CN111272532B

CN111272532B - 一种全自动消解赶酸仪

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Publication number: CN111272532B
Application number: CN202010099174.3A
Authority: CN
Inventors: 张振江; 韩婕; 陈振飞; 刘芳; 齐思媛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2040-02-18
Also published as: CN111272532A

Abstract

本发明涉及一种全自动消解赶酸仪，属于分析检测实验设备技术领域。包括供液装置、加热装置、酸气吸收装置、密封装置、消解管架及管架转动装置，加热装置中心设置有管架转动装置，其侧面设置有供液装置，上方设置有密封装置，密封装置上方连接有酸气吸收装置，管架转动装置与消解管架固定。本发明可以实现自动定量加入酸液、均匀加热样品、吸收消解和赶酸过程产生的酸气等功能，以减少化学试剂对操作人员的危害，保持样品消解过程的均匀性和一致性，同时减少对环境的污染，具有效率高、精密度好、安全环保等优点。

Description

一种全自动消解赶酸仪

技术领域

本发明涉及一种全自动消解赶酸仪，属于分析检测实验设备技术领域。

背景技术

在分析检测行业，为有效检测土壤、矿物、食品等固体样品中重金属的含量，实验人员往往需要提前对样品进行加酸消解及赶酸处理，使固体样品中的重金属转移到溶液中，以便后续使用原子荧光光谱仪、原子吸收光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等大型精密仪器进行分析测定。目前，石墨消解是常用的前处理方法，即在高温条件下，利用石墨的导热性使固体样品升温，通过盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸等酸液的消化作用，样品由固态转变为液态。该方法目前存在一些问题，一是分析人员通过手工操作向样品中加入不同种类的酸液，该步骤较繁琐、耗时较长，且酸液具有挥发性、毒性和腐蚀性，直接接触会对实验人员的健康造成危害；二是目前市面上一些石墨消解仪中的石墨块存在受热不均匀的缺陷，石墨块孔间温度差异较大，导致样品消化平行性不好，造成实验检测数据不准确；三是部分实验室在赶酸过程中，消解管内样品挥发出的酸雾未经有效处理，直接通过通风橱排放到室外大气环境中，造成环境污染。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种全自动消解赶酸仪，可实现自动定量加入酸液、均匀加热样品、吸收并处理酸气等功能，从而减少实验过程对人员身体健康及环境的影响，提高样品消解过程中的一致性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种全自动消解赶酸仪，包括供液装置、加热装置、酸气吸收装置、密封装置、消解管架及管架转动装置，所述加热装置中心设置有管架转动装置，其侧面设置有供液装置，上方设置有密封装置，密封装置上方连接有酸气吸收装置，管架转动装置与消解管架固定；所述供液装置包括支架、横向导轨、集液阀和进液头，用于向消解管定量加入酸液，所述支架安装在横向导轨上，通过步进电机驱动支架使供液装置移动到供液位置，支架上安装有进液头，进液软管一端插入酸液瓶，另一端通过集液阀与进液头相连；所述加热装置包括石墨板及壳体，石墨板上端开设有圆环状凹槽，凹槽形状与消解管的形状相适配，石墨板中心安装有管架转动装置；所述酸气吸收装置包括依次连接的排气罩、风机和排气管，排气管终端通过变径管与细管连接后插入到碱液瓶液面以下；排气罩设置在密封装置上方，排气罩内部环绕一圈圆环状集液槽，集液槽向后倾斜；所述密封装置包括PVC罩和滑动门，PVC罩呈半圆形，设置在石墨板上方周边，PVC罩上端与排气罩相连，PVC罩前半部分为移动门，移动门可在环形导轨上移动。

进一步地，所述供液装置还包括横向螺杆、蠕动泵和液位超声波传感器，所述支架由垂直支架和水平支架组成，垂直支架底端装在横向导轨上，步进电机通过横向螺杆与垂直支架相连；水平支架用螺母固定在垂直支架顶端，水平支架的终端安装所述进液头，进液头上安装有液位超声波传感器，进液头上通过出口软管与集液阀连接，进液软管一端插入酸液瓶，另一端通过蠕动泵与集液阀相连，通过蠕动泵的挤压和释放作用，用于向消解管定量加入酸液。

进一步地，所述蠕动泵的数量为4个，位于供液装置的侧面，并分别安装有4根进液软管。

进一步地，所述加热装置中，所述石墨板为圆柱体，其中心为圆柱状镂空，内部装有管架转动装置；石墨板上端开设两条同心的圆环状凹槽，圆环状凹槽形状与消解管的形状相适配；在石墨板外壁和壳体内部还填充有玻璃纤维隔热棉。

进一步地，管架转动装置包括旋转电机底座、旋转电机、联轴器，旋转电机底座上安装有联轴器及旋转电机，旋转电机终端与消解管架固定。

进一步地，在供液区域和加热区域之间开设有窗口，窗口与滑动门相贴合，滑动门设在纵向导轨上，滑动门步进电机可驱动滑动门沿窗口移动，通过关闭PVC罩、移动门和滑动门，可使加热区域处于密封状态，防止消解和赶酸过程产生的酸气弥漫。

进一步地，所述消解管架上开设有24个圆孔，外环均匀分布16个圆孔，内环均匀分布8个圆孔，每个圆孔周边均匀分布4个半球状凹槽，与消解管的半球状凸起位置对应，圆孔的直径与消解管直径相适配，圆孔的位置与石墨板凹槽位置对应。

进一步地，所述消解管为聚四氟乙烯材质，耐高温、耐腐蚀，主体呈圆柱状，上端均匀分布4个半球状凸起，与消解管架的圆孔周边半球状凹槽相匹配，可使消解管固定在消解管架的圆孔上；消解管底端为半球状，与石墨板凹槽形状相似。

进一步地，所述排气罩为圆锥体，在集液槽最底端开设一圆孔，圆孔通过软管与废液瓶相连。

进一步地，所述供液装置、碱液瓶、滑动门、纵向导轨均设置在同一箱体内，且箱体上设置有电子触屏。

相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：

该发明可以实现自动定量加入酸液、均匀加热样品、吸收消解和赶酸过程产生的酸气等功能，以减少化学试剂对操作人员的危害，保持样品消解过程的均匀性和一致性，同时减少对环境的污染，具有效率高、精密度好、安全环保等优点。

附图说明

图1是本发明全自动消解赶酸仪的主体结构示意图；

图2是本发明的供液装置示意图；

图3是本发明的消解管架及其插设的消解管示意图，其中是消解管，是消解管架；

图4是本发明的管架驱动装置示意图；

图5是本发明的密封装置示意图；

图6是本发明的酸气吸收装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明的一种全自动消解赶酸仪，包括供液装置1、加热装置、酸气吸收装置、密封装置、消解管架304及管架转动装置4，加热装置中心设置有管架转动装置4，其侧面设置有供液装置1，上方设置有密封装置，密封装置上方连接有酸气吸收装置，管架转动装置与消解管架304固定；供液装置1包括支架、横向导轨103、集液阀110和进液头104，用于向消解管305定量加入酸液，支架安装在横向导轨103上，通过步进电机107驱动支架使供液装置1移动到供液位置，支架上安装有进液头104，进液软管一端插入酸液瓶111，另一端通过集液阀110与进液头104相连；加热装置包括石墨板2及壳体3，石墨板2上端开设有圆环状凹槽，凹槽形状与消解管的形状相适配，石墨板2中心安装有管架转动装置4；酸气吸收装置包括依次连接的排气罩7、风机8和排气管9，排气管9终端通过变径管605与细管连接后插入到碱液瓶606液面以下；排气罩7设置在密封装置上方，排气罩7内部环绕一圈圆环状集液槽601，集液槽601向后倾斜；密封装置包括PVC罩804和滑动门802，PVC罩804呈半圆形，设置在石墨板2上方周边，PVC罩804上端与排气罩7相连，PVC罩804前半部分为移动门805，移动门805可在环形导轨806上移动。其中，供液装置1还包括横向螺杆108、蠕动泵109和液位超声波传感器105，支架由垂直支架101和水平支架102组成，垂直支架101底端装在横向导轨103上，步进电机107通过横向螺杆108与垂直支架101相连；水平支架102用螺母106固定在垂直支架101顶端，水平支架102的终端安装进液头104，进液头104上安装有液位超声波传感器105，进液头104上通过出口软管与集液阀110连接，进液软管一端插入酸液瓶111，另一端通过蠕动泵109与集液阀110相连，通过蠕动泵109的挤压和释放作用，用于向消解管305定量加入酸液。加热装置中，石墨板2为圆柱体，其中心为圆柱状镂空，内部装有管架转动装置4；石墨板2上端开设两条同心的圆环状凹槽，圆环状凹槽形状与消解管的形状相适配；在石墨板2外壁和壳体3内部还填充有玻璃纤维隔热棉。管架转动装置4包括旋转电机底座301、旋转电机302、联轴器303，旋转电机底座301上安装有联轴器303及旋转电机302，旋转电机302终端与消解管架304固定。在供液区域和加热区域之间开设有窗口807，窗口807与滑动门802相贴合，滑动门802设在纵向导轨801上，滑动门步进电机803可驱动滑动门802沿窗口807移动，通过关闭PVC罩804、移动门805和滑动门802，可使加热区域处于密封状态，防止消解和赶酸过程产生的酸气弥漫。消解管305为聚四氟乙烯材质，耐高温、耐腐蚀，主体呈圆柱状，上端均匀分布4个半球状凸起，与消解管架304的圆孔周边半球状凹槽相匹配，可使消解管305固定在消解管架304的圆孔上；消解管305底端为半球状，与石墨板凹槽形状相似。排气罩7为圆锥体，在集液槽601最底端开设一圆孔602，圆孔602通过软管与废液瓶603相连。供液装置1、碱液瓶606、滑动门802、纵向导轨801均设置在同一箱体10内，且箱体10上设置有电子触屏11。

实施例1

如图1-6所示，本实施例中，消解管305上端的半球状凸起与消解管架304的圆孔周边的凹槽形状匹配，可固定在消解管架上；消解管底端为半球状，与石墨板2凹槽形状匹配，可增大消解管受热面积，从而使样品接受更多热量。消解管架304上开设24个圆孔，外环均匀分布16个圆孔，内环均匀分布8个圆孔，可放置24个消解管305。

供液装置1在不供液状态下停留在初始位置，进行供液时，步进电机107驱动支架101使供液装置移动到供液位置。

实验室常用消解固体样品的酸液有盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸等4种，因此本发明设置4个进液软管和4个蠕动泵109。进液软管的一端插入到酸液瓶111的液面以下，经过蠕动泵109，另一端与集液阀110相连，集液阀110的出口软管与水平支架102上的进液头104相连，通过蠕动泵109的挤压和释放，以及液位超声波传感器105的测量，可向消解管305加入定量体积的酸液，4个蠕动泵109可通过电子触屏11上的操作来确定开启数量及输送液量。

供液区和加热区之间开设窗口807，窗口设置一个方形滑动门802，滑动门802设在纵向导轨801上，滑动门步进电机803与纵向螺杆相连，可驱动滑动门802移动。当滑动门802开启时，水平支架102方可移动到加热区域进行加液；加完酸液后，供液支架回归到初始位置，滑动门802在滑动门步进电机803驱动下关闭，使石墨加热区处于全封闭状态，避免产生的酸雾腐蚀供液支架及超声波传感器，造成损坏。

本实施例中的加热区的石墨板2为圆柱状，上端开设两条围绕圆心分布的圆环状凹槽，凹槽形状与消解管305底部的形状相适配，石墨板2外壁与壳体3内壁之间填充玻璃纤维隔热板。

石墨板2中心为圆柱状镂空，内部装有管架转动装置4。旋转电机302安装在底座301，旋转电机上面装联轴器303，其上端与消解管架304可契合并固定，通过旋转电机302的驱动作用，可使消解管架304绕着圆中心以一定速度转动。消解管305在石墨凹槽里进行圆周运动，每一个消解管305接受到的热量都是相同的，避免由于石墨板内部加热温度不均匀而导致的消解程度差异。

PVC罩804设置在石墨板上方周围，PVC罩804上端与排气罩7相连，PVC罩804前段为滑动门802，滑动门802可在环形导轨上移动。通过拉动滑动门802，可使加热区域处于密封状态。

排气罩7为圆锥状，内部环绕一圈圆环状集液槽601，集液槽向后倾斜，在弯槽最底端开设一圆孔602，圆孔通过软管与废液瓶603相连。消解过程中酸雾挥发上升，大部分通过排气罩排出去，小部分附着在排气罩内壁。当排气罩冷却后，附着的酸雾会冷凝成液滴，液滴沿内壁下落聚集在倾斜的集液槽里，通过重力作用由圆孔进入到软管，最终由废液瓶603收集。

排气罩7顶端设置风机8，风机与排气管9相连，排气管终端通过大小头与细管连接，细管插入到碱液瓶液面以下，可通过酸碱中和作用收集产生的酸液，经过化学处理后的气体最终排放到外界。

上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims

1.一种全自动消解赶酸仪，包括供液装置（1）、加热装置、酸气吸收装置、密封装置、消解管架（304）及管架转动装置（4），其特征在于：所述加热装置中心设置有管架转动装置（4），其侧面设置有供液装置（1），上方设置有密封装置，密封装置上方连接有酸气吸收装置，管架转动装置与消解管架（304）固定；所述供液装置（1）包括支架、横向导轨（103）、集液阀（110）和进液头（104），用于向消解管（305）定量加入酸液，所述支架安装在横向导轨（103）上，通过步进电机（107）驱动支架使供液装置（1）移动到供液位置，支架上安装有进液头（104），进液软管一端插入酸液瓶（111），另一端通过集液阀（110）与进液头（104）相连；所述加热装置包括石墨板（2）及壳体（3），石墨板（2）上端开设有圆环状凹槽，凹槽形状与消解管的形状相适配，石墨板（2）中心安装有管架转动装置（4）；所述酸气吸收装置包括依次连接的排气罩（7）、风机（8）和排气管（9），排气管（9）终端通过变径管（605）与细管连接后插入到碱液瓶（606）液面以下；排气罩（7）设置在密封装置上方，排气罩（7）内部环绕一圈圆环状集液槽（601），集液槽（601）向后倾斜；所述密封装置包括PVC罩（804）和滑动门（802），PVC罩（804）呈半圆形，设置在石墨板（2）上方周边，PVC罩（804）上端与排气罩（7）相连，PVC罩（804）前半部分为移动门（805），移动门（805）可在环形导轨（806）上移动；

所述供液装置（1）还包括横向螺杆（108）、蠕动泵（109）和液位超声波传感器（105），所述支架由垂直支架（101）和水平支架（102）组成，垂直支架（101）底端装在横向导轨（103）上，步进电机（107）通过横向螺杆（108）与垂直支架（101）相连；水平支架（102）用螺母（106）固定在垂直支架（101）顶端，水平支架（102）的终端安装所述进液头（104），进液头（104）上安装有液位超声波传感器（105），进液头（104）上通过出口软管与集液阀（110）连接，进液软管一端插入酸液瓶（111），另一端通过蠕动泵（109）与集液阀（110）相连，通过蠕动泵（109）的挤压和释放作用，用于向消解管（305）定量加入酸液；

所述加热装置中，所述石墨板（2）为圆柱体，其中心为圆柱状镂空，内部装有管架转动装置（4）；石墨板（2）上端开设两条同心的圆环状凹槽，圆环状凹槽形状与消解管的形状相适配；在石墨板（2）外壁和壳体（3）内部还填充有玻璃纤维隔热棉；

管架转动装置（4）包括旋转电机底座（301）、旋转电机（302）、联轴器（303），旋转电机底座（301）上安装有联轴器（303）及旋转电机（302），旋转电机（302）终端与消解管架（304）固定；

在供液区域和加热区域之间开设有窗口（807），窗口（807）与滑动门（802）相贴合，滑动门（802）设在纵向导轨（801）上，滑动门步进电机（803）可驱动滑动门（802）沿窗口（807）移动，通过关闭PVC罩（804）、移动门（805）和滑动门（802），可使加热区域处于密封状态，防止消解和赶酸过程产生的酸气弥漫；

所述消解管架（304）上开设有24个圆孔，外环均匀分布16个圆孔，内环均匀分布8个圆孔，每个圆孔周边均匀分布4个半球状凹槽，与消解管的半球状凸起位置对应，圆孔的直径与消解管直径相适配，圆孔的位置与石墨板凹槽位置对应；

所述消解管（305）为聚四氟乙烯材质，耐高温、耐腐蚀，主体呈圆柱状，上端均匀分布4个半球状凸起，与消解管架（304）的圆孔周边半球状凹槽相匹配，可使消解管（305）固定在消解管架（304）的圆孔上；消解管（305）底端为半球状，与石墨板凹槽形状相似；

所述蠕动泵（109）的数量为4个，位于供液装置（1）的侧面，并分别安装有4根进液软管；

所述排气罩（7）为圆锥体，在集液槽（601）最底端开设一圆孔（602），圆孔（602）通过软管与废液瓶（603）相连；

所述供液装置（1）、碱液瓶（606）、滑动门（802）、纵向导轨（801）均设置在同一箱体（10）内，且箱体（10）上设置有电子触屏（11）。