[0001] 本发明涉及环境监测装置领域，具体的说是一种气态汞富集与智能采样集成装置。

[0002] 空气中的汞和无机汞对人体健康有很大影响，其均被列为3类致癌物，研究表明，汞主要是通过工业生产过程(如燃煤燃烧后产生的尾气)的排放而进入大气中，而空气中的汞含量检测经常会用到一种气态汞金膜富集采样设备，利用汞在金表面的汞齐化性质通过金膜微粒汞富集管进行气态汞的捕集。

[0003] 在使用燃煤作为热源的大型火力发电厂附近，空气中的汞含量往往较高，为了得到发电厂附近空气中气态汞含量的日均值，需要进行24小时采样，需采样的空气经过汞蒸气产生瓶之后进入酸气吸收瓶，再经过干燥管去除其中的水汽，最后再进入装有金膜微粒的富集管，其中，干燥管内的无水氯化钙在长时间吸收水后会变得潮湿柔软，随后由潮湿块变成浓稠的液体，逐渐堵塞干燥管，使得空气无法通过，无法满足长时间持续采样的要求。

[0023] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

[0024] 如图1‑图6所示，本发明所述的一种气态汞富集与智能采样集成装置，包括箱体1，所述箱体1内设有汞蒸气产生腔2，汞蒸气产生腔2的顶部设有第一加液管22，汞蒸气产生腔2的底部设有第一出液管23，箱体1的一侧设有进气管11，进气管11的一端内安装有用于去除PM2.5的滤膜111，进气管11的另一端贯穿箱体1的侧壁并伸入汞蒸气产生腔2内，汞蒸气产生腔2的一侧设有酸气吸收腔3，酸气吸收腔3的顶部设有第二加液管31，酸气吸收腔3的底部设有第二出液管32，汞蒸气产生腔2和酸气吸收腔3通过第一连接管21连通，箱体1内还设有第一腔体12，所述第一腔体12内设有干燥机构4，干燥机构4的底部设有用于富集气态汞的富集机构5，富集机构5的底部连接有出气管13，出气管13上安装有可调节流量计7，出气管13的一端贯穿箱体1的侧壁并伸出箱体1，所述出气管13的一端连接有抽气泵8。

[0025] 首先配置以下溶液：

[0026] 1、氯化亚锡溶液：ω(SnCl2·2H2O)＝25％

[0027] 称取25.0g氯化亚锡(SnCl2·2H2O)于150ml干烧怀中，加25ml浓盐酸，加热至全部溶解后，用水稀释至100ml，以1L/min流量，通入高纯氮气，以除去本底汞。此溶液需置于不透明的特氟隆瓶中，冷藏保存。

[0028] 2、酸气洗涤液：ω(NaOH)＝30％

[0029] 用于汞发生富集系统中管路内酸气的吸收，称取30.0g优级纯NaOH用少量水溶解，并用水稀释至100ml。保存于聚乙烯瓶中。

[0030] 在工作时，通过第一加液管22向汞蒸气产生腔2内加入配置好的氯化亚锡溶液，通过第二加液管31向酸气吸收腔3加入配置好的酸气洗涤液，将抽气泵8通电，外界的空气在压强差的作用下进入进气管11，空气中的PM2.5颗粒被滤膜111过滤，随后空气通过进气管11进入汞蒸气产生腔2，汞蒸气产生腔2中的氯化亚锡和盐酸反应发生大量气泡，带动空气中的气态汞通过第一连接管21进入酸气吸收腔3，酸气吸收腔3中的酸气洗涤液通过中和反应吸收空气中的酸气，随后空气进入干燥机构4吸收其中的水汽，之后进入富集机构5利用汞在金表面的汞齐化性质通过金膜微粒521进行气态汞的捕集，空气经过出气管13上的尾气过滤器6过滤后被排出，经过24小时的采样后，使用冷原子吸收分光光度法即可对富集采样的汞进行测算得到空气中的气态汞的日均值。

[0031] 具体的，所述干燥机构4包括导气筒41、第二连接管46、四个U形干燥管47、第三连接管48和集气管49，导气筒41位于第一腔体12的一端封闭，导气筒41的另一端贯穿第一腔体12和酸气吸收腔3之间的侧壁伸入酸气吸收腔3内且与酸气吸收腔3连通，导气筒41的表面均匀固连且连通有多个第二连接管46，第二连接管46的一端与装有无水氯化钙的U形干燥管47的一端连通，U形干燥管47的另一端与第三连接管48的一端固连且连通，第三连接管48的另一端与集气管49的表面固连且与集气管49连通，所述集气管49与富集机构5连通。经过酸气吸收腔3吸收过酸气的空气进入导气筒41、再通过第二连接管46进入U形干燥管47，U形干燥管47中的无水氯化钙吸收空气中的水汽，随后空气经过第三连接管48进入集气管49再进入富集机构5，多个U形干燥管47并联设置可以满足长时间使用时对空气中水汽的吸收效果，防止某一个U形干燥管47中的无水氯化钙吸收水分后变成浓稠的液态堵塞管路。

[0032] 具体的，所述干燥机构4还包括滑块42、第一弹簧43、固定块44和导气块45，导气筒41内壁上均匀固定安装有导气块45，所述每个导气块45间隔设置在相邻的第二连接管46之间，导气块45内设有“L”形的导气槽451，导气块45的顶部固连有固定块44，所述固定块44的边缘与导气筒41的内壁密封固连，固定块44的一侧与第一弹簧43的一端固连，第一弹簧43的另一端与滑块42的一侧固连，滑块42的边缘与固定块44的顶部以及导气筒41的内壁密封滑动连接。在工作时，当最左侧的U形干燥管47中的无水氯化钙吸收水分后变成浓稠的液态堵塞该U形干燥管47后，导气筒左侧41中的空气压强变大，空气挤压滑块42挤压第一弹簧43并向右滑动，空气通过导气槽451进入到固定块44的右侧并通过第二连接管46进入下一个U形干燥管47，重复上述过程，使得每个U形干燥管47都可以被充分利用，上一个U形干燥管47吸收了足够多的水汽才能通过滑块42移动激活下一个U形干燥管47，满足了设备在长时间运行过程中干燥机构4可以持续吸收水汽，增加了设备的使用效果。

[0033] 具体的，所述富集机构5包括富集筒51、富集管52、往复丝杆53、齿轮54以及传动机构9，所述富集筒51包括筒体511和盖体512，所述筒体511与盖体512转动连接，所述筒体511内设置有多个供富集管52插入的槽体513，盖体512的顶侧中部与齿轮54的底侧固连，齿轮54的顶端与往复丝杆53的底端转动连接，往复丝杆53的顶端与集气管49固连，所述往复丝杆53内设有第一通槽531，齿轮54内设有第二通槽541，盖体512内设有第三通槽5121，第一通槽531的一端与集气管49连通，第一通槽531的另一端与第二通槽541的一端连通，第二通槽541的另一端与第三通槽5121的一端连通，第三通槽5121的另一端与其中一个槽体513中的富集管52连通，传动机构9设置在齿轮54的一侧。在工作时，空气经过干燥机构4去除水汽后通过集气管49进入往复丝杆53内的第一通槽531，依次通过第二通槽541、第三通槽5121进入富集管52内，富集管52内的金膜微粒521的两端均被石英棉522压紧，空气的气态汞被金膜微粒521捕集。

[0034] 具体的，所述传动机构9包括齿条91、活塞杆92、第四连接管93和第五连接管94，所述第一弹簧43的表面套装有波纹软管431，所述波纹软管431的两端分别与滑块42和固定块44固定密封连接，固定块44内设有第四通槽441，第四通槽441的一端与波纹软管431连通，第五连接管94的一端贯穿导气筒41的侧壁与第四通槽441的另一端连通，第五连接管94的另一端与第四连接管93的表面固连且与其连通，第四连接管93的一端内套设有活塞杆92，活塞杆92与第四连接管93的内壁密封滑动连接，活塞杆92的一端与齿条91的一端固连，齿条91与齿轮54相啮合。在工作时，当最左侧的U形干燥管47中的无水氯化钙吸收水分后变成浓稠的液态堵塞该U形干燥管47后，导气筒左侧41中的空气压强变大，空气挤压滑块42挤压第一弹簧43并向右滑动，同时波纹软管431被挤压，波纹软管431中的空气依次通过第四通槽441、第五连接管94进入第四连接管93，活塞杆92受到空气的挤压带动齿条91向左移动，齿条91带动齿轮54转动，齿轮54带动盖体512转动90°，盖体512内的第三通槽5121连通另一个富集管52，重复三次上述过程，使得在长时间持续采样的过程中，防止单个富集管52内的金膜微粒521上附满了汞，无法继续富集气态汞，增加了设备可以持续使用的时间。

[0035] 具体的，所述往复丝杆53的表面套装有螺母532，螺母532的表面与第一连杆533的一端固定连接，第一连杆533的另一端贯穿盖体512并伸入富集管52内，第一连杆533的另一端固连有压板534，盖体512对应富集管52顶端开口的位置设有供压板534伸入的凹槽5122。随着富集管52的多次使用，金膜微粒521两端的石英棉522会发生松动，使得金膜微粒521会在富集管52内松动，影响富集效果，当盖体512转动时，带动第一连杆533和螺母532沿着往复丝杆53表面的两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽转动，第一连杆533在转动时带动压板
534上下移动，当压板534移动到最低点时压紧石英棉522，防止金膜微粒521会在富集管52内松动，影响富集效果。

[0036] 所述箱体1的一侧设有可以打开的翻盖14，方便采集完成后取出富集筒51中的富集管52。

[0037] 工作时，将设备防止在需要富集采样气态汞的区域，通过第一加液管22向汞蒸气产生腔2内加入配置好的氯化亚锡溶液，通过第二加液管31向酸气吸收腔3加入配置好的酸气洗涤液，将抽气泵8通电，外界的空气在压强差的作用下进入进气管11，空气中的PM2.5颗粒被滤膜111过滤，随后空气通过进气管11进入汞蒸气产生腔2，汞蒸气产生腔2中的氯化亚锡和盐酸反应发生大量气泡，带动空气中的气态汞通过第一连接管21进入酸气吸收腔3，酸气吸收腔3中的酸气洗涤液通过中和反应吸收空气中的酸气，经过酸气吸收腔3吸收过酸气的空气进入导气筒41、再通过第二连接管46进入U形干燥管47，U形干燥管47中的无水氯化钙吸收空气中的水汽，当最左侧的U形干燥管47中的无水氯化钙吸收水分后变成浓稠的液态堵塞该U形干燥管47后，导气筒左侧41中的空气压强变大，空气挤压滑块42挤压第一弹簧43并向右滑动，空气通过导气槽451进入到固定块44的右侧并通过第二连接管46进入下一个U形干燥管47，重复上述过程，使得每个U形干燥管47都可以被充分利用，上一个U形干燥管47吸收了足够多的水汽才能通过滑块42移动激活下一个U形干燥管47，随后空气经过第三连接管48进入集气管49，空气去除水汽后通过集气管49进入往复丝杆53内的第一通槽
531，依次通过第二通槽541、第三通槽5121进入富集管52内，空气的气态汞被金膜微粒521捕集；同时，在工作时，当最左侧的U形干燥管47中的无水氯化钙吸收水分后变成浓稠的液态堵塞该U形干燥管47后，导气筒左侧41中的空气压强变大，空气挤压滑块42挤压第一弹簧
43并向右滑动，同时波纹软管431被挤压，波纹软管431中的空气依次通过第四通槽441、第五连接管94进入第四连接管93，活塞杆92受到空气的挤压带动齿条91向左移动，齿条91带动齿轮54转动，齿轮54带动盖体512转动90°，盖体512内的第三通槽5121连通另一个富集管
52，重复三次上述过程，使得在长时间持续采样的过程中，防止单个富集管52内的金膜微粒
521上附满了汞，无法继续富集气态汞，且随着富集管52的多次使用，金膜微粒521两端的石英棉522会发生松动，使得金膜微粒521会在富集管52内松动，影响富集效果，当盖体512转动时，带动第一连杆533和螺母532沿着往复丝杆53表面的两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽转动，第一连杆533在转动时带动压板534上下移动，当压板534移动到最低点时压紧石英棉522，防止金膜微粒521会在富集管52内松动，影响富集效果，空气经过出气管13上的尾气过滤器6过滤后被排出，经过24小时的采样后，打开翻盖14，采集完成后取出富集筒51中的富集管52，使用冷原子吸收分光光度法即可对富集采样的汞进行测算得到空气中的气态汞的日均值。

[0038] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。