CN214251773U - 微波浓缩灰化装置及多通量微波浓缩灰化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微波浓缩灰化装置及多通量微波浓缩灰化设备，加液、浓缩、加酸盐化和赶酸灰化一机进行，处理过程中无需更换仪器，大大提高了浓缩灰化处理效率。所述微波浓缩灰化装置，包括箱体、微波源、样品容器和排风系统，样品容器的外侧设有用于对其辅助加热的辅助加热部件，箱体上设有至少一个加液管。本实用新型微波浓缩灰化装置实现了加液、浓缩、加酸盐化和赶酸灰化的连续操作，一步完成，大大提高了样品处理效率。

Description

微波浓缩灰化装置及多通量微波浓缩灰化设备

技术领域

本实用新型涉及样品前处理技术领域，尤其涉及一种能够使液体微波浓缩和灰化一机完成的微波浓缩灰化装置及包括有该微波浓缩灰化装置的多通量微波浓缩灰化设备。

背景技术

样品前处理中液体的蒸发浓缩并进行灰化处理技术在检测领域中，应用广泛，通常用于液体中微量元素（比如放射性元素）的检测。传统的蒸发浓缩方式多采用电热板加热或者水浴加热，其主要的优点价格低廉、操作较为方便。其缺点为电加热板控温不准，容易引起液体的飞溅而导致检测数据偏低且蒸发速度缓慢，水浴加热的缺点在于加热缓慢从而导致蒸发缓慢。

微波是频率介于300MHz和300GHz的电磁波（波长1m-1mm），国内目前用于工业加热的常用频率为915MHz和2450MHz，可以根据被加热材料的形状、材质、含水率的不同而选择微波频率与功率。物质在电磁场作用下，极性分子从随机分布状态转为依电场方向进行取向排列，宏观偶极矩不再为零，这就是偶极转向极化。而在微波电磁场作用下，这些取向运动以每秒数十亿次的频率不断变化，造成分子的剧烈运动与碰撞摩擦，从而产生热量，达到电能直接转化为介质内的热能，使物质加热升温。正由于其介质加热的特性，在液体蒸发浓缩中具有高校、快速的特点。

微波液体浓缩仪可以在微沸的条件下对液体进行蒸发浓缩，举例说明：两升水样使用电热板或者水浴加热需要16个小时能够蒸发浓缩至50毫升，同等条件使用微波液体浓缩仪，所需要的时间约为两小时，大大减少了时间和能耗。

浓缩后的液体要进行灰化，通常采用微波灰化设备，比如马弗炉等，需要将浓缩后的液体中的固态物加酸溶解，然后再进行高温排酸，最后得到固体待测样品。灰化处理所需温度一般为500-600℃，最少也要300℃以上，由于要求加热温度高，现有微波液体浓缩仪无法直接进行灰化处理，需要将浓缩后的样品取出放入灰化设备内进行处理，很不方便；同时，现有微波液体浓缩仪加液时需要将容器（通常为蒸发皿）取出进行加液，灰化设备加酸时需要将容器（通常为坩埚）取出进行加酸，也增大了操作繁琐性，降低了处理效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种微波浓缩灰化装置及多通量微波浓缩灰化设备，加液、浓缩、加酸和灰化一机进行，处理过程中无需更换仪器，大大提高了浓缩灰化处理效率。

为达到上述技术目的，本实用新型所提出的微波浓缩灰化装置采用以下技术方案予以实现：一种微波浓缩灰化装置，包括箱体、设在所述箱体上的排风系统及能向所述箱体内馈入微波的微波源、设在所述箱体内的样品容器，所述样品容器的外侧设有用于对其辅助加热的辅助加热部件，所述箱体上设有用于向所述样品容器内加液的至少一个加液管。

所述辅助加热部件为电加热部件和/或吸微波垫片。

所述电加热部件为包覆在所述样品容器外表面上的电加热器，所述吸微波垫片为与所述样品容器的底面贴合的陶瓷片或碳化硅片。

所述样品容器为吸微波材质或不吸波材质的蒸发皿。

所述蒸发皿的内底面倾斜。

所述加液管的出液端指向所述蒸发皿的内底面。

所述箱体上配置有用于对所述样品容器及其内的样品称重的称重传感器、用于对所述箱体内的温度进行检测的温度传感器和用于对所述样品容器内的液位进行检测的液位传感器。

所述排风系统包括引风风道和变频风机，所述引风风道形成在所述箱体的顶板上且向上凸出，所述引风风道呈下宽上窄的锥形筒状，所述变频风机设在所述引风风道内。

所述引风风道上设有湿度传感器。

本实用新型还提出了一种多通量微波浓缩灰化设备，包括外壳，所述外壳内设有至少一个隔板，所述隔板将所述外壳内部空间由上至下分隔为至少两个容腔，各所述容腔配置有门体，各所述容腔中设有上述的微波浓缩灰化装置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和积极效果：

1、本实用新型微波浓缩灰化装置，通过在箱体内样品容器的外侧设置用于对样品容器进而对容器内的液体样品辅助加热的辅助加热部件，则在对液体样品在微沸条件下进行微波加热浓缩处理后，可继续对浓缩后的样品微波加热，必要时通过辅助加热部件进行辅助加热，以达到灰化所要求的高温环境，从而使本实用新型微波浓缩灰化装置既能实现液体浓缩，也能实现浓缩后样品的灰化处理，无需更换仪器，大大提高了样品处理效率；

2、通过在箱体上设置至少一个加液管浓缩处理时可通过加液管向样品容器内加入待处理液体或补充待处理液体，浓缩完毕进行灰化时可通过加液管向样品容器内加酸，无需打开箱门取出样品容器进行添加，则本实用新型微波浓缩灰化装置实现了加液、浓缩、加酸盐化和赶酸灰化的连续操作，一步完成，大大提高了样品处理效率；

3、通过设置称重传感器、温度传感器、液位传感器和湿度传感器，来自动监控浓缩过程中液体样品的蒸发情况，多个传感器可单独选用，也可组合使用，监控更为准确，则在本实用新型微波浓缩灰化装置堆叠使用构成多通量微波浓缩灰化设备时，可通过传感器监控的各微波浓缩灰化装置中液体样品的蒸发情况来控制各微波浓缩灰化装置的微波功率，进而控制蒸发速度，使多个微波浓缩灰化装置实现同步浓缩处理，即提高多通量微波浓缩灰化设备的反应同步性。

附图说明

图1为本实用新型微波浓缩灰化装置的结构示意图；

图2为本实用新型多通量微波浓缩灰化设备的结构示意图。

附图标记：1、微波浓缩灰化装置；10、箱体；11、顶板；12、进风口；20、微波源；30、样品容器；40、辅助加热部件；50、第一加液管；60、第二加液管；70、称重传感器；80、温度传感器；90、液位传感器；100、引风风道；110、变频风机；120、湿度传感器；

2、多通量微波浓缩灰化设备；21、外壳；22、隔板；23、容腔；24、门体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。

参照图1，本实施例微波浓缩灰化装置1，包括箱体10、设在箱体10上的排风系统以及设在箱体10上且能向箱体10内馈入微波的微波源20、设在箱体10内的样品容器30，样品容器30的外侧设有用于对其辅助加热的辅助加热部件40，箱体10上设有用于向样品容器30内加液的至少一个加液管，本实施例中以两个加液管为例，其中一个为第一加液管50，另一个为第二加液管60。

具体地，本实施例中箱体10及微波源20的设置同现有技术微波浓缩仪中箱体及微波源的设置，在此不再赘述。通过在样品容器30的外侧设置辅助加热部件40，则在对液体样品在微沸条件下微波加热浓缩处理后，可继续对浓缩后的样品微波加热，必要时通过辅助加热部件40进行辅助加热，以达到灰化所要求的高温环境，从而使本实施例微波浓缩灰化装置1既能实现液体浓缩，也能实现浓缩后样品的灰化处理，无需更换仪器，大大提高了样品处理效率；浓缩处理时可通过第一加液管50向样品容器30内加入待处理液体样品（通常为水），浓缩完毕进行灰化时可通过第二加液管60向样品容器30内加酸，则无需打开箱门取出样品容器30进行相应添加，使得本实施例微波浓缩灰化装置1实现了加液、浓缩、加酸盐化和赶酸灰化的连续操作，一步完成，进一步提高了样品处理效率。

进一步地，本实施例中辅助加热部件40为电加热部件或吸微波垫片，即可通过电加热辅助加热，或者通过吸微波垫片吸收微波发热，进而通过热传导的方式对样品容器进行辅助加热。

若辅助加热部件40为电加热部件，其优选为包覆在样品容器30外表面上的电加热器，以增大与样品容器30的接触面积，提高辅助加热效果；若辅助加热部件40为吸微波垫片，其可以为与样品容器30的底面贴合的陶瓷片或碳化硅片。同时，若辅助加热部件40为吸微波垫片，其还可以起到防止微波浓缩装置空载运行的情况。

是否需要辅助加热部件40进行辅助加热，主要取决于蒸发容器30的材质。通常地，样品容器30为吸微波材质或不吸波材质的蒸发皿，若其为吸微波材质，比如陶瓷、石英材质，在完成微波加热浓缩后，可继续微波加热自动升温达到灰化温度；若其为不吸波材质，比如玻璃材质，辅助电加热部件40工作，进行辅助加热。

进一步地，样品容器30为蒸发皿时，优选其内底面倾斜，即内底面为斜面，通过此斜面可将蒸发皿内的液体进行聚集，以利于灰化处理。

如图1所示，第一加液管50和第二加液管60竖直设置在箱体10的顶板11上，第一加液管50和第二加液管60均为竖直管，且其位置被配置为其出液端指向蒸发皿内。第一加液管50和第二加液管60可通过分别外连管路及压力泵进行加液、加酸。当然，第一加液管50和第二加液管60也可以设置在箱体10的侧板或底板上，只需保证其出液端指向蒸发皿内即可，本实施例对第一加液管50和第二加液管60的位置不作具体限制。

为在微波加热浓缩时对箱体10内样品的蒸发情况进行实时监控，如图1所示，本实施例中在箱体10上配置有用于对样品容器30及其内的样品称重的称重传感器70、用于对箱体10内的温度进行检测的温度传感器80和用于对样品容器30内的液位进行检测的液位传感器90。则通过设置多种传感器，来自动监控浓缩过程中液体样品的蒸发情况，则无需配置专人值守来不断通过箱体10上的观察窗来肉眼观察箱内的蒸发情况，多个传感器可单独选用，也可组合使用，监控更为准确。

同时，当多个本实施例微波浓缩灰化装置1在堆叠使用构成多通量微波浓缩灰化设备时，由于各微波浓缩灰化装置1的箱体内微波负载特性不同，导致相同条件下多个微波浓缩灰化装置1的处理速度不同，可通过多个传感器监控的各微波浓缩灰化装置1中液体样品的蒸发情况来控制各微波浓缩灰化装置1的微波功率，进而对应控制蒸发速度，使多个微波浓缩灰化装置1实现同步浓缩处理，即提高多通量微波浓缩灰化设备的反应同步性。

另外，如图1所示，本实施例中排风系统包括引风风道100和变频风机110，引风风道100形成在箱体10的顶板11上，同时引风风道100向上凸出且呈下宽上窄的锥形筒状，变频风机100设在引风风道12内。则也可以通过改变变频风机110的功率来改变箱体10内液体样品的蒸发速度，进而调整多通量应用时反应同步性。

进一步地，引风风道100上设有湿度传感器120，则也可以通过蒸发过程中箱体10内饱和湿度的变化，来判断蒸发情况。

为改善空气流动效果，进一步提高蒸发浓缩效果，本实施例中在箱体10上还设有进风口12，优选地，进风口12位于箱体10的侧板靠底部。

参照图2，本实施例还提出了一种多通量微波浓缩灰化设备2，包括外壳21，外壳21内设有至少一个隔板22，隔板22将外壳21内部空间由上至下分隔为至少两个容腔23，各容腔23配置有门体24，各容腔23中设有微波浓缩灰化装置1。微波浓缩灰化装置1的具体结构参见本实用新型微波浓缩灰化装置的实施例及附图1的描述，在此不再赘述。

则可以将液体样品分成多个等份，分别放入各容腔23中的微波浓缩灰化装置1中同时处理，以提高处理效率。举例说明：两升水样可分为四等份，每份500毫升，放入至少具有四个容腔23的本实施例多通量微波浓缩灰化设备2中进行同时处理，大大减少了处理时间和能耗；且通过多个传感器监控的各容腔23中微波浓缩灰化装置1中液体样品的蒸发情况来控制各微波浓缩灰化装置1的微波功率，进而对应控制蒸发速度，使多个微波浓缩灰化装置1实现同步处理，即提高多通量微波浓缩灰化设备的反应同步性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种微波浓缩灰化装置，其特征在于：包括箱体、设在所述箱体上的排风系统及能向所述箱体内馈入微波的微波源、设在所述箱体内的样品容器，所述样品容器的外侧设有用于对其辅助加热的辅助加热部件，所述箱体上设有用于向所述样品容器内加液的至少一个加液管。

2.根据权利要求1所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述辅助加热部件为电加热部件和/或吸微波垫片。

3.根据权利要求2所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述电加热部件为包覆在所述样品容器外表面上的电加热器，所述吸微波垫片为与所述样品容器的底面贴合的陶瓷片或碳化硅片。

4.根据权利要求1至3任一项所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述样品容器为吸微波材质或不吸波材质的蒸发皿。

5.根据权利要求4所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述蒸发皿的内底面倾斜。

6.根据权利要求5所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述加液管的出液端指向所述蒸发皿的内底面。

7.根据权利要求1所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述箱体上配置有用于对所述样品容器及其内的样品称重的称重传感器、用于对所述箱体内的温度进行检测的温度传感器和用于对所述样品容器内的液位进行检测的液位传感器。

8.根据权利要求7所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述排风系统包括引风风道和变频风机，所述引风风道形成在所述箱体的顶板上且向上凸出，所述引风风道呈下宽上窄的锥形筒状，所述变频风机设在所述引风风道内。

9.根据权利要求8所述的微波浓缩灰化装置，其特征在于：所述引风风道上设有湿度传感器。

10.一种多通量微波浓缩灰化设备，其特征在于：包括外壳，所述外壳内设有至少一个隔板，所述隔板将所述外壳内部空间由上至下分隔为至少两个容腔，各所述容腔配置有门体，各所述容腔中设有权利要求1至9中任一项所述的微波浓缩灰化装置。

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