[发明专利]海水中溶存甲烷的测定装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲烷测定装置，尤其涉及一种海水中溶存甲烷的测定装置及方法。

背景技术

甲烷是大气中十分重要的微量气体之一，也是含量仅次于二氧化碳的重要温室气体，其吸收红外辐射的能力是二氧化碳的20多倍，甲烷还可以参与大气化学反应，影响大气中其他化学成分，从而间接影响全球气候变化。甲烷作为一种可燃和微毒的气体，也是未来重要清洁能源之一。基于此，甲烷成为世界各国普遍关注的研究热点。海洋作为大气甲烷的重要自然源，每年由海洋向大气中输送的甲烷可达到（11-18）×10⁹kg，占大气甲烷来源的2～4%。目前，海水中溶存甲烷已经成为国际海气界面研究的重要内容，而对海水中尤其是海洋表层或次表层水体中溶存甲烷的准确测定则是所有研究的前提和基础。现有技术中，海水中溶存甲烷的测定方法是利用采水器在站位采集水样，然后经过前处理提取出溶解气体，再采用气相色谱技术进行测定。常用的前处理方法主要包括顶空平衡法（静态顶空法、动态顶空法）、真空脱气法、吹扫捕集法。这些技术经过不断地改进和完善，已经日趋成熟，但是在样品采集和保存过程中造成的污染和逸出难以完全避免，从而导致测定结果产生误差，加之样品消耗量大、方法重现性差、处理时间长、自动化程度低等问题，导致现有技术中海水中溶存甲烷的测定方法准确性较低且分析效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种海水中溶存甲烷的测定装置及方法，解决现有技术中海水中溶存甲烷的测定方法准确性较低且分析效率较低的缺陷，实现提高海水中溶存甲烷的现场测定的准确性，并提高分析效率。

本发明提供的技术方案是，一种海水中溶存甲烷的测定装置，包括：泵、气瓶、连续流动平衡萃取器、进样环和气体分析仪；所述连续流动平衡萃取器包括螺旋盘管和气泡分离室，所述气泡分离室的下部开设有进口，所述气泡分离室的上部开设有出气口，所述气泡分离室的侧壁上还连接有出液管，所述螺旋盘管的上端口与所述气泡分离室的进口连接，所述螺旋盘管的下端口连接有进液管和进气管；所述泵与所述进液管连接，所述进气管上连接有第一质量流量控制器，所述气瓶通过阀门与所述第一质量流量控制器连接，所述气泡分离室的出气口与所述进样环连接，所述进样环与所述气体分析仪的进样口连接。

进一步的，所述海水中溶存甲烷的测定装置包括两个所述连续流动平衡萃取器和切换阀，每个所述连续流动平衡萃取器中的所述气泡分离室分别通过所述切换阀与所述进样环连接，每个所述连续流动平衡萃取器中的所述进气管分别连接有所述第一质量流量控制器，每个所述连续流动平衡萃取器中的所述进液管分别与所述泵连接。

进一步的，所述切换阀和所述进样环之间还设置有金属过滤器。

进一步的，所述泵包括连接在一起的第一蠕动泵和第二蠕动泵，所述第二蠕动泵的流量小于所述第一蠕动泵的流量，所述第二蠕动泵与所述进液管连接。

进一步的，所述第一蠕动泵通过连接管与所述第二蠕动泵连接，所述连接管上设置有溢流阀。

进一步的，所述进样环与所述气瓶之间还设置有第二质量流量控制器。

本发明还提供一种海水中溶存甲烷的测定方法，采用上述海水中溶存甲烷的测定装置，具体方法包括：

步骤1、通过泵向螺旋盘管中注入待检测海水，与此同时，气瓶中的惰性气体通过第一质量流量控制器注入到螺旋盘管中，以在螺旋盘管中形成多个均匀交替排布的海水片段和气体片段，同时完成甲烷气体在气液两相中的分配平衡；

步骤2、螺旋盘管中的海水片段和气体片段进入到气泡分离室中，多余的海水从出液管排出，而气体在气泡分离室中聚集；

步骤3、气泡分离室中的气体由进样环输送至气体分析仪中进行检测分析。

进一步的，所述螺旋盘管浸没在水浴中，水浴的温度为25℃±2℃。

本发明提供的海水中溶存甲烷的测定装置及方法，通过采用螺旋盘管用于提取出海水中的甲烷，并且，惰性气体通过第一质量流量控制器注入到螺旋盘管中，可以形成多个均匀交替排布的海水片段和气体片段，海水片段和气体片段通过螺旋盘管向气泡分离室输送过程中能够达到相分配平衡，以有效地将海水中含有的甲烷提取到气体片段中，再通过气泡分离室将海水排出留下气体，气泡分离室中的气体通过进样环定量注入到气体分析仪中进行分析，从而可以更加快速准确地分析出海水中甲烷的含量，实现提高了海水中溶存甲烷的测定装置的测量准确性，并提高分析效率。基于此测定装置，建立了海水中溶存甲烷的快速测定方法，实现海水中溶存甲烷的现场检测。

附图说明