煙氣中重金屬元素的激光擊穿光譜檢測(cè)研究.pdf

1、隨著可持續(xù)發(fā)展的需要和人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高,開(kāi)始普遍關(guān)注大氣污染的危害。如何有效控制煙氣污染物的排放已逐漸成為燃燒科研中一個(gè)新興而前沿的領(lǐng)域,并成為政府部門和科研機(jī)構(gòu)愈來(lái)愈關(guān)注的熱點(diǎn)?？刂茻煔庵形廴疚锱欧诺那疤崾菍?duì)煙氣中污染物含量進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的測(cè)量。本文將激光擊穿光譜技術(shù)(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)引入到燃燒煙氣的檢測(cè)之中,實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒過(guò)程中多種污染物排放的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè),這將對(duì)大氣污染的

2、防治產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。本文針對(duì)利用LIBS技術(shù)解決煙氣中重金屬元素實(shí)時(shí)、在線檢測(cè)這一難題開(kāi)展了一系列研究,主要工作如下:
　　(1)建立一套LIBS煙氣監(jiān)測(cè)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由檢測(cè)系統(tǒng)、模擬煙氣發(fā)生系統(tǒng)、實(shí)際煙氣發(fā)生系統(tǒng)組成。通過(guò)對(duì)樣品反應(yīng)室及整臺(tái)系統(tǒng)的集成,使得該套實(shí)驗(yàn)裝置能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的對(duì)煙氣中Ni、Cd、Hg、Fe、Mg、Cu、Ca、Al、Pb、Sr、Ba、Na、K等十三種元素進(jìn)行定性分析,為后面工作的開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。

3、
　　(2)提高裝置的檢測(cè)能力。本文對(duì)提高檢測(cè)靈敏度、擴(kuò)展檢測(cè)波長(zhǎng)范圍、有效信號(hào)處理方法等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展系統(tǒng)的研究,提高LIBS技術(shù)綜合檢測(cè)能力,滿足實(shí)際煙氣監(jiān)測(cè)的要求。LIBS技術(shù)的信號(hào)強(qiáng)度與許多因素相關(guān),除樣品的性質(zhì)與含量外,還與系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)相關(guān)。本文對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行了研究得到激光能量為100mJ、檢測(cè)延時(shí)為500ns、檢測(cè)門寬為3μs、累加次數(shù)為20次的最佳的系統(tǒng)參數(shù)組合。由于煙氣中含量很低的有毒微粒物的檢測(cè),采用樣品壓縮技術(shù)

4、來(lái)提高檢測(cè)靈敏度,噴口的入口直徑為24mm,出口直徑為1mm,通過(guò)將大面積入口收集的樣品顆粒從小面積出口噴射到激光等離子體區(qū)的辦法,來(lái)相對(duì)增加被檢測(cè)顆粒的含量(密度),進(jìn)而提高光譜檢測(cè)的靈敏度。
　　(3)檢測(cè)裝置的標(biāo)定系統(tǒng)研究。煙氣中重金屬元素含量的定標(biāo)比其它形式樣品的定標(biāo)要復(fù)雜得多。由于目前沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的樣品來(lái)進(jìn)行標(biāo)定,因此本文研發(fā)設(shè)計(jì)了兩套定標(biāo)系統(tǒng)液-固轉(zhuǎn)化定標(biāo)系統(tǒng)和干式流化床定標(biāo)系統(tǒng),通過(guò)該定標(biāo)系統(tǒng)產(chǎn)生已知濃度的樣品來(lái)進(jìn)行標(biāo)定