CN219507694U - 一种氚样品蒸馏过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氚样品蒸馏过滤装置，属于氚样品蒸馏过滤技术领域，解决了现有氚水样品的蒸馏过程和离子交换过程是需要分开处理，导致操作复杂、效率低下以及冷凝效果差中的至少一个问题。氚样品蒸馏过滤装置包括直接连接的蒸馏装置和离子交换柱，所述蒸馏装置具有蒸馏瓶和冷凝管组件，所述蒸馏瓶具有蒸汽排出管，冷凝管组件具有蒸汽进口和蒸馏液出口，所述蒸汽进口与所述蒸汽排出管连通；所述离子交换柱具有进液口和出液口，所述蒸馏液出口与所述进液口直接连通，由所述出液口流出的氚水样品收集在集样瓶中。本实用新型实现了氚水样品的蒸馏过程和离子交换过程连续进行，操作简单，显著提升了实验效率。

Description

一种氚样品蒸馏过滤装置

技术领域

本申请属于氚样品蒸馏过滤技术领域，具体而言涉及一种氚样品蒸馏过滤装置。

背景技术

氚水样品制备过程包括蒸馏过程和离子交换过程，现有氚水样品的蒸馏过程和离子交换过程是需要分开处理的，操作复杂，效率低下，实验时间长达6-8h；自动化程度低，全程需要人员参与。且由于蒸馏和离子交换过程不是连续进行，存在二次污染环境的可能性，也会浪费试剂、人力和空间。同时氚水样品在多次转移过程中会交叉污染，环境中的粉尘会影响氚水过滤效果，同时增大实验过程本底。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种氚样品蒸馏过滤装置，用以解决现有氚水样品的蒸馏过程和离子交换过程是需要分开处理的，导致操作复杂、效率低下、冷凝效果差以及离子交换树脂利用率低中的至少一个问题。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种氚样品蒸馏过滤装置，包括直接连接的蒸馏装置和离子交换柱，其中，所述蒸馏装置具有蒸馏瓶和冷凝管组件，所述蒸馏瓶具有蒸汽排出管，冷凝管组件具有蒸汽进口和蒸馏液出口，所述蒸汽进口与所述蒸汽排出管连通；所述离子交换柱具有进液口和出液口，所述蒸馏液出口与所述进液口直接连通，由所述出液口流出的氚水样品收集在集样瓶中。

进一步地，所述出液口连接有排液软管。

进一步地，还包括支撑座，所述冷凝管组件与离子交换柱均设置在所述支撑座上，冷凝管组件位于所述离子交换柱的上方。

进一步地，所述冷凝管组件的内管为螺旋管。

进一步地，所述冷凝管组件的外管为锥形管。

进一步地，所述蒸馏瓶的蒸汽排出管与所述冷凝管的蒸汽进口密封连接，所述冷凝管的蒸馏液出口与所述离子交换柱的进液口密封连接。

进一步地，所述离子交换柱具有筒体，所述筒体内装有树脂，所述筒体上设有通气孔，所述通气孔位于所述筒体内的树脂顶面上方。

进一步地，还包括冷却水组件，被配置为提供冷却水。

进一步地，所述蒸馏装置还包括加热装置，所述加热装置用于对所述蒸馏瓶内的待处理水样进行加热并产生蒸汽。

进一步地，所述加热装置设有液位控制器和温度控制器。

与现有技术相比，本实用新型提供的氚样品蒸馏过滤装置，将冷凝管组件与离子交换柱集成设置，能够使氚水样品的蒸馏过程和离子交换过程连续进行，操作简单，提高了效率，实验时间由6-8h缩减至3-4h，减少样品处理过程中的二次污染。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型提供的氚样品蒸馏过滤装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的冷凝管组件的结构示意图；

图3为本实用新型提供的离子交换柱的结构示意图；

图4为本实用新型提供的冷却水组件的结构示意图。

附图标记：

1-蒸馏瓶；11-蒸汽排出管；2-加热装置；21-液位控制器；22-温度控制器；3-冷凝管组件；31-外管；311-进水口；312-出水口；32-内管；33-冷却水流动空间；4-离子交换柱；41-排液软管；42-固定件；421-第一链带；422-第二链带；423-拉头；43-高度调节件；431-横杆；432-限位部；44-排水阀；45-通气孔；46-进液口；47-出液口；5-集样瓶；6-冷却水组件；61-水箱；62-供水管；63-回水管；64-水泵；65、液体流量阀；66、第一温度传感器；67、第二温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型的一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

本实用新型的一个具体实施例，如图1至图2所示，公开了一种氚样品蒸馏过滤装置，包括直接连接的蒸馏装置和离子交换柱4，其中，所述蒸馏装置包括蒸馏瓶1和冷凝管组件3，蒸馏瓶1被配置为容纳待处理水样，所述蒸馏瓶1具有蒸汽排出管11，冷凝管组件3具有蒸汽进口和蒸馏液出口，所述蒸汽进口与所述蒸汽排出管11连通；所述离子交换柱4具有筒体，筒体内装有树脂，蒸馏液在离子交换柱4中与树脂混合，树脂能够吸附蒸馏液中的有机物和离子；所述离子交换柱4具有进液口46和出液口47，所述蒸馏液出口与所述进液口46直接连通，由所述出液口47流出的氚水样品收集在集样瓶5中。

实施时，将待处理水样装入蒸馏瓶1中并封住蒸馏瓶1的瓶口，启动蒸馏装置，对蒸馏瓶1中的待处理水样进行加热，蒸馏瓶1内产生的蒸汽通过蒸汽排出管11进入冷凝管组件3中冷凝产生蒸馏液，蒸馏液向下流动直接流入离子交换柱4中，在离子交换柱4中进行吸附分离，去除掉蒸馏液中的有机物和离子，完成吸附后的氚水样品装入集样瓶5中。

本实施例中，所述出液口47连接有排液软管41，所述集样瓶5的瓶口位于所述排液软管41的滴液口的下方。如图3所示，所述排液软管41通过固定件42固定在所述离子交换柱4的外壁上，所述排液软管41能够弯折成S型，S型的排液软管41具有弯折低点位置和弯折最高点位置，所述排液软管41的弯折最高点位置能够由高度调节件43调节。通过调节排液软管41的弯折最高点高度可以自由的调节离子交换柱4内的蒸馏液液面高度，在处理过程中，调节排液软管41的弯折最高点高于筒体内树脂的顶面，从而能使离子交换柱4内的蒸馏液液面高于树脂高度，使得树脂一直浸没于蒸馏液中，充分混合，增长离子交换时间，去除有机物和离子的作用更加高效，提高树脂的使用率；而且，还可以通过调节排液软管的弯折最高点高度与离子交换柱内的液面差，利用液面差产生的虹吸现象，从而实现调节排出吸附后的氚水样品的流速。

进一步地，排液软管41的弯折低点位置设有排水阀44，在实验结束后，离子交换柱4和排液软管41中都会残留大量的液体样品，打开排水阀44可以在不用拆卸的情况下将液体排干净，同时在清洗管路的时候也可以达到相同的作用。

在其中一种可选实施方式中，所述固定件42为拉链结构，包括第一链带421、第二链带422和拉头423，第一链带421设于所述离子交换柱4的外壁上，所述第二链带422设于所述排液软管41上，通过所述拉头423实现所述第一链带421和第二链带423的连接与分离。将固定件42设置为拉链结构，方便操作。

在其中一种可选实施方式中，所述高度调节件43包括横杆431以及设于所述横杆431上的限位部432，所述横杆431设于所述离子交换柱4的外壁上，所述排液软管41能够横跨固定在所述限位部432上，由限位部432限定排液软管41的弯折最高点位置。

由于蒸馏瓶1的蒸汽排出管11与冷凝管3的蒸汽进口、冷凝管3的蒸馏液出口与离子交换柱4的进液口46之间紧密连接，而离子交换柱4中装填树脂会有一定的渗透压阻止空气流通，当冷凝管中的蒸汽没法及时液化不断积累，导致树脂与冷凝管上部分的蒸汽之间有一段空气没法排出，气压不断变大，不仅影响到蒸汽液化效果，同时使得液化后的水受到这气压向上的力和自重平衡没法正常流下来。因此，本实施例中在离子交换柱4的筒体上设有通气孔45，所述通气孔45位于所述筒体内的树脂顶面上方，当内部蒸气压变大的时候，通气孔45可以及时排出空气，平衡内外压力差，从而保证蒸馏过滤过程的顺利进行。

本实施例中，氚样品蒸馏过滤装置还包括支撑座，冷凝管组件3与离子交换柱4均设置在所述支撑座上，冷凝管组件3位于所述离子交换柱4的上方，内管32下端的蒸馏液出口能够装入离子交换柱4的进液口46。冷凝管组件3与离子交换柱4的连接方式包括但不限定于以下两种方式：第一种方式，冷凝器32下端管路与离子交换柱4采用螺纹结构连接，冷凝器32下端设有外螺纹，离子交换柱4的顶端设有内螺纹，两者可以快速拆卸，该结构稳定牢固；第二种方式，冷凝器32下端通过圆形橡皮塞插接入离子交换柱4，具体而言，圆形橡皮塞设有中心通孔，中心通孔的直径和冷凝器32下端管路直径相等，圆形橡皮塞的外径和离子交换柱4的内径相等，然后由圆形橡皮塞进行连接，方便拆装。

本实施例中，冷凝管组件3具有外管31和内管32，所述内管32与外管31之间形成冷却水流动空间33，所述外管31的下部设置进水口311，所述外管31的上部设有出水口312；所述内管32的上端开口为蒸汽进口，蒸汽进口与蒸汽排出管11连通；内管32的下端开口为蒸馏液出口；离子交换柱4位于所述冷凝管组件3的下方，所述内管32的蒸馏液出口与所述进液口46连通。

在其中一种可选实施方式中，由所述蒸汽进口至所述蒸馏液出口的方向，即由上向下，所述螺旋管的管径逐渐变小，也就是说，螺旋管的上部空间大，下部空间小；相应的，与所述螺旋管纵向对应位置的所述外管31的管径逐渐变小。此结构设置使得内管32的螺旋管上部空间大，能够使刚进入螺旋管的蒸汽相对较长的停留时间和冷却接触面积，避免蒸汽在内管32中流速过快而降低冷凝效果。

为了提升冷凝管组件的冷凝效率，如图2所示，将外管31设置为锥形管，沿着蒸气在内管32中的流动方向，即由上向下，外管31的管径逐渐变小，外管31的内壁至等高处内管31的外壁之间的距离由大变小。图2中示出的内管32可以为锥形管，也可以为螺旋管。上述结构设置，将冷却水流动空间33的上部容积大于下部容积，在单位高度范围内，上部分冷却水流动空间能够容纳更多的冷却水，提高蒸汽冷却接触面积。从而降低冷却水流动空间33上部与下部水温的温差，尽量使冷却水流动空间33上、下冷却水的水温一致，从而使蒸汽已进入内管32就具有较低的冷凝环境，使得上半部分的水蒸气快速冷却成水，进而提升了冷凝管的冷凝效率，加速实验过程。

为了保证冷却水长时间保持较低的冷却温度，本实施例的氚样品蒸馏过滤装置还包括冷却水组件6，被配置为提供冷却水，其中，冷却水可以是常温水，也可以是低于常温的水。具体而言，参见图4，冷却水组件6包括水箱61、供水管62、回水管63和水泵64，所述水泵64设于供水管62上，所述供水管62的一端连接水箱61，另一端连接所述进水口311；所述回水管63的一端连接所述出水口312，另一端连接所述水箱61。

进一步地，所述供水管62上设有液体流量阀65，通过液体流量阀65可以控制供水管62中冷却水的流量，进而控制冷凝水组件3的冷却水流动空间33内的冷却水温度；其中，所述水箱61内设有第一温度传感器66，可以实时监测水箱内的冷却水水温；所述回水管63上设有第二温度传感器67，可以实时监测回水管63中的水温，该水温反应从冷凝管组件的出水口312流出的冷却水温度。可以根据监测到的温度参数，当出水口312的冷却水温度过高/过低时，利用液体流量阀65调节供入冷凝管组件3的冷却水的流量，使冷却水流动空间33内的冷却水维持一定温度范围，在保证冷凝效果的前提下，达到自动调节水流减少资源浪费的作用。

本实施例中，加热装置2设有液位控制器21和温度控制器22。其中，液位控制器21可以实时监测蒸馏瓶1中的液面高度，温度控制器22能够控制加热装置的加热温度并实时监测蒸馏瓶1内的温度，当监测到蒸馏瓶1内的液面低于一定高度或者蒸馏瓶内的温度高于一定温度时，可以判断出样品蒸馏完成，加热装置会自动断电，以确保实验安全。

与现有技术相比，本实施例提供的氚样品蒸馏过滤装置，至少具有如下有益效果之一：

1、将冷凝管组件与离子交换柱集成设置，二者直接连接，能够使氚水样品的蒸馏过程和离子交换过程连续进行，操作简单，实验时间缩短至3-4h，显著提高了效率，而且能够减少样品处理过程中的二次污染。

2、离子交换柱的出液口连接排液软管，通过调节排液软管的弯折最高点高度可以自由的调节离子交换柱内的蒸馏液液面高度，由传统靠重力的直流式离子交换过程设计成由排液软管液体流出产生的虹吸驱动离子交换过程，使得离子交换可控，高效。在处理过程中，不仅可以通过调节排液软管的弯折最高点高于筒体内树脂的顶面，使离子交换柱内的蒸馏液液面高于树脂高度，促进蒸馏液和树脂的充分混合，提高有机物和离子的去除效果，提高树脂的使用率；而且，还可以通过调节排液软管的弯折最高点高度与离子交换柱内的液面差，以实现排出吸附后的氚水样品的流速调节。

3、冷凝管设计成上大下小呈锥形状，冷凝管内的螺旋管管径逐渐变小，使得螺旋管上部空间大，能够使蒸汽停留相对较长的时间，避免蒸汽在螺旋管中流速过快而降低冷凝效果。

4、冷凝管入口至出口方向，外管的管径逐渐变小，外管的内壁至螺旋管外壁之间的距离较传统冷凝管大，在单位体积内能存满更多的冷却水，减少冷却水在上下热对流过程，增大蒸汽冷却面积，提升了冷凝效率，加速了实验过程。

5、冷却水组件实现冷却水进行循环利用，减少水资源浪费。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，包括直接连接的蒸馏装置和离子交换柱，其中，所述蒸馏装置具有蒸馏瓶和冷凝管组件，所述蒸馏瓶具有蒸汽排出管，冷凝管组件具有蒸汽进口和蒸馏液出口，所述蒸汽进口与所述蒸汽排出管连通；所述离子交换柱具有进液口和出液口，所述蒸馏液出口与所述进液口直接连通，由所述出液口流出的氚水样品收集在集样瓶中。

2.根据权利要求1所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，所述出液口连接有排液软管。

3.根据权利要求1所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，还包括支撑座，所述冷凝管组件与离子交换柱均设置在所述支撑座上，冷凝管组件位于所述离子交换柱的上方。

4.根据权利要求1所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，所述冷凝管组件的内管为螺旋管。

5.根据权利要求4所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，所述冷凝管组件的外管为锥形管。

6.根据权利要求1所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，所述蒸馏瓶的蒸汽排出管与所述冷凝管的蒸汽进口密封连接，所述冷凝管的蒸馏液出口与所述离子交换柱的进液口密封连接。

7.根据权利要求6所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，所述离子交换柱具有筒体，所述筒体内装有树脂，所述筒体上设有通气孔，所述通气孔位于所述筒体内的树脂顶面上方。

8.根据权利要求1所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，还包括冷却水组件，被配置为提供冷却水。

9.根据权利要求1所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，所述蒸馏装置还包括加热装置，所述加热装置用于对所述蒸馏瓶内的待处理水样进行加热并产生蒸汽。

10.根据权利要求9所述的氚样品蒸馏过滤装置，其特征在于，所述加热装置设有液位控制器和温度控制器。