CN104749323A - 一种涉及甲烷水气交换的反应装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种涉及甲烷水气交换的反应装置及方法，装置包括恒温装置、鼓泡装置、反应器和测量装置，所述的恒温装置包括恒温器、进水器和出水器；鼓泡装置由鼓风机、排气板和风扇组成，排气板上均匀布满气孔，以确保反应容器内的水样与空气充分交换；反应器是一个带盖的、空心的圆柱体，橡胶盖上和侧壁上均有小孔，整个反应器套在恒温装置里面，水样从进水管进入到反应器；测量装置由温室气体分析仪、进气管和出气管组成，进气管将反应容器内的气体输到温室气体分析仪进行分析，分析完成后通过出气管进入反应器，以确保反应器内环境条件的恒定。本发明装置性能可靠，结构简单，制造方便且不易损坏，并且成本不高，现场操作简便。

Description

一种涉及甲烷水气交换的反应装置及方法
技术领域
本发明涉及一种涉及甲烷水气交换的反应装置及方法。
背景技术
近年来温室效应引起了世界的广泛关注，对温室气体的研究也越来越多。甲烷作为温室气体之一，虽然其含量远不及二氧化碳，但其对温室效应的贡献为二氧化碳的二十多倍。因此，测量水中的甲烷分压对准确地评估水域生态系统的温室气体通量与过程，及采取相应的措施减弱水域生态系统的温室气体释放等具有重要意义。目前，国内外尚无快速甲烷水气交换的反应装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是研发一种涉及甲烷水气交换的反应装置及方法，其性能可靠，结构简单，制造方便且不易损坏，并且成本低，现场操作简便。
一种涉及甲烷水气交换的反应装置，它包括恒温装置、鼓泡装置、反应器和测量装置，所述的恒温装置包括恒温器、进水器和出水器，恒温器是一个带盖的、空心的圆柱体，盖上有一小孔与第一进水管组成进水器，圆柱体侧面底端有一小孔与出水管组成出水器，进水器不断进水，出水器不断出水，以确保反应器内水样的水温保持一定；鼓泡装置由鼓风机、排气板和风扇组成，排气板上均匀布满气孔，以确保反应容器内的水样与空气充分交换；反应器是一个带盖的、空心的圆柱体，橡胶盖上和侧壁上均有小孔，整个反应器套在恒温装置里面，水样通过进水管和漏斗进入到反应器，同时也不断从出水管流出反应器；测量装置由温室气体分析仪、进气管和出气管组成，进气管将反应容器内的气体输到温室气体分析仪进行分析，分析完成后通过出气管进入反应器，以确保反应器内环境条件的恒定。
上述的反应装置还包括恒压装置，恒压装置由一个恒压器组成，恒压器为一根较细的通气管连接反应器内与反应器外，使反应器内气体的压力与反应器外的压力一致。
上述的恒温装置外面装有一个温度显示计，显示反应器内水样的温度。
利用上述装置进行甲烷水气交换的方法，将本水气交换装置运输到指定取样点，然后将其放置在平整的场地上；
用三通管连接器连接第一进水管、第二进水管和一根单独的水管，这根单独水管的另一端伸入取样点水面以下；将泵接上电源，利用泵将池塘或湖泊水库里的表层水通过进水管注入到恒温器和反应器内，利用漏斗进水并结合反应器的出水管调节控制反应器内水样的高度；
水样高度调节好后，将本装置的进气管和出气管分别连接到LGR的进气口和出气口，然后将鼓风机通电，鼓风机将反应器内的气体鼓入水中，随后产生大量气泡，气泡在排放到空气中的同时也带走了水中部分气体，其中就包括甲烷气体。气泡释放的气体与反应器内原有气体混合，同时又有部分气体被鼓入水中，产生气泡，气泡又释放一定的气体到反应器内，如此循环，水中的气体与反应器内的气体不断在进行交换，从而使反应器内甲烷的浓度处于动态变化状态。通过进气管和出气管与本装置相连的LGR记录各时刻甲烷的浓度同时，LGR显示屏上可显示甲烷浓度变化的形状图和相关数据。
本发明有如下有益效果：
1）本发明能达到水气充分交换的效果，排气板上均匀布有气孔，可避免水样只是局部混合；
2）本发明装有一个恒压器，可以确保水样始终处于一个标准大气压下，可避免因气压变化而引起的误差；
3）本发明可避免反应器内水样的温度与采样点处水的温度不一致，恒温器内装的就是采样点处的水，并且恒温器内的水是不断流进和流出的，是一个动态过程，以确保反应器内水样温度与采样点出水温的一致；
4）本发明通过漏斗进水，可以保持进水速度的一致，结合反应器的出水管可以有效地控制反应器内水位的稳定，避免水位忽高忽低；
5）本发明具有实用价值，装置性能可靠，结构简单，制造方便且不易损坏，并且成本不高，现场操作简便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
如图1，一种涉及甲烷水气交换的反应装置，它包括恒温装置、鼓泡装置、反应器和测量装置，所述的恒温装置包括恒温器1-3、进水器和出水器，恒温器是一个带盖的、空心的圆柱体，盖上有一小孔与第一进水管1-1组成进水器，圆柱体侧面底端有一小孔与出水管1-2组成出水器，进水器不断进水，出水器不断出水，以确保反应器内水样的水温保持一定；鼓泡装置3由鼓风机3-1、排气板3-2和风扇3-3组成，排气板上均匀布满气孔，以确保反应容器内的水样与空气充分交换；反应器4是一个带盖的、空心的圆柱体，橡胶盖上和侧壁上均有小孔，整个反应器套在恒温装置里面，水样通过第二进水管4-1和漏斗4-2进入到反应器，同时也不断从出水管4-3流出反应器；测量装置5由温室气体分析仪（LGR）、进气管5-1和出气管5-2组成，进气管将反应容器内的气体输到温室气体分析仪进行分析，分析完成后通过出气管进入反应器，以确保反应器内环境条件的恒定。
所述的反应装置还包括恒压装置2，恒压装置由一个恒压器组成，恒压器为一根较细的通气管连接反应器内与反应器外，使反应器内气体的压力与反应器外的压力一致。所述的恒温装置外面装有一个温度显示计，显示反应器内水样的温度。
本发明装置甲烷水气交换装置的整个取样过程是：利用汽车或船等运载工具将本水气交换装置运输到指定取样点，然后将其放置在平整的地面上或船上。用三通管连接器连接第一进水管1-1、第二进水管4-1和一根单独的水管，这根单独水管的另一端伸入取样点水面以下。将泵接上电源，利用泵将池塘或湖泊水库里的表层水通过进水管注入到恒温器和反应器内，利用漏斗进水并结合反应器的出水管调节控制反应器内水样的高度。水样高度调节好后，将本装置的进气管5-1和出气管5-2分别连接到LGR的进气口和出气口，然后将鼓风机3-1通电。鼓风机将反应器内的气体鼓入水中，随后产生大量气泡，气泡在排放到空气中的同时也带走了水中部分气体，其中就包括甲烷气体。气泡释放的气体与反应器内原有气体混合，同时又有部分气体被鼓入水中，产生气泡，气泡又释放一定的气体到反应器内。如此循环，水中的气体与反应器内的气体不断在进行交换，从而使反应器内甲烷的浓度处于动态变化状态。通过进气管5-1和出气管5-2与本装置相连的LGR记录各时刻甲烷的浓度同时，LGR显示屏上可显示甲烷浓度变化的形状图和相关数据。得到到相关数据如表1所示：
表1

Claims (5)

1.一种涉及甲烷水气交换的反应装置，其特征在于：它包括恒温装置、鼓泡装置、反应器和测量装置，所述的恒温装置（1）包括恒温器（1-3）、进水器和出水器，恒温器是一个带盖的、空心的圆柱体，盖上有一小孔与第一进水管（1-1）组成进水器，圆柱体侧面底端有一小孔与出水管（1-2）组成出水器，进水器不断进水，出水器不断出水，以确保反应器内水样的水温保持一定；鼓泡装置（3）由鼓风机（3-1）、排气板（3-2）和风扇（3-3）组成，排气板上均匀布满气孔，以确保反应容器内的水样与空气充分交换；反应器（4）是一个带盖的、空心的圆柱体，橡胶盖上和侧壁上均有小孔，整个反应器套在恒温装置里面，水样通过第二进水管（4-1）和漏斗（4-2）进入到反应器，同时也不断从出水管（4-3）流出反应器；测量装置（5）由温室气体分析仪、进气管（5-1）和出气管（5-2）组成，进气管将反应容器内的气体输到温室气体分析仪进行分析，分析完成后通过出气管进入反应器，以确保反应器内环境条件的恒定。
2.根据权利要求1所述的涉及甲烷水气交换的反应装置，其特征在于：所述的反应装置还包括恒压装置（2），恒压装置由一个恒压器组成，恒压器为一根较细的通气管连接反应器内与反应器外，使反应器内气体的压力与反应器外的压力一致，通气管均匀地缠绕在反应器外面。
3.根据权利要求1或2所述的涉及甲烷水气交换的反应装置，其特征在于：所述的恒温装置外面装有一个温度显示计，显示反应器内水样的温度。
4.根据权利要求1、2或3所述的涉及甲烷水气交换的反应装置，其特征在于：所述的反应装置通过漏斗进水，可以有效地控制进水速度，结合反应器的出水管保持反应器内水面的稳定。
5.利用权利要求1－4中任一权利要求所述的装置进行甲烷水气交换的方法，其特征在于：
将本水气交换装置运输到指定取样点，然后将其放置在平整的场地上；
用三通管连接器连接第一进水管、第二进水管和一根单独的水管，这根单独水管的另一端伸入取样点水面以下；将泵接上电源，利用泵将池塘或湖泊水库里的表层水通过进水管注入到恒温器和反应器内，利用漏斗进水并结合反应器的出水管调节控制反应器内水样的高度；
水样高度调节好后，将本装置的进气管和出气管分别连接到LGR的进气口和出气口，然后将鼓风机通电，鼓风机将反应器内的气体鼓入水中，随后产生大量气泡，气泡在排放到空气中的同时也带走了水中部分气体，其中就包括甲烷气体；气泡释放的气体与反应器内原有气体混合，同时又有部分气体被鼓入水中，产生气泡，气泡又释放一定的气体到反应器内，如此循环，水中的气体与反应器内的气体不断在进行交换，从而使反应器内甲烷的浓度处于动态变化状态；通过进气管和出气管与本装置相连的LGR记录各时刻甲烷的浓度同时，LGR显示屏上可显示甲烷浓度变化的形状图和相关数据。
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