一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统技术方案

技术编号:15377229 阅读:125 留言:0更新日期:2017-05-18 21:16
本实用新型专利技术属于水中溶解气体含量及同位素组成测定领域,具体公开供用于水中溶解氙气的提取纯化系统,该系统包括水样释放及溶解气体提取系统,以及与水样释放及溶解气体提取系统连通的气体纯化及分离系统。本实用新型专利技术解决了在氙气提取分离过程中水蒸气移除不彻底,氙气分离不完全的问题。

Extraction and purification system for dissolving xenon in water

The utility model belongs to the content of dissolved gas and water isotope composition determination, extraction and purification system for particular dissolved xenon, the system includes water release and dissolved gas extraction system and purification system is communicated with the gas and water release and dissolved gas extraction and separation system. The utility model solves the problem that the water vapor is not removed thoroughly and the xenon separation is incomplete in the process of xenon extraction and separation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统
本技术属于水中溶解气体含量及同位素组成测定领域,具体涉及一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统。
技术介绍
水中溶解氙气及同位素组成的测定在核军工及民用核电站泄露监测方面具有非常重要的示踪作用,在避免空气污染的条件下,合理采样并完全提取其中的溶解氙是完成水中氙气含量及同位素组成的前提。在取样方面,国内基本采用玻璃管并在其两端用玻璃阀门密封取样,这种方式有两个弊端:1)阀门存在死角,很难完全赶走空气气泡2)玻璃容器材料漏率较大,长时间存放会导致空气与水中溶解气体交换导致污染,国外少数实验室采用铜管取样,取样结束后用压钳压紧密封,这种方式克服了玻璃容器采样方式的缺点,但是在用压钳压紧密封的过程中,压紧的程度很难掌握,成功率不高,更重要的是,铜管内水样释放的过程中,密封处压钳是在大气环境下松开,然后再与密封面90。平面上用大力钳在大气环境下打开铜管,很容易使铜管损坏,导致空气污染。在水样中氙气提取纯化方面,现有实验室采用液氮冷阱或者酒精-干冰冷阱除去水蒸气,但是这很难保证水蒸气的彻底移除,很容易对测试仪器造成污染;在分离惰性气体中除氙气以外的其他气体过程中,利用气体冷凝温度的不同,采用装有活性炭的低温冷泵依次分离,而氙气在325K的温度下依然有氙气被吸附在活性炭表面,此温度已经达到了低温冷泵的温度上限,因此很难彻底将水中溶解氙气彻底分离,这也对极低含量氙气的水样测试造成了很大的困难。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统,解决了水样从取样铜管向氙气提取纯化系统过程中的安全可靠性,氙气提取分离过程中水蒸气移除不彻底,氙气分离不完全的问题。实现本技术目的的技术方案:一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统,该系统包括水样释放及溶解气体提取系统,以及与水样释放及溶解气体提取系统连通的气体纯化及分离系统。所述的水样释放及溶解气体提取系统包括三通卡套密封接头、夹断后的取样无氧铜管、铜管压裂器、不锈钢瓶、超声波振荡仪、第一金属阀门、第三金属阀门和第一无油分子泵组,三通卡套密封接头上部设有夹断后的取样无氧铜管,三通卡套密封接头底部设有铜管压裂器,三通卡套密封接头右端连接气体纯化分离系统,取样铜管贯穿三通卡套密封接头,且取样铜管底部位于铜管压裂器内;铜管压裂器底部设有不锈钢瓶,不锈钢瓶底部放置于超声波振荡仪内;三通卡套密封接头侧面出口分别与第三金属阀门、第一金属阀门的一端连通,第一金属阀门的另一端与第一无油分子泵组的出口连通。所述的铜管压裂器包括波纹管、驱动杆和玻璃观察窗,取样铜管底部位于铜管压裂器的驱动杆的压头位置,铜管压裂器的壳体一侧内设有波纹管,驱动杆一端位于壳体外,驱动杆另一端贯穿壳体、波纹管;铜管压裂器中央设有玻璃观察窗。所述的气体纯化及分离系统包括第一皮拉尼规、玻璃冷阱、第一分子筛冷阱、第二皮拉尼规、第一吸气剂泵、活性炭冷阱、第二吸气剂泵、第二分子筛冷阱、离子规、第二分子泵组、低温冷泵、质谱仪、小体积容器和132Xe标准气瓶,水样释放及溶解气体提取系统的第三金属阀门的另一端分别与第一皮拉尼规的一端、玻璃冷阱的入口连通,玻璃冷阱出口分别与第一分子筛冷阱的一端、第二分子筛冷阱的入口、第一吸气剂泵的一端连通,第二分子筛冷阱的出口与第二吸气剂泵的一端、第二皮拉尼规的一端、活性炭冷阱连通;活性炭冷阱分别与小体积容器的一端、质谱仪的进气口、低温冷泵的一端、离子规的一端、第二分子泵组的抽气口连通,第二分子泵组的抽气口、离子规还与水样释放及溶解气体提取系统的出口连通。所述的玻璃冷阱出口与第一分子筛冷阱之间设有第四金属阀门,第四金属阀门与第二分子筛冷阱的入口之间设有第五金属阀门,第四金属阀门与第一吸气剂泵之间依次设有第六金属阀门、第七金属阀门;所述的活性炭冷阱与小体积容器之间依次设有第八金属阀门、第十金属阀门;所述的小体积容器的与132Xe标准气瓶之间设有第九金属阀门;所述的第八金属阀门与质谱仪的进气口之间依次设有第十一金属阀门、第十六金属阀门;第十一金属阀门与低温冷泵之间设有第十五金属阀门,第十一金属阀门与第二分子泵组的抽气口之间依次设有第十四金属阀门、第十三金属阀门;第十四金属阀门位于第二分子泵组与离子规之间,第十四金属阀门、第十三金属阀门、离子规与水样释放及溶解气体提取系统的第三金属阀门之间设有与第二金属阀门。本技术的有益技术效果:本技术的水样是在真空环境下,在压裂器内从取样铜管向系统释放,不会被空气污染,保证了释放过程的安全可靠;释放至系统后,在连接气体析出的不锈钢瓶和玻璃冷阱的管路内,放入和管路内径仅差0.6mm的不锈钢棒,可以在保证氙气完全转移的前提下,很好的抑制水蒸气向氙气纯化分离系统的转移;设计的玻璃冷阱可以监测转移过程水蒸气的量,以防过量的水蒸气污染系统;纯化分离系统中在常温分子筛阱两侧分别设置分子筛冷阱和活性炭冷阱,可以实现混有水蒸气的氙气反复循环干燥,并通过第二皮拉尼规监测气体除水蒸气的程度;在分子筛冷阱和活性炭冷阱之间设计由第六金属阀门连接的管路,可以避免少量氙气由于分子筛阱阻力较大而无法彻底转移至活性炭阱的问题;设计第一吸气剂泵和第二吸气剂泵,且在不同温度下吸气,可以保证活性气体的完全吸附;设计的与低温冷泵接触的不锈钢管未装有活性炭,虽然相比于装有活性碳的不锈钢管需要更低的温度冷凝气体,但是可以确保氙气的完全释放,特别适合于极低含量溶解氙气水样的分析。附图说明图1为本技术所提的一种水样取样装置的结构示意图;图2为本技术所提供的一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统的结构示意图。图中:1为第一硅胶管,2为夹钳的弧面工具钢夹头,3为第一不锈钢卡箍,4为取样无氧铜管,5为第二不锈钢卡箍,6为第二硅胶管,7为第三不锈钢卡箍,8为旋片水泵,9为第四不锈钢卡箍,10为第三硅胶管,11为夹断后的取样无氧铜管,12为三通卡套密封接头,13为铜管压裂器,14为波纹管,15为驱动杆,16为不锈钢瓶,17为玻璃观察窗,18为超声振荡仪,19为第一无油分子泵组,20为第一金属阀门,21为第二金属阀门,22为第三金属阀门,23为第一皮拉尼规,24为不锈钢棒,25为玻璃冷阱,26为第四金属阀门,27为分子筛冷阱,28为第五金属阀门,29为第六金属阀门,30为第二皮拉尼规,31为第一吸气剂泵,32为第七金属阀门,33为第八金属阀门,34为第九金属阀门,35为第十金属阀门,36为第十一金属阀门,37为活性炭冷阱,38为第二吸气剂泵,39为第十二金属阀门,40为第二沸石冷阱,41为离子规,42为第十三金属阀门,43为第二分子泵组,44为第十四金属阀门,45为第十五金属阀门,46为第十六金属阀门,47为质谱仪,48为低温冷泵,49为小体积容器,50为132Xe标准气瓶。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。如图1所示,本技术所提的一种水样取样装置,该装置包括第一硅胶管1、夹钳、第一不锈钢卡箍3、取样无氧铜管4、第二不锈钢卡箍5、第二硅胶管6、第三不锈钢卡箍7、旋片水泵8、第四不锈钢卡箍9、第三硅胶管10,旋片水泵8进水口与待测水样通过第三硅胶管10连接,并用第四不锈钢卡箍9夹紧第三硅胶管10,旋片水泵8出水口通过第二硅胶本文档来自技高网...
一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统

【技术保护点】
一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统,其特征在于:该系统包括水样释放及溶解气体提取系统,以及与水样释放及溶解气体提取系统连通的气体纯化及分离系统。

【技术特征摘要】
1.一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统,其特征在于:该系统包括水样释放及溶解气体提取系统,以及与水样释放及溶解气体提取系统连通的气体纯化及分离系统。2.根据权利要求1所述的一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统,其特征在于:所述的水样释放及溶解气体提取系统包括三通卡套密封接头(12)、夹断后的取样无氧铜管(11)、铜管压裂器(13)、不锈钢瓶(16)、超声波振荡仪(18)、第一金属阀门(20)、第三金属阀门(22)和第一无油分子泵组(19),三通卡套密封接头(12)上部设有夹断后的取样无氧铜管(11),三通卡套密封接头(12)底部设有铜管压裂器(13),三通卡套密封接头(12)右端连接气体纯化分离系统,取样铜管(11)贯穿三通卡套密封接头(12),且取样铜管(11)底部位于铜管压裂器(13)内;铜管压裂器(13)底部设有不锈钢瓶(16),不锈钢瓶(16)底部放置于超声波振荡仪(18)内;三通卡套密封接头(12)侧面出口分别与第三金属阀门(22)、第一金属阀门(20)的一端连通,第一金属阀门(20)的另一端与第一无油分子泵组(19)的出口连通。3.根据权利要求2所述的一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统,其特征在于:所述的铜管压裂器(13)包括波纹管(14)、驱动杆(15)和玻璃观察窗(17),取样铜管(11)底部位于铜管压裂器(13)的驱动杆(15)的压头位置,铜管压裂器(13)的壳体一侧内设有波纹管(14),驱动杆(15)一端位于壳体外,驱动杆(15)另一端贯穿壳体、波纹管(14);铜管压裂器(13)中央设有玻璃观察窗(17)。4.根据权利要求3所述的一种用于水中溶解氙气的提取纯化系统,其特征在于:所述的气体纯化及分离系统包括第一皮拉尼规(23)、玻璃冷阱(25)、第一分子筛冷阱(27)、第二皮拉尼规(30)、第一吸气剂泵(31)、活性炭冷阱(37)、第二吸气剂泵(38)、第二分子筛冷阱(40)、离子规(41)、第二分子泵组(43)、低温冷泵(48...

【专利技术属性】
技术研发人员:李军杰刘汉彬张佳金贵善张建锋韩娟钟芳文
申请(专利权)人:核工业北京地质研究院
类型:新型
国别省市:北京,11

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