一种用于制备实验气体的装置及其制备方法与流程

本发明涉及实验气体的技术领域，尤其涉及用于制备实验气体的装置及其制备方法。

背景技术：

目前，随着人们生活水平的提高，对自身的健康也越来越重视，其中，是危害人类身体健康的两个重要方面，如新房中甲醛、苯等有毒的有机气体的释放，工作环境中释放的带有放射性核素的气体等。因此，为了保证人类生活身体健康，通常使用吸附材料对这两中气体进行吸附。但是，吸附材料的吸附能力需要含有放射性气体和有毒气体的实验气体来检测，以确定该吸附材料能够吸附放射性气体和有毒气体的量，以此针对不同的环境选择不同的吸附材料，保证生活或工作的环境不危害人们身体健康。

氚是低毒放射性核素，但却是核设施向工作场地和环境释放的活度最大的人工核素，其对辐射工作人员与公众产生的内照射剂量及健康危害的研究在国际上日益受到重视。在测试吸附材料对氚的吸附过滤效果过程中，制备含特定活度氚化水的实验气体是材料吸附性能测试中非常重要的一个环节。但现阶段没有较好的技术和方法可以制备含特定浓度的氚化水实验气体。对含氚化水的实验气体取样主要有两种方法，一种是鼓泡法取样，这种方法是利用载气通过氚化水，将氚化水带入载气，得到实验气体；另一种是被动式取样，这种方法是将吸附氚化水的材料，放入到载气中，通过材料中氚化水的释放，获得含氚化水的实验气体。鼓泡法取样对含氚化水的实验气体活度不好控制，并且容易造成污染，被动式取样对吸附材料有要求，并且制备过程较复杂。

现有的技术制备一定活度的含氚化水的实验气体过程中，没有有效控制活度的措施，导致得到实验气体的活度误差比较大。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够制备特定活度的实验气体的装置及其制备方法。

本发明的用于制备实验气体的装置，包括依次连接的用于混合载气与功能性液体的混合容器和若干缓冲容器，所述混合容器和各所述缓冲容器均设有分别用于气体输入和输出的输入口和输出口，且所述输入口连接有伸入容器内部的管道，所述混合容器还设有能够输入功能性液体的注入口，方便密封和定量注入功能性液体。

进一步的，所述管道的输出端的位置高于所述容器底部、低于所述输出口，且所述注入口的位置高于所述混合容器底部、低于所述管道的输出端。

进一步的，所述注入口朝向所述混合容器的底部倾斜。

进一步的，所述注入口能够与注射器配合使用。

进一步的，所述混合容器和缓冲容器优选呈柱形的混合瓶和缓冲瓶。

进一步的，若干所述缓冲容器串连，所述缓冲容器设有2-4个。

进一步的，所述管道的输出端呈喇叭状。

进一步的，所述管道输出端的底面积小于所述容器的底面积。

进一步的，所述混合容器的输出口通过橡胶管连接所述缓冲容器的输入口，所述缓冲容的输出口通过所述橡胶管连接后一级所述缓冲容器的输入口。

本发明的利用上述的装置制备实验气体的方法，包括以下步骤：

(1)将功能性液体以及载气分别通过注入口和输入口输入所述混合容器中进行初步混合后，得到混合气体。

其中，所述载气为氮气、氦气、氩气、二氧化碳和氧气中的一种或几种。

所述功能性液体为带有放射性核素的液体、以及有机液体中的一种或几种。

(2)将步骤(1)中得到的混合气体依次通过缓冲容器进行充分混合，得到所述实验气体。

进一步的，所述载气的流速为0.1-20l/min。

进一步的，所述功能性液体的注射速率为1-100ul/h。

进一步的，所述载气的压强为90-110kpa，优选101kpa。

进一步的，所述带有放射性核素的液体为氚化水和碘131中的一种或两种。

进一步的，所述有机液体可以为有毒有机物，如醇类(甲醇)、酮类(丙酮)、酯类(邻苯二甲酸二丁酯)、苯类(甲苯、苯)和醛类(甲醛)中的一种或几种。

本发明的利用上述的装置制备含氚化水的实验气体的方法，包括以下步骤：

(1)将氚化水溶液注射入混合容器，同时将载气从输入口输入混合容器，初步混合后，得到混合气体。

(2)将步骤(1)中得到的混合气体依次通过缓冲容器进行充分混合后，得到含氚化水的实验气体。

进一步的，步骤(1)中，所述氚化水溶液注射速率为1-100ul/h。

进一步的，步骤(1)中，所述载气的流速为0.1-20l/min。

进一步的，步骤(1)中，所述载气为氩气和氮气中的一种或两种。

进一步的，步骤(1)中，所述载气的压强为90-110kpa，优选101kpa。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明的实验气体制备装置简单实用，便于操作；

2、注入口高度高于混合容器底部、低于管道的输出部，利于载气与功能性液体充分混合；

3、装置中管道的输出部高度高于容器底部、低于输出口，保证输出的混合气体能够最大限度的混匀；

4、本发明装置混合容器中通入载气，利用载气的流动性将功能性液体挥发的气体带走，得到混合气体；

5、本发明的利用该装置制备实验气体的方法可以准确制备一定活度的实验气体，且操作简单，制备出来的实验气体浓度准确且区间较广，分散均匀；

6、该方法利用微量注射技术，将功能性液体以一定流量注入到混合容器中与载气混合，从而获得含一定活度的实验气体；

7、利用本发明的装置及其制备方法制备的实验气体中，带有氚化水的实验气体活度最高可达1.67*10⁹bq/m³，有机气体体积浓度高达16.7ml/m³，完全可以满足氚化水及有机气体吸附试验的要求，准确度高于90％。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的装置中混合容器的结构示意图；

图2是本发明的装置中缓冲容器的结构示意图；

图3是利用本发明中的装置制备实验气体的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图3，本发明一较佳实施例所述的一种用于制备实验气体的装置，包括通过若干橡胶管依次连接的1个混合瓶以及3个缓冲瓶。混合瓶和各缓冲瓶均设有分别用于气体输入和输出的输入口和输出口，且输入口连接有伸入瓶体内部的管道，管道的输出端呈喇叭状，且底面积小于所述容器的底面积。混合瓶还设有与注射器配合使用并能够输入功能性液体的注入口，所述注入口朝向所述混合容器的底部倾斜。管道的输出端位置高于瓶底部、低于输出口，注入口位置高于混合瓶底部、低于管道的输出端。

混合瓶能满足载气的流通，又很好的解决了功能性液体的注入，通过微量注射器以一定速率加入到混合瓶中，载气通过混合瓶的最上面的输入口输入，混合后的气体通过混合瓶的输出口输入至串联的缓冲瓶，最后获得所需活度的实验气体。

实施例1：制备含氚化水活度为10⁵bq/m³的实验氩气

包括以下步骤：

(1)将活度为10⁸bq/ml的氚化水溶液以1ul/h的速率注射入混合瓶，同时将压强为101kpa的载气氩气以20l/min的流速从输入口输入混合瓶，初步混合后，得到混合气体；

(2)将步骤(1)中得到的混合气体依次通过缓冲瓶进行充分混合后，得到氚化水活度为9.12*10⁴bq/m³的实验氩气，准确度为91.2％。

实施例2：制备含氚化水活度为4*10⁹bq/m³的实验氮气

本实施例与实施例1步骤基本相同，其区别在于：步骤(1)中，氚化水溶液活度为2.4*10⁸bq/ml、注射速率为100ul/h，载气为101kpa氮气、流速为0.1l/min，得到氚化水活度为3.68*10⁹bq/m³的实验氮气，准确度为92.1％。

实施例3：制备含氚化水活度为8.33*10⁶bq/m³的实验氩气

本实施例与实施例1步骤基本相同，其区别在于：步骤(1)中，氚化水溶液的注射速率为50ul/h，氩气压强为101kpa、流速为10l/min，得到氚化水活度为7.52*10⁶bq/m³的实验氩气，准确度为90.3％。

实施例4：制备含甲醇体积浓度为0.83ul/m³的实验氩气

本实施例与实施例1步骤基本相同，其区别在于：步骤(1)中，甲醇的注射速率为1ul/h，氩气压强为101kpa、流速为20l/min，得到甲醇体积浓度为0.78ul/m³的实验氩气，准确度为94％。

实施例5：制备含甲苯体积浓度为16.7ml/m³的实验氮气

本实施例与实施例1步骤基本相同，其区别在于：步骤(1)中，甲苯的注射速率为100ul/h，氮气压强为101kpa、流速为0.1l/min，得到甲苯体积浓度为15.3ul/m³的实验氮气，准确度为91.8％。

实施例6：制备含丙酮体积浓度为83.3ul/m³的实验氩气

本实施例与实施例1步骤基本相同，其区别在于：步骤(1)中，丙酮的注射速率为50ul/h，氩气压强为101kpa、流速为10l/min，得到甲苯体积浓度为75.4ul/m³的实验氩气，准确度为90.5％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。