阅读说明：本技术 一种可控温微量高纯液样蒸发装置 (Temperature-controllable trace high-purity liquid sample evaporation device ) 是由 查甫生 王永生 洪玉明 许龙 康博 陈林杰 丁丹 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可控温微量高纯液样蒸发装置,包括液样注入装置、蒸发装置,集气装置、气样取样装置和抽气装置。本发明中抽气装置能够在蒸发开始前抽出液体蒸发腔和可伸缩集气腔内的气体,保证了蒸发和收集过程中不会有杂质气体掺入,尤其对于微量液体蒸发来说,大大的减少了检测时的干扰。本发明中的蒸发装置主体内壁由耐腐蚀钢材制成,大幅提升了蒸发腔室的温度变化范围,且蒸发腔主体空间由活塞控制,一方面避免了杂质气体的混入,另一方面也提高了安全性。本发明中的集气装置在抽气时,内部气体会被抽气装置抽出,当收集制取气体完成后,可由取样孔完成取样。本发明具有控温范围广、可蒸发微量液体和制取气体纯度高等特点。(The invention discloses a temperature-controllable trace high-purity liquid sample evaporation device which comprises a liquid sample injection device, an evaporation device, a gas collection device, a gas sample sampling device and an air extraction device. The air extractor can extract the air in the liquid evaporation cavity and the telescopic air collecting cavity before evaporation begins, ensures that impurity gas cannot be doped in the evaporation and collection processes, and greatly reduces the interference during detection particularly for trace liquid evaporation. The inner wall of the evaporation device main body is made of corrosion-resistant steel, the temperature change range of the evaporation chamber is greatly enlarged, and the space of the evaporation chamber main body is controlled by the piston, so that impurity gas is prevented from being mixed, and the safety is improved. When the gas collecting device is used for extracting gas, the internal gas can be extracted by the gas extracting device, and after the gas is collected and prepared, the sampling can be completed through the sampling hole. The present invention has the features of wide temperature controlling range, capacity of evaporating trace liquid, high gas purity, etc.)

一种可控温微量高纯液样蒸发装置

技术领域

本发明涉及环境岩土工程技术领域，具体的，涉及一种可以蒸发微量液体样品，且制出气样纯度高，无杂质气体的，可控蒸发温度范围广的一种实验装置。

背景技术

近年来，随着中国经济社会的发展、城镇化进程的快速发展和国家产业布局的调整及“退二进三”政策的实施，大量位于城市中心以及城郊地区的工业企业因搬迁或遗弃而遗留的工业、企业污染场地被再开发为人居环境。由于工业“三废”排放以及生产过程中“跑、冒、滴、漏”等原因，大量的有毒有害物质进入了土壤和地下水。

另外仅就城市生活垃圾填埋场渗滤液泄漏导致的地下水污染问题就十分严重，几乎所有的城市都被垃圾填埋场“包围”，而这些以前建设的垃圾填埋场大多没有有效的卫生防护措施，造成了浅层地下水污染的普遍问题。又如城市众多的加油站地下储油罐泄漏.以及污水排放管线的泄漏等问题也比较普遍，造成了地下水的污染。形成了众多的污染场地。

我国由于经济与技术的限制，对土壤和地下水修复工作还处于起步阶段。土壤及地下水修复技术一般可以分为异位处理技术和原位处理技术两大类。异位修复技术中最常用的是抽出处理技术。原位修复最常用的是地下水曝气法。使污染物挥发并被带到包气带，然后被气相抽提系统清除。

但无论哪种技术，气相色谱法都是贯穿始终，作为检测污染物浓度的主要方法。

以上技术中对于污染物修复效果等指标均需取样后，用气相色谱法进行测量才能得到量化指标，但气相色谱仪检测的是气体样品，取出的待测样品均为水样，无法直接测量。常规的方法都是把样品蒸发后再送气相色谱仪测量，但是都不能做到隔绝空气，故得到的气样为所取液样制取的蒸气和空气形成的混气，这样测出的结果难免产生误差，尤其当液样为微量液体时，此误差便会急剧增加，干扰实验结果。

因此，制取高纯度的气体样品就成为了减少检测误差的关键需求。

发明内容

本发明的目的是，针对微量液体样品制出高纯度无杂质的气体样品。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现，本发明提供了一种可控温微量高纯液样蒸发装置，包括蒸发装置、液样注入装置、集气装置、气体取样装置和抽气装置；

所述蒸发装置包括主体和活塞，所述主体为一封闭的圆形空心装置，该圆形空心装置的壁从内向外分别由耐腐蚀钢内壁、温控加热带和保温隔热层组成，在主体内腔的上部有一活塞，活塞的顶部与主体构成了一个封闭的液体蒸发腔；

所述液样注入装置由进样管和安装在进样管上的进样管开关组成，所述进样管中装有橡胶塞，进样管穿过主体的壁与液体蒸发腔相通；

所述集气装置由蒸气提取管、安装在蒸气提取管上的蒸气提取开关、安装在蒸气提取管上的单向阀B和可伸缩集气腔组成，蒸气提取管的一端穿过主体的壁与液体蒸发腔相通，另一端与可伸缩集气腔相通；

所述气体取样装置由取样管、安装在取样管上的取样管开关组成，所述取样管中安装有橡胶塞，取样管位于可伸缩集气腔上部并与可伸缩集气腔相通；

所述抽气装置由抽气管、抽气管支路管、单向阀A、液体蒸发腔抽气开关、单向阀C、可伸缩集气腔抽气开关和抽气泵组成；抽气管的一端与液体蒸发腔相通，另一端与抽气泵相通，抽气管支路管的一端与抽气管相通，另一端与可伸缩集气腔相通；单向阀A与液体蒸发腔抽气开关分别安装在抽气管与液体蒸发腔相通处、单向阀C与可伸缩集气腔抽气开关分别安装在抽气管与可伸缩集气腔相通处。

优选地，所述橡胶塞在进样管中的位置为进样管开关的外侧，即背离主体的位置；所述橡胶塞在取样管中的位置为取样管开关的上方，即背离可伸缩集气腔的位置。

优选地，所述温控加热带与一个电加热装置电连接，电加热装置中包括一个加热带温控调节器。

优选地，所述可伸缩集气腔为可更换部件，可伸缩集气腔的尺寸根据待蒸发液样体积定制。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、采用耐腐蚀钢制内壁，液样蒸发温度范围大幅提升，可完成多种液体样品的蒸发需求。

2、采用开关与单向阀连用的方式，增加了装置的密封性，降低了气体反向泄露的可能。

3、在正式蒸发前使用抽气装置抽气，保证最终气样的纯度，降低检测干扰，减少实验误差。

4、液体蒸发腔室大小由活塞根据腔室内气体体积自主调节，降低了空气混入的风险，保证了气体样品的纯度。

5、无杂质气体干扰，故可以完成微量液样制取气样的检测需求。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图。

图2是液样注入装置结构示意图。

图3是气体取样装置结构示意图。

图4是活塞顶部外侧凹槽结构放大示意图。

图中：1.活塞；2.耐腐蚀钢制内壁；3.温控加热带；4.保温隔热层；5.加热带温控调节器；6.活塞密封圈；7.进样管开关；8.橡胶塞；9.进样管；10.液体蒸发腔；11.单向阀A；12.液体蒸发腔抽气开关；13.抽气管；14.蒸气提取开关；15.单向阀B；16.取样管开关；17.取样管；18.蒸气提取管；19.可伸缩集气腔；20.单向阀C；21.可伸缩集气腔抽气开关；22抽气泵；23.底座；24.主体；25.抽气管支路管；26.凹槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。

由图1、图2、图3和图4所见，本发明提供了一种可控温微量高纯液样蒸发装置，包括蒸发装置、液样注入装置、集气装置、气体取样装置和抽气装置。

所述蒸发装置包括主体24和活塞1。所述主体24为一封闭的圆形空心装置，该圆形空心装置的壁从内向外分别由耐腐蚀钢内壁2、温控加热带3和保温隔热层4组成。在主体24内腔的上部有一活塞1，活塞1的顶部与主体24构成了一个封闭的液体蒸发腔10。主体24内层采用耐腐蚀钢制内壁2，能够大大增加温度控制变化范围，而在最外层采用保温隔热层4，能使腔室内温度更稳定，且能防止烫伤，增加安全性。

在本实施例中，活塞1的顶部为一圆柱体，该圆柱体外侧中心位置留有凹槽26，活塞密封圈6安装在凹槽中。该活塞密封圈6能够防止液体蒸发腔10内气体发生泄漏以及外部气体进入。

在本实施例中，温控加热带3与一个电加热装置电连接，电加热装置中包括一个加热带温控调节器5。

在本实施例中，主体24安放在底座23上。

所述液样注入装置由进样管9和安装在进样管9上的进样管开关7组成，所述进样管9中装有橡胶塞8，进样管9穿过主体24的壁与液体蒸发腔10相通。在本实施例中，橡胶塞8在进样管9中的位置为进样管开关7的外侧，即背离主体1的位置，橡胶塞8的设计可以有效避免注入液体泄漏及液体蒸发时有气体漏出。

所述集气装置由蒸气提取管18、安装在蒸气提取管18上的蒸气提取开关14、安装在蒸气提取管18上的单向阀B15和可伸缩集气腔19组成，蒸气提取管18的一端穿过主体24的壁与液体蒸发腔10相通，另一端与可伸缩集气腔19相通。在本实施例中，所述可伸缩集气腔19为可更换部件，尺寸根据待蒸发液样体积定制。

所述气体取样装置由取样管17、安装在取样管17上的取样管开关16组成，所述取样管16中安装有橡胶塞8，取样管17位于可伸缩集气腔19上部并与可伸缩集气腔19相通。在本实施例中，橡胶塞8在取样管17中的位置为取样管开关16的上方，即背离可伸缩集气腔19的位置。

所述抽气装置由抽气管13、抽气管支路管25、单向阀A11、液体蒸发腔抽气开关12、单向阀C20、可伸缩集气腔抽气开关21和抽气泵22组成。

抽气管13的一端与液体蒸发腔10相通，另一端与抽气泵22相通，抽气管支路管25的一端与抽气管13相通，另一端与可伸缩集气腔19相通。单向阀A11与液体蒸发腔抽气开关12分别安装在抽气管13与液体蒸发腔10相通处、单向阀C20与可伸缩集气腔抽气开关21分别安装在抽气管13与可伸缩集气腔19相通处。

在本实施例中，抽气管13和抽气管支路管25均为内径2mm、外径3mm的304不锈钢管，进样管开关7、液体蒸发腔抽气开关12和可伸缩集气腔抽气开关21均为316两通球阀，单向阀A11、单向阀B15和单向阀C20均为316分体内丝单向阀，抽气泵22为达尔拓VP1500静音无油真空泵。

液体蒸发腔10和可伸缩集气腔19密封关闭时，进样管9、取样管17分别由进样管开关7、进样管9中的橡胶塞8和取样口开关16、取样管17中的橡胶塞8控制，以保证密封性。进样时采用专用液样进样针穿过橡胶塞8进样，取样时采用无死体积气体取样器穿过橡胶塞8取样。

利用本发明进行微量高纯液样蒸发的具体操作过程如下：

1、抽取杂质气体阶段

首先关闭进样管开关7、取样管开关16、蒸气提取开关14，然后打开液体蒸发腔抽气开关12和可伸缩集气腔抽气开关21，再打开抽气泵22抽取杂质气体，即此时抽取杂质气体阶段开始。

观察装置中的状态，当活塞1落到最下方并不再下落、可伸缩集气腔19收缩至最小并不再收缩时，可认为抽取杂质气体完成。先关闭液体蒸发腔抽气开关12和可伸缩集气腔抽气开关21，再关闭抽气泵22，此时抽取杂质气体阶段结束。

2、液样进样

首先打开进样管开关7，液样针穿过进样管9中的橡胶塞8将液体样品注入液体蒸发腔10后，关闭进样管开关7，完成液体样品的注入。

3、液样蒸发

调节加热带温控调节器5使主体24内的温度至合适的蒸发温度后，液样开始蒸发。观察活塞1缓慢上升并保持一定高度不再变化时，此时液样蒸发结束。

4、气样收集

打开蒸气提取开关14，然后缓慢下压使活塞1向下运动，同时可观察到可伸缩集气腔19随活塞1的下降缓慢膨胀。当活塞1下压至底部无法再下压后，关闭蒸气提取开关14，此时气样收集过程结束。

5、气样取样

打开取样管开关16，将取样针穿过取样管17中的橡胶塞8抽取所需气体样品。取样结束后，拔出取样针，关闭取样管开关16，此时气样取样结束。