本发明属于气体吸附，具体涉及一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统及方法。
背景技术：
1、在核电站、乏燃料后处理厂、同位素生产单位及核医学相关部门等都会不同程度的释放出含有放射性甲基碘。为了保证人员和环境的安全，必须采取有效的净化措施。目前活性炭是研究最多、应用最广的一种去除放射性甲基碘的吸附材料。一般说来，吸附材料对元素碘的吸附效率很高，但对碘甲烷等化合物吸附效率较低，特别是在高湿情况下，效率明显下降。为此，普遍采用teda、ki等化合物对吸附材料进行浸渍处理，以提高对碘甲烷的吸附效率。为了研究不同吸附材料对碘甲烷的吸附性能，需研究碘甲烷在浸渍活性炭上的等温吸附曲线。然而碘甲烷的idlh(立即威胁生命和健康浓度)值为100ppm。因此试图通过穿透试验获得碘甲烷的等温吸附曲线受到了限制，尤其是低浓度下碘甲烷等温曲线的获得更加困难，如超长的试验时间、碘甲烷的检测限值、吸附试验的平衡、吸附热的影响等。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种装置和方法，能够在低压、恒温状态下，将碘甲烷静态吸附到吸附材料上，达到吸附平衡状态后根据，通过理想气态方程计算出吸附材料对碘甲烷的吸附容量。
2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其中，包括与供料单元和吸附单元相连的检测单元，所述供料单元用于提供碘甲烷气体，所述吸附单元利用吸附材料对所述碘甲烷气体进行等温吸附操作，所述检测单元用于检测所述碘甲烷气体的压力参数，通过所述压力参数能够计算出等温条件下所述吸附材料对所述碘甲烷气体的吸附量。
3、进一步，还包括抽气单元，所述抽气单元用于为所述检测单元和所述供料单元提供抽真空操作。
4、进一步，还包括排空单元，所述排空单元用于将所述等温吸附操作后所述检测单元、所述供料单元和所述吸附单元内残留的所述碘甲烷气体进行过滤和排放。
5、进一步，
6、所述供料单元包括碘甲烷液罐、第二阀门、第三阀门、注入平衡腔、第一压力传感器、第四阀门、氮气罐和第七阀门；
7、所述第三阀门、所述注入平衡腔和所述第四阀门串联在第一管线上，所述第三阀门靠近所述注入平衡腔的入口一端，所述第四阀门靠近所述注入平衡腔的出口一端；所述第一压力传感器设置在所述注入平衡腔上，用于测量所述注入平衡腔内部的气体压力；
8、所述碘甲烷液罐和所述氮气罐并联到所述第三阀门，所述碘甲烷液罐用于存储液态的碘甲烷，并向所述注入平衡腔提供碘甲烷气体，所述氮气罐用于存储高纯氮气；所述注入平衡腔用于平衡所述碘甲烷气体，并输出给所述检测单元；
9、所述第二阀门设置在所述碘甲烷液罐与所述第三阀门之间的管线上；
10、所述第七阀门设置在所述氮气罐与所述第三阀门之间的管线上。
11、进一步，
12、所述检测单元包括第五阀门、第二压力传感器、第三压力传感器、吸附测量腔和第六阀门；
13、所述吸附测量腔的入口一端连接所述第一管线；
14、所述第五阀门设置在所述第一管线上，靠近所述吸附测量腔的入口一端，由所述注入平衡腔平衡后的所述碘甲烷气体通过所述第五阀门进入所述述吸附测量腔；
15、所述述吸附测量腔用于存放所述碘甲烷气体，并提供给所述吸附单元；
16、所述第二压力传感器和所述第三压力传感器设置在所述吸附测量腔上，用于测量所述吸附测量腔内部的气体压力，得到所述碘甲烷气体的所述压力参数；
17、所述吸附测量腔的出口一端通过第二管线连接所述吸附单元，所述第六阀门设置在所述第二管线上，靠近所述吸附测量腔的出口一端。
18、进一步，
19、所述吸附单元包括加热装置和吸附容器；
20、所述吸附材料设置在所述吸附容器内，所述吸附容器连接所述第二管线，所述吸附测量腔内的所述碘甲烷气体能够通过所述第二管线进入所述吸附容器内；
21、所述加热装置内部设有加热油，所述吸附容器设置在所述加热装置内并浸泡在所述加热油中；
22、所述加热装置能够对所述加热油进行加热并保持其温度不变，实现所述吸附材料对所述碘甲烷气体的等温吸附操作。
23、进一步，所述抽气单元包括依次串联在第三管线上的真空旋转泵、涡轮分子泵和第一阀门，所述第三管线连接到所述第四阀门和所述第五阀门之间的所述第一管线上，所述第一阀门靠近所述第一管线；所述真空旋转泵和所述涡轮分子泵用于根据需要提供不同的真空度。
24、进一步，所述排空单元包括依次串联在第四管线上的第八阀门和碘吸附器，所述第四管线连接到所述第六阀门和所述吸附容器之间的所述第二管线上；所述第八阀门靠近所述第二管线；所述检测单元、所述供料单元和所述吸附单元内残留的所述碘甲烷气体由所述第四管线进入所述碘吸附器进行过滤后排放到外部的环境中。
25、为达到以上目的，本发明还公开了用于以上所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的方法，包括如下步骤：
26、步骤s1，抽气，对所述注入平衡腔抽真空；
27、步骤s2，供料，向所述注入平衡腔内输入所述碘甲烷气体，平衡后将所述碘甲烷气体输入所述吸附测量腔；
28、步骤s3，检测吸附，加热所述吸附材料，所述碘甲烷气体进入所述吸附容器进行所述吸附操作，计算所述吸附材料对所述碘甲烷气体的吸附量；
29、步骤s4，排空，使用所述高纯氮气将所述注入平衡腔、所述吸附测量腔和所述吸附容器中残留的所述碘甲烷气体排出至所述环境中。
30、进一步，在所述步骤s1中，包括：
31、步骤s1.1，将所述第一阀门和所述第四阀门打开，其余阀门处于关闭状态；
32、步骤s1.2，启动所述真空旋转泵将所述注入平衡腔抽到设定真空度；
33、步骤s1.3，关闭所述第四阀门，开启所述第五阀门和所述第六阀门；
34、步骤s1.4，启动所述涡轮分子泵将所述吸附测量腔抽到设定真空度；
35、步骤s1.5，关闭所述第一阀门、所述第五阀门和所述第六阀门。
36、进一步，在所述步骤s2中，包括：
37、步骤s2.1，将所述第二阀门和所述第三阀门打开，其余阀门处于关闭状态，将设定量的所述液态碘甲烷气化到所述注入平衡腔内，得到所述碘甲烷气体；
38、步骤s2.2，关闭所述第二阀门，直到所述注入平衡腔内的所述碘甲烷气体达到平衡状态，做好供料前的准备；
39、步骤s2.3，依次打开所述第四阀门和所述第五阀门，所述注入平衡腔内的所述碘甲烷气体进入所述吸附测量腔，所述注入平衡腔的所述第一压力传感器产生定量的压力降△p；
40、步骤s2.4，依次关闭所述第四阀门和所述第五阀门。
41、进一步，在所述步骤s2.2，中，包括：所述注入平衡腔内的所述碘甲烷气体达到平衡状态的判断标准是所述第一压力传感器的数值在10min内不发生变化。
42、进一步，在所述步骤s3中，包括：
43、步骤s3.1，开启所述加热装置，通过所述加热油对所述吸附容器在设定温度条件下恒温油浴半小时；
44、步骤s3.2，记录所述第二压力传感器或所述第三压力传感器的读数；
45、步骤s3.3，开启所述第六阀门，所述碘甲烷气体进入所述吸附容器进行吸附，直到所述第二压力传感器或所述第三压力传感器的读数恒定；
46、步骤s3.4，重复所述步骤s2.1至所述步骤s3.3，直至吸附过程中，所述第二压力传感器或所述第三压力传感器的读数不再发生变化；
47、步骤s3.5，根据所述碘甲烷气体的所述压力参数，通过理想气体气态方程，算出所述碘甲烷液罐注入的所述碘甲烷气体的量以及所述吸附容器内被吸附的所述碘甲烷气体的量，进而计算出在所述设定温度下所述吸附材料对所述碘甲烷气体的吸附量。
48、进一步，在所述步骤s3.3中，所述第二压力传感器或所述第三压力传感器的读数恒定是指所述第二压力传感器或所述第三压力传感器的读数在10min内没有变化。
49、进一步，在所述步骤s4中，包括：
50、步骤s4.1，依次开启所述第七阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门和所述第六阀门，提供所述高纯氮气；
51、步骤s4.2，观察所述第二压力传感器或所述第三压力传感器有正压读数时，再开启所述第八阀门，所述高纯氮气将载带残留的所述碘甲烷气体经过所述碘吸附器净化处理后排出至外部的环境中。
52、本发明的有益效果在于：
53、1.实现了负压测量碘甲烷等温吸附曲线，避免了碘甲烷的泄露，同时将碘甲烷吸附量的测量转化为压力的测量，提高了精确度，重复性好；能够测量微量浸渍活性炭的碘甲烷等温吸附曲线，因此大大缩短了试验时间。
54、2.将吸附平衡状态转化为可监测的压力参数，碘甲烷气体吸附容量可通过理想气态方程精确地计算出来。
55、3.在一定范围内可控温度、碘甲烷气体浓度、压力，且重复性好、测量精度高、操作安全便捷。
1.一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：包括与供料单元和吸附单元相连的检测单元，所述供料单元用于提供碘甲烷气体，所述吸附单元利用吸附材料(16)对所述碘甲烷气体进行等温吸附操作，所述检测单元用于检测所述碘甲烷气体的压力参数，通过所述压力参数能够计算出等温条件下所述吸附材料(16)对所述碘甲烷气体的吸附量。
2.如权利要求1所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：还包括抽气单元，所述抽气单元用于为所述检测单元和所述供料单元提供抽真空操作。
3.如权利要求2所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：还包括排空单元，所述排空单元用于将所述等温吸附操作后所述检测单元、所述供料单元和所述吸附单元内残留的所述碘甲烷气体进行过滤和排放。
4.如权利要求3所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：
5.如权利要求4所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：
6.如权利要求5所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：
7.如权利要求6所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：所述抽气单元包括依次串联在第三管线(26)上的真空旋转泵(1)、涡轮分子泵(2)和第一阀门(3)，所述第三管线(26)连接到所述第四阀门(9)和所述第五阀门(10)之间的所述第一管线(24)上，所述第一阀门(3)靠近所述第一管线(24)；所述真空旋转泵(1)和所述涡轮分子泵(2)用于根据需要提供不同的真空度。
8.如权利要求7所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统，其特征是：所述排空单元包括依次串联在第四管线(27)上的第八阀门(20)和碘吸附器(21)，所述第四管线(27)连接到所述第六阀门(14)和所述吸附容器(23)之间的所述第二管线(25)上；所述第八阀门(20)靠近所述第二管线(25)；所述检测单元、所述供料单元和所述吸附单元内残留的所述碘甲烷气体由所述第四管线(27)进入所述碘吸附器(21)进行过滤后排放到外部的环境(22)中。
9.用于如权利要求8所述的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的系统的一种用于测量碘甲烷等温吸附曲线的方法，包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的方法，其特征是，在所述步骤s1中，包括：
11.如权利要求9所述的方法，其特征是，在所述步骤s2中，包括：
12.如权利要求11所述的方法，其特征是，在所述步骤s2.2，中，包括：所述注入平衡腔(7)内的所述碘甲烷气体达到平衡状态的判断标准是所述第一压力传感器(8)的数值在10min内不发生变化。
13.如权利要求12所述的方法，其特征是，在所述步骤s3中，包括：
14.如权利要求13所述的方法，其特征是：在所述步骤s3.3中，所述第二压力传感器(11)或所述第三压力传感器(12)的读数恒定是指所述第二压力传感器(11)或所述第三压力传感器(12)的读数在10min内没有变化。
15.如权利要求9所述的方法，其特征是，在所述步骤s4中，包括：
