CN101963553B - 一种土壤水中溶解气体提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤水中溶解气体提取装置。该装置主要包括样品瓶、气体样品管、冷阱、真空规和真空泵，样品瓶的内部设有一个气球，气球通过导管与样品瓶外的大气连通，样品瓶外的导管上设有活塞A，气体样品管经活塞B同时与样品瓶和冷阱连通，样品瓶与活塞B之间、活塞B与冷阱之间分别设有活塞C和活塞D，活塞D和冷阱之间设有与真空计相连的真空规，冷阱经活塞E与真空泵连通，样品瓶外和冷阱外分别套有控温杯和液氮杯。本发明装置能够使土壤水或固液混合相的液相中的溶解气体完全释放，避免土壤吸附气体和大气对溶解气体的污染，实现对土壤水中溶解气体的有效提取。

Description

一种土壤水中溶解气体提取装置

技术领域

本发明涉及一种土壤水中溶解气体提取装置，主要用于测试气体组分和含量，属于分析化学领域。

背景技术

土壤水中溶解的气体包含了许多土壤中水-盐-气相互作用和环境变化的诸多信息。如果土壤水中的气体不能有效提取出来，就不能测定出其组分和含量。为了测试土壤水中的溶解气体组分和含量，常用的方法是采集大量土壤样品，先加压挤出水，然后收集其中溶解的气体。其缺点是：对样品加压时土壤中的气体与水中溶解气体、以及操作过程中水中气体与大气之间会产生交换，因此样品会受到严重污染，得到的气体不能代表原状土壤水中的气体组成。

因此，研究如何避免土壤样品中吸附气体和大气对溶解气体的污染，从而对土壤水中的溶解气体进行有效提取，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于弥补上述现有技术之不足，提供一种土壤水中溶解气体提取装置。

实现本发明目的所采用的技术方案是：

一种土壤水中溶解气体提取装置，至少包括样品瓶、气体样品管、冷阱、真空规管和真空泵，样品瓶的内部设有一个气球，气球通过导管与样品瓶外的大气连通，样品瓶外的导管上设有活塞A，气体样品管经活塞B通过导管同时与样品瓶和冷阱连通，样品瓶与活塞B之间设有活塞C，活塞B与冷阱之间设有活塞D，活塞D和冷阱之间设有真空规，真空规的测量端与真空计相连，真空规的接入端通过导管同时与活塞D和冷阱连通，冷阱通过导管经活塞E与真空泵连通，样品瓶外套有控温杯，冷阱外套有液氮杯。

所述控温杯的温度调节范围为-196℃～20℃。

活塞B的一个支管与气体样品管熔接，另一个支管通过磨口与导管连通。

真空规的接入端和与其相连的导管熔接。

本发明的土壤水中溶解气体提取装置是通过在真空条件下低温冷冻-升温释气的方法实现土壤水中气体的完全释放。真空状态下，使大气和土壤吸附气体被抽走，土壤水中的溶解气体由于低温冷冻被封闭在冰体中得以保留，升温后使冰体融化，加快释放出其中的溶解气体，避免了大气和土壤吸附气体对溶解气体的污染，提高了工作效率。利用真空规和真空计组成真空测量系统，对整个装置的真空度进行测量，只有装置中的真空度达到10Pa以下，才能真正消除空气对提取出气体的影响，同时也可以监测气体的提取是否达到平衡状态。在冷阱外套上液氮杯可以使装置中的水蒸汽冷凝，消除装置中水蒸汽的影响，保证了真空测量系统测定的是纯气体的压力。样品瓶中的气球和活塞A是为了将释出的气体有效转入到气体样品管中，这是因为样品瓶的体积较大，这样释出的气体会大部分停留在样品瓶中，而通过气球的膨胀将释出的气体挤到气体样品管中，既避免了大气污染，也可以通过气球的体积变化监测气体的提取是否达到平衡状态。活塞B保证气体样品管中气体的保存，为了更好地增强气密性，避免气体样品瓶中气体的损失，可以将活塞B的一个支管与气体样品瓶熔接，即使该支管的管口与气体样品瓶的瓶口热熔后连接在一起，使二者形成一个整体，活塞B的另一个支管通过磨口与导管连接，这样整个提取过程结束后，只需关闭活塞B取下气体样品瓶，而不会损失其中的气体。活塞C控制了样品瓶中真空的抽取。活塞D可以保持真空条件，使得样品瓶中的气体释出。活塞E控制整个装置抽真空。控温杯用来控制样品瓶的温度，温度调节范围为-196℃～20℃，对整个装置抽真空时，调节控温杯到低温状态，保证水中溶解的气体并整体冰封冷冻，不被抽走；当整个装置保持在真空条件下(真空度达到10Pa以下)，调节控温杯到高温状态，使得水中溶解的气体释出。

因此，与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的土壤水中溶解气体提取装置能够使土壤水或固液混合相的液相中的溶解气体完全释放，避免土壤吸附气体和大气对溶解气体的污染，实现对土壤水中溶解气体的有效提取，可作为气相色谱的前处理系统。该装置可以广泛应用于高校、科研院所、工矿企业等的科学研究和生产。

附图说明

图1为本发明的土壤水中溶解气体提取装置的结构示意图，图中，1：样品瓶；2：气球；3：活塞A；4：活塞C；5：活塞B；6：气体样品管；7：活塞D；8：冷阱；9：活塞E；10：真空泵；11：真空规；12：真空计；13：控温杯；14：液氮杯；15：橡皮塞；16：导管。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。

如图1，本发明的土壤水中溶解气体提取装置主要包括样品瓶1、气体样品管6、冷阱8、真空泵10、真空规11、真空计12、控温杯13和液氮杯14。

样品瓶1的瓶口处设有橡皮塞15，位于样品瓶1内的气球2通过活塞A3与样品瓶1外的大气连通，样品瓶1外的导管16上设有活塞C4。气体样品管6经活塞B5通过导管16同时与样品瓶1和冷阱8连通，活塞B5的一个支管与气体样品管6熔接，即使该支管的管口与气体样品瓶的瓶口热熔后连接在一起形成一个整体，另一个支管通过磨口与导管16连通，也可以用导管将活塞B5和气体样品瓶6连通。样品瓶1外套有控温杯13，控温杯13可以由一个杯体构成，也可以由一个低温冷冻杯(如液氮杯)和一个升温杯组成，控温杯13的温度调节范围为-196℃～20℃，冷阱8外套有液氮杯14。样品瓶1与活塞B5之间设有活塞C4，活塞B5与冷阱8之间设有活塞D7，活塞D7和冷阱8之间设有真空规11，真空规11的测量端与真空计12相连，其接入端同时与活塞D7和冷阱8连通，可以将真空规11的接入端与导管16熔接，也可以用导管使真空规11同时与活塞D7和冷阱8连通。冷阱8通过导管16经活塞E9与真空泵10连通。

采用本发明的土壤水中溶解气体提取装置提取土壤样品中溶解气体的方法如下：

(1)将冰冻的土壤样品放入样品瓶1中，盖紧橡皮塞15，关闭活塞A3和活塞C4，调节控温杯13到低温状态(通常调到-70℃以下)；

(2)依次打开真空泵10、真空计12和活塞E9、活塞D7、活塞B5；

(3)打开活塞C4，在冷阱8外套上液氮杯14；

(4)待整个系统的真空度达到10Pa以下，即真空计12显示的真空度达到10Pa以下，关闭活塞D7，调节控温杯13的温度到高温状态(0℃以上)；

(5)打开活塞A3，让大气与气球2连通，观察气球2的变化和真空计12的读数变化；

(6)待气球2的大小和真空计12的读数都不变时，关闭活塞B5，就可以在气体样品管6中得到无空气污染的溶解气体样品。

采用本发明的土壤水中溶解气体提取装置进行验证实验，实验结果如下：

由上述实验结果可以看出，采用本发明装置能够实现对土壤水中溶解气体的有效提取，可以广泛应用于高校、科研院所、工矿企业等的科学研究和生产。

Claims (3)

1.一种土壤水中溶解气体提取装置，至少包括样品瓶、气体样品管、冷阱、真空规和真空泵，其特征在于：样品瓶的内部设有一个气球，气球通过导管与样品瓶外的大气连通，样品瓶外的导管上设有活塞A，气体样品管经活塞B通过导管同时与样品瓶和冷阱连通，样品瓶与活塞B之间设有活塞C，活塞B与冷阱之间设有活塞D，活塞D和冷阱之间设有真空规，真空规的测量端与真空计相连，真空规的接入端通过导管同时与活塞D和冷阱连通，冷阱通过导管经活塞E与真空泵连通，样品瓶外套有控温杯，控温杯的温度调节范围为-196℃～20℃，冷阱外套有液氮杯。

2.根据权利要求1所述的土壤水中溶解气体提取装置，其特征在于：活塞B的一个支管与气体样品管熔接，另一个支管通过磨口与导管连通。

3.根据权利要求1所述的土壤水中溶解气体提取装置，其特征在于：真空规的接入端和与其相连的导管熔接。

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