CN106092711B - 一种高活性物质的保存装置及保存方法 - Google Patents

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Abstract

发明提供了一种高活性物质的保存装置及保存方法，涉及物质保存方法领域。本发明装置中，通过将用于高活性物质保存的腔体与装有活性材料的金属床相连接，从而在体系抽至真空后，可以将体系残留以及装置所吸附的活性气体反应除去，从而保证了所保存的高活性物质不会与活性气体反应而影响其结构或组成，并解决了现有技术中无法对高活性物质进行有效保存的技术问题。本发明装置具有结构简单、密封性好、高活性物质保存效果好等优点。同时，本发明还提供了一种高活性物质的保存方法，本发明方法中，采用本发明装置对高活性物质进行保存，具有高活性物质保存效果好等优点。

Description

一种高活性物质的保存装置及保存方法
技术领域
本发明涉及物质保存方法领域，具体的，本发明涉及一种高活性物质的保存装置及保存方法。
背景技术
在很多科研和生产工作中，都涉及到高化学活性物质的操作和存储，而种操作或者储存经常需要在真空封闭装置内，有时还需要保持长时间的高真空。例如，科研工作中，经常涉及到对高化学活性物质的合成、分析及储存，这些操作经常采用高真空方法用以保持高活性物质的化学稳定性。因此，也就存在着研发用于保持高活性物质密封装置中保持高真空的方法以及相应系统的需求。
密封保存高活性物质时，经常采用真空封装的办法，此种方法对于化学活性较活泼或对物质表面纯度要求不太高的情况，是十分方便和经济的。然而对于化学活性极高或毒性极大的物质，并且对物质表面成分要求极高的情况，采用这种办法，往往效果不太理想。特别是针对某些化学活性异常活泼的物质而言，分析测试经常是在高真空条件下测试样品的表面成分及状态。由于无法实现绝对的真空，而稀有气体中也难免会混有杂质气体，因而采用稀有气氛保护或一般的真空塑封方式，是很难保证样品的表面状态和成分不发生变化的，即使进行了分析也无法得到真实有效的结果。而这也进一步导致了在很多科研测试工作中，为了获得高活性物质准确的信息，需要进行高真空状态的原位在线测试。而由于高活性物质制备和检测往往在不同的实验室甚至不同的城市间进行，这就使得原位在线测试难以实现。
因此，如何实现对高活性物质的有效保存，就成了现阶段亟待解决的技术问题。
有鉴于此，特提出此发明。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高活性物质的保存装置，本发明装置中，通过将用于高活性物质保存的腔体与装有活性材料的金属床相连接，从而在体系抽至真空后，可以将体系残留以及装置所吸附的活性气体反应除去，从而保证了所保存的高活性物质不会与活性气体反应而影响其结构或组成，并解决了现有技术中无法对高活性物质进行有效保存的技术问题。本发明装置具有结构简单、密封性好、高活性物质保存效果好等优点。
本发明的第二个目的在于提供一种高活性物质的保存方法，本发明方法中，采用本发明装置对高活性物质进行保存，具有高活性物质保存效果好等优点。
为了实现本发明目的，特采用以下技术方案：
一种用于保存高活性物质的装置，所述装置包括抽气系统、腔体以及金属床；
其中，所述腔体通过分叉管路分别与所述抽气系统和所述金属床相连接；其中，所述腔体与所述抽气系统连通的支管上设置有抽气阀门；所述腔体与所述金属床连通的支管上设置有净化阀门；其中，所述腔体可用于存放高活性物质，所述金属床中装有可与活性气体反应的活性材料。
本发明中，通过将用于高活性物质保存的腔体与装有活性材料的金属床相连接，从而在体系抽至真空后，可以将体系残留以及装置所吸附的活性气体反应除去，从而保证了所保存的高活性物质不会与活性气体反应而影响其结构或组成，进而实现了对高活性物质的有效保存。
可选的，本发明中，所述高活性物质为固态高活性物质；进一步的，本发明中，所述高活性物质为Ce等镧系金属单质或合金、以及LiH或NaH等金属。
可选的，本发明中，所述活性气体为水蒸气、氧气或二氧化碳等易与高活性物质反应的活性气体。
可选的，本发明中，所述抽气装置为真空气泵。
可选的，本发明中，所述腔体中未放置高活性物质时，净化阀门为关闭状态，金属床为真空状态。进一步的，所述金属床、净化阀门和连接管路形成一个真空封闭体系。
可选的，本发明中，所述腔体中放置高活性物质后，所述抽气阀门为关闭状态，所述腔体为抽真空或惰性气氛状态，所述金属床为真空状态，所述净化阀门为开启状态，并连通所述腔体和金属床。进一步的，所述腔体、金属床、抽气阀门、净化阀门和连接管路形成一个真空封闭体系。
可选的，本发明装置中，所述活性材料为活性金属粉末材料。
本发明中，通过对活性金属材料的选择和调整，并使用比表面积大的金属粉末材料作为活性金属材料，从而可以提高活性金属材料的吸附反应能力，进而保证了对残留活性气体的充分吸附。
可选的，本发明中，所述金属粉末材料为金属铀和/或LaNi5。
本发明中，通过对具体所用活性金属粉末材料的选择和优化，选择具有高活性且易与活性气体反应的铀等作为金属粉末材料，从而进一步提高了系统对残留活性气体的吸附反应能力，进而充分保证了所保存高活性物质的理化性质的稳定性。
可选的，本发明中，所述抽气阀门和净化阀门分别与其所连接的管路通过可拆卸结构相连接。
本发明中，通过设置可拆卸的抽气阀门和净化阀门，从而可以方便的将本发明装置进行组装或拆卸，从而便于将活性物质转移运输，进而方便相应的检测工作。
同时，本发明还提供了一种高活性物质的保存方法，所述方法使用本发明所述装置；
具体的，所述方法包括如下步骤：在抽气阀门和净化阀门关闭的条件下，启动抽气系统进行抽气；然后，开启抽气阀门，并继续抽气，直至存放有高活性物质的腔体达到所需真空度；接着关闭抽气阀门，并开启净化阀门，即可实现高活性物质的保存。
本发明中，通过采用本发明装置对高活性物质进行保存，具有保存方法简便，保存效果好，装置气密性好，且不会影响所保存的高活性物质的结构和组成等优点。
可选的，本发明中，所述腔体在抽气前为抽真空或惰性气氛状态；所述金属床在抽气前为真空状态。
可选的，本发明中，所述方法还进一步包括将在开启净化阀门后，并在保持抽气阀门关闭的情况下，将抽气阀门与抽气系统连接的管路断开，并将由腔体、金属床以及连接管路和阀门所组成的封闭系统进行转移的步骤。
本发明中，通过设置可拆卸阀门结构，并将抽气阀门通过可拆卸结构与抽气系统断开，从而可以将保存有高活性物质的在封闭系统中进行转移，进而实现对其检测。
可选的，本发明中，所述方法还进一步包括在启动抽气系统前，在真空或惰性气体条件下，将所要保存的高活性物质放置于所述腔体中，然后，将所述腔体通过分叉管路的一个支管以及净化阀门与金属床连接，同时，将所述腔体通过分叉管路的另一个支管与抽气阀门相连接；并在净化阀门和抽气阀门关闭的情况下，将腔体与抽气系统通过抽气阀门连接的步骤。
本发明中，通过在真空或氮气气氛下将高活性物质封存，并与金属床连接组装，从而保证了在高活性物质放置过程中不会与活性气体接触，进而进一步保证了高活性物质的结构稳定性。
可选的，本发明中，所述方法还进一步包括在将所述腔体通过分叉管路的一个支管以及净化阀门与金属床连接前，将活性材料装入金属床中，并将金属床与净化阀门连接后，将金属床抽至真空，然后在净化阀门关闭的条件下，再将金属床与所述腔体连接的步骤。
可选的，本发明中，所述方法还进一步包括将活性材料活化的步骤。
本发明中，通过对活性材料活化，从而进一步提高了活性材料对残留或吸附活性气体的吸附反应能力。
可选的，本发明中，所述活化为将活性材料装入金属床后，通入氢气并加热活化。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明中，通过将用于高活性物质保存的腔体与装有活性材料的金属床相连接，从而将体系残留以及装置所吸附的活性气体反应除去，进而实现了对高活性物质的有效保存。
(2)本发明中，通过对所用活性材料的选择、调整、优化以及进一步的活化，从而进一步提高了本发明装置对残留或吸附活性气体的反应除去能力，进而保证了高活性物质不会与活性气体反应而影响其结构组成。
(3)本发明中，通过设置可拆卸结构，从而可以使得本发明保存的高活性物质能够方便的转移，进而方便了进一步的检测。
(4)本发明方法中，通过将高活性物质在真空/惰性气氛下装入腔体中并与金属床连接，从而保证了高活性物质在装载过程中不会与活性气体接触而发生变性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明所提供的用于高活性物质的保存装置的结构示意图，其中：
1－抽气系统；2－抽气阀门；3－净化阀门；4－腔体；5－金属床。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1，在本发明的一个方案中，所述用于高活性物质的保存装置，包括抽气系统1、腔体4以及金属床5；其中，腔体4通过分叉管路分别与抽气系统1和金属床5相连接，腔体4与抽气系统1连通的支管上设置有抽气阀门2；所述腔体4与所述金属床5连通的支管上设置有净化阀门3。腔体4可用于存放高活性物质，金属床中5装有可与活性气体反应的活性材料。
请参考图1，在本发明的另一个方案中，所述用于高活性物质的保存装置，包括抽气系统1、腔体4以及金属床5；其中，腔体4通过分叉管路分别与抽气系统1和金属床5相连接，腔体4与抽气系统1连通的支管上设置有抽气阀门2；所述腔体4与所述金属床5连通的支管上设置有净化阀门3。腔体4可用于存放高活性物质，金属床中5装有可与活性气体反应的活性材料。
其中，所述活性材料为活性金属粉末材料，进一步的，所述活性金属粉末材料为金属铀和/或LaNi5。
请参考图1，在本发明的又一个方案中，所述用于高活性物质的保存装置，包括抽气系统1、腔体4以及金属床5；其中，腔体4通过分叉管路分别与抽气系统1和金属床5相连接，腔体4与抽气系统1连通的支管上设置有抽气阀门2；所述腔体4与所述金属床5连通的支管上设置有净化阀门3。腔体4可用于存放高活性物质，金属床中5装有可与活性气体反应的活性材料。
其中，所述活性材料为活性金属粉末材料，进一步的，所述活性金属粉末材料为金属铀和/或LaNi5。
进一步的，抽气阀门2和净化阀门3分别与其所连接的管路通过可拆卸结构相连接。
请参考图1，本发明高活性物质保存的方法如下：在抽气阀门2和净化阀门3关闭的条件下，启动抽气系统1进行抽气，从而将抽气系统1与抽气阀门2之间的管路抽至真空状态。然后，开启抽气阀门2，并继续抽气，直至存放有高活性物质的腔体4达到所需真空度；接着关闭抽气阀门2，并开启净化阀门3，即可实现高活性物质的保存。
请参考图1，本发明高活性物质保存的方法还包括如下步骤：在启动抽气系统1进行抽气前，在真空或惰性气体条件下，将所要保存的高活性物质放置于腔体4中，然后，将腔体4通过分叉管路的一个支管以及净化阀门3与金属床5连接；同时，将腔体4通过分叉管路的另一个支管与抽气阀门2相连接；并在净化阀门3和抽气阀门2关闭的情况下，将腔体4与抽气系统1通过抽气阀门2相连接。
同时，在将腔体4通过分叉管路的一个支管以及净化阀门3与金属床5连接前，还包括将活性金属材料装入金属床5中，然后将金属床5通过管路与净化阀门3相连接，并在加热条件下通过净化阀门3通入氢气，使得活性金属材料吸氢粉化，然后继续加热使得所生成的金属氢化物分解为极细的粉末，然后将金属床5抽至真空，并将净化阀门3关闭，再在真空/惰性气体气氛下通过净化阀门3以及连接管路将金属床5与腔体4相连接。
进一步的，本发明方法将高活性物质保存后，还可以包括如下操作步骤：在净化阀门3开启、并保持抽气阀门2关闭的情况下，将抽气阀门2与抽气系统1连接的管路断开，并将由腔体4、金属床5以及连接管路和抽气阀门2、净化阀门3所组成的封闭系统进行转移，并在转移后对封闭系统中所保存的高活性物质进行相应的检测。
取2份等量、且新鲜制备的纯度为99.9％的金属铈，其中1份金属铈直接进行高真空原位测试；另外一份金属铈采用本发明装置进行保存，在保存2月后，再对其进行测试。测试结果表明，两份金属铈表面及内部结构和组成完全相同。
同时，在将高活性物质保存后，对本发明装置进行密封性能测试，经检漏仪测试，本发明装置的整体漏率达1.0×10－10Pa·m3·s－1，即本发明装置能够实现高真空密封。
本发明装置能够有效的保存高活性物质，并能够保证高活性物质不会由于与活性气体反应而发生变质，并影响进一步对高活性物质的检测。同时，本发明装置具有良好的密封性能，而这也进一步保证了高活性物质的有效保存。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于高活性物质的保存装置，其特征在于，所述装置包括抽气系统、腔体以及金属床；
其中，所述腔体通过分叉管路分别与所述抽气系统和所述金属床相连接；
其中，所述腔体与所述抽气系统连通的支管上设置有抽气阀门；所述腔体与所述金属床连通的支管上设置有净化阀门；
其中，所述腔体可用于存放高活性物质，所述金属床中装有可与活性气体反应的活性金属粉末材料；
所述高活性物质为镧系金属单质、镧系金属合金、LiH或NaH；
所述活性气体为水蒸气、氧气或二氧化碳；
所述活性金属粉末材料为金属铀和/或LaNi5。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抽气阀门和净化阀门分别与其所连接的管路通过可拆卸结构相连接。
3.一种高活性物质的保存方法，其特征在于，所述保存方法使用权利要求1-2中任一项所述的装置；
具体的，所述保存方法包括如下步骤：在抽气阀门和净化阀门关闭的条件下，启动抽气系统进行抽气；然后，开启抽气阀门，并继续抽气，直至存放有高活性物质的腔体达到所需真空度；接着关闭抽气阀门，并开启净化阀门，即可实现高活性物质的保存；
所述保存方法还进一步包括在启动抽气系统前，在真空或惰性气体条件下，将所要保存的高活性物质放置于所述腔体中；将活性金属粉末材料装入金属床中，并将金属床与净化阀门连接后，将金属床抽至真空，然后在净化阀门关闭的条件下，将所述腔体通过分叉管路的一个支管以及净化阀门与金属床连接，同时，将所述腔体通过分叉管路的另一个支管与抽气阀门相连接；并在净化阀门和抽气阀门关闭的情况下，将腔体与抽气系统通过抽气阀门连接；
所述保存方法还进一步包括将活性金属粉末材料装入金属床后，通入氢气并加热活化的步骤；
其中，所述活性金属粉末材料为金属铀和/或LaNi5；
所述高活性物质为镧系金属单质、镧系金属合金、LiH或NaH。
4.根据权利要求3所述的保存方法，其特征在于，所述保存方法还进一步包括在开启净化阀门后，并在保持抽气阀门关闭的情况下，将抽气阀门与抽气系统连接的管路断开，并将由腔体、金属床以及连接管路和抽气阀门以及净化阀门所组成的封闭系统进行转移的步骤。
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