工业废气中微米级颗粒物检测方案(激光诱导击穿)

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LTB5/PHOTONICSTECH CHINA一米LIGHT.PRECISION.ANALYSIS LTB PHOTONICSTECH CHINA LIMITED (LTB-CHINA)·RM 19CLOCKHART CTR 301-307·LOCKHART RD WAN CHAI·HONGKONG CORALIS 系统应用于大气颗粒物分析 1969年，考古人员在英国南部赛伦塞斯特挖掘出一座公元4世纪末5世纪初的古罗马墓群。墓群里分布着450 具骸骨，大部分骸骨上都附着有形迹可怖的黑斑，这是沉积于骨骼中的铅与尸体腐烂时产生的硫化氢生成的硫化铅黑斑。经过测定，这些尸骨的含铅量是正常人的80倍之多。 由此人们逐渐揭开永恒之城一一罗马坠落的面纱……对于贵族男士，铅质酒器是不可或缺的，而对于贵族女士，含 铅白的化妆品在2000年前的古罗马就以盛行；在整个罗马社会铅器的使用非常普遍，甚至其城市输水系统使用了大量的铅管，铅在不知不觉中摧毁了罗马人的健康、心智及其繁衍。 而在现代，从1923年到1986年，这63年间，欧美发达国家将四乙基铅加入汽油中有效抑制了爆缸，却污染了这些发达国家大城市的空气，铅及其化合物的蒸气、烟、粉尘通过呼吸道吸入的形式悄悄的损害者市民的健康。幸运的是，现代人们对于铅器的使用没有古罗马人那样热衷；并且人们终于意识到事情的严重性，1973年，美国环境保护总署宣布，将分步骤降低含铅汽油使用量，设定了含铅汽油的最后使用期限：：1986年。而对于我国，幸运的是在1986年，那时汽车远远没有现在那么普及，不过毫无疑问，这完全阻挡不了我们的现代工业的粗放式发展给给们的土壤、水体及大气带来的污染。 铅，化学符号是 Pb(拉丁语 Plumbum)，原子量207.2，原子序数为82。铅的生物毒性，对许多生命组织有较强的潜在毒性，影响酶和细胞代谢；并且铅一旦排入环境，无法再降解，在环境中保持长期毒性，铅中毒表现为，，胃疼，头痛，颤抖，神经性烦躁......严重的情况，甚至会导致昏厥、死亡。即使在很低的浓度下，铅生物毒性也会慢性长期影响人类的大脑和神经系统。特别是对于儿童，会明显 影响到儿童智力发育。 虽然人们已经广泛意识到重金属污染，铅污染对环境、人类的危害，无铅汽油的应用有效降低环境中的铅污染，特别是降低了大气中的颗粒物中的铅。然而在一些工业中潜在铅污染的仍处于高风险态势，如铅酸蓄电池制造工业――我国是铅酸蓄电池生产大国(天知道为什么我国成了铅酸蓄电池制造大国)，空气中原子态的铅浓度过量会导致严重生产安全事故，对操作人员带来潜在健康威胁，而来自于这一领域的生产安全要求实时在线监控原子态铅在空气中的浓度，而LIBS(Laser induced breakdown spectroscopy)技术为这一领域的工业需求提供了可能的解决方案： Web：www.ltb-china.com LTB PHOTONICSTECH CHINA LIMITED (LTB-CHINA)·RM 19C LOCKHART CTR 301-307·LOCKHART RD WAN CHAI·HONGKONG LIBS 技术是一种利用强激光激发样本的等离子发射光谱，进而获得样本元素信息的技术，适用于固，液，气三种状态的样本，具有实时在线高速的特点，下面左上照片是来源于国内科研单位的滤膜样本，滤膜上沉积了某工厂工业废气所含的微米级固体颗粒物，右上照片是片膜放置在 LIBS样品室中；左下图是滤膜在 LIBS 测试前的样子，右下图是 LIBS测试之后的样子，测试时间<10秒。 沉积 大气 颗粒 物的 滤膜 前大 下图是我们得到的 LIBS 光谱，我们发现铅的特征线 Pb405.7807nm， Zn213.856nm 谱线清晰可见，与此同时我们也看到了 Mn，Fe，B，K 等元素的特征谱线——而我们获得这些信息仅需要数秒钟时间： File： Filter6_LIBS_60shots_5mJ_delay0k9_bin1 .ary Measured with： Date：2019.03.20 Time： 12：01：11.300 Laser Q-Switch delay： 120 Laser RepRate： 30Exposure time： 1967.67 ms； Horizontal Shift Speed： 1 MHz， AD-converter： 16 Bit； Averaging： 1； Delay： 0.00 ps； Binning verticalshorizontat 1/1； LTB PHOTONICSTECH China LIMITED (埃德比光子科技(中国)有限公司) Web：www.ltb-china.com Adress： RM 19C LOCKHART CTR 301-307，LOCKHART RD WAN CHAI，HONGKONG LTB PHOTONICSTECH CHINA LIMITED (LTB-CHINA)· RM 19C LOCKHART CTR 301-307·LOCKHART RD WAN CHAI·HONGKONG File： Filter2_LIBS_60shots_5mJ_delay0k9_bin1.ary Measured with： Date：2019.03.20 Time： 12：44：01.375 Laser Q-Switch delay： 120 Laser RepRate： 30Exposure time： 1967.67 ms； Horizontal Shift Speed：1 MHz； AD-converter： 16 Bit； Averaging：1； Delay： 0.00 ps； Binning vertical/horizontal： 1/1； Pb1368.3462 与 Pb1405.7807 特征线清晰可见 File： Filter6_LIBS_60shots_5mJ_delayOk9_bin1.ary Measured with：Date：2019.03.20 Time：12：01：11.300 Laser Q-Switch delay： 120 Laser RepRate： 30 Exposure time： 1967.67 ms； Horizontal Shift Speed： 1 MHz； AD-converter： 16 Bit；Averaging. 1；Delay： 0.00 ps； Binning vertical/horizontal： 1/1； 与此同时我们也看到了另一种需要控制的大气颗粒污染物 Zn的典型特征峰 测试该滤膜样本我们使用了德国LTB公司最新推出的 CORALIS (LIBS&RAMAN 联用颗粒分析系统，该系统为宝马公司定制系统，旨在对发动机动部的金属及油脂微米级颗粒物进行 LIBS&RAMAN 联用分析，以寻求进一步提升发动机寿命及效率)： LTB PHOTONICSTECH CHINA LIMITED (LTB-CHINA)·RM19C LOCKHART CTR 301-307·LOCKHART RD WAN CHA/·HONGKONG 测试条件： 光谱探测范围：190~460nm= 测量精密度(光谱分辨率)：14，000(入/A入)(18pm@Hg253.652nm)b 测量精确度(光谱绝对精度)：<4.5pm@Hg253.652nm 激光波长：1064nm° 激光脉宽： 8nsd 激光能量：5mje a.190~950nm possible b.8，000~250，000(入/A入) possible c.1030nm/1053nm/532nm/527nm/515nm/266nm/263nm/248nm/193nm possible d.300fs~10ns possible e.Because of the excellent sentivity，high energy would not be necessary；But could offer higher or dual pulselaser on inquire. 总结： 该测试验证了 LIBS 用于大气颗粒物探测的可能，而应用于工业现场的在线LIBS 系统需要针对工业现场的实际情况进行进一步优化以确保安全、高效、及长时间工业现场工作的稳定可靠，并进行大样本量的光谱采集测试，以确定一定测试条件下的定标曲线，得到足够准确的定量、半定量测试结果。 未来工业定制的大气颗粒物重金属 LIBS分析工业模块，将针对工业现场要求进行光谱分辨精密度，光谱探测灵敏度的系统优化――将探测效率、灵敏度渴望提高一个数量级以上，以渴望实现完全的在线实时大气颗粒物重金属浓度监测。 TB PHOTONICSTECH China LIMITED (埃德比光子科技(中国)有限公司)Adress： RM LOCKHART CTR LOCKHART RD WAN CHAI，HONGKONGTel： Mail：sales@ltb-china.com Certificate No： Tel： Mail：sales@ltb-china.com Certificate No： 虽然人们已经广泛意识到重金属污染，铅污染对环境、人类的危害，无铅汽油的应用有效降低环境中的铅污染，特别是降低了大气中的颗粒物中的铅。然而在一些工业中潜在铅污染的仍处于高风险态势，如铅酸蓄电池制造工业——我国是铅酸蓄电池生产大国（天知道为什么我国成了铅酸蓄电池制造大国），空气中原子态的铅浓度过量会导致严重生产安全事故，对操作人员带来潜在健康威胁，而来自于这一领域的生产安全要求实时在线监控原子态铅在空气中的浓度，而 LIBS（Laser induced breakdown spectroscopy）技术为这一领域的工业需求提供了可能的解决方案：