專利名稱：低水汽的自然排廢化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣液分離裝置，具體說，涉及一種低水汽的自然排廢化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相發(fā)生法是原子光譜測量中廣泛采用的一種高效進(jìn)樣技術(shù)，其一般方法是將含有被測元素的溶液在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)環(huán)境中與還原劑溶液混合，混合后的液體在一定尺寸的管道中充分反應(yīng)，反應(yīng)形成的氣液混合物在分離器中分成兩相，其中液相經(jīng)由排廢管路流出，而氣相則被載氣送往原子化器中檢測。傳統(tǒng)的化學(xué)氣相發(fā)生裝置如圖1所示，圖中P為蠕動泵；R為還原劑入口；S為樣品/載流入口；C為載氣入口；M為混合反應(yīng)器；D為氣液分離器；A為原子化器入口；W為廢液排放口。其化學(xué)氣相發(fā)生的過程為，含酸樣品和還原劑分別經(jīng)樣品/載流入口S和還原劑入口R處被蠕動泵P推入混合反應(yīng)器M，在混合反應(yīng)器M處發(fā)生化學(xué)氣相生成反應(yīng)，生成物和經(jīng)C導(dǎo)入的一定流量的載氣混合為氣液共存物，氣液共存物流入氣液分離器D中分成氣、液兩相。其中氣相從A處送去檢測，液相經(jīng)W處由蠕動泵P排出。
使用這種裝置進(jìn)行測量時，被測元素的傳輸效率接近100％，會使被測元素的檢測限大幅降低，但這種方式下也存在一些問題，主要集中在以下兩點(1)氣液分離后得到的氣相物中含有大量的水汽(室溫下水汽含量大約占到3％)，而這些水汽的存在會對信號造成顯著的衰減，并且降低信號的穩(wěn)定性，因此需要采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多級去水裝置；(2)當(dāng)進(jìn)行快速測量時，蠕動泵排廢會造成氣液分離器中壓力波動，這種波動會使儀器的基線噪聲加大，檢出能力降低。
除水可采用多級氣液分離器，旋風(fēng)分離或采用膜分離等手段，但其中大部分裝置僅能將氣體的露點降低到略低于室溫，并不能達(dá)到原子光譜測量的最佳要求。只有采用Nafion膜除水，可以在常溫下穩(wěn)定的得到露點大大低于室溫的氣體，而Nafion膜本身價格較高，在去水過程中又要消耗大量的干燥氣體，從經(jīng)濟(jì)角度上講成本較高；另一方面Nafion還會吸收堿性氫化物，造成信號的衰減。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種低水汽的自然排廢化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置。
本實用新型所述的水汽的自然排廢化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置是將載氣改在氣液分離器之后的氣體混合器處加入，能將氣液分離器中的反應(yīng)生成氣迅速抽出并與載氣均勻混合，這樣含水量極低的載氣，就將氣液分離器出口處含水量很高的反應(yīng)生成氣稀釋，使得送往原子化器中氣體的露點大大低于室溫，顯著提高了儀器的靈敏度和穩(wěn)定性，實現(xiàn)較為理想的干燥效果(見表1)，脫水率達(dá)到了60％，可以基本消除待測氣體中水氣含量對測量結(jié)果的影響。將原子熒光測量的靈敏度提高到與采用Nafion管相同的水平，而成本低，載氣消耗量少。
表1.不同干燥方式下載氣中的含水量

a此時反應(yīng)生成氣量與載氣的流量比約為1∶2；b水分壓，單位mmHg；c露點，單位℃；d Nafion管內(nèi)外氣流量比為1∶2；e脫水率＝(不干燥條件下水分壓-干燥條件下水分壓)÷不干燥條件下水分壓×100％由于采用連通器式自然排廢氣液分離器解決了斷續(xù)流動化學(xué)氣相發(fā)生-原子熒光檢測裝置的蠕動泵排廢造成的儀器基線噪聲加大，檢出能力降低的問題。這種氣液分離方式極大的保證了氣相待分析物壓力的穩(wěn)定性，從而保證后續(xù)檢測信號的高信噪比。


圖1是傳統(tǒng)的斷續(xù)流動化學(xué)氣相發(fā)生-原子熒光檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所述的低水汽的自然排廢化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示的氣液分離裝置的氣體混合器的第1個實例的示意圖；圖4是圖3的C-C剖視圖；圖5是圖2所示的氣液分離裝置的氣體混合器的第2個實例的示意圖；圖6是圖5的A-A剖視圖；圖7是圖2所示的氣液分離裝置的氣體混合器的第3個實例的示意圖；圖8是圖7的B-B剖視圖。
具體實施方式
參見圖2，本實用新型所述的低水汽的自然排廢化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置，包括混合反應(yīng)器4和氣液分離裝置5。所述混合反應(yīng)器4的一端通過管路2、3與輸送還原劑R和栽流S的蠕動泵1連接，另一端與氣液分離器5連接，所述氣液分離裝置5為一U形管，該U形管和混合反應(yīng)器4連接的管稱為氣相輸出管，該氣相輸出管的管口連接有氣體混合器7，另一個管的管口為通孔，該通孔下部具有開口朝下的排液管口6，當(dāng)氣液分離裝置5中的液體到達(dá)該管口時即自動流出。
工作時，在氣液分離器5的U形管內(nèi)灌水形成水封，該水封可以保證氣相待分析物不致泄漏；通孔與大氣相連，保證氣相待分析物的壓力基本恒定；當(dāng)氣液分離器下部的液體溢出排廢管口時，廢液在重力的作用下自然排出。這種氣液分離方式極大的保證了氣相待分析物壓力的穩(wěn)定性，從而保證后續(xù)檢測信號的高信噪比。
其化學(xué)氣相發(fā)生的過程為，含酸樣品S和還原劑R分別被蠕動泵1推入混合反應(yīng)器4，在混合反應(yīng)器4處發(fā)生化學(xué)氣相生成反應(yīng)，生成物排入氣液分離器5中分成氣、液兩相。其中氣相經(jīng)氣體混合器7與導(dǎo)入的一定流量的載氣C混合后經(jīng)管道送入原子化器A中檢測，液相經(jīng)廢液排放口6處自然排出。
本實用新型所述的氣體混合器7為一種抽力較強的混氣裝置，能將氣液分離器中的反應(yīng)生成氣迅速抽出并與載氣均勻混合，這樣含水量極低的載氣，就將氣液分離器出口處含水量很高的反應(yīng)生成氣稀釋，使得送往原子化器中氣體的露點大大低于室溫，顯著提高了儀器的靈敏度和穩(wěn)定性。它具有以下幾種形式。
參見圖3至圖8，所述的氣體混合器7包括混氣腔8和氣體輸入管9。
其中，圖3至圖6所述氣體輸入管9與混氣腔8相互垂直或相互傾斜成一個角度，兩者的中心線相交或相互偏置，其氣體輸入管9必須伸入混氣腔8內(nèi)，至中心位置。
圖7和圖8所述的混氣腔8套裝在氣液分離裝置5的氣相輸出管上，混氣腔8和氣相輸出管的出口端的口徑小于自身主體的尺寸。
下面列舉幾個實施例，說明其效果實施例1，所述的氣體混合器7采用圖3、4所示的氣體輸入管9與混氣腔8相互垂直的形式，由于大流量載氣在氣體混合器7中部產(chǎn)生氣旋，造成較大負(fù)壓，可以將其下部氣液分離器中化學(xué)氣相發(fā)生產(chǎn)生含待測元素的氣體完全抽入氣體混合器7上部，與載氣混合后送入原子化器A中檢測。在A處測得的露點為5℃左右，比圖1中所示的傳統(tǒng)裝置A處的露點20℃左右，有很大降低。A處采用原子熒光檢測器時，相同實驗條件下，元素絕對含量相同的樣品響應(yīng)增加了30％左右。
本實例中，自然排廢方式提高了檢測的信噪比表2中列出使用不同氣液分離器時儀器的檢測性能，表中As(III)表示三價砷，DMA表示二甲基砷酸，MMA表示一甲基砷酸，As(V)表示五價砷。從表中結(jié)果可知說明自然排廢方式確實很大的提高了測量的穩(wěn)定性。
表2不同氣液分離器的性能

實施例2，所述的氣體混合器7采用圖5和圖6所示的氣體輸入管9與混氣腔8相互成一個角度，由于大流量載氣在M2中部產(chǎn)生負(fù)壓，可以將其下部氣液分離器中化學(xué)氣相發(fā)生產(chǎn)生含待測元素的氣體完全抽入M2上部，與載氣混合后送入原子化器A中檢測。在A處測得的露點為5℃左右，比圖1中所示的傳統(tǒng)裝置A處的露點20℃左右，有很大降低。A處采用原子熒光檢測器時，相同實驗條件下，元素絕對含量相同的樣品響應(yīng)增加了30％左右。
實施例3，所述的氣體混合器7采用圖7和圖8所示的混氣腔8套裝在氣液分離裝置5的氣相輸出管上。由于大流量載氣在氣體混合器7中延切向流入，在上部小噴嘴處產(chǎn)生較強負(fù)壓，可以將其下部氣液分離器中化學(xué)氣相發(fā)生產(chǎn)生含待測元素的氣體完全抽入氣體混合器7上部，與載氣混合后送入原子化器A中檢測。在A處測得的露點為5℃左右，比圖1中所示的傳統(tǒng)裝置A處的露點20℃左右，有很大降低。A處采用原子熒光檢測器時，相同實驗條件下，元素絕對含量相同的樣品響應(yīng)增加了30％左右。
權(quán)利要求1.低水汽的自然排廢化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置，包括混合反應(yīng)器(4)和氣液分離裝置(5)，其特征是所述混合反應(yīng)器(4)的一端通過管路(2、3)與輸送還原劑(R)和栽流(S)的蠕動泵(1)連接，另一端與氣液分離器(5)連接，所述氣液分離裝置(5)為一U形管，該U形管的氣相輸出管的管口連接有氣體混合器(7)，另一個管的管口為通孔，該通孔下部具有開口朝下的排液管口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液分離裝置，其特征是所述的氣體混合器(7)包括混氣腔(8)和氣體輸入管(9)，所述氣體輸入管(9)與混氣腔(8)相互垂直或相互成一個角度，兩者的中心線相交或相互偏置，其氣體輸入管(9)必須伸入混氣腔(8)內(nèi)，至中心位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液分離裝置，其特征是所述的氣體混合器(7)包括混氣腔(8)和氣體輸入管(9)，所述混氣腔(11)套裝在氣液分離裝置(9)的氣相輸出管上，混氣腔(8)和氣相輸出管的出口端的口徑小于自身主體的尺寸。
專利摘要本實用新型涉及一種低水汽的化學(xué)氣相發(fā)生氣液分離裝置，包括混合反應(yīng)器、氣液分離裝置和氣體混合器。所述混合反應(yīng)器一端通過管路與輸送還原劑和載流的蠕動泵連接，另一端通過液體霧化器與U形的氣液分離器連接，U形的氣液分離器與液體霧化器5連接的管的端部與氣體混合器連接，另一管的管口為通孔，其下部具有開口朝下的排液管口，該口通過管路與蠕動泵連接。該裝置能將氣液分離器中的反應(yīng)生成氣迅速抽出并與載氣均勻混合，使得送往原子化器中氣體的露點大大低于室溫，顯著提高了儀器的靈敏度和穩(wěn)定性，實現(xiàn)較為理想的干燥效果，脫水率達(dá)到了60％，并且保證了氣相待分析物壓力的穩(wěn)定性，從而保證后續(xù)檢測信號的高信噪比。
文檔編號B01D53/26GK2826396SQ20052002320
公開日2006年10月11日 申請日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者劉霽欣, 韋昌金, 裴曉華 申請人:北京吉天儀器有限公司