[發明專利]可拆卸有機碳高溫密閉燃燒系統及其應用

有效

• 申請號: 202110522051.0
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113465385B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 郭華良;彭玉榮
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院水文地質環境地質研究所
• 主分類號: F27B17/02
• 分類號: F27B17/02;F27D9/00;G01N31/12
• 代理公司: 石家莊君聯專利代理事務所(特殊普通合伙) 13125
• 代理人: 趙立軍

本發明屬于碳元素測量領域，具體涉及可拆卸有機碳高溫密閉燃燒系統及其應用，包括石英管、石英舟、電爐、堿液吸收裝置、真空泵、壓力變送器、進氣單元、冷卻密封組件和管路，石英舟放置在石英管內，石英管兩端均密封安裝有冷卻密封組件，且冷卻密封組件遠離石英管的一端均密封連接有管路；石英管一端的管路借助真空接頭連接有四通管，且四通管兩個端口分別連接有壓力變送器、進氣單元及真空閥門；石英管另一端的管路借助真空接頭與緩沖瓶連接，緩沖瓶借助管路與堿液吸收裝置連接；系統完全密封，樣品燃燒使用鋼瓶高純氧氣，各組件可拆卸，便于清洗，防止上一樣品殘留而造成污染；設有緩沖瓶，以增大系統氣容量，以降低爆燃時產生的壓力沖擊。

技術領域

本發明屬于碳同位素測量領域，具體涉及可拆卸有機碳高溫密閉燃燒系統及其應用。

背景技術

¹⁴C測年方法從上世紀80年代以來，逐步應用于地質第四紀和地下水等相關研究與調查。有機碳燃燒裝置是土壤樣品、泥炭樣品檢測¹⁴C必不可少的設備。為了安全，有的燃燒裝置組件采用不銹鋼管作為高溫組件，兩端采用法蘭密封。主要存在以下問題：①不方便清洗，容易引起樣品殘留污染；②由于樣品預處理后往往存在一定酸性，不銹鋼管容易被腐蝕；③不方便觀察樣品狀況；④維修更換成本較高。大部分實驗室的燃燒系統是開放的，燃燒系統和¹⁴C制樣系統直接相連。缺點較明顯：①占用兩個系統；②真空制樣系統容易臟污，易引起殘留污染；③由于是一次性冷凍二氧化碳，有機碳燃燒不充分產生的一氧化碳會損失，造成有機碳轉化率不高并引起碳元素的分餾效應；④由于有一氧化碳產生，實驗操作人員有中毒的風險。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術中存在的問題，提供了可拆卸有機碳高溫密閉燃燒系統及其應用，能夠為安全、全封閉、準確地測定¹⁴C的含量提供支撐。

本發明采用的具體技術方案是：可拆卸有機碳高溫密閉燃燒系統，關鍵是：包括石英管、石英舟、電爐、堿液吸收裝置、真空泵、壓力變送器、進氣單元、冷卻密封組件和管路，所述的石英舟放置在石英管內，所述的石英管兩端均密封安裝有冷卻密封組件，所述的石英管與冷卻密封組件連通，所述的冷卻密封組件遠離石英管的一端均密封連通有管路；

所述的石英管一端的管路借助真空接頭連接有四通管，且四通管三個端口分別連接有壓力變送器、進氣單元及真空閥門，所述的真空閥門與真空泵連通，所述的進氣單元與四通管之間還連接有電磁閥和氧氣減壓表；

所述的石英管另一端的管路借助真空接頭與緩沖瓶連接，所述的緩沖瓶借助管路、真空接頭和堿液吸收裝置下的吸收瓶連接，所述的管路出氣端伸入至吸收瓶瓶底，所述的吸收瓶內裝有堿液，所述的吸收瓶瓶口借助堿液吸收裝置管路和真空接頭與干燥阱連通，所述干燥阱出口借助管路與真空泵連通。

優選的，所述的冷卻密封組件包括不銹鋼水套和四氟水套，所述的四氟水套上端連通有第一出水口，下端連通有第一進水口，所述的不銹鋼水套上端連通第二出水口，下端連通有第二進水口，所述的第一出水口出水端與第二進水口進水端借助管道連通；所述的不銹鋼水套不銹鋼端口通過真空接頭與管路連通，所述的不銹鋼水套一端伸入石英管內，所述的四氟水套一端通過O圈固定套裝在不銹鋼水套上，另一端通過O圈安裝在石英管的一端。

優選的，所述的管路伸入至吸收瓶瓶底的一端連接有散氣頭。

優選的，所述的堿液吸收裝置還包括第二閥門和漏斗，所述的漏斗設置在吸收瓶瓶口處借助第二閥門控制。

可拆卸有機碳高溫密閉燃燒系統的應用，包括如下步驟：

A、將經過預處理的樣品和氧化銅催化劑放入石英舟中，將石英舟放置于石英管內位于電爐加熱部分處，并在石英管兩端密封連接冷卻密封組件，冷卻密封組件與兩端的管路連通；