[发明专利]同时捕捉固定污染源含尘量与水溶性离子装置及捕捉方法

说明书

本发明提供了同时捕捉固定污染源含尘量与水溶性离子装置及测定方法，属于环境监测设备领域。同时捕捉固定污染源含尘量与水溶性离子装置包括采样头、滤筒、采样管、冷凝冲击瓶组、滤膜夹、采样泵；所述的采样头延伸如入烟道内进行采样；采样头与滤筒相连通；滤筒与冷凝冲击瓶组、滤膜夹、采样泵相互串联。本发明提供的同时捕捉固定污染源含尘量与水溶性离子装置及捕捉方法，采用冰槽和冲击瓶利用温控冷凝和冲击双重冷凝方式将固态、液态、气态的颗粒物水溶性离子得到很好的捕集，并且装置末端还安装具有聚四氟乙烯滤膜的滤膜夹，捕集冷凝形成的颗粒物，使得颗粒物得到完整的捕集。

技术领域

本发明提供了同时捕捉固定污染源含尘量与水溶性离子装置及测定方法，属于环境监测设备领域。

背景技术

从完整的固定源排放颗粒物组成谱系角度划分，燃煤电厂排放的颗粒物组分应包括氧化物、重金属、有机物和水溶性离子。国内外对燃煤电厂颗粒物的氧化物、重金属和有机物研究较多，而对颗粒物水溶性离子关注较少。

颗粒物水溶离子指在超低排放下烟气中形成的可溶性盐在冷凝、碰并形成颗粒物或吸附在颗粒物上。在未进行超低排放前，燃煤电厂的污染源特征颗粒物中水溶性离子组分单一，汪安璞等对电厂颗粒物研究表明，Ca²⁺、SO₄²⁺占整个可溶物质的94%。燃煤电厂安装深度烟气净化装置后，烟尘、SO₂、NO_x排放量剧减，分别控制在10mg/m³、35 mg/m³和50 mg/m³以内，而这一限量减排对燃煤电厂的颗粒物特征带来巨大变化。气态污染物（SO₂、NO_x、NH₃）在脱硝脱硫过程中形成可溶性盐，使得水溶性离子的成分多元化，除了前述的Ca^{2 +}和SO₄^2-之外，K⁺、Mg^{2 +}、Na⁺、NH₄⁺、Cl^-、NO₃^-、F^-所占比例越来越凸显。换言而之，燃煤电厂超低排放在降低SO₂、NO_x和含尘量，达到削减空气中二次颗粒物的目的同时，却增加可溶性盐形成或附着在颗粒物，变向地加大二次颗粒物的排放。尤其值得注意的是该颗粒物水溶性离子的特征与与雾霾中PM_2.5的水溶性离子特征存在着相似，从而增强散射消光，造成能见度降低，甚至可能加重雾霾现象。

超低排放改造还给我国现有的烟尘采样技术带来了巨大挑战，从而给研究颗粒物水溶性离子带来了难题。颗粒物模态在超低排放下由粗模态转变为细模态，并有数据表明，细模态颗粒物PM_2.5排放总量占PM₁₀排放总量的82%以上。从此不难看出颗粒物在超低排放下粒径变小并且其排放浓度很低，因此烟尘现有的GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》不能满足于现在低烟尘排放浓度的测试要求，因为滤筒对平均粒径在0.5μm以下的颗粒物捕集效率较低，从而遗漏掉固态的PM_0.5上的水溶性离子。另外美国环保署（EPA）提出可凝结颗粒物的概念，它是指在固定污染源排气中在采样位置处为气态、离开烟道后在环境状况下降温数秒内凝结为液态或固态的一类颗粒物。当含尘烟气通过滤筒后，颗粒物被捕集下来，穿过滤筒的烟气未能被滤筒捕集，离开烟道后又形成可凝结颗粒物，可溶性无机盐又是可凝结颗粒物的重要组成部分，即本专利把忽视掉的这部分水溶性离子称为气态颗粒物水溶性离子。最后，在国标方法中，滤筒仅能捕获烟气中少部分的液态颗粒物，而未对烟气离开滤筒后液态颗粒物进行捕集，只是简单地运用干燥器除湿，然而通过滤筒后被冷凝下来的液体，据相关研究发现含有大量的水溶性离子。因此，该部分的水溶性离子应为被遗漏的液态颗粒物水溶性离子。