[发明专利]基于在线检测的介质阻挡放电等离子体发射光谱仪

说明书

本发明公开了一种基于在线检测的介质阻挡放电等离子体发射光谱仪，属于环境监测技术领域。该光谱仪包括高纯度氦气瓶、质量流量计、吸附管、进样口、热解析仪、气体混合器、等离子体电源、示波器、介质阻挡放电等离子体放电管、树脂透镜、光纤光谱仪和计算机。高纯度氦气瓶、质量流量计、吸附管、进样口和气体混合器构成气体的气路转移结构，完成进样过程。等离子体电源、示波器和介质阻挡放电等离子体放电管实现电气连接结构，使样气产生稳定的等离子体。树脂透镜、光纤光谱仪和计算机构成光信号的转移和数据处理结构，将等离子体产生的光谱进行数字信号的转换与处理，实现实时在线检测卤素含量的目的。本发明对烟气检测效率高且成本低。

技术领域

本发明属环境监测技术领域，具体为焚烧烟气中含卤素污染物快速检测设备。

背景技术

近年来，我国城市生活垃圾无害化处理量快速升高，生活垃圾焚烧是对固体废物无害化和减量化处理的有效方式，而生活垃圾焚烧处理所占比例的快速增长是垃圾无害化处理量日益升高的主要因素。

然而生活垃圾焚烧所产生的烟气会导致氯苯类、多氯联苯类、二恶英类、溴苯类、溴苯酚类等低挥发和半挥发有机卤素化合物的排放，对大气环境带来污染。其中含氯有机物的排放，特别是二恶英类物质的排放会对环境造成严重的危害，对人体健康造成严重威胁，并且烟气中的低挥发和半挥发有氯卤素化合物，例如氯苯等物质，与烟气中二恶英的排放存在相关关系。因此对焚烧烟气中低挥发和半挥发有机卤素化合物在线监测至关重要。

固定源烟气中含卤素有机化合物的实时在线监测尚未形成标准。原子受等离子体激发后会发出特征光谱，该原理已被应用在高灵敏度元素分析中，例如现有的电感耦合等离子体原子发射光谱仪和微波诱导等离子体原子发射光谱仪等。介质阻挡放电等离子体相对于电感耦合等离子体、微波诱导等离子体，有仪器体积小、本底值低、等离子体发生稳定、仪器成本低等优点。将介质阻挡放电等离子体与光谱仪联用能够制成便携式元素检测仪器，是实现在线监测烟气中卤素原子的有效手段。此外，烟气中半挥发和低挥发含卤素有机化合物中卤素含量与二恶英总量存在相关关系，因此通过对烟气中半挥发和低挥发含卤素有机化合物中卤素含量的监测能够实现对烟气中二恶英类物质的间接监测。

发明内容

为了实现对烟气中有机卤素化合物的实时在线监测，本发明提供一种基于在线检测的介质阻挡放电等离子体发射光谱仪，能够在线通过特征谱线识别卤素原子而实现元素定性，通过对原子特征谱线作光谱时序图并对峰积分而实现元素定量。

本发明是基于在线检测的介质阻挡放电等离子体发射光谱仪，包括两个高纯度氦气瓶、两个质量流量计、吸附管、进样口、热解析仪、气体混合器、等离子体电源、示波器、介质阻挡放电等离子体放电管、树脂透镜、光纤光谱仪和计算机。高纯度氦气瓶、质量流量计、热解析仪、气体混合器和介质阻挡放电等离子体放电管之间通过通气管道进行连接。

第一高纯度氦气瓶出气口分为两路，其中一路与热解析仪的入气口相连，提供捕集气；另一路连接第一质量流量计后，与气体混合器连接，提供载气。第二高纯度氦气瓶的出气口与第二质量流量计连接，第二质量流量计连接热解析仪的入气口，提供吹扫气。

热解析仪的出气口连接气体混合器。热解析仪上安装吸附管和进样口，吸附管中放置有吸附剂。

气体混合器的出口端连接介质阻挡放电等离子体放电管入口端的紧固橡胶管，介质阻挡放电等离子体放电管出口端的紧固橡胶管开放，树脂透镜与介质阻挡放电等离子体放电管出口端保持距离，树脂透镜通过光纤连接光纤光谱仪，光纤光谱仪连接计算机。

介质阻挡放电等离子体放电管还包括管体和环绕包裹在管体外表面的两个环形电极，所述环形电极为金属箔片，粘贴在管体上。其中一个环形电极接地，另一个环形电极与等离子体电源上的高压电极相连。同时，等离子体电源连接示波器。

所述管体尺寸为：长度100mm，内直径1～4mm，外直径3～6mm，管体两端垂直截取，管体材料为氧化铝陶瓷或者石英。