專利名稱：一種水中溶解氣體分離裝置及分離方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣體分離領域，特別涉及一種水中溶解氣體分離裝置及分離方法。
背景技術：
目前水中溶解氣體含量測量主要通過在線溶解氣體分析法與實驗室氣相色譜分析法兩種方式進行。在線溶解氣體分析儀(如在線溶解氣分析儀、在線溶解氧分析儀等)的優(yōu)點是快速、便捷，其缺點是精度較低、分析項目單一、設備投資費用大。而實驗室氣相色譜分析法是通過人工采集水樣，將溶解于水中的氣體分離出來，再送實驗室進行氣相色譜分析，從而得到所采集水樣中的溶解氣體的含量，其優(yōu)點是精度高、可分析多個項目，但其精確度關鍵點在于人工取樣裝置。目前人工取樣裝置主要有兩種方式一是真空法分離采集裝置，該裝置如圖1所示，該裝置需由真空泵將玻璃瓶與橡皮球膽抽真空。因此分離氣體的純度受真空度的影響，也受橡皮塞的密閉性影響。整個氣體分離采集過程操作復雜，操作時間長，技術要求高，且精度難以保證。二是法國ELTA公司的相分離器，其原理是通過真空離析，改變水樣中溶解氣體的分壓，使溶解于水樣中的溶解氣體分離出來，并通過惰性氣體鼓泡,得到一定壓力的氣相樣品。該相分離器內部結構復雜，加工難度較大，設備費用高。采樣時相分離裝置中的離析器要進行兩次離析，操作時間長，工作效率低，不適合于采集人員只能短時間曝露的場所的要求。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種快捷簡便、結構簡單、易于操作、可靠性高的水中溶解氣體分離裝置及分離方法。為達到上述目的，本發(fā)明所提出的技術方案為一種水中溶解氣體分離裝置，其特征在于包括依次相連的取水管、泵入口閥、蠕動泵、泵出口閥、泵出口管、所述的泵出口管通過管道分別與帶塞氣體采集瓶、水樣采集瓶相連，所述的帶塞氣體采集瓶通過溢流管與溢流水槽相連；所述的泵出口管與帶塞氣體采集瓶連接的管道上安裝有第一切換閥；泵出口管與水樣采集瓶連接的管道上安裝有第二切換閥。本發(fā)明還包括采用上述氣體分離裝置進行水中溶解氣體分離方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1:啟動蠕動泵，關閉第二切換閥，開啟第一切換閥，將水體中的水樣充滿倒置的氣體采集瓶，滿出的水自動溢流至溢流水槽；步驟2 :停止蠕動泵，關閉第一切換閥，在氣體采集瓶中充入一定體積超高純度氮氣;步驟3 :調節(jié)蠕動泵流量，開啟第一切換閥，使水流在氣體采集瓶內充分流動接觸，水中溶解的氣體會解析至氣相中，并最終達到氣液平衡；在充分流動接觸過程中應保持氣體采集瓶水量在一定體積，多余的水自動溢流至溢流水槽；步驟4 :經步驟3充分接觸達到平衡后，關閉第一切換閥，將氣體采集瓶內的氣體進行氣相色譜分析；步驟5 :關閉第一切換閥、開啟第二切換閥，水樣流入水樣采集瓶，即可進行水樣米集。進一步，步驟2所述的充入高純度氮氣的體積為氣體采集瓶體積的25%_50%。進一步,步驟3中螺動泵流量為200_500ml/min。進一步，步驟3中水流在氣體采集瓶內充分流動接觸時間為10_30min。進一步，步驟3中保持氣體采集瓶水量在氣體采集瓶體積的50%_75%。采用上述技術方案，本發(fā)明所述的氣體分離裝置和分離方法，具有的有益效果為為遵循氣體亨利定律所設計的水中溶解氣體分離裝置，整個過程都是通過密閉性好的管道閥門連接，無需額外的抽真空裝置；整個分離過程嚴密可靠，系統(tǒng)結構簡單，安裝、拆卸方便，操作簡便、快速，且實驗數據不受氣體采集人操作水平影響，極大提高了工作效率；更可適用于采集人員只能短時間曝露的特殊場合。



圖1為現有技術真空法分離采集裝置示意圖；圖中11.玻璃瓶、12.橡皮球膽、13.配有打兩個孔的橡皮塞、14.彈簧夾、15.彈簧夾、16.帶雙旋塞的集氣管、17.下口瓶；圖2 :本發(fā)明所述的氣體采集裝置系統(tǒng)結構示意圖；圖中21.取水管、22.泵入口閥、23.蠕動泵、24.泵出口閥、25.泵出口管、26.第二切換閥、27.第一切換閥、28.帶塞氣體采集瓶、29.溢流管、210.溢流水槽、211.水樣采集瓶。
具體實施例方式現結合附圖進一步說明本發(fā)明裝置及工藝實施過程。本發(fā)明是基于氣體亨利定律的用于分離水中溶解氣體的裝置，即將一定溫度和壓力的水樣，通入高純度氮氣改變水樣中的溶解氣體分壓，使溶解于水樣中的氣體分離出來，并經充分流動接觸后達到氣液平衡，以此得到一定壓力的氣相樣品。根據亨利定律在一定溫度下，稀薄溶液中溶質的氣體分壓與溶液的濃度成正比。因此可以采用如下公式計算一定溫度下水樣中所含氣體濃度Pb = K *CB式中PB為氣體B溶質在稀薄溶液平衡氣相中的體積濃度；Lcb為亨利常數，其值與溶質、溶劑及溫度有關；Cb為氣體B溶質在溶液中的摩爾濃度。而Pb = P ( b式中PB為氣體B溶質在稀薄溶液平衡氣相中的體積濃度；P為氣體采集瓶內氣相壓力，單位為atm ;
Cvb為氣相色譜儀測得的氣體B體積百分數；因此
權利要求
1.一種水中溶解氣體分離裝置，其特征在于包括依次相連的取水管、泵入口閥、蠕動泵、泵出口閥、泵出口管、所述的泵出口管通過管道分別與帶塞氣體采集瓶、水樣采集瓶相連，所述的帶塞氣體采集瓶通過溢流管與溢流水槽相連；所述的泵出口管與帶塞氣體采集瓶連接的管道上安裝有第一切換閥；泵出口管與水樣采集瓶連接的管道上安裝有第二切換閥。
2.一種水中溶解氣體分離的方法，其特征在于采用權利要求1所述的溶解氣體分離裝置，還包括如下步驟 步驟1:啟動蠕動泵，關閉第二切換閥，開啟第一切換閥，將水體中的水樣充滿倒置的氣體采集瓶，滿出的水自動溢流至溢流水槽； 步驟2 :停止蠕動泵，關閉第一切換閥，在氣體采集瓶中充入超高純度氮氣； 步驟3 :調節(jié)蠕動泵流量，開啟第一切換閥，使水流在氣體采集瓶內充分流動接觸，水中溶解的氣體會解析至氣相中，并最終達到氣液平衡；在充分流動接觸過程中應保持氣體采集瓶水量在一定體積，多余的水自動溢流至溢流水槽； 步驟4 :經步驟3充分接觸達到平衡后，關閉第一切換閥，將氣體采集瓶內的氣體進行氣相色譜分析； 步驟5 :關閉第一切換閥、開啟第二切換閥，水樣流入水樣采集瓶，即可進行水樣采集。
3.根據權利要求2所述的一種水中溶解氣體分離的方法，其特征在于步驟3所述的充入高純度氮氣的體積為氣體采集瓶體積的25%-50%。
4.根據權利要求2所述的一種水中溶解氣體分離的方法，其特征在于步驟3中蠕動泵流量為 200-500ml/min。
5.根據權利要求2所述的一種水中溶解氣體分離的方法，其特征在于步驟3中水流在氣體采集瓶內充分流動接觸時間為10-30min。
6.根據權利要求2所述的一種水中溶解氣體分離的方法，其特征在于步驟3中保持氣體采集瓶水量在氣體采集瓶體積的50%-75%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水中溶解氣體分離裝置，其特征在于包括依次相連的取水管、泵入口閥、蠕動泵、泵出口閥、泵出口管、所述的泵出口管通過管道分別與帶塞氣體采集瓶、水樣采集瓶相連，所述的帶塞氣體采集瓶通過溢流管與溢流水槽相連；所述的泵出口管與帶塞氣體采集瓶連接的管道上安裝有第一切換閥；泵出口管與水樣采集瓶連接的管道上安裝有第二切換閥。本發(fā)明還公開了采用上述溶解氣體分離裝置的溶解氣體分離方法。采用上述技術方案，具有的有益效果為整個過程都是通過密閉性好的管道閥門連接，無需額外的抽真空裝置；整個分離過程嚴密可靠，系統(tǒng)結構簡單，安裝、拆卸方便，操作簡便、快速，且實驗數據不受氣體采集人操作水平影響。
文檔編號G01N1/34GK103063504SQ201210576838
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者張博, 黃安元 申請人:中聯環(huán)有限公司