CN217829506U - 一种空气中氚化水采样前预分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气中氚化水采样前预分离装置，属于气体样品采样前处理技术领域。包括过滤器、流量计、正压隔膜泵、加热装置、氚化水蒸气分离器、吹扫气传输管，本实用新型利用半透膜的选择透过性，氚化水分子穿透膜的速率数百倍于空气其它分子，将高纯氮气（或其他惰性气体）作为吹扫气，及时将膜外侧的氚化水蒸气吹扫排出，同时在外部设置加热装置，将温度保持在50℃左右，有效提高了氚化水蒸气的分离率与透过性。本实用新型设置两个步骤对装置进行自动清洗，既解决了现有技术上清洗繁琐的问题，又避免了因样品残留而影响测量结果。

Description

一种空气中氚化水采样前预分离装置

技术领域

本实用新型涉及气体样品采样前处理技术领域，特别涉及于一种空气中氚化水采样前预分离装置。

背景技术

氚在自然界中以氚化水、氚气和有机烃合物的形式存在，天然产生的氚保持极低的稳定含量。其中，氚主要以氚化水的形式存在，化学性能上与普通的水完全相同，极易被生物体吸收，但氚化水的毒性是氚气的10000倍以上，因此，对反应堆等设备的周边环境进行氚监测是十分有必要的。对空气中氚的监测，需要对氚进行取样捕集，当前行业中普遍使用以下两种方法：

使用干燥吸附剂对氚化水蒸气进行吸附分离，然后高温蒸发干燥吸附剂中的氚化水蒸气，使用冷阱对氚化水蒸气进行捕集。

直接使用冷阱对氚化水蒸气进行捕集，或者使用多个冷阱对氚化水蒸气进行循环捕集。

上述两种方法捕集率一般，捕集率存在较大的波动（稳定性较差）；在对氚化水蒸气进行采样时，无法高效且持续地将氚化水与空气中的其他物质分离，后续进行氚碳采样时存在误捕集碳-14的概率，而碳-14将影响氚化水样品在闪烁液中的计数率，影响测量结果；同时，两种方法操作复杂，清洗器具、管道时较为繁琐。其中，若使用干燥吸附剂，其吸附过于缓慢，需要长时间取样，能耗较大。

实用新型内容

（1）技术方案

为了解决上述技术问题，提高捕集效率，有必要在对氚化水蒸气进行捕集前，对氚化水蒸气进行高效的预分离，本实用新型提供一种空气中氚化水采样前预分离装置，实现对氚化水蒸气的持续有效分离，包括过滤器、流量计、正压隔膜泵、加热装置、氚化水蒸气分离器、吹扫气传输管，所述过滤器通过管道与所述流量计一端相连，所述流量计另一端通过管道与所述正压隔膜泵一端相连，所述正压隔膜泵另一端通过管道与氚化水蒸气分离器的进气口A相连，所述氚化水蒸气分离器外部设置有所述加热装置，所述吹扫气传输管分支两路，一路通过管道与所述氚化水蒸气分离器的进气口B连接，另一路通过管道与所述流量计连接，所述氚化水蒸气分离器的出气口A连接两条管道，其中一条管道通过氚化水传输管连接氚化水蒸气捕集装置，另一条管道通过润洗收集管连接回收装置，所述氚化水蒸气分离器的出气口B连接两条管道，其中一条管道通过回收管连接回收装置，另一条管道连通输送管。

优选地，所述氚化水蒸气分离器包括一个圆柱形壳体，所述进气口A设置在壳体左侧，所述出气口B设置在壳体右侧，所述进气口B设置在壳体上部，所述出气口A设置在壳体下部，所述壳体内部装有半透膜。

优选地，所述过滤器与所述流量计的连接管道上设有阀门A。

优选地，所述吹扫气传输管与所述流量计的连接管道上设有阀门B。

优选地，所述吹扫气传输管与所述进气口B连接的管道上设有阀门C。

优选地，所述氚化水传输管上设有阀门D，所述润洗收集管上设有阀门E。

优选地，所述回收管上设有阀门F，所述输送管上设有阀门G。

（2）有益效果

本实用新型提供一种空气中氚化水采样前预分离装置，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型利用半透膜的选择透过性，氚化水分子穿透膜的速率数百倍于空气其它分子，将高纯氮气（或其他惰性气体）作为吹扫气，及时将膜外侧的氚化水蒸气吹扫排出，同时在外部设置加热装置，将温度保持在50℃左右，有效提高了氚化水蒸气的分离率与透过性，解决了现有技术上因吸附时间越长导致吸附能力越低的问题，同时实现了空气中的氚化水蒸气的持续高效分离，降低了氚化水捕集时对碳-14的误捕集，减少液闪测量时碳-14对计数率的干扰；前置一个过滤器，具备良好的疏水性，对空气中粉尘等固体悬浮物进行过滤的同时减少对氚化水蒸气的吸附，有效延长正压隔膜泵与氚化水蒸气分离器的滤膜使用寿命，降低频繁更换滤膜需要的人力与物力；本实用新型结构小巧，操作简单，后续的维护工作极少，可以在恶劣的环境中使用；同时充分考虑了样品残留而导致的问题，设置两个步骤对装置进行自动清洗，既解决了现有技术上清洗繁琐的问题，又避免了因样品残留而影响测量结果。

附图说明

图1 为本实用新型的连接结构示意图。

附图标记为：1-过滤器、2-流量计、3-正压隔膜泵、4-加热装置、5-氚化水蒸气分离器、51-进气口A、52-进气口B、53-出气口A、54-出气口B、6-吹扫气传输管、7-氚化水传输管、8-润洗收集管、9-阀门A、10-阀门B、11-阀门C、12-阀门D、13-阀门E、14-阀门F、15-阀门G、16-回收管、17-输送管。

具体实施方式

实施例1

结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型所述的一种空气中氚化水采样前预分离装置，包括过滤器1、流量计2、正压隔膜泵3、加热装置4、氚化水蒸气分离器5、吹扫气传输管6，所述过滤器1通过管道与所述流量计2一端相连，所述流量计2另一端通过管道与所述正压隔膜泵3一端相连，所述正压隔膜泵3另一端通过管道与氚化水蒸气分离器5的进气口A51相连，所述氚化水蒸气分离器5外部设置有所述加热装置4，所述吹扫气传输管6分支两路，一路通过管道与所述氚化水蒸气分离器5的进气口B52连接，另一路通过管道与所述流量计2连接，所述氚化水蒸气分离器5的出气口A53连接两条管道，其中一条管道通过氚化水传输管7连接氚化水蒸气捕集装置，另一条管道通过润洗收集管8连接回收装置，所述氚化水蒸气分离器5的出气口B54连接两条管道，其中一条管道通过回收管16连接回收装置，另一条管道连通输送管17，输送管17连接后续的装置。

所述氚化水蒸气分离器5包括一个圆柱形壳体，所述进气口A51设置在壳体左侧，所述出气口B设置在壳体右侧，所述进气口B设置在壳体上部，所述出气口A设置在壳体下部，所述壳体内部装有半透膜。

所述过滤器1与所述流量计2的连接管道上设有阀门A9，所述吹扫气传输管6与所述流量计2的连接管道上设有阀门B10，所述吹扫气传输管6与所述进气口B52连接的管道上设有阀门C11，所述氚化水传输管7上设有阀门D12，所述润洗收集管8上设有阀门E13，所述回收管16上设有阀门F14，所述输送管17上设有阀门G15。

收集氚化水蒸气时，阀门A9、阀门C11、阀门D12、阀门G15处于开启状态，其余阀门处于关闭状态。含有氚化水蒸气的空气通过过滤器1与流量计2后，由正压隔膜泵3输入到氚化水蒸气分离器5中，气体通过由选择透过性良好的半透膜（或同等特性材料），在压力差的作用下，氚化水渗透扩散到膜外侧，其余气体由出气口B54排出；高纯氮气（或其它惰性气体）作为吹扫气，通过吹扫气传输管6通入氚化水蒸气分离器5中，吹扫聚集在膜外侧的氚化水蒸气，氚化水蒸气从出气口A53排出，通过氚化水传输管7传输到氚化水捕集装置中；同时，加热装置4对氚化水蒸气分离器5进行加热，保持稳定的高温，以确保氚化水蒸气不冷凝。

对装置进行清洗时，分为两个步骤：1.通入含H2O（无氚水）氮气，对装置进行清洗；2.通入待测样品，对装置进行润洗。

1.通入含H2O（无氚水）氮气清洗时，阀门B10、阀门C11、阀门E13、阀门F14处于开启状态，其余阀门处于关闭状态。含H2O（无氚水）氮气分为两路对装置进行清洗：一路对膜内侧进行清洗，一路对膜外侧进行清洗，清洗后的气体被收集于回收装置中。

2.通入待测样品进行润洗时，阀门A9、阀门C11、阀门E13、阀门F14处于开启状态，其余阀门处于关闭状态。待测样品润洗膜内侧，高纯氮气（或其它惰性气体）吹扫膜外侧，经过一段时间的样品润洗后，装置内残留的气体与待测样品组分一致，润洗气体被收集至回收装置中。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种空气中氚化水采样前预分离装置，其特征在于，包括过滤器（1）、流量计（2）、正压隔膜泵（3）、加热装置（4）、氚化水蒸气分离器（5）、吹扫气传输管（6），所述过滤器（1）通过管道与所述流量计（2）一端相连，所述流量计（2）另一端通过管道与所述正压隔膜泵（3）一端相连，所述正压隔膜泵（3）另一端通过管道与氚化水蒸气分离器（5）的进气口A（51）相连，所述氚化水蒸气分离器（5）外部设置有所述加热装置（4），所述吹扫气传输管（6）分支两路，一路通过管道与所述氚化水蒸气分离器（5）的进气口B（52）连接，另一路通过管道与所述流量计（2）连接，所述氚化水蒸气分离器（5）的出气口A（53）连接两条管道，其中一条管道通过氚化水传输管（7）连接氚化水蒸气捕集装置，另一条管道通过润洗收集管（8）连接回收装置，所述氚化水蒸气分离器（5）的出气口B（54）连接两条管道，其中一条管道通过回收管（16）连接回收装置，另一条管道连通输送管（17）。

2.根据权利要求1所述的一种空气中氚化水采样前预分离装置，其特征在于，所述氚化水蒸气分离器（5）包括一个圆柱形壳体，所述进气口A（51）设置在壳体左侧，所述出气口B设置在壳体右侧，所述进气口B设置在壳体上部，所述出气口A设置在壳体下部，所述壳体内部装有半透膜。

3.根据权利要求1所述的一种空气中氚化水采样前预分离装置，其特征在于，所述过滤器（1）与所述流量计（2）的连接管道上设有阀门A（9）。

4.根据权利要求1所述的一种空气中氚化水采样前预分离装置，其特征在于，所述吹扫气传输管（6）与所述流量计（2）的连接管道上设有阀门B（10）。

5.根据权利要求1所述的一种空气中氚化水采样前预分离装置，其特征在于，所述吹扫气传输管（6）与所述进气口B（52）连接的管道上设有阀门C（11）。

6.根据权利要求1所述的一种空气中氚化水采样前预分离装置，其特征在于，所述氚化水传输管（7）上设有阀门D（12），所述润洗收集管（8）上设有阀门E（13）。

7.根据权利要求1所述的一种空气中氚化水采样前预分离装置，其特征在于，所述回收管（16）上设有阀门F（14），所述输送管（17）上设有阀门G（15）。

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