fā)生原子熒光光譜儀尾氣的處理，并不十分合適，主要原因在于<1>在煙氣處理過程中，煙氣本身的線速很高，能夠通過阻力較大的活性炭層，但儀器尾氣處理時(shí)，如使用活性炭層則必須提高風(fēng)機(jī)的壓力，這樣必然造成噪音增加；<2>活性炭在使用過程中容易因摩擦產(chǎn)生小顆粒，造成二次污染或顯著增加尾氣排放的阻力；<3>用于煙氣處理的活性炭，在吸附飽和后可直接拋棄，不用考慮二次污染；但在用于儀器尾氣處理時(shí)，必須進(jìn)行后處理，否則其造成的二次污染可能更為嚴(yán)重；<4>改性活性炭對砷，硒的消除能力較差。
另外，在實(shí)驗(yàn)室中常用硫磺(S)來消除汞(Hg)，但硫磺主要是用于消除液態(tài)汞的污染，對于氣相的汞污染物消除效果則較差，原因在于<1>硫磺比表面較小，所以其吸附效率較低；<2>由于硫磺呈細(xì)粉狀，氣體通過時(shí)易形成溝流，不能充分與之作用；<3>硫磺較易結(jié)塊，這會(huì)進(jìn)一步降低其吸附效率。更為重要的是，硫磺對其它有毒元素完全沒有消除效果。所以硫磺也不是一種理想的尾氣凈化材料。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱。
本實(shí)用新型所述的氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱，包括殼體和位于殼體內(nèi)的至少一片經(jīng)負(fù)載、焙燒處理的蜂窩陶瓷片。
其中，所述蜂窩陶瓷片為無定形碳負(fù)載的蜂窩陶瓷。
其中，所述蜂窩陶瓷片為氯化物改性的無定形碳負(fù)載蜂窩陶瓷。
其中，所述蜂窩陶瓷板為中強(qiáng)堿負(fù)載蜂窩陶瓷。
所述殼體內(nèi)的蜂窩陶瓷片為四片，其中兩端為中強(qiáng)堿負(fù)載蜂窩陶瓷片，在兩片中強(qiáng)堿負(fù)載蜂窩陶瓷片之間設(shè)置有一片無定形碳負(fù)載蜂窩陶瓷片和氯化物改性的無定形碳負(fù)載蜂窩陶瓷片本實(shí)用新型所述的氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱，是通過對有毒元素的吸附和化學(xué)固定，來消除它們的污染，以不同的蜂窩陶瓷片分別處理不同的重金屬，可以保證對所有重金屬元素污染的消除；另外，由于采用了蜂窩陶瓷作為載體，所以可在低流速、低阻力的條件下使用，非常適于消除氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中的有害元素；最后，該裝置采用的蜂窩陶瓷片在使用一段時(shí)間后，可以簡單的無害化處理和再生，消除了二次污染的可能性。


圖1是本實(shí)用新型所述氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型所述的氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱，包括殼體和位于殼體內(nèi)的至少一片經(jīng)負(fù)載、改性處理的蜂窩陶瓷片。
所述蜂窩陶瓷片為無定形碳負(fù)載的蜂窩陶瓷。該蜂窩陶瓷是先用有機(jī)小分子溶液浸漬、再進(jìn)行低溫烘烤，根據(jù)“有機(jī)物在氧化物表面自發(fā)高度分散”原理，烘烤后這些小分子將在蜂窩陶瓷片表面均勻分散，然后，對負(fù)載后的蜂窩陶瓷片進(jìn)行碳化處理，使得有機(jī)物分解產(chǎn)生的無定形碳在蜂窩陶瓷表面呈現(xiàn)離散的島裝分布，此種蜂窩陶瓷片稱為I型蜂窩陶瓷片。
所述蜂窩陶瓷片為氯化物改性的無定形碳負(fù)載蜂窩陶瓷，該蜂窩陶瓷是先將蜂窩陶瓷在氯化物和有機(jī)小分子混合溶液中浸漬，再低溫烘烤，根據(jù)“鹽類和有機(jī)物在氧化物表面自發(fā)高度分散”原理，烘烤后這些小分子和鹽類將在蜂窩陶瓷表面均勻分散，然后，對負(fù)載后的蜂窩陶瓷片進(jìn)行碳化處理，使得有機(jī)物分解產(chǎn)生的無定形碳在蜂窩陶瓷表面呈現(xiàn)離散的島裝分布，同時(shí)氯化物仍然在表面均勻分散，此種蜂窩陶瓷板稱為II型蜂窩陶瓷板。
所述蜂窩陶瓷板為中強(qiáng)堿負(fù)載蜂窩陶瓷，該蜂窩陶瓷為先將蜂窩陶瓷在中強(qiáng)堿或該中強(qiáng)堿對應(yīng)的易分解鹽，如碳酸鹽，有機(jī)酸鹽或硝酸鹽溶液中浸漬，再低溫烘烤，根據(jù)“鹽類和氧化物在氧化物表面自發(fā)高度分散”原理，烘烤后這些氧化物或鹽類將在蜂窩陶瓷表面均勻分散，然后，對負(fù)載后的蜂窩陶瓷片進(jìn)行焙燒，使得前驅(qū)物分解為中強(qiáng)堿，并在蜂窩陶瓷表面均勻分散，此種蜂窩陶瓷板稱為III型蜂窩陶瓷板。
所述I型蜂窩陶瓷板可消除銻、鉍、鋅、鎘、鍺、錫、鉛、碲。消除的原理是利用無定形碳較大的比表面對上述元素的氧化物的捕獲作用，由于這些氧化物沒有揮發(fā)性，所以一旦被捕獲就很難釋放。I型蜂窩陶瓷按如下方式制備首先將有機(jī)物均勻分散在蜂窩陶瓷氧化物載體上；然后將負(fù)載后的蜂窩陶瓷在無氧條件下烘烤、碳化得到。
所述II型蜂窩陶瓷板可消除汞。消除的原理是首先利用無定形碳將尾氣中的汞吸附下來，然后被吸附的汞與特殊的氯化物，如氯化鐵或氯化銅等具備弱氧化性的氯化物反應(yīng)，被甘汞化固定以抑制汞的再次揮發(fā)。II型蜂窩陶瓷按如下方式制備首先將有機(jī)物和氯化物均勻分散在蜂窩陶瓷氧化物載體上；然后將負(fù)載后的蜂窩陶瓷在無氧條件下烘烤、碳化得到。
所述III型蜂窩陶瓷板可消除砷、硒。消除的原理是負(fù)載在蜂窩陶瓷上的高分散態(tài)中強(qiáng)堿和尾氣中的水及砷、硒的氧化物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的含氧酸鹽，將砷、硒的易揮發(fā)氧化物固定。III型蜂窩陶瓷按如下方式制備首先將中強(qiáng)堿或其前驅(qū)物均勻分散在蜂窩陶瓷氧化物載體上；然后將負(fù)載后的蜂窩陶瓷焙燒得到。
本實(shí)用新型所述的捕集阱可采用上述三種蜂窩陶瓷板中的一種、兩種或三種。當(dāng)三種蜂窩陶瓷板都采用時(shí)，最好是如圖1所示，在兩層III型蜂窩陶瓷板之間放置I型和II型蜂窩陶瓷板。這種結(jié)構(gòu)中最上層的III型蜂窩陶瓷板有兩個(gè)功效，<1>可以起到對砷、硒等易揮發(fā)元素二次捕集，防止上述兩種元素泄漏的作用；<2>可以防止空氣中的水汽、二氧化碳擴(kuò)散到內(nèi)層，影響I、II型蜂窩陶瓷片的吸附能力，起保護(hù)作用。所以采用此種結(jié)構(gòu)能獲得好的使用效果。
在使用一定壽命后，I型蜂窩陶瓷可經(jīng)稀酸浸泡，溶出被捕獲或固定的重金屬離子，烘干后再次使用；浸出液調(diào)至中性或弱堿性后，其中的重金屬離子可用以EDTA溶液絡(luò)合處理，或采用硫化物沉淀來達(dá)到無害化。II型蜂窩陶瓷可經(jīng)稀酸浸泡，溶出被捕獲或固定的重金屬離子，烘干后負(fù)載氯化物后再次使用；浸出液調(diào)至中性或弱堿性后，其中的重金屬離子可用以EDTA溶液絡(luò)合處理，或采用硫化物沉淀來達(dá)到無害化。III型蜂窩陶瓷可經(jīng)稀酸浸泡，溶出固定的含氧酸鹽，二次負(fù)載后再次使用；浸出液以消石灰處理，生成難溶的鈣鹽來達(dá)到無害化。
本實(shí)用新型所述的捕集阱采用經(jīng)負(fù)載、焙燒處理的蜂窩陶瓷片，具有如下特點(diǎn)1、根據(jù)有機(jī)物和鹽類在氧化物表面自發(fā)高度分散的原理，將有機(jī)物和鹽類浸漬在氧化物表面后，在還原性氣氛下碳化，就能得到均勻負(fù)載在氧化物表面的改性碳基吸附劑。這些吸附劑既有改性活性炭的高吸附能力，又具備氧化物的高強(qiáng)度和易加工的特性。結(jié)合用于汽車三效尾氣凈化裝置的蜂窩陶瓷技術(shù)，就可以滿足消除氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的要求--低流速、低阻力。
2、另外，對于難以被改性活性炭所消除的砷、硒，我們則可以通過堿改性的蜂窩陶瓷來化合消除尾氣中砷硒的酸性氧化物，達(dá)到無害化的效果。
權(quán)利要求1.氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱，其特征是包括殼體和位于殼體內(nèi)的至少一片經(jīng)負(fù)載、焙燒處理的蜂窩陶瓷片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕集阱，其特征是所述蜂窩陶瓷片為無定形碳負(fù)載的蜂窩陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕集阱，其特征是所述蜂窩陶瓷片為氯化物改性的無定形碳負(fù)載蜂窩陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕集阱，其特征是所述蜂窩陶瓷板為中強(qiáng)堿負(fù)載蜂窩陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕集阱，其特征是所述殼體內(nèi)的蜂窩陶瓷片為四片，其中兩端為中強(qiáng)堿負(fù)載蜂窩陶瓷片，在兩片中強(qiáng)堿負(fù)載蜂窩陶瓷片之間設(shè)置有一片無定形碳負(fù)載蜂窩陶瓷片和氯化物改性的無定形碳負(fù)載蜂窩陶瓷片。
專利摘要本實(shí)用新型所述的氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中有害元素的捕集阱，包括殼體和位于殼體內(nèi)的至少一片經(jīng)負(fù)載、焙燒處理的蜂窩陶瓷片。該捕集阱是通過對有毒元素的吸附和化學(xué)固定，來消除它們的污染。以不同的蜂窩陶瓷片分別處理不同的重金屬，可以保證對所有重金屬元素污染的消除；另外，由于采用了蜂窩陶瓷作為載體，所以可在低流速、低阻力的條件下使用，非常適于消除氫化物發(fā)生原子熒光測量尾氣中的有害元素；最后，該裝置采用的蜂窩陶瓷片在使用一段時(shí)間后，可以簡單的無害化處理和再生，消除了二次污染的可能性。
文檔編號(hào)G01N21/01GK2916624SQ20052011055
公開日2007年6月27日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者劉霽欣, 裴曉華, 陳志新, 劉明鐘, 王安邦 申請人:北京吉天儀器有限公司