[发明专利]一种气态三氧化二砷稳定发生与标定的装置及方法

说明书

本申请涉及烟气砷脱除技术领域，提供一种气态三氧化二砷稳定发生与标定的装置及方法，该装置包括外管；设于外管内的内管，内管和外管之间具有间隙，内管的底部和外管的底部连通；设于外管的外侧并用于对外管和内管进行恒温加热的加热装置；设于外管的外侧并用于对外管内供载气流量恒定的载气的供气装置；以及，设于外管的外侧并与内管连接的并列设置有至少两组的吸收气态三氧化二砷溶液装置。气体三氧化二砷通过三氧化二砷颗粒在恒温加热及载气流量带动的方式进入到吸收气态三氧化二砷溶液装置进行吸收，以便对砷的发生浓度进行确定，具有结构简单化、使用方便化、普遍适应性好、耗能少、浓度精度确认精准的优点。

技术领域

本申请属于烟气砷脱除技术领域，更具体地说，是涉及一种气态三氧化二砷稳定发生与标定的装置及方法。

背景技术

燃煤电厂、金属冶炼行业等排放的烟气砷对环境产生了巨大的危害，砷污染和中毒事件层出不穷，引起了全球的广泛关注。烟气中的砷主要以颗粒态砷(飞灰形式)和气态砷形式存在，其中颗粒态砷可被燃煤电厂、金属冶炼行业的除尘装置(静电除尘器或布袋除尘器)脱除，烟气中的气态砷具有挥发性，虽部分可被湿法脱硫装置脱除，但仍有部分以气态的形式经烟囱排放至大气，在大气运动传输的作用下，造成大面积的环境污染，危害人类健康。此外，被湿法脱硫装置捕捉的部分气态砷可能会导致脱硫废水、脱硫石膏中的砷超标，形成危险废物，增加了后续处理的费用。因此，开发经济、高效、稳定的烟气气态砷脱除技术对减少燃煤电厂、金属冶炼行业烟气砷污染具有重要的意义。研究表明气态As₂O₃是烟气气态砷的主要形态。因此，开发气态As₂O₃稳定发生与标定的方法及装置对后续烟气脱砷技术的开发和评价具有重要的基础作用。

目前研究者产生气态As₂O₃的方法主要有：第一种为As₂O₅标准液加热分解法：As₂O₅标准液经注射泵进入立式管式炉第一段，在第一段立式管式炉的高温(300℃)下分解产生气态As₂O₃，该方法使用As₂O₅标准液借助注射泵加液滴速率和As₂O₅标准液的浓度控制As₂O₃的产生浓度。第二种为AsH₃氧化法：该方法采用HCl、KBH₄、NaAsO₂溶液反应生成AsH₃，而后经气液分离器进入立式管式炉第一段，在高温下与O₂反应生成As₂O₃，通过调节参与反应的溶液浓度、恒流泵的流量来控制气态As₂O₃的发生浓度；第三种为H₃AsO₄溶液加热分解法：该方法使用H₃AsO₄溶液经蠕动泵注射入汽化器，在300℃汽化器中发生分解和气化，转化成不稳定的气态As₂O₅，而后在300℃以上发生分解产生气态As₂O₃。上述气态As₂O₃的发生装置均采用了含砷的溶液、泵、第一段管式炉加热装置，系统较为复杂；采用了较高的反应温度以形成气态As₂O₃，需要能耗较高；在形成气态As₂O₃过程中可能还需要额外的气体，例如O₂，不利于后续模拟烟气组分对脱砷吸附剂性能影响的研究。此外，由于目前的取样检测技术无法实现烟气气态As₂O₃、As₂O₅组分及其浓度的精确监测，所以上述方法生成的气态砷是否全部为气态As₂O₃还有待进一步确定。

发明内容