[发明专利]一种基于饱和蒸气压法的汞标气发生器

说明书

技术领域

本发明涉及分析仪器的校准领域，特别是一种用于气态汞分析仪的元素汞标气发生器。

背景技术

长期以来，煤炭在能源生产与消费结构中的比重一直维持在70%左右，以我国为例，用于发电的煤炭占煤炭总消费量的50%以上，煤电发电量占火电发电量的95%。如果不采取任何控制措施，燃煤电厂排放到大气中的汞将高达310吨-450吨，这必将给火电厂的污染治理带来严峻的考验。

为了加强汞污染防治工作，需对各种汞污染源进行准确的监测。汞的分析技术已非常成熟，可大致分为冷蒸汽原子吸收光谱法、冷蒸汽原子荧光光谱法、塞曼调制原子吸收光谱法、原子发射光谱法和紫外差分吸收光谱法。无论采用何种测量方法和转换系统，为了检验分析仪器的准确性，都要用汞标气（即汞标准气）对相关仪器定期进行校准。

传统的气体分析仪器的校准是利用标准气校准，但是目前仍没有像SO_X, NO_X 等气体一样可接受商品化的汞校准气瓶。现有汞标气的制备方法主要是基于Hg²⁺和Sn²⁺之间的氧化还原反应生成汞。该方法工艺流程复杂，产生的废弃物易造成二次污染，而且溶液的浓度在制备、保存过程中会发生变化，使生成的汞标气的浓度不精确。此外，还有基于汞渗透管生成汞标气的动态配气法，该方法由于汞渗透管的渗透率精度的变化而导致生成的汞标气精度不可控。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服已有技术之缺陷，提供一种基于饱和蒸气压法原理的汞标气发生器，它能够为汞分析仪快速提供汞标准气，并具有操作简单和汞标气浓度精确的特点。

本发明所述技术问题是以下述技术方案实现的：

一种基于饱和蒸气压法的汞标气发生器，它包括由载气管路依次连通的汞源、恒温冷凝装置和混气室；所述恒温冷凝装置包括恒温控制器控制的水槽、若干个串联的洗气瓶和气体温度传感器；汞源产生的汞蒸气沿载气管路进入洗气瓶，冷凝成一定温度下的汞饱和蒸气，汞饱和蒸气进入混气室与稀释气按比例混合成汞标气。汞标气的浓度按下式求得

C=Q₁×C₀／(Q₁+Q₂)

其中，C为所得标气浓度，C₀为饱和蒸气浓度，Q₁为载气流量，Q₂为稀释气流量。

上述基于饱和蒸气压法的汞标气发生器，增设稀释气管路，稀释气管路连接至混气室；所述载气管路和稀释气管路分别安装载气质量流量控制器和稀释气质量流量控制器。 

上述基于饱和蒸气压法的汞标气发生器，所述汞源包括恒温水浴锅、烧瓶和液态汞，恒温水浴锅内放置烧瓶，烧瓶中的液态汞蒸发生成汞蒸气。

上述基于饱和蒸气压法的汞标气发生器，所述恒温冷凝装置中水槽内设置洗气瓶，载气管路围绕洗气瓶盘绕成盘管，盘管的末端通入洗气瓶内，若干个洗气瓶由带有盘管的载气管路串联。

上述基于饱和蒸气压法的汞标气发生器，所述恒温冷凝装置中载气管路的末端安装气体温度传感器，气体温度传感器与恒温控制器连接。  

本发明利用饱和蒸气压法产生标准浓度的汞蒸气，所谓饱和蒸气压，是指在一定温度下，与液态汞处于相平衡的汞蒸气所具有的压力。饱和蒸气压法的原理是利用温度和汞蒸气压之间呈正相关的关系，即汞在不同温度下有不同的饱和蒸气压，并随着温度的升高饱和蒸气压增大。根据汞的饱和蒸气压值计算出汞饱和蒸气的浓度，用高纯氮气按照特定比例对该浓度的汞饱和蒸气进行稀释即可得到所需浓度的汞标准气。

本发明包括汞源、恒温冷凝装置和混气室，利用汞的饱和蒸气压和温度成一定的关系，采用加热、冷凝和稀释相结合，将一定温度下的饱和汞蒸气稀释成所需浓度的汞蒸气。该方法受人为因素的影响小，进行自动化控制后，操作简便，能够保证较高的精度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2 是本发明水槽的结构示意图；

图3是本发明水槽的俯视图；

图4是15℃汞灯灯谱和不同浓度吸收曲线；

图5是15℃是低压汞灯、单色仪组合吸收度图；

图6是理论浓度值和吸收度面积值之间的关系曲线。