烟气中总汞测定的现场采样方法研究

吕文奎，王吉昌，王树博，张中华

(山东春旭化工设计有限公司，山东 济南 250014)

烟气污染物汞的形态分为固态汞、二价汞和零价汞三种，湿化学法是可以同时捕集各种形态汞的最常用、最准确的方法，我们参照美国的《燃煤固定源烟气元素态汞、氧化态汞、颗粒态汞和总汞标准测定方法》[1](ASTM标准方法D6784-02，简称OH法)，对固定污染源烟气中的总汞浓度进行测定。本篇主要对烟气中污染物汞的样品采集的方法进行研究。

1 测定原理

按照GB/T 16157[3]中相关规定连接采样装置见图1，通过等速采样，使烟气依次经过石英玻璃滤筒和一组大型冲击式气泡吸收瓶(其中前3个装氯化钾吸收液、中间1个装双氧水/硝酸吸收液、后3个装高锰酸钾/硫酸吸收液)。烟气样品中的颗粒态汞被滤筒捕集，气态二价汞被氯化钾吸收液捕集，气态零价汞被高锰酸钾或硫酸吸收液捕集。吸收液中的汞被还原后使用冷原子吸收分光光度法进行测定。

2 干扰及消除

考虑到溶于前三个吸收瓶的二氧化硫具备一定的还原能力，可能还原溶于氯化钾的氧化态汞，而后三个吸收瓶用于元素态汞氧化的高锰酸钾/硫酸溶液能够被二氧化硫还原，所以高浓度的SO2可能对结果造成干扰。对于二氧化硫的浓度限值规定参考美国OH方法。

3 仪器和设备

烟气汞采样系统，本测试方法中的采样设备参照美国OH方法中相关规定。

采样系统包括加热冷凝采样枪、吸收瓶恒温采样箱、自动烟尘(气)测试仪等单元配件。烟气样品采集使用的汞采样系统如图1所示。

图1 烟气汞采样系统

采样系统需要够测定烟气的工况参数。为了防止烟气中的水蒸气凝结而使烟气中的汞没有完全进入采样收集系统以及气态汞在滤筒、采样管吸附冷凝发生形态转化，所以采样时，需将加热冷凝抢伴热温度设定130℃，同时对吸收瓶进行冰浴处理，保证吸收液对烟气汞的充分吸收。

4 样品

4.1 采样准备

4.1.1 过滤器的准备

本测试方法中使用干燥的滤筒采集颗粒态汞，在测试开始前应准备好充足的滤筒。恒温恒湿6 h使用电子天平测的恒重，并记录测量值。

4.1.2 吸收瓶箱的准备

本测试中应保证所使用的所有吸收瓶、试剂等没有受到汞的污染，特别需要考虑到汞的痕量性，可以利用丙酮清洗干燥。在测试前用橡胶冒或封口膜密封吸收瓶的进出口，防止吸收瓶内壁受到污染。在所有吸收瓶中装入相应的吸收液或硅胶，为计算烟气样品水分含量，需要记录采样前后加入吸收液或硅胶的吸收瓶重量。将冰块放入装有吸收瓶的冰浴箱里，加入适量水。

4.2 样品的采集

4.2.1 密闭性测试

为保证所有的采集烟气全部经过滤筒和吸收瓶，不发生漏气等现象造成采样误差，应保证整个采样系统的密闭性。本采样装置的密闭性测试方法应符合GB/T 16157中的相关要求，堵死管嘴，打开抽气泵。若真空压力表的指示值在1 min内下降不超过0.15 kPa，则系统气密性良好，可以开始测试，否则需逐段检查气密性，直到通过气密性检查。

4.2.2 等速采样

为了准确测量烟气中不同形态的汞，本测试方法需要保证在整个采样过程中保持±10%以内的等速采样率，等速采样方法参考《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T 16157)。

将采样系统调节水平，并且流量调零，采样枪的温度控制在130℃左右，打开泵，使管嘴的方向对准气流方向，在整个过程中始终保持等速采样。

采样时间一般为1～3 h，根据烟气中汞含量的多少，现场进行调整。当烟气汞浓度在0.5～10 μg/m3时，采样时间在2～3 h；当烟气汞浓度在10～100 μg/m3时，采样时间在1～2 h。采样时需同步记录采样工况等基本参数及标杆烟气流量。

在采样结束后，再进行密闭性测试，保证样品的代表性。

5 结果与结论

本采样方法，通过对采样枪伴热大大降低了气态汞在进入吸收瓶之前的吸附问题，使烟气样品中的颗粒态汞更好的被滤筒捕集；使用冰浴冷凝法加强了吸收液对气态汞的捕集。使气态二价汞被氯化钾吸收液捕集，气态零价汞被高锰酸钾或硫酸吸收液捕集。本方法准确可靠，具有普遍适用性。