用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置。為了實現(xiàn)水體釋放氣體尤其是氮氣釋放的原位研究，解決水體釋放氣體的野外原位直接收集、精確定量和精準體積地向氣相色譜無干擾精確進樣的問題。公開了一種用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，包括氣相色譜儀進樣口，還包括收集有水體釋放氣體的集氣瓶，儲水罐，所述儲水罐的底部開設有出水口，并通過進水管與集氣瓶連通，所述進水管通過瓶塞上的插入孔插入至集氣瓶底部，還包括有進樣管道，所述進樣管道一端通過瓶塞上的插入孔設置于集氣瓶瓶口處，另一端與氣相色譜儀進樣口連通。實現(xiàn)了常壓狀態(tài)下，氣相色譜檢測的直接進樣，避免了取樣等中間環(huán)節(jié)，杜絕了因此產(chǎn)生的空氣污染樣品等問題。
【專利說明】用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測領域，特別是涉及水體環(huán)境監(jiān)測領域，更為具體的說是涉及一種用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置。
[0002]
【背景技術】
[0003]水體除了會有甲烷等溫室氣體排放外，光合作用會釋放氧氣，硝化反硝化過程會釋放出氮氣和氧化亞氮氣體。其中，氮氣釋放可能是水體尤其是富營養(yǎng)化水體脫氮實現(xiàn)凈化的重要途徑之一。深入研究富營養(yǎng)化水體釋放氮氣體的規(guī)律，對于溫室氣體排放以及富營養(yǎng)化水體的脫氮凈化有重要意義。要實現(xiàn)水體釋放氣體的原位直接采集和研究，首先就要解決樣品的收集方式和測定方法問題?？諝庵泻?8%的氮氣和21%的氧氣，而且擴散與流動性極強，極易引起樣品污染，所以必須有特定的方法和嚴格的防滲漏措施，才能保證樣品收集和測定過程中不受空氣的滲漏污染。
[0004]對于氣體樣品的收集方法，常見有真空氣袋法、真空瓶法，為了保證收集氣體免受空氣污染，因此這兩種采氣裝置在采氣前，均需經(jīng)真空處理，操作復雜且要求高，真空抽氣設施和真空氣袋、具有特種密封塞口的真空瓶的代價也較高，而且野外復雜環(huán)境尤其是水面作業(yè)條件下操作時難度更大。其次，真空氣袋和真空瓶的功能僅限于氣體采集過程。當后續(xù)進行色譜分析時，特別是精密分析時，必須將氣體樣品抽出，此時極容易產(chǎn)生二次污染。同時，利用其也不能實現(xiàn)樣品整體體積的精確測定；第三，對于水體釋放氣體的研究已經(jīng)深入到水底和底泥的氣體釋放，氣體收集裝置內(nèi)經(jīng)常會有泥質(zhì)和藻類等雜物附著，真空采氣袋和真空瓶所借助的針形采樣器在采樣過程中極易堵塞，顯然不適合于這種條件下的氣體收集。
[0005]另外，對于氣體樣品的檢測如氮氣、氧氣、甲烷這類氣體，采用氣相色譜進行精確分析的技術已經(jīng)比較完備，基于六通閥和十通閥的閥式進樣系統(tǒng)使得進樣量的精確性得到保證。然而，要實現(xiàn)對樣品的精確分析，首先需要將特定體積樣品精確無滲漏的輸入氣相色譜的進樣系統(tǒng)內(nèi)。但是，針對氮氣這種空氣中含量高，容易在進樣過程中易發(fā)生污染的氣體來說，頂空進樣方法、在線進樣和直接水樣注射法均不能直接用于常壓氣體樣品的直接進樣。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了實現(xiàn)水體釋放氣體尤其是氮氣釋放的原位研究，解決水體釋放氣體的野外原位直接收集、精確定量和精準體積地向氣相色譜無干擾精確進樣的問題。本發(fā)明公開了一種用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，以便更方便、準確地實現(xiàn)水體釋放氣體的檢測，尤其是氮氣等容易被空氣污染的氣體樣品的檢測。
[0008]我們公開了一種用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，包括氣相色譜儀進樣口，還包括收集有水體釋放氣體的集氣瓶，所述集氣瓶瓶口被開設有兩個插入孔的瓶塞封閉；還包括有儲水罐，所述儲水罐的底部開設有出水口，并通過進水管與集氣瓶連通，所述進水管通過瓶塞上的插入孔插入至集氣瓶底部，所述進水管上還設置有水閥；還包括有進樣管道，所述進樣管道一端通過瓶塞上的插入孔設置于集氣瓶瓶口處，另一端與氣相色譜儀進樣口連通。
[0009]從而形成了相互連通的儲水罐、集氣瓶、氣相色譜儀。儲水罐與集氣瓶之間通過進水管連通，集氣瓶與氣相色譜儀，具體說是氣相色譜儀的進樣口之間通過進樣管道連通，進而形成一個完整的連通結構。
[0010]由于進水管的端口與進樣管道的端口在集氣瓶中的位置是不同的，具體來說，由于進水管的端口是位于集氣瓶的底部的，所以儲水罐中的水通過進水管進入到集氣瓶的底部，形成高度逐漸增加的水液層；而進樣管道的端口位于集氣瓶的瓶口處，因此，其不會被水液干涉，集氣瓶中的氣體由此直接進入到氣相色譜儀中，無需進一步增加由集氣瓶中取樣的過程，避免了在這一流程中極容易出現(xiàn)的空氣污染樣品的問題。
[0011]而傳統(tǒng)的方式中，均有取樣一進樣這一過程，因此，為了保證這一流程中樣品不被污染，一般都是 采用極其苛刻的取樣一進樣條件。對于氮氣，這種在空氣中含量非常高的樣品來說，其條件可想而知，因此其進樣的精確性更值得懷疑，同時為了保證精確取樣、進樣所付出的的條件設備成本也是極大的。
[0012]進一步地，我們還公開了所述進樣管道上還設置有干燥硅膠管。由于在不斷的進樣過程中，可能攜帶有微量的水汽，因此在進樣管道上設置有干燥硅膠管可以吸收殘留在管道中的水分，保證進入氣相色譜儀樣品的干燥狀態(tài)。
[0013]更近一步地，我們還公開了所述進樣管道上還設置有蠕動泵。這樣做的目的是提供一個冗余的動力系統(tǒng)，當水壓不足以將氣體壓入時，利用蠕動泵的動力將氣體傳入至氣相色譜儀。
[0014]同時，我們還公開了所述進水管的端頭距離集氣瓶底部0.5^1.5厘米。進而保證水壓對氣體作用的有效性。
[0015]最后，我們還公開了所述進樣管道的端頭與集氣瓶瓶塞底部間的距離小于0.5厘米。從而更好的保證收集氣體的高度，防止過多的水汽混入。
[0016]同時，我們要進一步補充公開的是，這里的集氣瓶是氣體收集的第一容器，當作為一種收集氣體的容器使用時，將集氣瓶倒置，并將其預先充滿水，然后利用排水法的原理收集水體釋放氣體。
[0017]基于這一理論，我們可以將瓶內(nèi)的管道部分和瓶外的管道部分做成兩段式接合的方式。也即是說，進水管以及進樣管道在集氣瓶內(nèi)部的部分固定，并在瓶口處設置一個接合件，可以是玻璃管，或者是螺旋連接口，然后，在不同的使用狀態(tài)時，替換外部的管道即可。
[0018]采用本發(fā)明所公開的技術方案后，實現(xiàn)了常壓狀態(tài)下，氣相色譜檢測的直接進樣，避免了取樣等中間環(huán)節(jié)，杜絕了因此產(chǎn)生的空氣污染樣品等問題。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置示意圖； 圖2為集氣瓶氣體收集狀態(tài)下的示意圖；
圖3為不同存儲時間內(nèi)三種采樣方式的相對峰面積比較示意圖；
在圖3中，BFW為集氣瓶進樣檢測結果；VB為真空袋進樣檢測結果；VV為真空瓶進樣檢測結果。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明。
[0023]實施例1
如圖1所示，一種用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，包括氣相色譜儀進樣口 7，還包括收集有水體釋放氣體的集氣瓶4，所述集氣瓶4瓶口被開設有兩個插入孔的瓶塞封閉；還包括有儲水罐1，所述儲水罐I的底部開設有出水口，并通過進水管2與集氣瓶4連通，所述進水管2通過瓶塞上的插入孔插入至集氣瓶4底部，所述進水管2上還設置有水閥
3;還包括有進樣管道8，所述進樣管道8 一端通過瓶塞上的插入孔設置于集氣瓶4瓶口處，另一端與氣相色譜儀進樣口 7連通。
[0024]從而形成了相互連通的儲水罐1、集氣瓶4、氣相色譜儀進樣口 7。儲水罐I與集氣瓶4之間通過進水管2連通，集氣瓶4與氣相色譜儀，具體說是氣相色譜儀的進樣口 7之間通過進樣管道連通8，進而形成一個完整的連通結構。
[0025]在本實施例中采用優(yōu)選方案，所述進樣管道8上還設置有干燥硅膠管5。
[0026]進一步，在本實施例中還優(yōu)選有方案，所述進樣管道8上還設置有蠕動泵6。
[0027]使用時，將圖中所示的儲水瓶I中充滿水。然后將底端出水口與樣品瓶的進氣口相連，且連接處及管路內(nèi)完全灌滿水，無任何氣體。集氣瓶4的進樣管道8通過干燥硅膠管7直接與氣相色譜9的進樣管連接。其中，干燥硅膠玻管5用以吸收管路內(nèi)留存的水份，蠕動泵6保證氣體樣品穩(wěn)定、單方向向氣相色譜的流動進樣。開始進樣檢測時，按圖1所示，將儲水瓶I與集氣瓶4的進水管2連接好，調(diào)整好蠕動泵6的轉速，然后依次打開進水閥3、蠕動泵6，氣體樣品就會沿進樣管道8經(jīng)干燥硅膠管5和蠕動泵6進入氣相色譜分析系統(tǒng)。待氣相色譜進樣結束后，依次關閉進水閥3和蠕動泵6，進樣結束。
[0028]作為補充說明，采集氣體時，將集氣瓶4倒置，如圖2中所示，其中暫且將進樣管道8作為排水管，將進水管2作為采樣管，氣體由進水管2進入到集氣瓶4中，并且將集氣瓶4中的水由進樣管道8排出，從而實現(xiàn)水體釋放氣體的采集。
[0029]實施例2
首先將樣品瓶灌滿純水，任意選取一種標準混合氣體，在本實施例中選用的標準混合氣體中含N2為15.5%、二氧化碳2.1%，甲烷43.3%，分別將等量的標準混合氣體存儲在真空袋、真空瓶以及集氣瓶中，用于后續(xù)準確度檢測。
[0030]對于真空袋和真空瓶存儲的標準混合氣體采用傳統(tǒng)的進樣檢測方法，
(I)常規(guī)注射式進樣方式:分別以真空袋和真空瓶存儲標準混合氣體，用氣密針采氣并向氣相色譜注射進樣的方式做對照進行分析。采樣時間為第0、1、2、3、5、7天。將真空袋和真空瓶內(nèi)存貯同樣的標準濃度混合氣體。開始進樣時，采用氣密針分別從真空袋和真空瓶的橡皮塞扎進真空袋/真空瓶內(nèi)進行取氣，然后將所取的氣體從色譜的分析柱口注射進色譜分析柱，之后立刻從氣相色譜的控制軟件或控制面板上選擇開始分析。根據(jù)氣相色譜軟件上的積分情況將各個樣品峰的峰面積進行積分計算。
[0031]對于集氣瓶存儲的標準混合氣體采用本發(fā)明中公開的進樣檢測方法，
(2)按照實施例1中的方式，進行進樣檢測:利用集氣瓶采集樣品，并按照圖1進行管路連接，打開進水閥3和蠕動泵6開始進樣。采樣時間為第0、1、2、3、5、7天。進樣結束時，立刻從氣相色譜的控制軟件或控制面板上選擇開始進樣分析。根據(jù)氣相色譜軟件上的積分情況將各個樣品峰的峰面積進行積分計算。
[0032]前述氣相色譜分析儀器的相關數(shù)據(jù)如下:本實施實例中所采集的氣體樣品采用島津GC2000氣相色譜儀進行分析，進樣系統(tǒng)配Iml的定量管和十通進樣閥自動進樣，柱溫70°C, N2、CH4、C02檢測采用的檢測器為熱導檢測器(T⑶)，電流為70mA，檢測器溫度200°C，高純氫氣作為載氣，流速為8ml/min。
[0033]各個時間點的分析結束后，根據(jù)峰面積計算平均相對峰面積，即分別將集氣瓶進樣方式與常規(guī)注射式進樣方式的每個時間點的氮氣峰面積與各自采樣時間第O點的氮氣峰面積進行比較。結果圖3所示，由圖3可見，集氣瓶進樣方式在7天內(nèi)的氮氣平均相對峰面積保持在99.5-108.5%之間，基本保持穩(wěn)定。而注射式進樣方式(包括真空袋和真空瓶兩種方式)的氮氣平均相對峰面積隨著儲存時間的延長不斷增加，最高達到采樣零點的161.1%和217.7% (真空瓶)。這可能是注射針反復穿刺樣品袋/真空瓶橡皮塞，空氣中的氮氣通過穿刺損傷面滲透入樣品袋/真空瓶內(nèi)造成樣品中氮氣濃度持續(xù)升高。
[0034]可見，本發(fā)明方法能夠持續(xù)用于樣品分析，無損傷面和空氣滲透污染樣品的可能。
【權利要求】
1.用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，包括氣相色譜儀進樣口，其特征是:還包括收集有水體釋放氣體的集氣瓶，所述集氣瓶瓶口被開設有兩個插入孔的瓶塞封閉；還包括有儲水罐，所述儲水罐的底部開設有出水口，并通過進水管與集氣瓶連通，所述進水管通過瓶塞上的插入孔插入至集氣瓶底部，所述進水管上還設置有水閥；還包括有進樣管道，所述進樣管道一端通過瓶塞上的插入孔設置于集氣瓶瓶口處，另一端與氣相色譜儀進樣口連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，其特征是:所述進樣管道上還設置有干燥硅膠管。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，其特征是:所述進樣管道上還設置有蠕動泵。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，其特征是:所述進水管的端頭距離集氣瓶底部0.5^1.5厘米。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于水體釋放氣體氣相測定的進樣裝置，其特征是:所述進樣管道的端頭與集氣瓶瓶塞底部間的距離小于0.5厘米。
【文檔編號】G01N30/16GK103792310SQ201410038412
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權日:2014年1月27日
【發(fā)明者】劉新紅, 高巖, 張振華, 王紅蓮, 易能, 范如芹, 王巖, 嚴少華 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學院