[发明专利]一种水中气体收集及定量装置和方法

说明书

本发明提供了一种水中气体收集及定量装置和方法，包括分离瓶、气液分离器、气体单向阀、流量计、蠕动泵、密封瓶和真空泵。首先，用真空泵对装置抽真空；当水样充满分离瓶后，开启蠕动泵进行水体密闭循环，水体中的气体在密封瓶的负压的作用下被抽提，水体中的气体通过气液分离瓶内的防水透气膜而实现气液分离。本发明利用蠕动泵形成的水体密闭式循环，依靠真空抽提作用确保水体中的气体被抽提得更加彻底。本发明的装置可在野外直接接入抽水管路，实现不同水体中气体的快速收集，保障了现场测试，避免了环境改变造成的不确定性；对挥发性、半挥发性和非挥发性气体均可进行收集，对可溶于水和不可溶于水的气体均可进行收集，应用更为广泛。

技术领域

本发明涉及气体分离和测量技术领域，特别涉及一种水中气体收集及定量装置和方法。

背景技术

目前水体中气体收集及定量化技术多采用顶空技术即气体萃取技术，是一种简单可靠的测定水体中溶解气体成分的分析方法，包括静态顶空法和动态顶空法。

静态顶空法是在一个密闭的容器中，其中的样品与样品上方的气体达到平衡，直接抽取上方气体进行测定的技术。目前已有的静态顶空法的装置较为简单，通常用有硅胶隔垫片盖的玻璃瓶作为密闭系统，内装样品，摇床或振荡器摇晃一段时间，待瓶内气体平衡后取顶空的气体，但存在一些问题，如：1、气体取样量少，不能满足某些痕量气体取样的要求；2、不能很好的将水中溶解气体充分的分离，并很难将气体平衡后顶空的气体彻底取出进行气体量测量；如测定水体中溶解性温室气体的碳氮同位素，目前尚未有静态顶空装置满足测样样品量的要求。

动态顶空法与静态顶空法的不同之处在于其上部的气体是连续流动的，流动气体将水体中溶解气体顶空出来，用收集装置收集后测试。动态顶空的缺点在于1、需要特定的吹扫气体，一般用惰性气体，如氩气、氮气，需要的气体量较多，难以收集、储存、运输，且成本较高；2、吹扫气体需要用到特定的仪器，如氮吹仪，这些设备复杂，不便于野外取样操作；3、在取样过程无法准确定量吹扫气体和溶解气体的量，造成无法定量化水体中的溶解气体。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种水中气体收集及定量装置，包括分离瓶、气液分离器、气体单向阀、流量计、蠕动泵、密封瓶和真空泵；所述分离瓶和密封瓶均密封设置，所述分离瓶内设有橡皮球胆，所述分离瓶上连接有用于采集水样的第一管路和用于对所述橡皮球胆充气和放气的第二管路；所述气液分离瓶内设有防水透气膜，将所述气液分离瓶内的空间划分为用于存储液体的部分和用于分离气体的部分；从所述气液分离瓶内分离出的气体流经所述气体单向阀和流量计，通过所述流量计对通气量进行统计；密封瓶设置在所述气体单向阀和流量计之后，与所述真空泵通过三通阀相连通，三通阀的另一出口处连接有一注射器，所述注射器用于采集气体；所述蠕动泵连接所述分离瓶和所述气液分离器，用于形成装置内水体的密闭循环。

进一步地，所述分离瓶上的所述第一管路包括第一橡胶管，所述第二管路包括第二橡胶管，所述第一橡胶管和第二橡胶管上均设置有开关部件，所述开关部件优选为弹簧夹或开关阀，用于打开或关闭所述管路。

进一步地，所述气体单向阀和所述流量计相连接，且两者的位置可以互换。

本发明提供了一种水中气体收集及定量方法，采用所述水中气体收集及定量装置，在引入待测水样之前，用所述真空泵对装置抽真空；当水样充满所述分离瓶后，开启所述蠕动泵进行水体密闭循环，水体中的气体在所述密封瓶的负压的作用下被抽提，水体中的气体通过所述气液分离瓶内的防水透气膜而实现气液分离；根据所述真空泵上的压强表的数值调节所述三通阀的开闭，通过所述注射器进行气体采集。

进一步地，在进行水体中的气体抽提时，同时打开连通所述橡皮球胆的第二橡胶管上的弹簧夹或开关阀，使大气进入所述橡皮球胆，由于所述分离瓶中的气体被抽提形成的负压使得所述橡皮球胆充气而保持瓶内大气压平衡,确保所述分离瓶内没有负压空间造成气体残留。