一種水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器及其清洗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器及其清洗裝置,屬于碘提取領(lǐng)域,包括冷凝器、小型發(fā)動機(jī)、冷凝容器、反應(yīng)器、攪拌器和CCl4試劑瓶,冷凝容器兩側(cè)邊通過管道分別連接在冷凝器和反應(yīng)器上,小型發(fā)動機(jī)和攪拌器通過螺紋連接在一起置于反應(yīng)器中心位置,所述CCl4試劑瓶連接在反應(yīng)器的一側(cè)邊,所述清洗裝置,包括中心軸、毛刷、支桿一、支桿二、支桿三和支桿四,所述支桿一、二、三、四組成四邊形結(jié)構(gòu),所述毛刷環(huán)繞在四邊形結(jié)構(gòu)的外圍,所述中心軸穿過四邊形結(jié)構(gòu)的對角線處。本實用新型通過將冷凝抽提,雙螺旋和雙葉攪拌,可伸縮清洗刷等主要部件與改裝后的反應(yīng)器相結(jié)合,對水中的無機(jī)碘進(jìn)行濃縮和提取,最后對反應(yīng)器進(jìn)行清洗。
【專利說明】一種水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器及其清洗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及碘提取領(lǐng)域,具體地說,本實用新型涉及一種水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器及其清洗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]129I是微量元素碘的唯一長壽命放射性核素。隨著核能應(yīng)用的日益廣泛,129I的相關(guān)研究受到越來越多的關(guān)注。例如,129I可用于核安全監(jiān)測、環(huán)境示蹤、重建短壽命核素排放歷史、地質(zhì)定年等等。水體是129I研究最為普遍的對象之一,研究水中的碘同位素組成可進(jìn)行水體運動、洋流循環(huán)等研究。對于淡水來說,其碘含量極低(< 5 μ g/L),通常需要將大量的水樣進(jìn)行濃縮才能滿足常見的129I測試分析,如加速器質(zhì)譜技術(shù)。目前,常用的濃集方法有陰離子樹脂吸附和蒸發(fā)的方法,而樹脂價格昂貴,蒸發(fā)耗時太長,均具有各自的弊端。其次,在進(jìn)一步濃縮收集水樣中的碘時常采用有機(jī)溶劑萃取的方法。該方法中所使用的有機(jī)溶劑CCl4具有生物毒性且易揮發(fā),為公認(rèn)的肝臟毒物,急性四氯化碳中毒多因生產(chǎn)勞動中吸入其高濃度蒸氣所致,以中樞性麻醉癥狀及肝、腎損害為主要特征。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠高效濃縮、提取水中的無機(jī)碘元素且不會造成交叉污染和人員傷害的裝置,同時提供一種專用的反應(yīng)器清洗裝置。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題,本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器,包括管道和閥門,還包括冷凝器、小型發(fā)動機(jī)、冷凝容器、反應(yīng)器、攪拌器和CCl4試劑瓶,所述冷凝容器兩側(cè)邊通過管道分別連接在冷凝器和反應(yīng)器上,小型發(fā)動機(jī)置于反應(yīng)器頂端,小型發(fā)動機(jī)和攪拌器通過螺紋連接在一起置于反應(yīng)器中心位置,所述反應(yīng)器在進(jìn)行反應(yīng)時密閉,所述CCl4試劑瓶連接在反應(yīng)器的一側(cè)邊。
[0005]所述攪拌器包括中心軸和雙螺旋攪拌葉,所述中心軸分為兩截,一截為帶有螺紋的子頭另一截為與之配合的母頭。
[0006]所述中心軸上位于所述雙螺旋攪拌葉頂部還設(shè)有雙葉槳葉。
[0007]所述容器底端設(shè)有錐形的放液瓶。
[0008]一種用于清洗上述反應(yīng)器的清洗裝置,包括中心軸、毛刷、支桿一、支桿二、支桿三和支桿四,所述支桿一和支桿二在支桿一長度的1/3位置處交叉對稱設(shè)置,支桿三的兩端分別連接在支桿一的一端和支桿四的一端,支桿四的另一端連接在支桿二的一端,所述支桿一、二、三、四組成四邊形結(jié)構(gòu),所述毛刷環(huán)繞在四邊形結(jié)構(gòu)的外圍,所述中心軸穿過四邊形結(jié)構(gòu)的對角線處。
[0009]所述支桿一、二、三、四的所有兩兩連接點處都為鉸接。
[0010]所述中心軸的底端靠近反應(yīng)器出液口處設(shè)有毛刷。
[0011]采用本實用新型的技術(shù)方案,能得到以下的有益效果:
[0012]本實用新型通過將冷凝抽提,雙螺旋和雙葉攪拌,可伸縮清洗刷等主要部件與改裝后的反應(yīng)器相結(jié)合,對水中的碘進(jìn)行提取和濃縮。在整個過程中,采用真空冷凝抽提,在抽真空狀態(tài)下,對樣品進(jìn)行濃縮,避免了對水樣品中的熱感物質(zhì)的破壞,加速抽提、減少濃縮時間,由于濃縮過程中又不斷攪拌,加大水的比表面積,大大縮短時間。采用螺紋將發(fā)動機(jī)和單軸雙螺旋槳葉連接,方便拆卸和清洗,機(jī)械化的萃取,避免了人員長時間接有毒的CCl4,濃縮和萃取同時在一個反應(yīng)器中進(jìn)行,加快了實驗速率,簡化實驗步驟,節(jié)省人力。由于毛刷支桿具有一定的可塑性和彈性,能最大限度的與反應(yīng)器內(nèi)壁貼合,由于毛刷是根據(jù)反應(yīng)器器形設(shè)計,能有效對死角進(jìn)行清理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面對本說明書各附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作出簡要的說明:
[0014]圖1為碘提取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015]圖2為圖1中的中心軸結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016]圖3為清洗裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0017]上述圖中的標(biāo)記均為:1、真空泵;11、冷凝器;12、冷凝器接觸棒;13、冷凝容器;14、放液瓶;15、反應(yīng)器;16、攪拌器;161、中心軸;162、雙螺旋攪拌葉;163、雙葉槳葉;164、小型發(fā)動機(jī);17、CCl4試劑瓶;18、管道;19、真空泵閥門;2、母頭;21、子頭;3、毛刷;31、支桿一 ;32、支桿二 ;33、支桿三;34、支桿四;35、鉸接點;36、進(jìn)料口 ;37、出料口。
【具體實施方式】
[0018]下面對照附圖,通過對實施例的描述,對本實用新型的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]如圖1所示,本碘提取反應(yīng)裝置由冷凝容器13兩側(cè)邊連接真空泵I和反應(yīng)器15,容器底端連接有放液瓶14,用于放液時起緩沖作用,反應(yīng)器15的另一側(cè)邊連接有CCl4試劑瓶17,上述所有連通都是通過管道18連接的。反應(yīng)器15內(nèi)置攪拌器16,攪拌器16為倒雙螺旋錐形與反應(yīng)器15的形狀相適應(yīng),攪拌器16由中心軸161和雙螺旋攪拌葉162組成,中心軸161設(shè)置在雙螺旋攪拌葉162的軸線上帶動雙螺旋攪拌葉162轉(zhuǎn)動。如圖2所示,中心軸161分為兩截,一截為帶有螺紋的子頭21另一截為與之配合的母頭2,這樣的設(shè)計便于后期拆卸安裝和后面清洗裝置的安裝實施。
[0020]實施時,首先通過螺紋將小型發(fā)動機(jī)164和中心軸161連接,然后,打開真空泵閥門19,將水樣品通過進(jìn)料口 36注入反應(yīng)器15中,然后關(guān)閉進(jìn)料口 36上的閥門。開始真空冷凝抽提,冷凝器11通過冷凝接觸棒12將冷凝容器內(nèi)的冷凝介質(zhì)(乙醇)降到零度以下,在打開真空泵1,將反應(yīng)器15內(nèi)抽成真空。然后,開啟攪拌器16,在真空和冷凝的雙重作用下,水汽通過管道進(jìn)入冷凝容器13內(nèi)部,然后,凍在冷凝容器內(nèi)部上,加速濃縮。當(dāng)反應(yīng)器15中水的體積達(dá)到IL時,關(guān)閉真空泵閥門19,將添加了 NaHS03、125I示蹤劑和載體碘的水樣品通過進(jìn)料口 36注入反應(yīng)器15中,然后關(guān)閉進(jìn)料口 36上的閥門,根據(jù)生產(chǎn)需求通過進(jìn)料口 36加入一定量濃度為6mol/L的HNO3,充分?jǐn)嚢杌靹颍{(diào)整pH值至彡2,在反應(yīng)器15下部的出料口 37處用PH試紙檢測。打開真空泵閥門19,使得反應(yīng)器15內(nèi)為真空,打開裝有CCl4S劑瓶17的閥門,CCl4萃取劑在大氣壓的作用下自動注入反應(yīng)器15內(nèi),同時,通過進(jìn)料口 36加入一定量NaNO2,將攪拌速率調(diào)到高速,在攪拌萃取過程中,打開進(jìn)料口 36的閥門,讓萃取過程的產(chǎn)生的氣體排出,然后靜置,靜置2-3分鐘等待分液,下層出現(xiàn)粉紅色,然后放出,繼續(xù)加入CCl4進(jìn)行再一次萃取。
[0021]在整個提取過程中,采用真空、冷凝抽提,在真空狀態(tài)下,將水樣抽提濃縮,避免了水樣品中的熱感物質(zhì)的破壞,由于在濃縮過程中又進(jìn)行不斷攪拌,加大水的比表面積,大大加速了濃縮過程,縮短制樣時間。由于CCl4比水重,處于反應(yīng)器下部,為了獲得較為充分的混合和萃取效率,攪拌器下部采用單軸雙螺旋攪拌葉162,上部采用雙葉槳葉163。雙螺旋攪拌葉162旋轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生垂直由下向上的流動,將下部的CCl4向上輸送,橫向與水相物質(zhì)充分混合接觸,在上部加裝了一個雙葉槳葉163,加強(qiáng)橫向CCl4與水相物質(zhì)的混合,加大混合,萃取的效率。采用螺紋將小型發(fā)動機(jī)164和中心軸161連接,方便拆卸和清洗,機(jī)械化的萃取,避免了人員長時間接有毒的CCl4,濃縮和萃取同時在一個反應(yīng)器中進(jìn)行,加快了實驗速率,簡化實驗步驟,節(jié)省人力。
[0022]上述萃取完之后,在進(jìn)行批量樣品處理時,為了避免記憶效應(yīng),樣品處理完之后,需要對反應(yīng)器進(jìn)行充分的清洗,由于反應(yīng)器15特殊的結(jié)構(gòu),對一些死角不能有效清理,為了解決該問題,設(shè)計反應(yīng)器15的清理刷。取下攪拌器16,裝上可伸縮的清洗裝置,實現(xiàn)在反應(yīng)器內(nèi)部的撐開狀態(tài),更大的接觸反應(yīng)器內(nèi)部,高速旋轉(zhuǎn)時能有效清洗。如圖3所示,清洗裝置由支桿一 31、支桿二 32、支桿三33和支桿四34兩兩交叉對稱形成四邊形結(jié)構(gòu),所有連接點處都采用鉸接連接,形成多個鉸接點35,中心軸161沿四邊形對角線穿過兩個鉸接點35,毛刷3環(huán)繞在四邊形結(jié)構(gòu)的外圍,中心軸161的底端靠近反應(yīng)器15出料口 37處設(shè)有水平毛刷,方便清洗出料口 37。中心軸161分為兩截,一截為帶有螺紋的子頭21另一截為與之配合的母頭2,子頭21頂置母頭2內(nèi)置,當(dāng)中心軸161轉(zhuǎn)動子頭21帶動母頭2下部的伸縮控制桿,同時在離心力的作用下實現(xiàn)在反應(yīng)器15內(nèi)部的撐開狀態(tài)。上述根據(jù)雨傘的伸縮原理,毛刷3在反應(yīng)器15內(nèi)部撐開,由于毛刷3支桿采用塑料,具有一定的可塑性,能最大限度的與反應(yīng)器15內(nèi)壁貼合,由于清洗裝置是根據(jù)反應(yīng)器15的器形設(shè)計,能有效對死角進(jìn)行清理。
[0023]上面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行了示例性描述,顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制,只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn),或未經(jīng)改進(jìn)將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的,均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器,包括管道和閥門,其特征在于:還包括冷凝器、小型發(fā)動機(jī)、冷凝容器、反應(yīng)器、攪拌器和CCl4試劑瓶,所述冷凝容器兩側(cè)邊通過管道分別連接在冷凝器和反應(yīng)器上,小型發(fā)動機(jī)置于反應(yīng)器頂端,小型發(fā)動機(jī)和攪拌器通過螺紋連接在一起置于反應(yīng)器中心位置,所述反應(yīng)器在進(jìn)行反應(yīng)時密閉,所述CCl4試劑瓶連接在反應(yīng)器的一側(cè)邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器,其特征在于:所述攪拌器包括中心軸和雙螺旋攪拌葉,所述中心軸分為兩截,一截為帶有螺紋的子頭另一截為與之配合的母頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器,其特征在于:所述中心軸上位于所述雙螺旋攪拌葉頂部還設(shè)有雙葉槳葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水樣中無機(jī)碘的濃縮、提取反應(yīng)器,其特征在于:所述容器底端設(shè)有錐形的放液瓶。
5.一種用于清洗權(quán)利要求1中所述反應(yīng)器的清洗裝置,其特征在于:包括中心軸、毛刷、支桿一、支桿二、支桿三和支桿四,所述支桿一和支桿二在支桿一長度的1/3位置處交叉對稱設(shè)置,支桿三的兩端分別連接在支桿一的一端和支桿四的一端,支桿四的另一端連接在支桿二的一端,所述支桿一、二、三、四組成四邊形結(jié)構(gòu),所述毛刷環(huán)繞在四邊形結(jié)構(gòu)的外圍,所述中心軸穿過四邊形結(jié)構(gòu)的對角線處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的清洗裝置,其特征在于:所述支桿一、二、三、四的所有兩兩連接點處都為鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的清洗裝置,其特征在于:所述中心軸的底端靠近反應(yīng)器出液口處設(shè)有毛刷。
【文檔編號】B08B1/00GK204064773SQ201420354725
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】范煜坤, 陳寧, 程鵬 申請人:中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所