用于水体中放射性铁的快速收集装置的制作方法

本实用新型涉及环境监测技术领域，具体涉及一种用于水体中放射性铁的快速收集装置。

背景技术：

铁作为金属材料被广泛用于反应堆各种构件中，受中子照射而形成放射性铁、或溶于回路水中的铁受中子照射而形成放射性铁，由于铁是组成不锈钢的主要成分，在许多反应堆材料中浓度都相对较高，排入环境会造成环境污染。铁通过中子活化反应⁵⁴fe(n，γ)⁵⁵fe、⁵⁶fe(n，2n)⁵⁵fe产生⁵⁵fe，其半衰期为2.7a，通过电子捕获衰变为稳定核素⁵⁵mn，能量为5.9kev；铁通过中子活化反应⁵⁸fe(n，γ)⁵⁹fe产生⁵⁹fe，其半衰期为44.5d，发射β、γ射线，衰变为稳定核素⁵⁹co。

核电站的兴建，使活化产物的监测显得日趋重要。人们比较关注的放射性铁为⁵⁵fe和⁵⁹fe，它们属中毒性核素。由于放射性铁在核电厂液态流出物中排放量较大，近年来液态流出物中放射性铁的监测已受到越来越多的关注。通过监测核设施周围环境和液态放射性流出物中放射性铁的活度浓度，以确认核设施运行中是否有异常排放，并且可以用于准确评估核设施排放的放射性铁对公众造成的辐射影响。

现有技术中，没有专门的放射性铁的收集装置，在收集水体中放射性铁时，完全依靠手动操作，分离流程长、耗时多。

技术实现要素：

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于水体中放射性铁的快速收集装置，其能够快速高效的实现放射性铁的收集。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种用于水体中放射性铁的快速收集装置，包括依次连通的样品水箱、切换阀、第一过滤器、收集柱以及收集水箱，所述切换阀上还连通有用于向所述样品水箱和/或所述收集柱内加药的加药机构，所述收集柱内设置有用于收集放射性铁的收集树脂。

样品水箱中的水体通过切换阀进入第一过滤器进行过滤，之后进入收集柱中进行放射性铁的特异性吸附和收集。通过多个功能部件同时与切换阀连通，实现不同的功能，如向样品水箱中加药、将水体送出收集、向收集柱中加药等，节约了收集时间；通过设置收集树脂能够快速收集水体中的放射性铁，在本实用新型的一些实施例中，收集树脂采用法国triskem公司的tru树脂。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述收集柱包括上滤片和下滤片，所述收集树脂设置在所述上滤片和下滤片之间。上滤片和下滤片均为陶瓷滤片。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述样品水箱内设置有搅拌器以及与所述切换阀连通的第二过滤器，所述第二过滤器入水口的截面积大于出水口的截面积。即第二过滤器为锥型设置，第二过滤器用于对水体进行粗过滤。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一过滤器的有效过滤孔径为0.5-2μm。第一过滤器用于对水体进行精过滤。第一过滤器和第二过滤器均为陶瓷过滤器，其中的滤芯均为陶瓷材质。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述加药机构包括注射泵以及装有药剂的加样瓶，所述加样瓶中的药剂通过注射泵添加至所述样品水箱和/或所述收集柱中。注射泵可以控制流速和体积，实现恒速、定量加样。

在本实用新型的一些实施例中，切换阀为六通切换阀，六通切换阀同时连通注射泵、样品水箱、加样瓶、第一过滤器和收集柱。注射泵连接六通阀，实现加药机构向样品水箱中加样、加药机构向收集柱中加样、样品水箱中的水体输送至第一过滤器中等功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本申请的水体中放射性铁的收集装置，通过多个功能部件同时与切换阀连通，实现不同的功能，如向样品水箱中加药、将水体送出收集、向收集柱中加药等，节约了收集时间；通过设置收集树脂能够快速收集水体中的放射性铁，能够在较短时间内处理并检测较多样品，大大缩短处理时间和流程，适用于各类环境水中放射性铁的测定，包括雨水、饮用水、地表水、地下水和海水等，并且不产生危险废物。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型优选实施例中水体中放射性铁的收集装置的示意图；

附图中，样品水箱-1、第二过滤器-2、搅拌器-3、注射泵-4、第一加样瓶-5、第二加样瓶-6、六通切换阀-7、第一过滤器-8、收集柱-9、收集水箱-10，上滤片-b、收集树脂-c、下滤片-d。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例1水体中放射性铁的收集装置

如图1所示，本实施例的用于水体中放射性铁的快速收集装置，依次包括样品水箱1、六通切换阀7、第一过滤器8、收集柱9以及收集水箱10。切换阀上还连通有用于向样品水箱1和收集柱9内加药的加药机构，收集柱9内设置有用于收集放射性铁的收集树脂c。本实施例中，收集树脂c采用法国triskem公司的tru树脂。

加药机构包括注射泵4以及装有药剂的加样瓶，加样瓶中的药剂通过注射泵4添加至样品水箱1和收集柱9中。注射泵4可以控制流速和体积，实现恒速、定量加样。六通切换阀7同时连通注射泵4、样品水箱1、加样瓶、第一过滤器8和收集柱9。注射泵4连接六通阀，实现加药机构向样品水箱1中加样、加药机构向收集柱9中加样、样品水箱1中的水体输送至第一过滤器8中等功能。本实施例中的加样瓶包括装有8mol/l硝酸的第一加样瓶5和装有2mol/l硝酸的第二加样瓶6。

即加药机构有两种功能，1.通过注射泵4将第一加样瓶5中的药剂添加至样品水箱1中，用于调节水体的酸度，药剂为浓硝酸，在样品水体中加入浓硝酸，一方面能够稳定颗粒态放射性铁，另一方面利于放射性铁在收集树脂c上的吸附；通过注射泵4将第一加样瓶5中8mol/l硝酸的药剂添加至tru树脂中淋洗；2.第二加样瓶6中的2mol/l硝酸药剂通过注射泵4添加至收集柱9中对收集的铁进行解析。

收集柱9包括上滤片b和下滤片d，收集树脂c设置在上滤片b和下滤片d之间，上滤片b和下滤片d均为陶瓷滤片。

样品水箱1内设置有搅拌器3以及与切换阀连通的第二过滤器2，第二过滤器2入水口的截面积大于出水口的截面积。即第二过滤器2为锥型设置，此设置可以增加管道中的流体流速，增加过滤器和收集柱9的处理效率。使用时，搅拌器3的转速可以根据实际需要在50-2000r/min可调。本实施例中的样品水箱1和收集水箱10均为1l容量并可根据探测限需要进行调整。

具体的，容量和探测限之间的关系可按照下式进行计算：

式中：

mdc-探测限，bq/l；

nb—本底计数率，cpm；

tb—本底测量时间，min；

tc—本底样品测量时间，min；

v—样品体积，l；

y—放射性铁的回收率，％；

eff—计数效率，％。

本实施例中放射性铁的收集装置可以根据探测限的需要处理大量样品，从而可以获得很低的探测下限(10mbq/l)，且处理速度快。

第二过滤器2用于对水体进行粗过滤，第一过滤器8用于对水体进行精过滤。第一过滤器8的有效过滤孔径为0.5-2μm。第一过滤器8和第二过滤器2均为陶瓷过滤器，其中的滤芯均为陶瓷材质。

样品水箱1中的水体通过切换阀进入第一过滤器8进行过滤，之后进入收集柱9中进行放射性铁的特异性吸附和收集。通过多个功能部件同时与切换阀连通，实现不同的功能，如向样品水箱1中加药、将水体送出收集、向收集柱9中加药等，节约了收集时间；通过设置收集树脂c能够快速收集水体中的放射性铁。六通切换阀7的使用可以实现所有试剂的注射和加入，简化控制单元，减小收集装置的体积。

本实施例的水体中放射性铁的收集装置，回收效率高且稳定，能够在较短时间内处理并检测较多样品，大大缩短处理时间和流程，适用于各类环境水中放射性铁的测定，包括雨水、饮用水、地表水、地下水和海水等。

实施例2水体中放射性铁的检测方法

本实施例提供了一种根据实施例1的收集装置进行水体中放射性铁检测的方法，使用实施例1中的收集装置，可实现快速测量。包括如下步骤：操作切换阀，搅拌下通过加药机构向样品水箱1中添加浓硝酸，实现样品水箱1中水体的酸度达到8mol/l，搅拌均匀并将水体输送至第一过滤器8中，水体经过第一过滤器8后进入收集柱9，水体全部收集完毕后，操作切换阀，再次通过加药机构向收集柱9中加入8mol/l的硝酸淋洗，之后将2mol/l的硝酸加入收集树脂c中将铁解析，收集解析液。将解析液蒸干并用去离子水溶解，在容量瓶中定容，取溶液用原子吸收光谱仪测量化学回收率，并取溶液用于放射性测量。

具体实施流程为：将200ml环境水样加入样品水箱1中，搅拌下通过注射泵4从第一加样瓶5中取出浓硝酸并通过v1和v3加入至样品水箱1中，持续搅拌混匀样品，控制样品的酸度在8mol/l。停止添加浓硝酸并通过注射泵44将样品水箱1中的水样经过六通阀的v4、v5进入第一过滤器8，之后水样流经收集柱9进入收集水箱10。水体收集完毕后，通过注射泵4从第一加样瓶5中取出浓硝酸并通过v1和v6加入收集柱9中对tpu树脂进行清洗。

第二加样瓶6中取出2mol/l的硝酸通过v2和v6加入至收集柱9中，将铁解析，收集解析液。将解析液蒸干并用去离子水溶解，在容量瓶中定容，取溶液用原子吸收光谱仪测量化学回收率，并取溶液用于放射性测量。

本申请的水体中放射性铁的收集装置以及检测方法，适用于各种环境水中放射性铁的收集和测定，包括雨水、地表水、饮用水、地下水和海水等。方法过程包括样品混合、陶瓷过滤器过滤、树脂柱分离和收集放射性铁。样品混合：采用磁力搅拌器进行搅拌，保证后续高效、稳定地收集放射性铁；注射泵连接六通切换阀，通过注射泵控制流速和体积，实现恒速、定量加样，通过六通切换阀控制取样和进样；混合后样品经六通切换阀传送到陶瓷过滤器中过滤，过滤后采用树脂柱分离和收集放射性铁，回收效率95％以上。

本申请建立了一种可以准确、稳定、高效收集水体中放射性铁并进行高效测量的方法，回收效率高且稳定，能够在较短时间内处理并检测较多的样品，大大缩短了处理时间和流程，适用于环境水体样品和核设施液态流出物样品中的放射性铁的制样和测量。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。