胡鹏博等：模拟烟气中气态痕量元素污染物发生方法的研究现状 ·1413 物发生方法提供必要的参考 温度或模拟烟气温度，通过蠕动泵等装置将溶液 连续输运至蒸气发生器内，将溶液蒸发得到气相 1气态痕量污染物发生方法 (或呈细颗粒态的固相)痕量元素与水蒸气的混合 1.1溶液蒸发法 物，最后通过载气（常用氨气）将气态痕量元素引 溶液蒸发法通过蒸发含有痕量元素化合物的 入模拟烟气.对于实验室适用的蒸气发生器，其所 溶液以得到其相应的气态形式.实验室常用的含 产生蒸气的体积流量范围为0.054~0.916m3h1Bs-沟 有痕量元素的溶液可分为两种，即标准溶液2]和 溶液蒸发系统示意图（图1）由参考文献[31]中图 标准使用液（或称标准储备液）.标准溶液由具 2.1简化得到. 有标准物质生产资质的单位制备，浓度精准，适用 标准溶液（或标准使用液）是溶液蒸发过程的 于高精度定量实验，可在“国家标准物质资源共享 起点，溶液中溶质的化学性质对整个蒸发过程而 平台”0上购买.标准使用液是实验者根据实验 言至关重要，如痕量元素化合物的热分解特性 要求自行配制，将某一含有痕量元素的化学药品 表1所示 或标准溶液溶于特定溶剂中，配制成所需浓度的 对于标准溶液而言，其样品溯源性及定值方 溶液 法、特征值不确定度、均匀性及稳定性检验等均 通过溶液蒸发获得气态痕量元素污染物的方 符合严格的规定，可直接用作溶液蒸发法的原料 法起源于化学工程、生物工程等领域的相关研究， 以砷酸根溶液标准物质为例，其质量摩尔浓度为 如雷霆设计了一种硫酸镍溶液蒸发器控制系 0.233±0.005μmog,质量分数为(0.00175±0.00004)% 统，夏斌等设计了一种氯化铁酸性溶液蒸发的 (以砷计)和(0.00324牡0.00007)%（以砷酸根计）9 系统，李志鹏等)采用溶液蒸发法获得并研究了 对于标准使用液，其溶液配制过程可能会引入一 左旋葡聚糖等.韩晓婉等研究了LiC1溶液的 定的误差，但一般说来，在没有人为失误的情况 蒸发特性.这些前期研究为动力工程领域通过溶 下，实验室内自行配置标准使用液的浓度误差对 液蒸发法产生气态痕量元素污染物提供了重要的 实验结果造成的影响可以忽略，通过灵活配制不 参考 同浓度的标准使用液，可以完成较宽浓度范围的 采用溶液蒸发法产生气态痕量元素污染物时， 实验研究 首先将蒸气发生器的蒸发温度设置为相应的蒸发 蒸发溶液法的优点在于发生过程较为简单， Control valve of flow Carrier gas: 500K Control valve of flow 田日 N,carrying trace pollutants Vapor generato Standard solution Peristaltic pump- (Standards storage solution) 图1溶液蒸发系统示意图) Fig.I Schematic of a solution evaporation system 表1痕量元素化合物热分解特性 Table 1 Thermolysis properties of trace element compounds Elements Characteristics of thermolysis C5-划 Cr(NO)and Cr(CO)decompose to CrO and Cr at 373 K and 383 K,respectively Cr2O is stable below 000 K CrCl and Cr(SOare stable below 1200 KHo1 PblI- Pb(NO3)and Pb(CH3COO)2 decompose to Pb and PbO at 743 K and 473 K,respectivelyl1 PbO is stable below 2000 KHI.PbCl,is stable below 1200. Sell H-SeOdecomposes to H2SeO at 533 K)H2SeO decomposes to SeOat 343 KI).SeO2 is stable below 1500K As6-7 HAsO decomposes to As2Os at 433K As2Os decomposes to As2O at 588 KAs2O is stable below 732 K Cd周 CdCh is stable below 1236 KH1 CdSO is stable below 1408 KH物发生方法提供必要的参考. 1    气态痕量污染物发生方法 1.1    溶液蒸发法 溶液蒸发法通过蒸发含有痕量元素化合物的 溶液以得到其相应的气态形式. 实验室常用的含 有痕量元素的溶液可分为两种，即标准溶液[28] 和 标准使用液[29] （或称标准储备液）. 标准溶液由具 有标准物质生产资质的单位制备，浓度精准，适用 于高精度定量实验，可在“国家标准物质资源共享 平台” [30] 上购买. 标准使用液是实验者根据实验 要求自行配制，将某一含有痕量元素的化学药品 或标准溶液溶于特定溶剂中，配制成所需浓度的 溶液. 通过溶液蒸发获得气态痕量元素污染物的方 法起源于化学工程、生物工程等领域的相关研究， 如雷霆[31] 设计了一种硫酸镍溶液蒸发器控制系 统，夏斌等[32] 设计了一种氯化铁酸性溶液蒸发的 系统，李志鹏等[33] 采用溶液蒸发法获得并研究了 左旋葡聚糖等. 韩晓婉等[34] 研究了 LiCl 溶液的 蒸发特性. 这些前期研究为动力工程领域通过溶 液蒸发法产生气态痕量元素污染物提供了重要的 参考. 采用溶液蒸发法产生气态痕量元素污染物时， 首先将蒸气发生器的蒸发温度设置为相应的蒸发 温度或模拟烟气温度，通过蠕动泵等装置将溶液 连续输运至蒸气发生器内，将溶液蒸发得到气相 （或呈细颗粒态的固相）痕量元素与水蒸气的混合 物，最后通过载气（常用氮气）将气态痕量元素引 入模拟烟气. 对于实验室适用的蒸气发生器，其所 产生蒸气的体积流量范围为 0.054～0.916 m3 ·h−1[35−36] . 溶液蒸发系统示意图（图 1）由参考文献 [31] 中图 2.1 简化得到. 标准溶液（或标准使用液）是溶液蒸发过程的 起点，溶液中溶质的化学性质对整个蒸发过程而 言至关重要，如痕量元素化合物的热分解特性 表 1 所示. 对于标准溶液而言，其样品溯源性及定值方 法、特征值不确定度、均匀性及稳定性检验等均 符合严格的规定，可直接用作溶液蒸发法的原料. 以砷酸根溶液标准物质为例，其质量摩尔浓度为 0.233 ± 0.005 μmol·g−1，质量分数为(0.00175±0.00004)% （以砷计）和 (0.00324±0.00007)%（以砷酸根计）[49] . 对于标准使用液，其溶液配制过程可能会引入一 定的误差，但一般说来，在没有人为失误的情况 下，实验室内自行配置标准使用液的浓度误差对 实验结果造成的影响可以忽略，通过灵活配制不 同浓度的标准使用液，可以完成较宽浓度范围的 实验研究. 蒸发溶液法的优点在于发生过程较为简单， 表 1 痕量元素化合物热分解特性 Table 1 Thermolysis properties of trace element compounds Elements Characteristics of thermolysis Cr[37−38] Cr(NO3 )3 and Cr(CO)6 decompose to Cr2O3 and Cr at 373 K and 383 K, respectively[39] . Cr2O3 is stable below 2000 K[40] . CrCl3 and Cr2 (SO4 )3 are stable below 1200 K [40] . Pb[41−42] Pb(NO3 )2 and Pb(CH3COO)2 decompose to Pb and PbO at 743 K and 473 K, respectively[39] . PbO is stable below 2000 K[40] . PbCl2 is stable below 1200 K [40] . Se[43] H2SeO4 decomposes to H2SeO3 at 533 K[44] . H2SeO3 decomposes to SeO2 at 343 K[45] . SeO2 is stable below 1500 K [40] . As[46−47] H3AsO4 decomposes to As2O5 at 433 K[39] . As2O5 decomposes to As2O3 at 588 K[39] . As2O3 is stable below 732 K[40] . Cd[48] CdCl2 is stable below 1236 K [40] . CdSO4 is stable below 1408 K [40] . 500 K + − Vapor generator Control valve of flow Standard solution (Standards storage solution) Peristaltic pump Carrier gas: N2 Control valve of flow N2 carrying trace pollutants 图 1    溶液蒸发系统示意图[31] Fig.1    Schematic of a solution evaporation system[31] 胡鹏博等： 模拟烟气中气态痕量元素污染物发生方法的研究现状 · 1413 ·