CN108873049B - 水中14c放化分离的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水中¹⁴C放化分离的系统和方法。其中，系统包括：原水泵、过滤装置、储水罐、循环水泵、脱气膜装置、循环气泵、二氧化碳吸收瓶、酸化剂储罐、二氧化碳吸收剂储罐和氮气瓶。该系统可采用脱气膜装置高效地对水中¹⁴C转化得到的¹⁴CO₂进行收集，从而显著提高水中¹⁴C放化分离效率。

Description

水中14C放化分离的系统和方法

技术领域

本发明涉及放射性元素分析检测领域，具体而言，本发明涉及水中¹⁴C放化分离的系统和方法。

背景技术

水中¹⁴C形态相对复杂，主要有有机碳和总无机碳两种形态。目前国内外尚无针对环境水中¹⁴C监测的标准方法，普遍采用的方法是将水中有机碳和总无机碳转化为CO₂收集于NaOH溶液中，再滴加饱和氯化钙溶液生成碳酸钙沉淀，将沉淀过滤并于110℃烘干，之后进行后续的¹⁴C放射性测量。这种传统的方法缺点在于：需要人工滴加强酸等化学药剂将水中¹⁴C转化为¹⁴CO₂，有一定的危险性；水中有机碳和无机碳转化得到的CO₂收集困难，收集时间一般13h以上，效率低下；形成的碳酸钙沉淀可能混有氢氧化钙沉淀，造成测量结果不准确。

因此，现有的水中¹⁴C放化分离手段仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出水中¹⁴C放化分离的系统和方法。该系统可采用脱气膜装置高效地对水中¹⁴C 转化得到的¹⁴CO₂进行收集，从而显著提高水中¹⁴C放化分离效率。

在本发明的一个方面，本发明了提出了一种水中¹⁴C放化分离的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：原水泵、过滤装置、储水罐、循环水泵、脱气膜装置、循环气泵、二氧化碳吸收瓶、酸化剂储罐、二氧化碳吸收剂储罐和氮气瓶；其中，所述原水泵与所述过滤装置的进水口相连，所述过滤装置的出水口与所述储水罐的进水口相连，所述储水罐的出水口通过所述循环水泵与所述脱气膜装置的进水口相连，所述脱气膜装置的出水口与所述储水罐的出水口相连，所述脱气膜装置的出气口与所述二氧化碳吸收瓶之间通过所述循环气泵相连，所述酸化剂储罐与所述储水罐的进水口相连，所述二氧化碳吸收剂储罐与所述二氧化碳吸收瓶相连，所述氮气瓶的出气口与所述脱气膜装置的进气口和所述储水罐的出水口相连。

根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的系统，通过原水泵向储水罐中供给待检测水样，待检测水样在进入储水罐前，首先经过过滤装置过滤净化；储水罐进水完成后，利用氮气瓶供给氮气对系统中各装置单元以及连接管路进行吹扫，以除去系统中可能影响检测的杂质气体；进而通过酸化剂储罐向储水罐中供给酸化剂，以便将水样中的¹⁴C转化为¹⁴CO₂；同时，通过二氧化碳吸收剂储罐向二氧化碳吸收瓶中供给二氧化碳吸收剂。进而在循环水泵的作用下，含有¹⁴CO₂的水样进入脱气膜装置中进行脱气，脱气得到的¹⁴CO₂经循环气泵供给至二氧化碳吸收瓶中，由二氧化碳吸收剂进行收集，之后可送至后续的¹⁴C放射性测量。由此，根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的系统通过采用脱气膜装置高效地对水中¹⁴C转化得到的¹⁴CO₂进行收集，显著提高了水中¹⁴C放化分离效率。

另外，根据本发明上述实施例的水中¹⁴C放化分离的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：第一注射计量泵和第二注射计量泵，所述第一注射计量泵设置在所述酸化剂储罐和所述储水罐之间，所述第二注射计量泵设置在所述二氧化碳吸收剂储罐和所述二氧化碳吸收瓶之间。由此，通过利用第一注射计量泵向储水罐供给酸化剂，通过利用第二注射计量泵向二氧化碳收集瓶中供给二氧化碳吸收剂，可有效避免操作人员与危险试剂的接触，提高操作的安全性。

在本发明的一些实施例中，所述水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：水循环流量计，所述水循环流量计设置在所述脱气膜装置的出水口和所述储水罐的出水口之间。由此，可通过水循环流量计对储水罐及脱气膜装置的出水流量进行监控。

在本发明的一些实施例中，所述储水罐的进水口连通有放空管路，所述储水罐的出水口连通有溢流管路；所述过滤装置的出水口处、所述储水罐的进水口处、所述氮气瓶的出气口和所述脱气膜装置的进气口之间、所述氮气瓶的出气口和所述储水罐的出水口之间、所述放空管路的末端和所述溢流管路的末端均设置有电磁阀。通过设置上述多个电磁阀，可通过控制各个电磁阀的打开或关闭，实现对系统运行的控制。

在本发明的一些实施例中，所述储水罐内设置有液位传感器，所述溢流管路上、所述放空管路上、所述酸化剂储罐出口处和所述二氧化碳吸收剂储罐出口处均设置有气泡传感器。由此，液位传感器可用于监测储水罐内待检测水样的液位，气泡传感器可用于监测各处管路中的气泡或液体。

在本发明的一些实施例中，所述二氧化碳吸收瓶与所述脱气膜装置的进气口相连，所述氮气瓶的出气口和所述脱气膜装置的进气口之间、所述二氧化碳吸收瓶和所述脱气膜装置的进气口之间、所述循环水泵的出水口和所述脱气膜装置的进水口之间均设置有压力表。二氧化碳吸收瓶排出的气体可进入脱气膜装置中，再经脱气膜装置返回至二氧化碳吸收瓶，从而进行循环脱气，由此可进一步提高水样中¹⁴CO₂的回收率，提高检测结果的准确性。同时，上述多个压力表可用于监测系统中各处管路的压力。

在本发明的一些实施例中，所述水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：气循环流量计，所述气循环流量计设置在所述二氧化碳吸收瓶和所述脱气膜装置的进气口之间。由此，可利用气体循环流量计监测循环脱气中的气体流量。

在本发明的一些实施例中，所述水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：自动控制装置，所述自动控制装置分别与所述第一注射计量泵、所述第二注射计量泵、各个所述电磁阀、所述液位传感器、各个所述气泡传感器、各个所述压力表、所述水循环流量计和所述气循环流量计相连。由此，可实现系统的全自动运行，从而减少操作人员与危险试剂的接触，提高操作的安全性。

在本发明的一些实施例中，所述水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：进水手动针阀和循环手动针阀，所述进水手动针阀设置在所述过滤装置的出水口和所述储水罐的进水口之间，所述循环手动针阀设置在所述脱气膜装置的出水口和所述储水罐的出水口之间。由此，可通过利用进水手动针阀和循环手动针阀人工控制系统的运行，保证系统运行的安全。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的水中¹⁴C放化分离的系统实施的水中¹⁴C放化分离的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)采用原水泵向储水罐中供给水样；(2)采用氮气罐对储水罐和脱气膜装置进行氮气吹扫；(3)通过酸化剂储罐向所述储水罐中供给酸化剂，以便将所述水样中的¹⁴C转化为¹⁴CO₂；(4)将步骤(3) 所得水样通过循环水泵供给至脱气膜装置中进行脱气，以便得到分离得到水样中的¹⁴CO₂； (5)将步骤(4)所得¹⁴CO₂通过循环气泵供给至二氧化碳吸收瓶中进行收集。

根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的方法，通过原水泵向储水罐中供给待检测水样，待检测水样在进入储水罐前，首先经过过滤装置过滤净化；储水罐进水完成后，利用氮气瓶供给氮气对系统中各装置单元以及连接管路进行吹扫，以除去系统中可能影响检测的杂质气体；进而通过酸化剂储罐向储水罐中供给酸化剂，以便将水样中的¹⁴C转化为¹⁴CO₂；同时，通过二氧化碳吸收剂储罐向二氧化碳吸收瓶中供给二氧化碳吸收剂。进而在循环水泵的作用下，含有¹⁴CO₂的水样进入脱气膜装置中进行脱气，脱气得到的¹⁴CO₂经循环气泵供给至二氧化碳吸收瓶中，由二氧化碳吸收剂进行收集，之后可送至后续的¹⁴C放射性测量。由此，根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的方法通过采用脱气膜装置高效地对水中¹⁴C转化得到的¹⁴CO₂进行收集，显著提高了水中¹⁴C放化分离效率。

另外，根据本发明上述实施例的水中¹⁴C放化分离的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述水中¹⁴C放化分离的方法通过自动控制装置自动执行。由此，可减少操作人员与危险试剂的接触，提高操作的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的水中¹⁴C放化分离的系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的水中¹⁴C放化分离的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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(例如管道、管路)间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明了提出了一种水中¹⁴C放化分离的系统。根据本发明的实施例，参考图1～2，该系统包括：原水泵1、过滤装置2、储水罐3、循环水泵4、脱气膜装置5、循环气泵6、二氧化碳吸收瓶7、酸化剂储罐8、二氧化碳吸收剂储罐9和氮气瓶10；其中，原水泵1与过滤装置2的进水口相连，过滤装置2的出水口与储水罐3的进水口相连，储水罐3的出水口通过循环水泵4与脱气膜装置5的进水口相连，脱气膜装置 5的出水口与储水罐3的出水口相连，脱气膜装置5的出气口与二氧化碳吸收瓶7之间通过循环气泵6相连，酸化剂储罐8与储水罐3的进水口相连，二氧化碳吸收剂储罐9与二氧化碳吸收瓶7相连，氮气瓶10的出气口与脱气膜装置5的进气口和储水罐3的出水口相连。

根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的系统，通过原水泵向储水罐中供给待检测水样，待检测水样在进入储水罐前，首先经过过滤装置过滤净化；储水罐进水完成后，利用氮气瓶供给氮气对系统中各装置单元以及连接管路进行吹扫，以除去系统中可能影响检测的杂质气体；进而通过酸化剂储罐向储水罐中供给酸化剂，以便将水样中的¹⁴C(包括有机碳和总无机碳)转化为¹⁴CO₂；同时，通过二氧化碳吸收剂储罐向二氧化碳吸收瓶中供给二氧化碳吸收剂。进而在循环水泵的作用下，含有¹⁴CO₂的水样进入脱气膜装置中进行脱气，脱气得到的¹⁴CO₂经循环气泵供给至二氧化碳吸收瓶中，由二氧化碳吸收剂进行收集，之后可送至后续的¹⁴C放射性测量。由此，根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的系统通过采用脱气膜装置高效地对水中¹⁴C转化得到的¹⁴CO₂进行收集，显著提高了水中¹⁴C放化分离效率。

根据本发明的实施例，原水泵1适于将待检测水样供给至储水罐中，根据本发明的实施例，原水泵1的进水口可以与环境样水采集口相连，用以将待检测的环境样水供给至储水罐中。

根据本发明的实施例，脱气膜装置5内布置有大量中空纤维膜，膜材料可以为聚丙烯高分子聚合物材料和/或聚四氟乙烯高分子聚合物材料，由此，可以实现水样中二氧化碳的有效脱除，经检测，利用脱气膜装置5脱除水样中二氧化碳，出水中的二氧化碳浓度可小于1ppm。根据本发明的实施例，脱气膜装置5可以包括多个，具体数量可根据实际工况进行选择。

根据本发明的实施例，二氧化碳吸收瓶7可以采用液闪瓶。

根据本发明的实施例，酸化剂储罐8中存放有适于将水中总无机碳和有机碳转化为二氧化碳的酸化剂。根据本发明的具体示例，上述酸化剂可以为浓磷酸，采用浓磷酸可以有效地将水样中包括有机碳和总无机碳的¹⁴C转化为¹⁴CO₂。

根据本发明的实施例，二氧化碳吸收剂储罐9中存放有适于吸收二氧化碳气体的二氧化碳吸收剂。根据本发明的具体示例，上述二氧化碳吸收剂可以采用从PerkinElmer购买得到的Carbo-Sorb E产品。由此，采用上述二氧化碳吸收剂对¹⁴CO₂进行吸收，后续分离过程中没有沉淀生成，从而可减少传统方法中氢氧化钙沉淀的干扰，同时缩短¹⁴C放化分离的时间，提高分离效率。

根据本发明的实施例，氮气瓶10的出气口处设置有减压阀18。由此，可通过加压阀18对氮气瓶出气流量进行调节。

下面参考图2对根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的系统进行进一步详细描述：

根据本发明的实施例，本发明的水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：第一注射计量泵11和第二注射计量泵12，第一注射计量泵11设置在酸化剂储罐8和储水罐3之间，第二注射计量泵12设置在二氧化碳吸收剂储罐9和二氧化碳吸收瓶7之间。由此，通过利用第一注射计量泵向储水罐供给酸化剂，通过利用第二注射计量泵向二氧化碳收集瓶中供给二氧化碳吸收剂，可有效避免操作人员与危险试剂的接触，提高操作的安全性。根据本发明的实施例，第一注射计量泵11和第二注射计量泵12还可以与自动控制装置相连，从而实现储水罐和二氧化碳吸收瓶中酸化剂和二氧化碳吸收剂的自动加入。

根据本发明的实施例，循环气泵6的进气口之前进一步设置有干燥装置13，以便对进入二氧化碳吸收瓶的气体进行干燥。

根据本发明的实施例，水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：水循环流量计23，水循环流量计23设置在脱气膜装置5的出水口和储水罐3的出水口之间。由此，可通过水循环流量计对储水罐及脱气膜装置的出水流量进行监控。

根据本发明的实施例，储水罐3的进水口连通有放空管路31，储水罐3的出水口连通有溢流管路32；过滤装置2的出水口处、储水罐3的进水口处、氮气瓶10的出气口和脱气膜装置5的进气口之间、氮气瓶10的出气口和储水罐3的出水口之间、放空管路31末端和溢流管路32末端均设置有电磁阀。根据本发明的实施例，如图2所示，上述电磁阀具体包括：设置在过滤装置2的出水口处的进水电磁阀16，设置在储水罐3的进水口处的进水电磁阀17，设置在氮气瓶10的出气口和脱气膜装置5的进气口之间进气电磁阀19，设置在氮气瓶10的出气口和储水罐3的出水口之间的进气电磁阀20，设置在溢流管路32末端的溢流电磁阀21，设置在放空管路31末端的放空电磁阀22。通过设置上述多个电磁阀，可通过控制各个电磁阀的打开或关闭，实现对系统运行的控制。

根据本发明的实施例，储水罐3内设置有液位传感器27，溢流管路32上、放空管路31上、酸化剂储罐8出口处和二氧化碳吸收剂储罐9出口处均设置有气泡传感器(附图中未示出)。由此，液位传感器可用于监测储水罐内待检测水样的液位，气泡传感器可用于监测各处管路中的气泡或液体，具体的，设置在溢流管路32上的气泡传感器可用于配合液位传感器监测储水罐3中水样是否达到预定液位，设置在放空管路31、酸化剂储罐8出口处和二氧化碳吸收剂储罐9出口处的气泡传感器可用于监测水样循环脱气完成后管路中的水是否排净。

根据本发明的实施例，溢流管路32上还设置有用于监测溢流管路中水流量的溢流液位传感器(附图中未示出)。

根据本发明的实施例，二氧化碳吸收瓶7与脱气膜装置5的进气口相连，氮气瓶10的出气口和脱气膜装置5的进气口之间、二氧化碳吸收瓶7和脱气膜装置5的进气口之间、循环水泵4的出水口和脱气膜装置5的进水口之间均设置有压力表。如图2所示，上述压力表具体包括：设置在氮气瓶10的出气口和脱气膜装置5的进气口之间的进气压力表26，设置在二氧化碳吸收瓶7和脱气膜装置5的进气口之间的进气压力表25，设置在循环水泵 4的出水口和脱气膜装置5的进水口之间的循环压力表28。二氧化碳吸收瓶排出的气体可进入脱气膜装置中，再经脱气膜装置返回至二氧化碳吸收瓶，从而进行循环脱气，由此可进一步提高水样中¹⁴CO₂的回收率，提高检测结果的准确性。同时，上述多个压力表可用于监测系统中各处管路的压力。

根据本发明的实施例，水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：气循环流量计24，气循环流量计24设置在二氧化碳吸收瓶7和脱气膜装置5的进气口之间。由此，可利用气体循环流量计24监测循环脱气中的气体流量。

根据本发明的实施例，水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：自动控制装置(附图中未示出)，自动控制装置分别与第一注射计量泵11、第二注射计量泵12、各个电磁阀、液位传感器27、各个气泡传感器、各个压力表、水循环流量计23和气循环流量计24相连。由此，可实现系统的全自动运行，从而减少操作人员与危险试剂的接触，提高操作的安全性。

根据本发明的实施例，通过自动控制装置可实现系统的自动运行，具体步骤如下：

首先通过自动控制装置中的控制面板设置氮气吹扫时间、脱气膜气循环时间、脱气膜水循环时间、酸化剂加入体积、二氧化碳吸收剂加入体积；自动控制装置可通过控制系统中管路上相应电磁阀的打开或关闭以及循环水泵4和循环气泵6的开启或关闭，以实现对氮气吹扫时间、脱气膜气循环时间以及脱气膜水循环时间的控制，通过控制第一注射计量泵11和第二注射计量泵12的流量控制酸化剂加入体积和二氧化碳吸收剂加入体积。

设置完成后，开始系统自动运行，此时原水泵1、进水电磁阀16、放空电磁阀22均开启，其他电磁阀均关闭，进行管路清洗，清洗一定时间后，关闭放空电磁阀22，开启进水电磁阀17、溢流电磁阀21，系统进水。

当储水罐3溢流管路32上的溢流液位传感器监测到水位后，系统停止进水，自动控制装置关闭原水泵1、进水电磁阀16、溢流电磁阀21，放空电磁阀22，进气电磁阀20，进行储水罐3及连接管路的氮气吹扫，当储水罐中3的液位传感器27监测到指定液位时，关闭进水电磁阀17、放空电磁阀22、进气电磁阀20，完成储水罐3的氮气吹扫，之后开启进气电磁阀19，进行脱气膜装置的氮气吹扫，以排出系统中可能的杂质气体；

脱气膜装置氮气吹扫一定时间后，自动控制装置关闭进气电磁阀19，开启第二注射计量泵12，将一定量的二氧化碳吸收剂一次性注入二氧化碳吸收瓶，注入完成后，开启循环气泵6，一定时间后开启循环水泵4和第一注射计量泵11，进行水循环并向储水罐内水样中加入酸化剂，当达到设定的酸化剂加入体积时，关闭第一注射计量泵11，维持循环水泵 4和循环气泵6开启运行，储水罐3中的水样进入脱气膜装置5中，脱气膜装置5对水样中二氧化碳循环脱气直至达到设定的循环脱气时间。

循环脱气完成后，关闭循环水泵4、循环气泵6，开启放空电磁阀22、进气电磁阀20，当放空管路上的气泡传感器监测到一定量的气泡后，关闭放空电磁阀22、进气电磁阀20，整个工作流程结束。

根据本发明的实施例，水中¹⁴C放化分离的系统进一步包括：进水手动针阀14和循环手动针阀15，进水手动针阀14设置在过滤装置2的出水口和储水罐3的进水口之间，循环手动针阀15设置在脱气膜装置5的出水口和储水罐3的出水口之间。由此，在系统自动运行时，可通过利用进水手动针阀和循环手动针阀人工控制系统的运行，保证系统运行的安全。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的水中¹⁴C放化分离的系统实施的水中¹⁴C放化分离的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)采用原水泵向储水罐中供给水样；(2)采用氮气罐对储水罐和脱气膜装置进行氮气吹扫；(3)通过酸化剂储罐向所述储水罐中供给酸化剂，以便将所述水样中的¹⁴C转化为¹⁴CO₂；(4)将步骤(3) 所得水样通过循环水泵供给至脱气膜装置中进行脱气，以便得到分离得到水样中的¹⁴CO₂； (5)将步骤(4)所得¹⁴CO₂通过循环气泵供给至二氧化碳吸收瓶中进行收集。

根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的方法，通过原水泵向储水罐中供给待检测水样，待检测水样在进入储水罐前，首先经过过滤装置过滤净化；储水罐进水完成后，利用氮气瓶供给氮气对系统中各装置单元以及连接管路进行吹扫，以除去系统中可能影响检测的杂质气体；进而通过酸化剂储罐向储水罐中供给酸化剂，以便将水样中的¹⁴C转化为¹⁴CO₂；同时，通过二氧化碳吸收剂储罐向二氧化碳吸收瓶中供给二氧化碳吸收剂。进而在循环水泵的作用下，含有¹⁴CO₂的水样进入脱气膜装置中进行脱气，脱气得到的¹⁴CO₂经循环气泵供给至二氧化碳吸收瓶中，由二氧化碳吸收剂进行收集，之后可送至后续的¹⁴C放射性测量。由此，根据本发明实施例的水中¹⁴C放化分离的方法通过采用脱气膜装置高效地对水中¹⁴C转化得到的¹⁴CO₂进行收集，显著提高了水中¹⁴C放化分离效率。

根据本发明的实施例，水中¹⁴C放化分离的方法通过自动控制装置自动执行。由此，可减少操作人员与危险试剂的接触，提高操作的安全性。

根据本发明的实施例，利用上述实施例的水中¹⁴C放化分离的系统实施的水中¹⁴C放化分离的方法，包括管路清洗、进水、氮气吹扫、循环脱气和排水五个阶段：

首先通过自动控制装置中的控制面板设置氮气吹扫时间、脱气膜气循环时间、脱气膜水循环时间、酸化剂加入体积、二氧化碳吸收剂加入体积；自动控制装置可通过控制系统中管路上相应电磁阀的打开或关闭以及循环水泵4和循环气泵6的开启或关闭，以实现对氮气吹扫时间、脱气膜气循环时间以及脱气膜水循环时间的控制，通过控制第一注射计量泵11和第二注射计量泵12的流量控制酸化剂加入体积和二氧化碳吸收剂加入体积。

设置完成后，开始系统自动运行，此时原水泵1、进水电磁阀16、放空电磁阀22均开启，其他电磁阀均关闭，进行管路清洗，清洗一定时间后，关闭放空电磁阀22，开启进水电磁阀17、溢流电磁阀21，系统进水。

当储水罐3溢流管路32上的溢流液位传感器监测到水位后，系统停止进水，自动控制装置关闭原水泵1、进水电磁阀16、溢流电磁阀21，放空电磁阀22，进气电磁阀20，进行储水罐3及连接管路的氮气吹扫，当储水罐中3的液位传感器27监测到指定液位时，关闭进水电磁阀17、放空电磁阀22、进气电磁阀20，完成储水罐3的氮气吹扫，之后开启进气电磁阀19，进行脱气膜装置的氮气吹扫，以排出系统中可能的杂质气体；

脱气膜装置氮气吹扫一定时间后，自动控制装置关闭进气电磁阀19，开启第二注射计量泵12，将一定量的二氧化碳吸收剂一次性注入二氧化碳吸收瓶，注入完成后，开启循环气泵6，一定时间后开启循环水泵4和第一注射计量泵11，进行水循环并向储水罐内水样中加入酸化剂，当达到设定的酸化剂加入体积时，关闭第一注射计量泵11，维持循环水泵 4和循环气泵6开启运行，储水罐3中的水样进入脱气膜装置5中，脱气膜装置5对水样中二氧化碳循环脱气直至达到设定的循环脱气时间。

循环脱气完成后，关闭循环水泵4、循环气泵6，开启放空电磁阀22、进气电磁阀20，当放空管路上的气泡传感器监测到一定量的气泡后，关闭放空电磁阀22、进气电磁阀20，整个工作流程结束。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种水中¹⁴C放化分离的系统，其特征在于，包括：原水泵、过滤装置、储水罐、循环水泵、脱气膜装置、循环气泵、二氧化碳吸收瓶、酸化剂储罐、二氧化碳吸收剂储罐和氮气瓶；

其中，所述原水泵与所述过滤装置的进水口相连，所述过滤装置的出水口与所述储水罐的进水口相连，所述储水罐的出水口通过所述循环水泵与所述脱气膜装置的进水口相连，所述脱气膜装置的出水口与所述储水罐的出水口相连，所述脱气膜装置的出气口与所述二氧化碳吸收瓶之间通过所述循环气泵相连，所述酸化剂储罐与所述储水罐的进水口相连，所述二氧化碳吸收剂储罐与所述二氧化碳吸收瓶相连，所述二氧化碳吸收瓶与所述脱气膜装置的进气口相连，所述氮气瓶的出气口与所述脱气膜装置的进气口和所述储水罐的出水口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：第一注射计量泵和第二注射计量泵，所述第一注射计量泵设置在所述酸化剂储罐和所述储水罐之间，所述第二注射计量泵设置在所述二氧化碳吸收剂储罐和所述二氧化碳吸收瓶之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：水循环流量计，所述水循环流量计设置在所述脱气膜装置的出水口和所述储水罐的出水口之间。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述储水罐的进水口连通有放空管路，所述储水罐的出水口连通有溢流管路；所述过滤装置的出水口处、所述储水罐的进水口处、所述氮气瓶的出气口和所述脱气膜装置的进气口之间、所述氮气瓶的出气口和所述储水罐的出水口之间、所述放空管路的末端和所述溢流管路的末端均设置有电磁阀。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述储水罐内设置有液位传感器，所述溢流管路上、所述放空管路上、所述酸化剂储罐出口处和所述二氧化碳吸收剂储罐出口处均设置有气泡传感器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述氮气瓶的出气口和所述脱气膜装置的进气口之间、所述二氧化碳吸收瓶和所述脱气膜装置的进气口之间、所述循环水泵的出水口和所述脱气膜装置的进水口之间均设置有压力表；

任选地，所述系统进一步包括：气循环流量计，所述气循环流量计设置在所述二氧化碳吸收瓶和所述脱气膜装置的进气口之间。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，进一步包括：自动控制装置，所述自动控制装置分别与所述第一注射计量泵、所述第二注射计量泵、各个所述电磁阀、所述液位传感器、各个所述气泡传感器、各个所述压力表、所述水循环流量计和所述气循环流量计相连。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括：进水手动针阀和循环手动针阀，所述进水手动针阀设置在所述过滤装置的出水口和所述储水罐的进水口之间，所述循环手动针阀设置在所述脱气膜装置的出水口和所述储水罐的出水口之间。

9.一种采用权利要求1～8任一项所述的系统实施的水中¹⁴C放化分离的方法，其特征在于，包括：

(1)采用原水泵向储水罐中供给水样；

(2)采用氮气罐对储水罐和脱气膜装置进行氮气吹扫；

(3)通过酸化剂储罐向所述储水罐中供给酸化剂，以便将所述水样中的¹⁴C转化为¹⁴CO₂；

(4)将步骤(3)所得水样通过循环水泵供给至脱气膜装置中进行脱气，以便得到分离得到水样中的¹⁴CO₂；

(5)将步骤(4)所得¹⁴CO₂通过循环气泵供给至二氧化碳吸收瓶中进行收集。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法通过自动控制装置自动执行。

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