CN111060363A - 一种大气水样收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大气水样收集装置，包括抽气泵连接的净化室，净化室连接冷阱，冷阱底端的出口连接有漏斗，漏斗连接水样瓶。采用抽气泵来输送空气；净化室用来过滤、吸附空气中的固体颗粒物和其他杂质，避免其对结果造成影响；冷阱通过金属容器的导热，使大气水汽遇冷凝结；由漏斗、水样瓶、支架和密封盖收集存储样品，可有效隔绝空气，减少蒸发量。本发明提供的装置能够有效去除空气中的杂质，提高水样的洁净度，减小实验结果的误差；具有很强的密封性，避免水样收集过程中升华以及蒸发导致的同位素分馏，有利于开展利用同位素示踪来揭示水汽来源等研究；此外，还具有收集速度平稳高效，节能环保，造价低廉等优点。

Description

一种大气水样收集装置

技术领域

本发明涉及一种大气水样收集装置，属于水文实验技术领域。

背景技术

无论是从全球角度，还是地区角度来说，都存在着水资源空间分布不均的问题，而造成这一问题的主要原因便是大气环流导致的各地区降水分布不均匀。其中，大气环流中一个比较重要的环节就是水汽输送。尽管大气中水蒸气的含量只占0~5%，但其对全球气候、生态和环境都具有重要的意义。因而，为了探究区域水汽来源和水循环机理，对大气中的水汽进行收集并进行同位素分析，具有十分重要的意义。

目前，针对大气水汽的收集装置大部分还停留在被动式的降水收集，水汽在凝结、沉降过程中会发生同位素分馏，这将导致以此开展的水汽来源同位素示踪等研究产生偏差。此外，部分水汽收集装置未考虑到大气中其他气体或杂质的影响，也会导致研究结果存在误差。因此，研究出一种高效的、洁净的大气水样收集装置显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种高效、洁净的大气水样收集装置。该收集装置可有效去除空气中的固体颗粒物以及其他杂质，减小研究结果的偏差。采用的抽气泵可以控制进气量和进气速率，提高大气水样的品质。此外，对于水样的收集和存储过程，均在密闭环境下，可减少因蒸发导致的大气水样同位素分馏，进一步减小误差。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大气水样收集装置，包括抽气泵连接的净化室，净化室连接冷阱，冷阱底端的出口连接有漏斗，漏斗连接水样瓶。

进一步的，所述的大气水样收集装置，所述抽气泵通过导气管与净化室的入口连接。

进一步的，所述的大气水样收集装置，所述净化室的入口处设置有滤网。

进一步的，所述的大气水样收集装置，所述冷阱包括导热材料形成的内部可设置冷源的腔室结构，所述导热材料为腔室壁，所述腔室壁的外表面设置有凹槽。

更进一步的，所述的大气水样收集装置，所述腔室壁外侧套设有保温套，所述保温套和所述腔室壁的外表面之间形成一定的空间构成冷凝室，净化室的出口通过管道连接至冷凝室，冷凝室底端设置出口，所述出口与漏斗连通。

进一步的，所述的大气水样收集装置，所述水样瓶的瓶口设置密封盖，漏斗底端伸出的出口端穿过所述密封盖插入水样瓶中。

进一步的，所述的大气水样收集装置，所述漏斗下方设置支架，漏斗架设在支架上。

更进一步的，所述的大气水样收集装置，所述密封盖下端设置引流通道，引流通道内设置自封堵弹片，引流通道中存在水体时可以通过水体自重压迫自封堵弹片变形从而开启通道，通道中没有水体时自封堵弹片闭合封堵引流通道。

本发明提供的大气水样收集装置，所述抽气泵可以采用微型电动抽气泵，抽气泵的功率大小通过开关可以调节，便于控制进气量和进气速率，从而间接控制收集水样的数量和速度；净化室的入口处设置的滤网用以过滤空气中较大的固体微粒，净化室内部可设置活性炭，吸附一些较小的固体杂质和其他气体，通过双重净化来有效减少空气中的杂质，以免对监测结果造成影响。

本发明提供的大气水样收集装置中，冷阱的导热材料可以采用导热性能强的金属材料，冷阱内部的腔室结构中可以放置制冷剂（如液氮等）作为冷源；保温套可采用如STP材料板等，具有一定的保温效果，可减缓制冷剂的挥发，延长使用寿命；冷阱腔室壁的外表面设有凹槽，此举一方面可增大与空气的接触面积，提高收集水汽的数量和速度，另一方面可起到导流的作用，所述冷凝室为大气水汽的冷凝室，密封盖下端设置引流通道，引流通道底端内部连接薄的自封堵弹片，弹片可在无水流通过时堵住孔口，起到隔绝空气，减少蒸发量的作用，有水通过时，则可以依靠水体自重使弹片发生形变，从而开启通道，使水顺利流入水样瓶中。

本发明的创新性在于：本发明能够有效去除空气中的杂质，提高水样的洁净度，减小实验结果的误差；具有很强的密封性，避免水样收集过程中蒸发导致的同位素分馏，有利于开展水汽来源同位素示踪等研究。此外，还具有速度平稳高效，节能环保，造价低廉等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1中提供的大气水样收集装置结构示意图；

图2是本发明实施例1中的冷阱结构俯视图；

图1-2中，1为抽气泵、2为导气管、3为滤网、4为净化室、5为保温套、6为冷阱、7为冷凝室、8为漏斗、9为密封盖、10为水样瓶、11为支架。

具体实施方式：

以下结合附图和具体实施例对本发明作清晰具体地介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种大气水样收集装置，如图1所示，包括抽气泵1连接的净化室4，净化室4连接冷阱6，冷阱6底端的出口连接有漏斗8，漏斗8连接水样瓶10，本实施例中抽气泵1采用微型电动抽气泵（内置电源，12V），抽气泵的功率大小通过开关可以调节，便于控制进气量和进气速率，从而间接控制收集水样的数量和速度。抽气泵1通过导气管2与净化室4的入口连接，在净化室4的入口处设置有滤网3，用以过滤空气中悬浮的较大的固体颗粒物，而净化室4内装有活性炭等净化物品，可以吸附去除剩下的较小的固体颗粒物和其他杂质，滤网可清洗，而活性炭可曝晒，两者均可重复使用，以降低装置成本。空气经过净化室的双重处理后，可有效减少其中的杂质，降低对监测结果的影响。

本实施例中冷阱6包括导热材料形成的内部可设置冷源的腔室结构，所述导热材料为腔室壁，腔室壁的外表面设置有凹槽，腔室壁外侧套设有保温套5，保温套5和所述腔室壁的外表面之间形成一定的空间构成冷凝室7，净化室4的出口通过管道连接至冷凝室7，冷凝室7底端设置出口，所述出口与漏斗8连通。

本实施例中冷阱6采用导热性能强的金属材料制成，为圆柱体构造，腹内中空，便于放置制冷剂（如液氮），外壁设有凹槽，此举一方面可增大与空气的接触面积，提高收集水汽的数量和速度，另一方面可起到导流的作用；冷阱6外部以及上顶均套有密封的圆柱体保温套5（如STP材料板），起到隔绝外部大气和保温效果，可减缓制冷剂的挥发，延长其使用寿命；而冷阱6和保温套5两者间的冷凝室7则作为大气水汽的冷凝室，用来在冷阱外壁凝结经净化处理后的空气中的水蒸气。冷凝室7下端与漏斗8相连，通过漏斗8的引流，将液态水汇入水样瓶10中，水样瓶采用聚乙烯材料，是由于该材质不易与水体发生反应，可避免结果产生偏差；水样瓶口设有密封盖9，中间留有圆柱形通道，通道底端连接圆形薄弹片，漏斗8底端伸出的出口穿过密封盖9进入圆柱形通道中，弹片可在无水流通过时堵住孔口，起到隔绝空气，减少蒸发量的作用；有水通过时，则可以依靠水体自重使弹片发生形变，从而开启通道，使水顺利流入水样瓶中。漏斗8下方还设置支架11，漏斗8架设在支架11上。

本发明成本低廉，高效节能，密封效果显著，有效减少蒸发量，避免水样在收集过程中因蒸发而导致同位素分馏，有利于开展水汽来源同位素示踪等研究，大大提高实验精度，具有良好的市场前景。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种大气水样收集装置，其特征在于，包括抽气泵（1）连接的净化室（4），净化室（4）连接冷阱（6），冷阱（6）底端的出口连接有漏斗（8），漏斗（8）连接水样瓶（10）。

2.根据权利要求1所述的大气水样收集装置，其特征在于，所述抽气泵（1）通过导气管（2）与净化室（4）的入口连接。

3.根据权利要求1所述的大气水样收集装置，其特征在于，所述净化室（4）的入口处设置有滤网（3）。

4.根据权利要求1所述的大气水样收集装置，其特征在于，所述冷阱（6）包括导热材料形成的内部可设置冷源的腔室结构，所述导热材料为腔室壁，所述腔室壁的外表面设置有凹槽。

5.根据权利要求4所述的大气水样收集装置，其特征在于，所述腔室壁外侧套设有保温套（5），所述保温套（5）和所述腔室壁的外表面之间形成一定的空间构成冷凝室（7），净化室（4）的出口通过管道连接至冷凝室（7），冷凝室（7）底端设置出口，所述出口与漏斗（8）连通。

6.根据权利要求1所述的大气水样收集装置，其特征在于，所述水样瓶（10）的瓶口设置密封盖（9），漏斗（8）底端伸出的出口端穿过所述密封盖（9）插入水样瓶（10）中。

7.根据权利要求1所述的大气水样收集装置，其特征在于，所述漏斗（8）下方设置支架（11），漏斗（8）架设在支架（11）上。

8.根据权利要求6所述的大气水样收集装置，其特征在于，所述密封盖（9）下端设置引流通道，引流通道内设置自封堵弹片，引流通道中存在水体时可以通过水体自重压迫自封堵弹片变形从而开启通道，通道中没有水体时自封堵弹片闭合封堵引流通道。

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