[发明专利]一种水体中溶解的碳酸盐中稳定碳同位素分析前处理装置

说明书

一种水体中溶解的碳酸盐中稳定碳同位素分析前处理装置，包括了试剂瓶、干燥器、阀门、注射泵、单向逆止阀、高纯氮气瓶、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、反应瓶、冷井、真空泵、集气瓶、磁力搅拌器、同位素质谱仪，所述的试剂瓶通过进气管与外界大气连通；试剂瓶通过输液管与反应瓶连通；反应瓶通过输气管与冷井连通；冷井通过输气管分别与真空泵、集气瓶和同位素质谱仪连通。本发明联合使用抽真空与驱气法清除装置内残留空气中CO₂气体，减少对实验结果的干扰，采用磁力搅拌器搅拌样品，可以实现在不破坏装置气密性的前提下提高磷酸与可溶无机碳的反应速率，减少了反应时间，提高了分析效率。

技术领域

本发明涉及地球化学领域，具体是指一种水体中溶解的碳酸盐中稳定碳同位素分析前处理装置。

背景技术

岩石与空气、水、二氧化碳等物质长期作用，发生复杂的化学反应，产生新物质的过程称为化学风化，化学风化过程是对大气中CO₂长期的永不停歇的消耗过程，在百万年尺度上调节全球气候变化。在化学风化过程代表了一个永久的大气中CO₂向海洋中迁移的过程，主要有两种岩石的化学风化过程消耗大气中的CO₂：硅酸岩和碳酸岩的化学风化。在较长时间内碳酸岩风化消耗的CO₂会被海洋中碳酸岩在沉积时释放的CO₂抵消，硅酸岩的化学风化过程净消耗大气中的，是影响碳循环的重要因素，在地质时间尺度上是清除大气中CO₂的主要过程。因此定量分析硅酸岩和碳酸岩的化学风化对研究全球碳循环过程至关重要。

传统研究方法中利用酸碱滴定方法确定水体中总碱度，结合研究区域的岩石岩性分布特征，依据碳酸岩和硅酸岩的物质的量的比例计算两者在化学风化过程对大气中CO₂消耗的量。

通过实验装置来研究水体中溶解的碳酸盐中稳定碳同位素比值可以更准确地判断水体中溶解的碳酸盐来源，而更准确地研究全球碳循环过程，现有的装置采用抽真空方法，不能完全剔除残余空气中CO₂对实验结果的影响，而且在实验过程中无法实现样品在密封条件下的搅拌，化学反应速率慢，样品的分析效率低。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种水体中溶解的碳酸盐中稳定碳同位素分析前处理装置，该装置相对于其他装置提供了更高的气密性和真空度，将空气中CO₂对实验结果的影响降得更低，同时也提高了样品分析效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水体中溶解的碳酸盐中稳定碳同位素分析前处理装置，包括了试剂瓶、干燥器、阀门、注射泵、单向逆止阀、高纯氮气瓶、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、反应瓶、冷井、真空泵、集气瓶、磁力搅拌器、同位素质谱仪，所述的试剂瓶通过进气管与外界大气连通；试剂瓶通过输液管与反应瓶连通；反应瓶通过输气管与冷井连通；冷井通过输气管分别与真空泵、集气瓶和同位素质谱仪连通。

上述的反应瓶放置于磁力搅拌器上，其内设有搅拌磁石。

上述的输液管依次设有阀门、注射泵、单向逆止阀、电磁阀Ⅰ。

上述的高纯氮气瓶与单向逆止阀和电磁阀Ⅰ之间的输液管连通。

上述的输气管上设有电磁阀Ⅱ。

上述的反应瓶设有真空压力表。

上述的冷井与真空泵之间的输气管上设有阀门Ⅲ；

上述的冷井与同位素质谱仪之间的输气管上设有阀门Ⅱ；

上述的高纯氮气瓶与反应瓶之间的输液管上设有阀门Ⅰ。

上述的单向逆止阀可以避免注射泵吸取浓磷酸时，将输液管中的气体带入注射泵，确保吸取浓磷酸量的准确性。