Устройство для селективной сорбции микроамальгам

СОЮЗ СОВЕТСНИХСВНЦМРтаесаиРЕСПУБЛИН ЮЭ 01 7,9 00 щщ-".цщГ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики научно-производственного объединения "Рудгеофиэикаф(56) 1. Патент США 9 3232033, кл. 55-387, опублик. 1966.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3265941/18-25 (044607), кл, а 01: Ч 9/00, 1981 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ СОРБЦИР МИКРОАМАЛЬГАМ, содержащее гаэоприемный блок с сорбентом, измерительную систему и вакуумный насос, соединенные последовательно между собой газопроводным . трактом, отличающееся тем, что, с целью расширения воз-. можностей разделения концентраций ртути на составляющие ее амальгамные формы, в нем между гаэоприем- . ным блоком и измерительной системой установлена дополнительная камера с закрепленным в ней распределителем, имеющим сквозные радиальные каналы, соединенные с газопроводным трактом и полусферой, а газо- приемный блок снабжен редукторами, приводом и последовательно соеди,ненными посредством газопроводного тракта двумя или более камерами, в каждой из которых расположен вращающийся диск на валу, причем сорбент нанесен на поверхности дисков и внутренней поверхности полусферы, а валы связаны между собой и с приводом через редукторы .таким образом, чтобы угловая скорость вращения дисков последовательно уменьшалась или увеличивалась по мере удаления от привода.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в дополнительной камере на входе газо- проводного тракта установлен распределитель,.выполненный в виде полу сферы с радиальными каналами, вы;пуклая поверхность которого разме,щена внутри полусферы с сорбентом.Изобретение относится к геохимическим методам поисков рудных месторождений и может быть использовано прн разработке аппаратуры длявыполнения комплексной газортутнойсъемки с использованием микроамальгам, а также для контроля загрязнения окружающей среды ртутью и ееамальгамными соединениями,Известно устройство для сорбирования паров ртути из газовых проб,содержащее газоприемный блок с камерой, имеющей входное и выходноеотверстия, между которыми расположен пористый поглотитель иэ покрытой золотом стекловаты, блок питания и измерительный блок. При прока"чивании газовой пробы через камеруртуть накапливается на поглотителе,затем десорбируется термическимпутем и определяется в измерительном блоке фотометрически Ц .Недостатком устройства являетсято, что с его помощью можно определить лишь общее содержание паровртути, находящихся в элементарноми амальгамном состояниях. Информациюо формах нахождения микроамальгамс помощью этого устройства получитьневозможно. Сорбент в этом устройстве работает ненадежно - при продолжительной работе поглотитель спекается, что приводит к уменьшениюсорбирующей поверхности и, следовательно, к неудовлетворительной повторяемости результатов. Наиболее близким по техническойсущности к данному является устройство для селективной сорбции микро" амальгам, состоящее из газоприемного блока (включающего газоотборный .колпак с пылеулавливающим фильтром и золотым сорбентом), ротаметра, вакуумного насоса, измерительного блока - Фотометра, блока питания, фильтра-поглотителя ртути и трем- ходовых кранов в газопроводном тракте. Газоотборный колпак устанавливают на точке опробования. Прокачивают газовую пробу через золотОй сорбент с различной, контролируемой ротаметром, скоростью. Накопившиеся при этом на сорбенте микро- амальгамы при отжиге сорбента поступают в измерительный блок - фото- метр, где определяют их концентрацию (2Недостатком устройства являетсято, что оно не позволяет выделить из одной пробы несколько разновидностей Форм нахождения микроамальгам, а также не дает высокий процент осаждения на сорбенте слабосорбирующихся микрочастиц ртути и некоторых ее амальгамных соединений, особенно при пониженных темпера турах. Цель изобретения - расширениевозму".:.остей разделения концентрацийртути на составляющие, ее амальгамные формы.5Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве, содержащем гаэоприемный блок с сорбентом, измерительную систему и вакуумный насос, соединенные последовательномежду собой газопроводным трактом 10О между газоприемным блоком и измериФтельной системой устанавливают дополнительную камеру с закрепленнымив ней распределителем, имеющим сквоэные радиальные каналы, соединенные 15 с газопроводным трактом и полусферой, а гаэоприемный блок снабженредукторами, приводом и последовательно соединенными посредствомгаэопроводного тракта двумя или более камерами, в .каждой из которыхрасположен вращающийся диск на валу,причем сорбент нанесен на поверхности дисков и внутренней поверхностиполусферы, а валы связаны между собой и с приводом через редукторы таким образом, чтобы угловая скоростьвращения дисков последовательно - уменьшалась или увеличивалась помере удаления от привода.В дополнительной камере на входе газопроводного тракта установлен распределитель в виде полусферыс радиальными каналами, выпуклаяповерхность которого размещена внутри.полусферы с сорбентом.35 Устройство реализует способ разделения микроамальгам по смачиваемости (сорбции) поверхности золотого сорбента. Известно, что в зависимости от наличия того или иного 40 элемента в соединении со ртутью амаль"гамирующие свойства последней меняются. Известно также, что золоторастворяется в ртути незначительнои ртуть Фактически не растворяет, 45 а лишь смачивает поверхность золота, Уменьшение поверхностного натяжения амальгамы улучшает смачиваемость золота ртутью. При накопленииртути на золотом сорбенте в процессе прокачки газовой пробы на микрочастицы ртути влияют силы сцепления( смачиваемости) с сорбентом и кинетическая энергия их движения в газопроводном тракте. Если кинетичес- .55кая энергия больше сил сцеплениясорбента с некоторыми микроамальгамами, по последние не накапливаются на сорбенте. Это позволяетнакапливать различные микроамальгамы на сорбенте поочередно. Выпол нить это можно изменением скорости прокачки газовой пробы либо вращением сорбента с различными скоростями, что приводит к изменениюцентробежной силы, стремящейся сбросить микрочастицы ртути с сорбирую1061095 щей поверхности. Для того, чтобы од новременно накапливать микроамальгамы из одной газовой пробы, необ;ф. - ходимо иметь несколько камер с сор,бентами, соединенных последователь-, но.В предложенном устройстве использован второй путь решения зада- . чи - вращение сс(рбентов. Для этого применяются вращающиеся диски, на поверхность которых нанесен сорбент. Диски установлены в последовательно соединенных с помощью. газопровод- ного тракта камерах. Проба поступает в первую камеру, затем во вторую и т.д. Диски закреплены на валах, которые соединены последовательно между собой и приводом через редук-. торы, которые позволяют вращать диски с сорбентом с различной угло.вой скоростью. В результате на каж-. .дом диске с сорбентом накапливается одна амаЛьгамная форма ртути.Для более полного извлечения рту)ти из газовой пробы, после камер с вращающимися дисками установлена до-. йолнительная камера. В основном в . Фотометрах используют струнные сор 1 бенты. Поток газовой прйы лишь частично касается поверхности сорбейта, что не позволяет накопить всю ртуть, содержащуюся в газовой пробе. Для повышения эффективности. накопления ртути предложено поток пробы направлять на сорбент, нанесенный на внутренней поверхности полусферы. Для того, чтобы микрочастицы ударялись о поверхность сорбента под прямым углом, газовую пробу направляют в радиальные каналы распределителя, выполненного в виде полусферы.На Фиг. 1 и 2 показан пример реа.лизации устройства.Устройство содержит газоприемный блок 1 (газоотборный колпак не показан), измерительную систему 2, вакуумный насос 3 с ротаметром (не показан), дополнительную цилиндрическуюкамеру 4, краны 5-7 и газопроводный тракт 8, соединяющий все перечисленные узлы, а также узлы, входящие в газоприемный блок 1.Газоприемный блок 1 включает цилиндрические камеры 9 и 10, соединенные газопроводным трактом 8 последовательно, редуктор 11 с датчиком угловой скорости (не показан),привод 12, фильтр-поглотитель 13 и краны 14-16, В камерах 9 и 10 Ус.- тановлены диски 17 и 18 с золотым сорбентом 19. Диски 17 и 18 жесткозакреплены на валах 20, которые связаны между собой с помощью редуктора Ы, а также с приводом 12.В дополнительной цилиндрической камере 4 установлены полусфера 21с нанесенным на ее внутренней поверхности золотым сорбентом 22 и распределитель 23 в виде полусферы,имеющей радиальные каналы 24. Рас.1 ределитель 23 закреплен таким образом, чтобы выпуклая поверхностьего была обращена к внутренней поверхности полусферы 21. Валы 20. Я установлены во втулках 25, исключающих влияние внешней среды. Входные и выходные отверстия каждой ка.меры 9 и 10 расположены таким образом, чтобы ось входной части гаэощ проводного тракта 8 была перпендику"лярна оси вала 20 и направлена порадиусу, а ось выходной части газопроводного тракта 8 - по касательной соответствующего диска 17 или18, Это позволяет повысить эффектив;ность накопления микроамальгам ивыхода десорбированных частицртути из камер 9 и 10.В качестве измерительной системз 2 может использоваться многоканаль.20 ный атомно-абсорбционный спектро:Фотометр,Устройство работает следующим образом.Включают привод 12 гаэоприемного25 блока 1 с максимальной угловой ско-ростью. Вращение передается черезвалы 20 и редуктор 11;дискам 17 и, 18.;При этом диск 18 вращается с УглоГвой скоростью большей (или меньшей)Ф0 чем у диска 17. Втулки 25 обеспечивают изоляцию камер 9 и 10 от внешней средыХрани устанавливают в следующем положении: 5-Ад, 6-Ад, 7-Ад,14-АБД, 15-АД, 16-АД, Включают насос3. Так как ось входной части газопроводного тракта 8 перпендикулярна оси вала 20 .и направлена по радиусу диска 17, тг частицы микроамальгамы ударяются о сорбент 19под наиболее выгодным углом падения. При этом на сорбенте 19 накапливаются частицы ртути с тем элементом, у которого силы сцепленияпревышают кинетическую энергию частиц. Далее проба по газопроводному45 тракту 8 через кран 15 поступаетв камеру 10, где ударяясь о сорбент 19 на диске 18, накапливаются,частицы ртути с другим элементом,обладающие более высокой (или мень 5 шей) силой сцепления с золотымсорбентом, чем у частиц, которыенакопились в камере 9. Далее газовая проба по тракту 8 через краны:прошли через камеры 9 и 10, выле:тая из каналов 24 под наиболее выгодным углом к внутренней поверх. ности полусферы 21, осаждаются насорбенте 22. Затем проба по тракту"насос 3 и выходит в атмосферу.После прокачки требуемого объема1 газовой пробы насос 3 и привод 12Ивыключают. Устанавливают краны вположения: 5-ДБ, 6-БД, 7-БД, 14-БДС 15-АБ, 16-АД. Производят отжиг сорбента 19 на диске 17 и включают насос 3 и привод 12. При этом десорбированные микроамальгамы из выходного отверстия камеры 9 поступают по тракту через краны 15, 16, 5, 6 и 7 в измерительную систему 2, где осуществляется измерение концентрации паров ртути с одним элементом, а затем через насос 3 десорбированные частицы ртути выбрасываются в атмосферу. Транспортировкамикроамальгам по тракту 8 осуществляется очищенным от ртути и механических примесей в фильтрепоглотителе 13 атмосферным воздухом. Насос 3 и Привод 12 выключают.Затем, поставив краны в положения: 5-ДБ, б-БД, 7-БД, 14-БДС, 15-АД, 16-АД, производят отжиг сорбента 19 на диске., 18, включают насос и привод 12 и измеряют концентрацию ртути с друЬим амальгирующим элементом.После этого выключают насос 3 и привод 12. Устанавливают краны в положения: 5-ДБ, 6-АД, 7-АД, 14-БДС 15-БД, 16-ДВ, включают насос 3 и привод 12 и производят отжиг сорбента 22. Поступающий через фггльтр-поглотитель 13 и кран 14 по тракту 8 атмосферный воздух очищается от ртути и механических примесей и транспортирует.десорбированные частицы ртути из камеры 4 через краны 7 и 5 в измерительную систему 2. Измеряется суммарное содержание остаточной слабосорбируюцейся ртути. Затем частицы ртутичерез насос 3 выходят в атмосферу.Насос 3 и привод 12 выключают.5 далее повторяют операции с новыми пробами, снижая каждый циклугловую скорость вращения привода12. Это позволит получить информацию о концентрации в почвенном воз-,Ю духе паров ртути в различных амальгамных формах. Если необходимо накопить только сумму всех микроамальгам, краны устанавливают в положения 5-АД, 6-АД, 7-АД, 14-АБД,15 15-БД, 16-БД.В приведенном примере примененыдве камеры с вращающимися дисками.Количество камер зависит от требуемой детальности разделения микроамальгамных форм ртути и производи-.тельности работ.Устройство имеет следующие .преимущества, Обесйечивающие достижениеположительного эффекта: расширен 25 ные функциональные ВОзмОжнОсти эасчет разделения амальгамирующихэлементов лучшие условия осажденияпаров ртути при определении суммарного содержания различных ее форм,повьпаенную точность определения соЗО держаний ртути за счет повышения качестна осаждения ее на полусферическом сорбенте, что в конечном итоге позволит повысить надежность выявления месторождений полезных ис 35 копаемых,витель А. ПетрдИ.Костик Кв аде ее вам7,16комитета СССРи открытийокая.наб., д. 4 та ОЗЬ/49 ВНИ 1 ПП Государст по делам нзоб 035, Москва, Ж. Тнраквенногоретени5, Рауквйвг. Уж каз. 1 едактор О. Колесникова филиал ППЛ "Патен ИЮ орректор А, Тяско род, ул. Проектная,