一種快速趕酸儀的製作方法

2023-10-06 10:06:49 2

本發明屬於化學試驗儀器領域，特別涉及一種快速趕酸儀。

背景技術：

在金屬元素分析中，通常需要將樣品進行消解。目前最常使用的消解方法為微波消解和溼法消解，這兩種方法都需要加入過量的強酸。為避免強酸對後續的分析過程產生影響，當消解完成後，還需進行趕酸。現在廣泛採用的趕酸方法都是將消解管置於電熱板或電熱石墨趕酸儀上加熱，使酸自然蒸發。但在這個過程中，當酸蒸汽遇到低溫的消解管壁時會冷凝回流，影響趕酸效率。另外揮發的酸與氮氧化物直接排入大氣，還會造成環境汙染。

已有部分技術試圖解決這些問題。

申請號為200920021193.3的實用新型公布了一種濃縮趕酸儀，該儀器通過鹼液吸收的方式實現了有害氣體的處理，避免了環境汙染。但該儀器對趕酸沒有加速效果；在使用過程中，酸蒸汽易在隔板和儀器內壁上冷凝滴下，不僅腐蝕儀器，還會造成樣品的交叉汙染。

申請號為201120022385.3 的實用新型公布了具有防護功能的電熱板趕酸器，在電熱板加熱器上通過扣放接觸方式加裝一帶有排風管和排風扇的防護罩，可以防止趕酸過程中外界對樣品造成汙染。但該裝置沒能實現加速趕酸和尾氣處理；且在趕酸過程中，酸蒸汽可能在防護罩上冷凝滴下造成樣品的交叉汙染。

申請號為201120052913.X的實用新型公開了一種趕酸預處理裝置， 能對待測物品溶液同步實現加熱和吹氮氣，故極大縮短了趕酸時間。但該實用新型存在樣品易受環境汙染、酸蒸汽直接排放到大氣汙染環境、氣體流量控制不好易造成樣液飛濺等缺點。

申請號為201420436565.X的實用新型公開了一種氣體輔助加速趕酸裝置，在加熱的同時向待測物品溶液吹空氣，並在吹氣針與所述供氣裝置的管道之間安裝限流閥，對氣體流速進行限制。該實用新型提高了趕酸速度，操作簡單，但由於空氣未經淨化可能造成樣品被環境汙染，酸蒸汽直接排放到大氣也會汙染環境。

申請號為201520365651.0的實用新型公開了一種消解趕酸儀，實現了消解、趕酸的一體化，而且保證了趕酸精度和定容精度。但該發明對趕酸速度沒有明顯的促進作用，不能完全避免外界環境對樣品的汙染。

申請號為201520433589.4的實用新型公開了一種趕酸裝置以及重金屬分析檢測設備，該裝置能利用負壓吸收趕酸釋放的酸蒸汽，並能將有害氣體處理掉或濾除，從而提高趕酸速度，減少環境汙染。但該裝置也存在以下缺點：在消解過程中，大量未經處理的空氣、粉塵被吸入消化罐中，造成樣品溶液的汙染，在痕量分析中嚴重影響結果的準確度；釋放的酸性物質直接用吸收物吸收，吸收物消耗量較大，酸液沒能實現回收再利用，造成浪費；缺乏壓力控制裝置，無法控制氣流速度，可能造成樣液飛濺影響結果準確度。

申請號為201120325012.3的實用新型公開了一種真空趕酸儀，申請號為 201120452063.2的實用新型公開了一種消解趕酸儀酸蒸汽處理裝置，申請號為 201310425863.9的發明專利公開了一種半導體製冷的快速趕酸儀，申請號為 201521109969.9的實用新型提供了一種消解趕酸儀。這幾種技術均採用抽真空形成負壓的方式加快趕酸速度，並以冷凝或吸收方式處理趕酸過程中產生的廢氣。採用負壓的方式可以略微降低酸的沸點，及時將產生的酸蒸汽吸出，從而加速趕酸進程。但是，隨著消解管中空氣的減少和酸的蒸發，酸蒸汽在空氣中逐漸飽和，隨後酸蒸汽因為過飽和會在管壁等部位冷凝，不利於趕酸的進行。所以這幾種技術對趕酸速度的提升有限。

為克服以上缺點，本發明採用真空泵抽氣使消解管內形成負壓環境，供氣模塊提供的大量潔淨氣體形成高速氣流，吹動酸液快速蒸發，又被快速吸出，酸蒸汽在冷凝瓶中冷凝回收，氮氧化物被鹼液吸收，有害氣體被完全處理，不僅加快了酸液的揮發速度，還有效避免了趕酸過程中由於酸蒸汽過飽和造成的冷凝回流，提高了工作效率，也避免了對環境的汙染。

技術實現要素：

本發明提供一種快速趕酸儀，包括供氣模塊、趕酸模塊、加熱模塊、尾氣處理模塊。供氣模塊、趕酸模塊、尾氣處理模塊順次相連，組成相對密閉系統。趕酸模塊包括一個或多個趕酸單元，各趕酸單元可同步獨立完成趕酸。供氣模塊可主動或被動的持續為一個或多個趕酸單元提供高速潔淨氣流，加快酸液的蒸發速度。加熱模塊為溫度可控型加熱裝置，可同時均勻加熱一個或多個趕酸單元。尾氣處理模塊連續將趕酸過程中產生的有害氣體抽出，進行無害化處理。

進一步地，所述供氣模塊為淨化壓縮氣體或空氣過濾裝置。

進一步地，所述空氣過濾裝置包括進氣口、空氣過濾柱。

進一步地，所述空氣過濾柱濾材為尼龍濾網、活性炭、矽膠、分子篩及玻璃纖維中的一種或多種。

進一步地，所述趕酸單元包括消解管、消解管蓋、輸氣管Ⅰ和輸氣管Ⅱ；消解管蓋上有孔，可插入輸氣管Ⅰ和輸氣管Ⅱ，輸氣管Ⅰ和輸氣管Ⅱ下端在消解液液面以上，消解管裝上消解管蓋後可密封。

進一步地，所述消解管、消解管蓋、輸氣管Ⅰ和輸氣管Ⅱ為耐熱耐酸材質。

進一步地，所述溫度可控型加熱裝置上有可放置消解管的孔，消解管分別置於孔內；溫度控制範圍為室溫~300℃。

進一步地，所述尾氣處理模塊包括輸氣管Ⅱ、冷凝瓶、輸氣管Ⅲ、鹼液瓶、輸氣管Ⅳ、氣壓調節閥、真空泵；冷凝瓶上有冷凝瓶蓋，冷凝瓶蓋上有適當數量的孔以插入輸氣管Ⅱ和輸氣管Ⅲ，輸氣管Ⅱ末端插入酸液液面以下，輸氣管Ⅲ前端在酸液液面以上，冷凝瓶蓋上冷凝瓶蓋可密封，揮發的酸蒸汽在冷凝瓶中冷凝為酸液，鹼液瓶上有鹼液瓶蓋，鹼液瓶中有鹼液，鹼液瓶蓋上有適當數量的孔以插入輸氣管Ⅲ和輸氣管Ⅳ，輸氣管Ⅲ末端插入鹼液液面以下，輸氣管Ⅳ前端在液面以上，鹼液瓶蓋上鹼液瓶蓋可密封；通過調整所述氣壓調節閥可以調整壓力大小從而控制氣流速度。

進一步地，所述冷凝瓶、冷凝瓶蓋為耐酸材質，輸氣管Ⅲ、輸氣管Ⅳ、鹼液瓶、鹼液瓶蓋均為耐酸、鹼材質。

進一步地，所述供氣模塊、輸氣管Ⅰ、消解管蓋、輸氣管Ⅱ、冷凝瓶蓋、輸氣管Ⅲ、鹼液瓶蓋、輸氣管Ⅳ、氣壓調節閥、真空泵順次相連。

附圖說明

圖1為本發明的縱向剖視圖。

其中，附圖中的附圖標記所對應的名稱為：1—輸氣管Ⅰ，2—空氣過濾柱，3—進氣口，4—消解管蓋，5—消解管，6—消解液，7—加熱裝置，8—輸氣管Ⅱ，9—冷凝瓶蓋，10—冷凝瓶，11—調溫旋鈕，12—酸液，13—輸氣管Ⅲ，14—氣壓調節閥，15—輸氣管Ⅳ，16—鹼液瓶蓋，17—鹼液瓶，18—真空泵，19—鹼液。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，下面的說明是採用例舉的方式，但本發明的保護範圍不應局限於此。

實施例1

本實施包括進氣口3、空氣過濾柱2、輸氣管Ⅰ1、消解管蓋4、消解管5、輸氣管Ⅱ8、冷凝瓶蓋9、冷凝瓶10、輸氣管Ⅲ13、鹼液瓶蓋16、鹼液瓶17、輸氣管Ⅳ15、氣壓調節閥14、真空泵18。上述各部件順次相連，組成相對密閉系統。各消解管5順次置於石墨加熱裝置7上。空氣過濾柱2內裝尼龍濾網、活性炭、矽膠、分子篩、玻璃纖維等濾材。消解液6置於消解管5中，輸氣管Ⅰ1末端在消解液6液面以上5cm處，輸氣管Ⅱ8前端在消解液6液面以上10cm處。冷凝瓶10中有酸液12，輸氣管Ⅱ8末端在酸液12液面以下、輸氣管Ⅲ13前端在酸液12液面以上5cm處。鹼液瓶17中有鹼液19，輸氣管Ⅲ13末端在鹼液19液面以下，輸氣管Ⅳ15前端在鹼液19液面以上5cm處。氣壓調節閥14可以調節氣體流速，避免消解管中消解液的飛濺。消解管5、消解管蓋4為聚四氟乙烯材質，輸氣管Ⅰ1、輸氣管Ⅱ8、冷凝瓶蓋9、冷凝瓶10、輸氣管Ⅲ13、鹼液瓶蓋16、鹼液瓶17、輸氣管Ⅳ15均為聚丙烯材質。

本實施操作過程為：將盛有消解液6的消解管5旋緊消解管蓋4，置於加熱裝置7上，連接各管路，組裝儀器。調節調溫旋鈕11，將加熱溫度設置為120℃，開始加熱。開啟真空泵18，調節氣壓調節閥14，趕酸系統變為負壓，空氣經過空氣過濾柱2淨化，通過輸氣管Ⅰ1高速吹動消解管5內的消解液6，然後攜帶蒸發的消解液6被抽出。酸蒸汽在冷凝瓶10中冷凝，氮氧化物被鹼液瓶17中鹼液19吸收。當消解管5中消解液6剩餘約0.5mL時，關閉真空泵18、氣壓調節閥14和加熱裝置7，將消解管5取出冷卻，隨後以去離子水將消解液6轉移、定容，趕酸過程即完成。

以上所述僅是本發明的一種優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。