阅读说明：本技术 一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生装置及其发生方法 (Generating device and generating method for stably generating active gaseous mercury in laboratory ) 是由 童银栋 吕广阔 张贺锋 卜晓鸽 于 2019-01-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生装置及其发生方法,反应器内罐的外侧套接反应器外罐,反应器外罐的上部连接有反应器外罐上支管,在反应器外罐的下部连接有反应器外罐下支管,高纯空气源通过气体流量控制器与反应器内罐下支管的进气端相连,反应器内罐下支管的出气端贯穿反应器外罐与反应器内罐相连,反应器内罐下支管设置在反应器内罐的下部,反应器罐上支管的进气口贯穿反应器外罐与活性气态汞采样器相连,在反应器内罐的上部内侧开设有内螺纹,反应器内罐盖上设置有外螺纹,外螺纹与内螺纹相配合,在反应器内罐内放置聚四氟乙烯管,在聚四氟乙烯管放置HgCl<Sub>2</Sub>源。该发生装置结构简单,操作方便,反应稳定,挥发效率高。(The invention provides a generating device and a generating method for stably generating active gaseous mercury in a laboratory, wherein the outer side of an inner tank of a reactor is sleeved with an outer tank of the reactor, the upper part of the outer tank of the reactor is connected with an upper branch pipe of the outer tank of the reactor, the lower part of the reactor outer tank is connected with a reactor outer tank lower branch pipe, a high-purity air source is connected with the air inlet end of the reactor inner tank lower branch pipe through a gas flow controller, the air outlet end of the reactor inner tank lower branch pipe penetrates through the reactor outer tank and is connected with the reactor inner tank, the reactor inner tank lower branch pipe is arranged at the lower part of the reactor inner tank, the air inlet of the reactor upper branch pipe penetrates through the reactor outer tank and is connected with an active gaseous mercury sampler, an internal thread is arranged on the inner side of the upper part of the inner tank of the reactor, an external thread is arranged on the inner tank cover of the reactor and is matched with the internal thread, a polytetrafluoroethylene tube was placed in the reactor inner tank, and a source of HgCl2 was placed in the polytetrafluoroethylene tube. The generating device has the advantages of simple structure, convenient operation, stable reaction and high volatilization efficiency.)

一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生装置及其发生方法

技术领域

本发明涉及测试装置技术领域，更具体地说涉及一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生装置及其发生方法。

背景技术

汞是在大气中唯一可以以气态存在的重金属污染物，是***环境规划署、世界卫生组织、我国环境保护部以及美国环境保护署等机构优先控制的污染物之一。大气汞主要有三种形态：气态元素汞(gaseous elemental mercury,GEM)、活性气态汞(reactivegaseous mercury,RGM)和颗粒态汞(particle-bound mercury,PBM)，其中RGM在大气中浓度较低，但容易沉降到地表，对水生生态系统和人体健康存在潜在的威胁。大气中RGM的光致形态转化是大气汞环境化学行为的重要部分，探究大气中RGM形态转化的影响有助于更准确地量化全球大气汞传输过程，而对其研究的关键是能够在获得稳定可靠的活性气态汞的来源，这样才能客观的评价大气中RGM的形态转化的影响。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，现有的活性气态汞制备设备不稳定，活性气态汞的生成来源主要包括渗透形式、扩散管形式和溶液形式，这些来源汞在挥发的过程中容易向其他形态汞转化，提供了一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生装置及其发生方法，该发生装置结构简单，操作方便，反应稳定，挥发效率高。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生装置，包括高纯空气源、气体流量控制器、反应器、反应器内罐盖、HgCl₂源、聚四氟乙烯管、反应器内罐和反应器外罐，

所述反应器内罐的外侧套接所述反应器外罐，所述反应器外罐的上部连接有反应器外罐上支管，在所述反应器外罐的下部连接有反应器外罐下支管，在所述反应器内罐和所述反应器外罐之间形成的夹层内通入循环冷却水，循环冷却水经由所述反应器外罐下支管流入，再由所述反应器外罐上支管流出，所述高纯空气源通过所述气体流量控制器与反应器内罐下支管的进气端相连，所述反应器内罐下支管的出气端贯穿所述反应器外罐与所述反应器内罐相连，所述反应器内罐下支管设置在所述反应器内罐的下部，反应器罐上支管的进气口贯穿所述反应器外罐与活性气态汞采样器相连，在所述反应器内罐的上部内侧开设有内螺纹，所述反应器内罐盖上设置有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹相配合，在所述反应器内罐内放置所述聚四氟乙烯管，在所述聚四氟乙烯管放置所述HgCl₂源，所述聚四氟乙烯管用铝箔包裹，在所述聚四氟乙烯管的两端分别开设有小孔。

所述反应器内罐和所述反应器外罐均为石英材质罐体。

所述反应器内罐采用高度为20-22cm，内径为50-52mm，外径为55-57mm的顶端开口的中空圆柱体。

所述反应器内罐还包括固定在其顶端的瓶颈，所述瓶颈采用高度为5-6cm，内径为50-52mm，外径为55-57mm带螺纹中空圆柱体。

所述反应器内罐盖采用聚四氟乙烯螺纹盖，分为内部和外部两部分，内部为螺纹状，外部为光滑状，所述反应器内罐盖采用高度为5-6cm，内径为55-52mm，外径为55-57mm。

所述反应器内罐下支管和所述反应器内罐上支管采用长度为4-5cm，内径为5-6mm，外径为7-8mm的支管，所述反应器内罐下支管与高纯空气源相连通，目的在于促使释放管汞源挥发并减少壁吸附，所述反应器内罐上支管与活性汞采样管相连接。

所述反应器外罐采用高度为15-17cm，内径为75-77mm，外径为80-82mm的顶端开口的中空圆柱体。

所述反应器外罐下支管和所述反应器外罐上支管采用长为4-5cm，内径为5-6mm，外径为7-8mm的支管，所述反应器外罐下支管和所述反应器外罐上支管与循环冷却水连接，目的在于防止挥发的汞因反应器内壁温度不均而吸附在壁上。

所述聚四氟乙烯管采用高度为3-4cm，内径为8-9mm，外径为11-12mm的两端开口中空圆柱体，所述小孔的直径为1-2mm，目的是使活性气态汞缓慢挥发进入反应器内室，聚四氟乙烯管中用铝箔包裹后放入反应器的内部反应器，目的在于避免发生光解。

一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生方法，按照下述步骤进行：将活性气态汞采样管与反应器罐上支管相连接后，首先开启循环冷却水的循环装置，然后再开启气体流量控制器，通过气体流量控制器控制通入反应器内罐中的空气流速，在活性气态汞采样管上设置采样时间，采样时，气流通过活性气态汞采样管被捕集，连续采集多次当标准偏差在12-15％时，则汞源释放的活性气态汞处于稳定状态。

本发明的有益效果为：本装置的反应器采用石英材质减少壁吸附效应和汞残留，各部分连接紧密，保证整个装置良好的气密性，在活性气体汞生成的过程中，通过气体流量控制器控制通入反应器内室的流量促使汞源稳定挥发并减少壁吸附。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1为高纯空气源，2为气体流量控制器，3为反应器，4为反应器内罐盖，5为聚四氟乙烯管，6为HgCl₂源，7为反应器内罐，8为反应器内罐下支管，9为反应器罐上支管，10为反应器外罐，11为反应器外罐上支管，12为反应器外罐下支管。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生装置，包括高纯空气源、气体流量控制器、反应器、反应器内罐盖、HgCl₂源、聚四氟乙烯管、反应器内罐和反应器外罐，

反应器内罐的外侧套接反应器外罐，反应器内罐和反应器外罐均为石英材质罐体，反应器外罐的上部连接有反应器外罐上支管，在反应器外罐的下部连接有反应器外罐下支管，在反应器内罐和反应器外罐之间形成的夹层内通入循环冷却水，循环冷却水经由反应器外罐下支管流入，再由反应器外罐上支管流出，高纯空气源通过气体流量控制器与反应器内罐下支管的进气端相连，反应器内罐下支管的出气端贯穿反应器外罐与反应器内罐相连，反应器内罐下支管设置在反应器内罐的下部，反应器罐上支管的进气口贯穿反应器外罐与活性气态汞采样器相连，在反应器内罐的上部内侧开设有内螺纹，反应器内罐盖上设置有外螺纹，外螺纹与内螺纹相配合，在反应器内罐内放置聚四氟乙烯管，在聚四氟乙烯管放置HgCl₂源，聚四氟乙烯管用铝箔包裹，在聚四氟乙烯管的两端分别开设有小孔。

实施例二

在实施例一的基础上，反应器内罐采用高度为20-22cm，内径为50-52mm，外径为55-57mm的顶端开口的中空圆柱体。

反应器内罐还包括固定在其顶端的瓶颈，瓶颈采用高度为5-6cm，内径为50-52mm，外径为55-57mm带螺纹中空圆柱体。

反应器内罐盖采用聚四氟乙烯螺纹盖，分为内部和外部两部分，内部为螺纹状，外部为光滑状，反应器内罐盖采用高度为5-6cm，内径为55-52mm，外径为55-57mm。

反应器内罐下支管和反应器内罐上支管采用长度为4-5cm，内径为5-6mm，外径为7-8mm的支管，反应器内罐下支管与高纯空气源相连通，目的在于促使释放管汞源挥发并减少壁吸附，反应器内罐上支管与活性汞采样管相连接。

实施例三

在实施例二的基础上，反应器外罐采用高度为15-17cm，内径为75-77mm，外径为80-82mm的顶端开口的中空圆柱体。

反应器外罐下支管和反应器外罐上支管采用长为4-5cm，内径为5-6mm，外径为7-8mm的支管，反应器外罐下支管和反应器外罐上支管与循环冷却水连接，目的在于防止挥发的汞因反应器内壁温度不均而吸附在壁上。

聚四氟乙烯管采用高度为3-4cm，内径为8-9mm，外径为11-12mm的两端开口中空圆柱体，小孔的直径为1-2mm，目的是使活性气态汞缓慢挥发进入反应器内室，聚四氟乙烯管中用铝箔包裹后放入反应器的内部反应器，目的在于避免发生光解。

实施例四

在实施例三的基础上，一种在实验室稳定生成活性气态汞的发生方法，按照下述步骤进行：将活性气态汞采样管与反应器罐上支管相连接后，首先开启循环冷却水的循环装置，然后再开启气体流量控制器，通过气体流量控制器控制通入反应器内罐中的空气流速为0.4L/min，在活性气态汞采样管上设置采样时间为20min，采样时，气流通过活性气态汞采样管被捕集，连续采集6次，采集的量分别为1.94ng、2.10ng，1.70ng、1.87ng、1.93ng、1.97ng，平均值为1.92ng，标准偏差在12-15％之间，表明汞源释放的活性气态汞处于稳定状态。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。