一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，涉及測量技術領域，包括二氧化碳氣體分離收集單元和微量控制注入單元，二氧化碳氣體分離收集單元包括第一二位六通選擇閥，第一二位六通選擇閥分別連接元素分析儀、二氧化碳分子篩、真空管線、氦氣瓶，真空管線包括相連的雙環冷阱管和十字定量管，微量控制注入單元包括四位選擇閥與第二二位六通選擇閥，第二二位六通選擇閥分別連接四位選擇閥、離子源、精確控溫冷阱與氦氣瓶。本系統是先冷凍分離和儲存從元素分析儀燃燒釋放的二氧化碳氣體，然后利用二氧化碳池和氣體離子源之間的壓力差被微量控制注入到離子源中，并根據校準的二氧化碳壓力值來決定二氧化碳流入離子源過程中的流速。
【專利說明】
一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統
技術領域
[0001]本發明涉及測量技術領域，具體涉及一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統。
【背景技術】
[0002]通常，對于有機固體碳樣品，我們的處理過程是高溫氧化燃燒固體含碳物質，低溫冷凍分離收集二氧化碳氣體，再經催化還原成測量所需的固體單質碳，然后進行測量。整個過程經常分開操作，繁瑣冗長，且較容易引入誤差，特別是在處理微量樣品時測量誤差較大，同時制樣耗時耗力，于是我們想建立一套能將樣品前端固體原樣燃燒處理與測量后端直接聯系起來進行在線測量的中間氣體處理系統，直接省掉一些處理環節，并且實現微量樣品自動化的注入模式，這樣既有利于將純化技術與測量技術實現整合，同時實現目前大科學數據的快速、大規模及微量樣品的分析測試要求，推動二氧化碳氣體測量的技術革新和應用研究領域。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統。
[0004]本發明解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，其中所述二氧化碳氣體分離收集單元包括第一二位六通選擇閥，第一二位六通選擇閥分別連接元素分析儀、二氧化碳分子篩、真空管線、氦氣瓶，其中二氧化碳分子篩的兩端分別與第一二位六通選擇閥上的兩個接口相連，真空管線包括相連的雙環冷阱管和十字定量管，雙環冷阱管的另一端連接在第一二位六通選擇閥上，十字定量管的另一端設有真空栗，十字定量管與真空栗的主管路相連，主管路的末端設有二氧化碳收集器，所述微量控制注入單元包括相連的四位選擇閥與第二二位六通選擇閥，四位選擇閥的一端與二氧化碳收集器上的二氧化碳分離收集單元相連，第二二位六通選擇閥分別連接四位選擇閥、離子源、精確控溫冷阱以及氦氣瓶，其中精確控溫冷阱的兩端分別連接在第二二位六通選擇閥的兩個接口上。
[0005]優選的，所述十字定量管上設有壓力計相連。
[0006]優選的，所述氦氣瓶上設有質量流量計相連，質量流量計與所述第二二位六通選擇閥相連。
[0007]優選的，所述第一二位六通選擇閥與第二二位六通選擇閥上還設有雜氣口。
[0008]優選的，所述四位選擇閥上空置的接口為備用接口，備用接口可與其他系統相連。
[0009]優選的，所述第一二位六通選擇閥上設有1/4”接口，所述第二二位六通選擇閥上1/16”接口，所述二氧化碳收集器與所述四位選擇閥之間這有1/4”轉1/16”的轉換接口。
[0010]有益效果是:本系統是先冷凍分離和儲存從元素分析儀燃燒釋放的二氧化碳氣體，然后利用二氧化碳池和氣體離子源之間的壓力差被微量控制注入到離子源中，并根據校準的二氧化碳壓力值來決定二氧化碳流入離子源過程中的流速。本系統的二氧化碳氣體分離收集單元主要是將EA燃燒釋放的二氧化碳氣體完全地冷凍分離和收集儲存的功能，十字定量管與上端的真空壓力計，準確計量收集到此處的二氧化碳的量，也可以準確計量準備注入AMS測量的二氧化碳的量。微量控制注入單元是為了連接前端分離收集單元進行常量及微量樣品注入測量端的控制，同時它也可以聯接別的系統進行在線注入測量控制。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統的結構示意圖；
其中I，第一二位六通選擇閥；2，元素分析儀;3，二氧化碳分子篩;4，真空管線;5，氦氣瓶;6，雙環冷阱管;7，十字定量管;8，壓力計;9，二氧化碳收集器；10，真空栗；11，四位選擇閥；12，第二二位六通選擇閥；13，大氣純化系統；14，離子源；15，精確控溫冷阱；16，質量流量計;17，雜氣口；18，備用接口。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施方式。
[0013]圖1出示本發明一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統的【具體實施方式】:一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，包括二氧化碳氣體分離收集單元和微量控制注入單元，其中所述二氧化碳氣體分離收集單元包括第一二位六通選擇閥I，第一二位六通選擇閥I分別連接元素分析儀2、二氧化碳分子篩3、真空管線4、氦氣瓶5其中二氧化碳分子篩3的兩端分別與第一二位六通選擇閥I上的兩個接口相連，真空管線4包括相連的雙環冷阱管6和十字定量管7，雙環冷阱管6的另一端連接在第一二位六通選擇閥I上，十字定量管7的另一端設有真空栗10，十字定量管7與真空栗10的主管路相連，主管路的末端設有二氧化碳收集器9，所述微量控制注入單元包括相連的四位選擇閥11與第二二位六通選擇閥12，四位選擇閥11的一端與二氧化碳收集器9上的二氧化碳分離收集單元相連，第二二位六通選擇閥12分別連接四位選擇閥11、離子源14、精確控溫冷阱15以及氦氣瓶5，其中精確控溫冷阱15的兩端分別連接在第二二位六通選擇閥12的兩個接口上。
[0014]值得注意的是，所述十字定量管7上設有壓力計8相連，可直接定量計算收集的氣體質量。所述氦氣瓶5上設有質量流量計16相連，質量流量計16與所述第二二位六通選擇閥12相連。所述第一二位六通選擇閥I與第二二位六通選擇閥12上還設有雜氣口 17。所述四位選擇閥11上空置的接口為備用接口 18，備用接口 18可與其他系統相連，即大氣純化系統13，控制使此系統測量氣體注入測量末端。所述第一二位六通選擇閥I上設有1/4”接口，所述第二二位六通選擇閥12上1/16”接口，所述二氧化碳收集器9與所述四位選擇閥11之間這有I/4”轉1/16”的轉換接口。
[0015]固體樣品一般使用濾膜包裹放入元素分析儀2中，元素分析儀2通過自動進樣與混合進的O2在850°C下氧化燃燒，釋放出的混合氣體經過一些分離吸附柱得到純的二氧化碳，二氧化碳氣體再與氦氣以一定的速度從元素分析儀2的出口進入我們的氣體處理系統，二氧化碳與氦氣混合氣體進入第一二位六通選擇閥I的一位時，二氧化碳被吸附到二氧化碳分子篩3，氦氣則從第一二位六通選擇閥I的雜氣口排出，待完全有效地吸附后，第一二位六通選擇閥I選擇二位，二氧化碳分子篩3通過加熱釋放出吸附的二氧化碳，同時通過另一端口的氦氣已設定的速度進入二氧化碳分子篩3，載帶釋放的二氧化碳進入到液氮雙環冷阱管6中，二氧化碳被冷凍收集，氦氣則通過真空栗10將其抽走，接著將二氧化碳冷凍于十字定量管7中，通過已知體積及壓力表換算收集二氧化碳的C量，此時也可以決定注入加速器的二氧化碳的C量。通過二氧化碳收集器9的端口連接可以將多余氣體進行分割，也可全部收集起來，以備用或是進行其它的測量。
[0016]收集的二氧化碳氣體隨著氦氣載體通過四位選擇閥11進入到第二二位六通選擇閥12內，在一位時，二氧化碳會被冷凍收集在精確控溫冷阱15中，精確控溫冷阱15利用二氧化碳在不同溫度下飽和蒸汽壓，再根據一個精確控溫的液氮保溫箱來控制溫度達到流量的控制，而氦氣被排入環境中，此時轉換六通閥至二位，通過精確控溫冷阱15的不同溫度控制，達到二氧化碳氣體的不斷釋放，再隨著質量流量計16控制氦氣的速度以微流量控制一起注入離子源14，進行有目的的測量。
[0017]基于上述，本套系統應用到二氧化碳氣體的測量中可以實現高效的在線測量及批量樣品的快速測定，分別實現快速處理與測量固體或氣體原始樣品，且整個流程完成時間每個樣品不多于4小時，特別是對于微量樣品(含量在幾微克)的測量中提供更加快捷、準確度更高的優化設計，它突出特點就是簡單操作，可實現完整的自動化控制，且可以根據需求使二氧化碳氣體分離收集單元和注入單元兩部分分開獨立使用，這將方便最大化的使用開發本系統，此外它也可以聯用在其它分析測量的系統中，不僅僅只是我們所介紹的140)2測量中優化聯用元素分析儀2(EA)使用，它也可以聯用其它的分析儀器GC，HPLC等。
[0018]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，包括二氧化碳氣體分離收集單元和微量控制注入單元，其特征在于:所述二氧化碳氣體分離收集單元包括第一二位六通選擇閥，第一二位六通選擇閥分別連接元素分析儀、二氧化碳分子篩、真空管線、氦氣瓶，其中二氧化碳分子篩的兩端分別與第一二位六通選擇閥上的兩個接口相連，真空管線包括相連的雙環冷阱管和十字定量管，雙環冷阱管的另一端連接在第一二位六通選擇閥上，十字定量管的另一端設有真空栗，十字定量管與真空栗的主管路相連，主管路的末端設有二氧化碳收集器，所述微量控制注入單元包括相連的四位選擇閥與第二二位六通選擇閥，四位選擇閥的一端與二氧化碳收集器上的二氧化碳分離收集單元相連，第二二位六通選擇閥分別連接四位選擇閥、離子源、精確控溫冷阱以及氦氣瓶，其中精確控溫冷阱的兩端分別連接在第二二位六通選擇閥的兩個接口上。2.根據權利要求1所述一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，其特征在于:所述十字定量管上設有壓力計相連。3.根據權利要求1所述一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，其特征在于:所述氦氣瓶上設有質量流量計相連，質量流量計與所述第二二位六通選擇閥相連。4.根據權利要求1所述一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，其特征在于:所述第一二位六通選擇閥與第二二位六通選擇閥上還設有雜氣口。5.根據權利要求1所述一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，其特征在于:所述四位選擇閥上空置的接口為備用接口，備用接口可與其他系統相連。6.根據權利要求1所述一種適用于二氧化碳在線測量的氣體處理系統，其特征在于:所述第一二位六通選擇閥上設有1/4”接口，所述第二二位六通選擇閥上1/16”接口，所述二氧化碳收集器與所述四位選擇閥之間這有1/4”轉1/16”的轉換接口。
【文檔編號】G01N1/34GK105842035SQ201610393914
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】杜花, 付云翀, 程鵬
【申請人】中國科學院地球環境研究所