專利名稱：一種煙道氣二惡英采樣的捕集裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙道氣中二惡英采樣的新的捕集裝置，具體地說是一種煙道氣二惡英采集的冷凝捕集裝置及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
多氯代二苯并二噁英(polychlorinateddibenzo-pdioxins, PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans，PCDFs)等煙道氣二惡英類污染物采樣槍不同于常規(guī)煙塵采樣的采樣槍，為了保證采樣質(zhì)量并滿足分析要求，按照HJ/T 77. 2、EPA 23和 EN 1948-1的要求，采樣槍配有槍體加熱系統(tǒng)、塵捕集室加熱系統(tǒng)，同時(shí)配備有煙道氣冷卻系統(tǒng)、冷凝水捕集系統(tǒng)和煙氣XAD2捕集系統(tǒng)。煙道氣中二惡英類污染物監(jiān)測(cè)的采樣槍系統(tǒng)，主要考慮槍管加熱系統(tǒng)，以避免煙道氣在槍管中冷凝；塵捕集室的加熱系統(tǒng)保證顆粒被捕集的同時(shí)煙氣能夠繼續(xù)移動(dòng)到冷凝捕集系統(tǒng)，捕集煙氣中二惡英類污染物。現(xiàn)有的二惡英類污染物采樣槍全部是進(jìn)口產(chǎn)品，均是按照EPA23和EN1948方法構(gòu)建的污染物捕集裝置。EPA23的捕集裝置是由玻璃纖維濾筒構(gòu)成塵捕集單元，由盤管熱交換式冷凝器構(gòu)成煙道氣冷卻裝置，冷卻后的煙道氣和冷凝水直接進(jìn)入XAD2冷捕集井，捕集煙氣中的二惡英物質(zhì)，冷卻水不需要分析；EN1948的捕集裝置是由玻璃纖維濾筒構(gòu)成塵捕集單元，由盤管熱交換式冷凝器構(gòu)成煙道氣冷卻裝置，冷卻后的煙道氣被反抽上來直接進(jìn)入XAD2捕集井，冷卻水被收集瓶收集用于分析。上述兩種方法在實(shí)踐中的問題主要表現(xiàn)在盤管冷凝器中會(huì)吸附大量的顆粒物和二惡英類物質(zhì)，由于顆粒物及二惡英吸附盤管內(nèi)壁中，很難被清洗，殘留物將對(duì)后續(xù)的采樣活動(dòng)構(gòu)成直接污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于煙道氣二惡英采集的冷凝捕集裝置及應(yīng)用方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種煙道氣二惡英采樣捕集裝置，包括采樣槍、塵捕集加熱箱、玻璃纖維濾筒或?yàn)V膜的托架、濾筒或?yàn)V膜、管路、直通水冷式冷凝器、冷水箱、XAD2樹脂和緩沖瓶組等。采樣槍槍管前端與煙道相連、另一端與塵捕集器入口相連，塵捕集器包括加熱箱， 加熱箱中設(shè)有托架、托架內(nèi)設(shè)玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒，塵捕集器的出口通過導(dǎo)管伸入一直通式水冷凝器中；冷凝器內(nèi)充有水，導(dǎo)管伸入水面以下，塵捕集器出口氣體直接通入冷凝器內(nèi)的水體中，冷凝器的中上部設(shè)有氣體出口，冷凝器的氣體出口通過管路與捕集井的上端入口相連，冷凝器和捕集井置于冷水箱中，捕集井的下部裝填有XAD2樹脂(XAD2離子交換大孔吸附樹脂)，捕集井的下端設(shè)有氣體出口，氣體出口通過管路通入緩沖瓶下部的水中形成冷凝水，緩沖瓶上部與其后的緩沖瓶組相連，并通過管路與抽氣泵相連。所述冷凝器置于冷水浴中。一種煙道氣中二惡英采樣的新裝置的應(yīng)用煙道氣首先經(jīng)由玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒構(gòu)成塵捕集器捕集煙塵，再由直通式水冷冷凝器的水冷卻煙道氣，冷卻后的煙道氣和冷凝水直接進(jìn)入冷捕集井中，利用冷捕集井中的XAD2捕集煙氣中的二惡英物質(zhì)，煙塵、煙氣和冷凝水構(gòu)成完整樣品供分析。本發(fā)明將熱交換式煙氣冷卻裝置改造為直接水冷式冷卻裝置；通過塵捕集器的煙氣直接由導(dǎo)管導(dǎo)入冷凝器內(nèi)的冷水中，由冷水冷卻煙氣；冷卻后的煙氣和部分冷凝水進(jìn)入 XAD2捕集器，煙氣二惡英被XAD2收集，停留在冷凝器中的冷水在樣品采集完成后收集起來，作為一個(gè)餾分供分析。與傳統(tǒng)捕集方法相比，該捕集裝置在保證二惡英捕集效率的基礎(chǔ)上，由于冷凝部件不存在死角而較容易清洗，清洗所消耗有機(jī)溶劑與傳統(tǒng)方法持平，顆粒物殘留和二惡英殘留有較大改善。本發(fā)明的特點(diǎn)在于將煙道氣二惡英采集裝置的盤管熱交換式冷凝裝置改為直通式水冷冷凝裝置，修改后的冷凝裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，而且提高了煙道氣二惡英采集過程的捕集效率，減少了采樣器殘留，對(duì)二惡英采樣和環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)的改進(jìn)具有重要
眉、ο本發(fā)明涉及煙道氣二惡英采集的捕集裝置，同樣適用于煙道氣中其它半揮發(fā)性有機(jī)污染物的采集。


下面通過實(shí)施例和附圖詳述本發(fā)明圖1為本發(fā)明裝置的連接示意具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種煙道氣中二惡英采樣的冷凝捕集裝置，一包括采樣槍、塵捕集加熱箱、玻璃纖維濾筒或?yàn)V膜的托架、濾筒或?yàn)V膜、管路、直通水冷式冷凝器、冷水箱、XAD2 樹脂和緩沖瓶組等。采樣槍槍管前端與煙道相連、另一端與塵捕集器入口相連，塵捕集器包括加熱箱， 加熱箱中設(shè)有托架、托架內(nèi)設(shè)玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒，塵捕集器的出口通過導(dǎo)管伸入一直通式水冷凝器中；冷凝器內(nèi)充有水，導(dǎo)管伸入水面以下，塵捕集器出口氣體直接通入冷凝器內(nèi)的水體中，冷凝器的中上部設(shè)有氣體出口，冷凝器的氣體出口通過管路與捕集井的上端入口相連，冷凝器和捕集井置于冷水箱中，捕集井的下部裝填有XAD2樹脂(XAD2離子交換大孔吸附樹脂)，捕集井的下端設(shè)有氣體出口，氣體出口通過管路通入緩沖瓶下部的水中形成冷凝水，緩沖瓶上部與其后的緩沖瓶組相連，并通過管路與抽氣泵相連。冷凝器置于冷水浴中。使用時(shí)，由玻璃纖維濾筒構(gòu)成塵捕集單元，由直通式水冷冷凝器構(gòu)成煙道氣冷卻裝置，冷卻后的煙道氣和冷凝水直接進(jìn)入冷捕集井，利用XAD2捕集煙氣中的二惡英物質(zhì)， 通過XAD2后的冷卻水不需要分析。來自采樣槍1槍管2的煙道氣進(jìn)入由塵捕集器加熱箱5加熱的塵捕集器，其中的煙塵顆粒被置于托架3中的玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒4捕集，為保證煙道氣中的水蒸氣不冷凝， 加熱箱5保持120士 1°C;通過玻璃纖維濾筒或?yàn)V膜4的煙氣和較細(xì)小的顆粒進(jìn)入冷凝器7，直接通入冷水8底部冷卻，由于氣流較大，冷凝下來的水分和冷水8會(huì)有一部分伴隨著煙氣通過管路10進(jìn)入XAD2樹脂管14，煙氣中的二惡英被XAD2樹脂11捕集，流入的水分可以使XAD2樹脂處于濕潤(rùn)狀態(tài)保證較高的吸附效率；冷水箱9可以使XAD2樹脂管14 和冷凝器7始終處于低溫狀態(tài)；通過XAD2的煙氣和水在負(fù)壓下直接進(jìn)入緩沖瓶12，冷凝水 13被留在緩沖瓶組中，煙氣通過緩沖瓶組15進(jìn)入抽氣泵被計(jì)量。樣品采集完成后，收集濾膜或?yàn)V筒作為餾分1、XAD2樹脂作為餾分2、冷凝器中的水作為餾分3、清洗冷凝器、槍管、濾筒托架的洗液作為餾分4供分析使用。該方法通過玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒捕集煙塵，通過濾膜或?yàn)V筒的煙氣直接進(jìn)入含 150ml 250ml冷水的冷凝器中，通過冷水直接將煙氣冷卻至20°C以下。停留在冷凝器中的冷凝水在樣品采集完成后收集起來，作為一個(gè)餾分供分析。冷卻后的煙氣和冷卻過程中由煙氣沖擊出的水同時(shí)通過XAD2捕集井完成煙氣中二惡英的捕集，通過XAD2的水進(jìn)入一組緩沖瓶被保留在緩沖瓶中。冷凝器需要使用丙酮和二氯甲烷進(jìn)行清洗，清洗程序與EPA23 和EN1948相同，收集的清洗液與采樣器的其它清洗組分合并供分析。實(shí)施例1按照本發(fā)明說明書附圖結(jié)構(gòu)組裝采樣裝置，采集生活垃圾焚燒爐煙道氣樣品，在XAD2樹脂中加入同位素標(biāo)記的37Cl-2378-TCDD采樣內(nèi)標(biāo)，等速采樣。采樣速率24. 881/min,標(biāo)況干煙氣流速21. 701/min,采樣嘴直徑6mm，線速14. 67m/s,采樣體積 2. 3068m3 (標(biāo)況下干煙氣體積)。所采集的樣品經(jīng)清洗和收集程序密封保存，低溫下運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過索式抽提、 多步層析柱凈化，利用同位素稀釋高分辨質(zhì)譜法分析。表1是利用本發(fā)明方法采樣和利用傳統(tǒng)方法采樣分析檢測(cè)結(jié)果的比較。分析結(jié)果顯示，采樣內(nèi)標(biāo)回收率84%，能夠滿足煙道氣二惡英采樣的要求。
權(quán)利要求
1.一種煙道氣二惡英采樣捕集裝置，其特征在于包括采樣槍、塵捕集器、直通式水冷凝器和XAD2捕集器；采樣槍(1)槍管( 前端與煙道相連、另一端與塵捕集器入口相連，塵捕集器包括加熱箱(5)、托架C3)和玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒(4)；加熱箱( 中設(shè)有托架(3)、托架內(nèi)設(shè)玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒G)，塵捕集器的出口通過導(dǎo)管(6)伸入一直通式水冷凝器(7)中；冷凝器 (7)內(nèi)充有水，導(dǎo)管伸入水面以下，塵捕集器出口氣體直接通入冷凝器(7)內(nèi)的水體(8)中， 冷凝器(7)的中上部設(shè)有氣體出口，冷凝器(7)的氣體出口通過管路(10)與捕集井(14) 的上端入口相連，冷凝器和捕集井置于冷水箱(9)中，捕集井的下部裝填有XAD2樹脂(11)， 捕集井的下端設(shè)有氣體出口，氣體出口通過管路通入緩沖瓶(1 下部的水中形成冷凝水 (13)，緩沖瓶(1 上部與其后的緩沖瓶組(1 相連，并通過管路與抽氣泵相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的捕集裝置，其特征在于所述冷凝器置于冷水浴中。
3.—種權(quán)利要求1中所述捕集裝置的應(yīng)用，其特征在于煙道氣首先經(jīng)由玻璃纖維濾膜或?yàn)V筒構(gòu)成塵捕集器捕集煙塵，再由直通式水冷冷凝器的水冷卻煙道氣，冷卻后的煙道氣和冷凝水直接進(jìn)入冷捕集井中，利用冷捕集井中的XAD2 捕集煙氣中的二惡英物質(zhì)，煙塵、煙氣和冷凝水構(gòu)成完整樣品供分析。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種煙道氣二惡英采樣的捕集裝置及其應(yīng)用，該捕集裝置由玻璃纖維濾筒或?yàn)V膜構(gòu)成煙塵捕集單元，由直通式水冷冷凝器構(gòu)成煙道氣冷卻單元，由XAD2樹脂構(gòu)成煙氣捕集單元。本發(fā)明涉及的煙道氣二惡英采集的捕集裝置和捕集方法，同樣適用于煙道氣中其它半揮發(fā)性有機(jī)污染物的采集。本發(fā)明的特點(diǎn)在于改進(jìn)了煙道氣二惡英采集裝置的冷凝裝置，可以提高煙道氣二惡英采集過程的捕集效率，減少采樣器殘留，提高采樣和環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102455258SQ20101052285
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者倪余文, 蘇凡, 車迅, 陳吉平, 黃威東 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所