專利名稱：一種在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)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(shù)：
隨著工業(yè)、能源以及交通需求的不斷發(fā)展，大氣中重金屬污染也愈加嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)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(yán)重危害人類健康，而且由于重金屬具有較強(qiáng)的遷移性，大氣中的重金屬還可以擴(kuò)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(jiān)測是非常必要的。目前，在對環(huán)境空氣的檢測中，通常采用的還是現(xiàn)場采樣-送回實驗室檢測的方式，比如國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)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(huán)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(biāo)準(zhǔn)，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(fā)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(jìn)行消解等復(fù)雜的前處理，而且除原子發(fā)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(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)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(huán)保署《EPA 10-3.3》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(shù)規(guī)定，然而《EPA 10-3.3》中的方法仍然沒有脫離現(xiàn)場采樣-送回實驗室檢測的傳統(tǒng)檢測模式。這種檢測模式無法快速對未知污染源進(jìn)行追根溯源和定位，以及快速地進(jìn)行重金屬污染趨勢預(yù)測以及污染預(yù)警
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)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(jù)本發(fā)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(jìn)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(jù)本發(fā)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(xiàn)氣體中的顆粒物中多種重金屬的在線檢測，并實現(xiàn)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(yīng)用于環(huán)境空氣、工業(yè)過程氣體以及廢氣中重金屬的監(jiān)測。另外，根據(jù)本發(fā)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(shù)特征:根據(jù)本發(fā)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(jīng)切割后富集到濾膜上，連續(xù)富集一段預(yù)設(shè)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(jù)本發(fā)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O 100mA，電壓范圍為O 100KV，測試時間范圍從5s 1000s，準(zhǔn)直器Φ 從 0.1mm 8mm,濾光片包括 Cu、Mo、T1、Ag、Pd、Al、Cr,激發(fā)祀包括 Cu、Cr、Rh、Zr、Au、Mo、Al、Ag、W0根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟d)包括:d-Ι)根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)質(zhì)量；d-2)根據(jù)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(nèi)質(zhì)量換算成氣體中單位體積內(nèi)重金屬含量，
權(quán)利要求
1.一種在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，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(jìn)行分析，以便確定所述顆粒物中的重金屬的種類及其含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，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(jīng)切割后富集到濾膜上，連續(xù)富集一段預(yù)設(shè)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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，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O 100mA，電壓范圍為O 100KV，測試時間范圍從5s 1000s，準(zhǔn)直器Φ從0.1mm 8mm，濾光片包括Cu、Mo、T1、Ag、Pd、Al、Cr,激發(fā)祀包括 Cu、Cr、Rh、Zr、Au、Mo、Al、Ag、W。
4.根據(jù)權(quán)利要 求2所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述步驟d)包括: d-Ι)根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)質(zhì)量； d-2)根據(jù)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(nèi)質(zhì)量換算成氣體中單位體積內(nèi)重金屬含量， Cmf氣體中重金屬含量=y.M 式中，Cfflf表示所述顆粒物在所述濾膜中的單位面積內(nèi)質(zhì)量，M表示濾膜的面積，V表示通過濾膜的氣體總流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述步驟a)包括: a-Ι)提供所述重金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)樣品，所述標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量為設(shè)定值； a-2)對所述標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測量，獲得標(biāo)準(zhǔn)樣品XRF譜線； a-3)根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)樣品中的重金屬元素的種類及其單位面積的質(zhì)量以及所述標(biāo)準(zhǔn)樣品XRF譜線建立所述X射線熒光模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述步驟a)還包括: a-4)利用所述X射線熒光模型檢測所述標(biāo)準(zhǔn)樣品獲得測試值， 如果所述測試值與所述設(shè)定值之間的相對偏差超過預(yù)定范圍，則返回步驟a-3)重新建立X射線熒光模型并重復(fù)本步驟直至所述相對偏差在所述預(yù)定范圍之內(nèi)， 如果所述相對偏差在所述預(yù)定范圍之內(nèi)，則保存所述定性定量模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)樣品為已知含量的單一元素樣品或多個元素的混合樣品。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)樣品的載體和所述濾膜相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述濾膜為選自有機(jī)高分子膜、玻璃纖維膜、石英膜中的一種，所述濾膜的孔徑為0.1 μ m-1 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在線檢測氣體中顆粒物中重金屬的方法，其特征在于，所述濾膜為聚四氟乙烯膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述預(yù)定范圍為1% _20%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述氣體包括空氣、工業(yè)用氣和廢氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，所述重金屬為選自原子序數(shù)從19到92的重金屬中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，，所述重金屬為選自 K、Ca、Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Rb、Sr、Y、Zr、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、W、Au、Hg、Tl 和 Pb 的至少一種。
15.一種氣體在線檢測裝置，用于實施權(quán)利要求1 12所述的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法，其特征在于，包括濾膜傳送裝置、顆粒物在線采集裝置以及X射線熒光光譜儀，· 所述濾膜傳送裝置用于將待收集的濾膜傳送至顆粒物在線采集裝置并將收集后的濾膜從所述顆粒物在線采集裝置傳送至所述X射線熒光光譜儀進(jìn)行測量， 所述顆粒物在線采集裝置設(shè)置有流量控制器、濾膜以及大氣切割器，所述流量控制器用于控制氣體的流速，所述大氣切割器用于對氣體中的顆粒物進(jìn)行切割并使其富集在濾膜上， 所述X射線熒光光譜儀用于對富集在濾膜上的顆粒物進(jìn)行測量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體在線檢測裝置，其特征在于，所述濾膜傳送裝置包括濾膜卷和濾膜彈夾。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體在線檢測裝置，其特征在于，所述大氣切割器為TSP、PM10> PM2.5粒徑級別的大氣切割器中的一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體在線檢測裝置，其特征在于，所述濾膜為選自有機(jī)高分子膜、玻璃纖維膜、石英膜中的一種，所述濾膜的孔徑為0.1 μ m-Ι μ m。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體在線檢測裝置，其特征在于，所述濾膜為聚四氟乙烯膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法及裝置，所述方法包括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(jìn)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(jù)本發(fā)明實施例的在線檢測氣體中顆粒物的重金屬含量的方法及裝置，可以實現(xiàn)氣體中的顆粒物中多種重金屬的在線檢測，并實現(xiàn)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(yīng)用于環(huán)境空氣、工業(yè)過程氣體以及廢氣中重金屬的監(jiān)測。
文檔編號G01N23/223GK103245682SQ20121002563
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者欒旭東, 吳升海, 劉召貴 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司