[发明专利]酸纯化器

说明书

技术领域

本发明总体地涉及酸液纯化，具体地涉及酸纯化设备。

背景技术

实验室的痕量、超痕量分析经常要用到超纯酸，因此需要将普通纯度的酸在亚沸状态下缓慢蒸发出来，并冷凝、收集成为纯度更高的酸。

酸纯化器一般具有加热功能、温度控制功能、液位监控功能和冷凝功能，以便对酸液进行加热、温度控制、液位监控和进行冷凝以及收集。

目前市面上可获得的酸纯化器设计中，通常存在以下几方面的缺点；

1、温度控制：

(1)传统的解决方案为避免温度传感器被高温强酸轻易地腐蚀，其温度传感器安装在容器外面，避免与强酸接触，但是这样的安装方式测量的是容器外壁的温度，无法反映酸液的真实温度，通常溶液温度与容器外壁的温度要相差5-20℃，温度的测量误差很大。

(2)传统的解决方案的温度控制器是多档位型的，而不是连续可调型，只能大概设定一个温度值，无法准确设定。

2、液位控制：

(1)对于原始酸液的液位，传统的解决方案采用的是目测液位管的方式来判断液位。一旦人员忘记及时目测，将会有干烧甚至起火的巨大风险。

(2)对于高纯酸液的液位，现有的解决方案没有任何自动检测和控制措施。一旦液位过满，酸液将会溢出瓶子，腐蚀周边物体。

3、冷凝控制和加热控制：

(1)现有的解决方案采用空气冷却或者自来水冷却方式。这两种方式均没有温度指示冷却效果。

(2)这两种方式容易受空气温度和自来水温度条件影响，一旦气温或水温上升，冷却效果将受影响。

(3)自来水冷却的方式，还有因停水而造成无法冷却的风险。

(4)现有的解决方案采用红外灯或电阻丝来作为热源，是明火，易引燃周围的易燃气体；

(5)一旦温度控制器失效，红外灯或电阻丝将继续加热，造成仪器烧毁甚至实验室火灾的巨大风险。

发明内容

针对现有技术的现状，做出了本发明。

根据本发明的一个方面，提供了一种酸纯化器，包括：待纯化酸容器，用于容纳待纯化酸；加热器，用于加热待纯化酸容器，以得到热酸蒸汽；冷凝器，配置为对于热酸蒸汽进行冷凝；与冷凝器连接的纯化酸液收集瓶，用于收集冷凝后的纯化酸；控制器，用于控制各个部件运行以进行酸纯化工艺；酸液温度传感器，用于测量待纯化酸液体的温度；其中控制器设置温度阈值，接收酸液温度传感器测量的温度，将该温度与温度阈值相比较，并相应地控制加热器，其中所述冷凝器包括Peltier半导体冷却器、冷凝器主体和制冷剂温度传感器，Peltier半导体冷却器中冷却过的“冷水”，通过水泵的压力进入冷凝器主体对与冷凝器主体外壳接触的酸蒸汽进行冷却，“热水”再通过水泵进入Peltier半导体冷却器中冷却，周而复始，循环工作，制冷剂温度传感器测量Peltier半导体冷却器中制冷剂的温度。

在一个示例中，加热器为PTC加热器。

在一个示例中，酸纯化器还可以包括：布置于PTC加热器上表面上的导热盘。

在一个示例中，导热盘为纯铝材质，面积大于PTC加热器加热面，且与待纯化酸容器的底部紧密结合，以及加热器和导热盘经过了PTFE表面喷涂。

在一个示例中，所述冷凝器主体底部为厚度小于预定阈值的隔膜，隔膜与热酸蒸汽接触，对热酸蒸汽进行冷却，冷凝后的纯化酸通过引流管进入纯化酸液收集瓶。

在一个示例中，冷凝器主体的中部被一个挡板分为两部分，以引导水流方向，使内部温度更均匀。

在一个示例中，制冷剂温度传感器采用毛细管式热电偶；在半导体冷却器和冷凝器主体之间的管路上，毛细管式热电偶插进管路，并且插入口被进行了密封处理。

在一个示例中，冷凝器主体顶部被PVDF材质盖子密封，中间夹有硅胶密封圈，

在一个示例中，酸纯化器放置在通风橱内，但将所述半导体冷却器和控制器放置在通风橱外。

在一个示例中，冷凝器主体的材质为PTFE材质。

在一个示例中，酸纯化器还包括底座，待纯化酸容器和底座采用嵌套式连接设计，在两者之间形成一个封闭的空间，整个PTC加热器安装在这个封闭的空间内。

在一个示例中，酸纯化器还可以包括：非接触式超声波液位传感器，安装在容器的外表面，且不与容器表面接触，用于自动测量待纯化酸容器内的待纯化酸的液面，并且将测量的指示液面水平的信号传送到控制器，控制器接收该指示液位的信号，当该指示液位的信号低于预定阈值时，发送控制信号，以控制停止酸纯化工艺。