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京都电子(KEM)的汞分析仪,特别是其经典的HG-37系列烟气汞在线监测系统,采用的是还原气化紫外线吸光光度法(属于冷原子吸收法的一种)。这种技术非常精准,其核心在于利用气态汞原子对特定波长紫外光的吸收特性来进行测量。
样品采集与预处理
首先,系统通过加热的采样管线从烟道中连续抽取气体样品。这个管线被持续加热,目的是防止烟气中的水分冷凝,从而保证汞不会在输送过程中损失。随后,样品气体进入一个催化转化单元。这个单元的关键作用是将烟气中可能存在的各种形态的汞(例如等化合物)通过催化氧化的方式全部转化为二价离子汞(Hg²⁺),为下一步的检测做准备。
还原气化
经过均一化处理的样品气体进入反应室,与还原剂(通常是氯化亚锡)发生反应。在这个步骤中,二价汞离子(Hg²⁺)会被还原成气态的原子汞(Hg⁰)。
紫外线吸收测量
产生的汞蒸气被导入一个被称为吸收池的光学检测室。在这里,一束特定波长(253.7纳米)的紫外线穿过汞蒸气。气态的基本汞原子会对这个波长的紫外光产生强烈的、特异性的吸收。烟气中汞的浓度越高,对紫外光的吸收就越强,穿透蒸气后的光强也就越弱。
信号检测与计算
在吸收池的另一端,光电传感器(如光电倍增管)会精确测量透射过来的紫外光强度。仪器内部的系统会根据入射光强和透射光强的差值,依据朗伯-比尔定律(光吸收量与汞浓度成正比)自动计算出烟气中汞的浓度。
自动校准
为了确保长期测量的准确性,仪器会定期(如建议的校正周期约三十天)自动切入零气(不含汞的纯净气体),进行零点校准,以消除任何可能的基线漂移。
KEM的这套方法之所以被广泛用于在线监测,是因为它有几个突出的优点:
高灵敏度与准确性:基于原子吸收原理,方法本身非常灵敏,能够精确测量极低浓度(微克每立方米级别)的汞。
特异性强:通过催化转化和光学滤镜,能有效排除烟气中其他复杂成分的干扰。
无需湿化学试剂:采用“干式氧化还原方法",不需要消耗液态化学试剂,降低了运行成本和维护工作量。
运行稳定:系统建议的校正周期约三十天,安定性高,非常适合工业现场的连续在线监测。
除了冷原子吸收法,测汞还有其他的常见技术,比如原子荧光法(AFS)。这两种方法的对比如下:
特性 | KEM HG-37(冷原子吸收法) | 原子荧光法 |
---|---|---|
原理 | 测量汞蒸气对紫外光的吸收 | 测量汞蒸气被激发后发射的荧光强度 |
优点 | 技术成熟,稳定性好,抗干扰性强 | 通常具有高的灵敏度,检测下限更低 |
适用场景 | 工业烟气等高浓度、复杂基体的在线连续监测 | 环境水体、食品等领域的超痕量实验室分析 |
总而言之,KEM京都电子的汞分析仪通过一套巧妙结合的化学转化和物理光学方法,实现了对工业烟气中汞含量的可靠、连续监控。