CN204964276U - 一种有机氚和碳-14测量的制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有机氚和碳-14测量的制样装置，它包括燃烧组件以及与所述燃烧组件相连接的收集组件，所述燃烧组件包括进料部、与所述进料部相连通的燃烧管组以及与所述燃烧管组相连通的还原管组；所述收集组件包括与所述还原管组相连接的第一三通阀、分别与所述第一三通阀相连接且并联设置的第一水蒸气吸附管和第二水蒸气吸附管、与所述第一水蒸气吸附管相连接的第二三通阀、与所述第二水蒸气吸附管相连接的第三三通阀、冷凝器、与所述第一三通阀相连接的第四三通阀、与所述第四三通阀相连接的干燥器以及与所述干燥器相连接的二氧化碳吸收器。这样能够实现多份样品依次进行氧化燃烧，需要的样品量少，制样时间短。

Description

一种有机氚和碳-14测量的制样装置

技术领域

本实用新型属于环境监测领域，涉及一种制样装置，具体涉及一种有机氚和碳-14测量的制样装置。

背景技术

近年来，随着我国核能的发展，核设施排放的氚和碳-14对环境和公众的影响已引起了越来越多的关注，因此，有必要开展环境有机氚和碳-14的测量。由于环境中氚和碳-14的含量较低，因此需要将其转化成水和二氧化碳进行富集，从而提高氚和碳-14测量的精确程度。而现有的富集制样装置不仅制样时间长，且难以同时兼顾有机氚和碳-14的富集，因此难以满足实际的测量需要。

发明内容

本实用新型目的是为了提供一种有机氚和碳-14测量的制样装置，缩短制样时间，提高工作效率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种有机氚和碳-14测量的制样装置，它包括燃烧组件以及与所述燃烧组件相连接的收集组件，所述燃烧组件包括进料部、与所述进料部相连通的燃烧管组以及与所述燃烧管组相连通的还原管组；所述收集组件包括与所述还原管组相连接的第一三通阀、分别与所述第一三通阀相连接且并联设置的第一水蒸气吸附管和第二水蒸气吸附管、与所述第一水蒸气吸附管相连接的第二三通阀、与所述第二水蒸气吸附管相连接的第三三通阀、冷凝器、与所述第一三通阀相连接的第四三通阀、与所述第四三通阀相连接的干燥器以及与所述干燥器相连接的二氧化碳吸收器，所述第二三通阀和所述第三三通阀通过与所述冷凝器相连通的管路相连通。

优化地，它还包括与所述第四三通阀相连接的元素分析组件。

优化地，所述燃烧管组包括与所述进料部相连通的初级燃烧管以及与所述初级燃烧管相连通的次级燃烧管。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型有机氚和碳-14测量的制样装置，通过第一三通阀连接两路并联的水蒸气吸附管，并且第二三通阀和第三三通阀均可与大气连通，这样能够实现多份样品依次进行氧化燃烧，需要的样品量少，制样时间短。

附图说明

附图1为本实用新型有机氚和碳-14测量的制样装置的结构示意图；

其中，1、燃烧组件；11、进料部；12、燃烧管组；121、初级燃烧管；122、次级燃烧管；13、还原管组；2、收集组件；21、第一三通阀；22、第一水蒸气吸附管；23、第二水蒸气吸附管；24、第二三通阀；25、第三三通阀；26、冷凝器；27、第四三通阀；28、二氧化碳吸收器；29、干燥器；3、元素分析组件。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示的有机氚和碳-14测量的制样装置，主要包括相连接的燃烧组件1和收集组件2；燃烧组件1用于将有机氚转化成氚水，将有机碳-14转化成二氧化碳；收集组件2用于收集氚水和二氧化碳（¹⁴CO₂）。

其中，燃烧组件1包括进料部11（或者称为进料口）、与进料部11相连通的燃烧管组12以及与燃烧管组12相连通的还原管组13；燃烧管组12用于将有机氚和碳-14转化为二氧化碳和水，它包括至少有一根燃烧管，在本实施例中，燃烧管组12包括与进料部11相连通的初级燃烧管121以及与初级燃烧管121相连通的次级燃烧管122，初级燃烧管121负责样品的氧化燃烧，次级燃烧管122内主要填装有氧化铜（催化剂）和银棉，氧化铜负责将样品中的C、H元素彻底转化为二氧化碳和水，银棉负责除去样品中卤素元素。还原管组13包括至少一根还原管，其内装有银棉、线状铜、钨粒，银棉用于除去卤素元素，线状铜负责将NO_x和SO₃等还原为稳定的气体，钨粒用于除去杂质中的硫元素。

收集组件2包括第一三通阀21、第一水蒸气吸附管22、第二水蒸气吸附管23、第三三通阀25、冷凝器26、二氧化碳吸收器28和干燥器29等部件。其中，第一三通阀21与还原管组13相连接；第一水蒸气吸附管22、第二水蒸气吸附管23（它们为U形管）分别与第一三通阀21相连接，并且它们并联设置，从而形成两条输送线路，用于吸附产生的含氚水蒸气。第二三通阀24与第一水蒸气吸附管22相连接，第三三通阀25与第二水蒸气吸附管23相连接，第二三通阀24和第三三通阀25通过管道相连通，这样第二三通阀24和第三三通阀25各自的另一开口与大气连通，从而可以向大气排出废气。冷凝器26则通过管道与第二三通阀24和第三三通阀25之间的连通管道相连通，用于收集第一水蒸气吸附管22或第二水蒸气吸附管23释放的水蒸气。第四三通阀27与第一三通阀21相连接，它与干燥器29相连接，二氧化碳吸收器28则与干燥器29相连接，用于吸附二氧化碳。在本实施例中，该制样装置它还包括与第四三通阀27相连接的元素分析组件3，用来测量样品碳氢元素含量，计算制样回收率。本实用新型有机氚和碳-14测量的制样装置具有下列优点：1、生物样品经过氧化燃烧后，产生CO₂、H₂O、NO_x、SO₃和HX（卤化氢）等混合气体，经还原管还原后，剩余CO₂、H₂O和N₂；2、样品经该装置处理后，可收集用于直接测量的水和二氧化碳；3、在制样的同时，能够给出制样回收率，提高测量的准确性。4、采用该装置制样，所需的样品量小，制样时间短。

上面对本实用新型有机氚和碳-14测量的制样装置结构进行了详细说明，下面对其工作原理作进一步描述。

在使用时，样品由进料部11进入初级燃烧管121内，在约900℃的条件下燃烧，燃烧产物由石英桥进入次级燃烧管122，次级燃烧管122内填充有氧化铜（催化剂、氧化剂），将燃烧产物进一步氧化，最终的产物在载气的载带下进入还原管13，还原管13内装有银棉、线状铜、钨粒，银棉用于除去卤素元素，线状铜负责将NO_x、SO₃还原为稳定的气体，钨粒用于除去杂质中的硫元素。

测量生物有机氚时，取少量多份样品，间隔一定时间先后进入燃烧组件1，当第一份样品燃烧时，切换第一三通阀21和第二三通阀24，关闭气路②、气路③和气路⑤，开启气路①和气路④，第一份样品的燃烧产物在载气的载带下进入收集组件2，经第一水蒸气吸附管22吸附水蒸气，吸附完全后切换第一三通阀21、第二三通阀24和第三三通阀25，关闭气路①、气路③、气路④和气路⑥，开启气路②、气路⑤和气路⑦，加热第一水蒸气吸附管22，释放其吸附的水蒸气，水蒸气经过气路⑤，由冷凝器26收集水蒸气；同时，第二份样品经过燃烧组件1燃烧后，燃烧产物经过气路②，进入第二水蒸气吸附管23，吸附水蒸气，吸附完全后，切换第一三通阀21、第二三通阀24和第三三通阀25，关闭气路②、气路③、气路⑤和气路⑦，再开启气路①、气路④和气路⑥，加热第二水蒸气吸附管23，释放吸附的水蒸气，水蒸气经过气路⑥，由冷凝器26收集水蒸气。同时，开始燃烧第三份，以此循环，经过多次燃烧后，至收集足量的燃烧水，作为待测样品。

测量生物中碳-14时，切换第一三通阀21和第四三通阀27，关闭气路①、气路②和气路⑨，开启气路③和气路⑧，样品经燃烧组件1后，由载气进入收集组件2，此时收集组件2内设有干燥器29和二氧化碳吸收器28，干燥器29吸收水蒸气，二氧化碳吸收器28吸收二氧化碳作为待测样品。

测量样品中碳、氢元素含量时，切换第一三通阀21和第四三通阀27，关闭气路气路①、气路②和气路⑧，开启气路③和气路⑨，样品经过燃烧组件1燃烧后，经过气路③和气路⑨，进入元素分析组件3（检测器）检测碳、氢元素含量，用于计算制样回收率。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种有机氚和碳-14测量的制样装置，它包括燃烧组件（1）以及与所述燃烧组件（1）相连接的收集组件（2），其特征在于：所述燃烧组件（1）包括进料部（11）、与所述进料部（11）相连通的燃烧管组（12）以及与所述燃烧管组（12）相连通的还原管组（13）；所述收集组件（2）包括与所述还原管组（13）相连接的第一三通阀（21）、分别与所述第一三通阀（21）相连接且并联设置的第一水蒸气吸附管（22）和第二水蒸气吸附管（23）、与所述第一水蒸气吸附管（22）相连接的第二三通阀（24）、与所述第二水蒸气吸附管（23）相连接的第三三通阀（25）、冷凝器（26）、与所述第一三通阀（21）相连接的第四三通阀（27）、与所述第四三通阀（27）相连接的干燥器（29）以及与所述干燥器（29）相连接的二氧化碳吸收器（28），所述第二三通阀（24）和所述第三三通阀（25）通过与所述冷凝器（26）相连通的管路相连通。

2.根据权利要求1所述的有机氚和碳-14测量的制样装置，其特征在于：它还包括与所述第四三通阀（27）相连接的元素分析组件（3）。

3.根据权利要求1所述的有机氚和碳-14测量的制样装置，其特征在于：所述燃烧管组（12）包括与所述进料部（11）相连通的初级燃烧管（121）以及与所述初级燃烧管（121）相连通的次级燃烧管（122）。