CN202119649U

CN202119649U - 水体溶解氧测定中取样瓶

Info

Publication number: CN202119649U
Application number: CN2011202363355U
Authority: CN
Inventors: 武雪芬; 侯益民; 姚艳民
Original assignee: Henan University of Traditional Chinese Medicine HUTCM
Current assignee: Henan University of Traditional Chinese Medicine HUTCM
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-07-06

Abstract

本实用新型涉及水体溶解氧测定中取样瓶，可有效解决开口加固氧试剂时，因排除水样体积大于加药体积，在固氧瓶中留下一定的空间，重新盖口密封时引入空气，导致DO偏高，以及释放部分药剂后吸量管内外出现液位差，致使剩余试剂不易放出的问题，其解决的技术方案是，包括瓶体、密封盖、导液管和供排水、排气用的针头，瓶体上部有密封连为一体的密封盖，密封盖上有下部为密封的弹性密封孔，密封盖上垂直装有上端伸出密封盖上部、下端置于瓶体底部的导液管，针头插入弹性密封孔内，本实用新型结构简单，新颖独特，易生产，成本低，使用方便，效果好，是取样瓶的创新。

Description

水体溶解氧测定中取样瓶

技术领域

本实用新型涉及取样瓶，特别是一种水体溶解氧测定中取样瓶。

背景技术

水体中分子态氧被称为溶解氧（DO），在环境保护、油田开采等行业中，是一个特别重要的指标。DO可以直接反映水体污染的程度或评判水体的新鲜程度。对天然水体,水中溶解氧是维持水生生物生存的基条件；对于工业用水，水中溶解氧却能损坏设备缩短设备使用寿命和影响产品质量。在工业上, DO是生产工艺过程和产品质量控制中的重要指标,也是金属防腐工作中需要监测的重要参数；在生命科学中, DO还是反映细胞新陈代谢等重要生命活动的基本参数；在养殖业中，DO也是水生动植物生存中要严格控制的一项重要指标。然而，溶解氧的存在又具有一定的破坏作用,如自来水管道、污水管道、暖气管道水中的溶解氧，能使金属部位形成氧腐蚀，油田开采中溶解氧腐蚀问题更为突出，甚至带来严重的后果。因此对水中溶解氧指标的控制,越来越受到人们的重视。

目前水中溶解氧的测定方法有多种,如GB/T11913-1989、ISO 5814-1984中的电化学法，ASTM D5543-1999中的比色法，GB/T 7489-1989中的碘量法等。其中碘量法及其修正法因其方法操作简单、成本低，不需要特殊仪器等特点而被广泛应用。

水体中溶解氧的测定方法虽有多种，但绝大多数都需要先采集水样，再通过加入过量的化学试剂，使其与溶解在水里的氧发生化学反应(即氧的固定)，生成可定量检测的物质，然后再根据反应物质的量的比例关系计算出水中氧的含量。由于空气中的氧含量远远高于水中氧的含量，在水中氧被固定下来之前，水样和空气的任何接触都会给测定带来很大的误差。因此在采集水样时，必须保障水样和空气不接触，并排除留有的小气泡，而且在加药固定游离氧时，更不能引入空气，才能使所测结果代表真正意义上的水中溶解氧量。但实际上，在现场水质测定中很难做到这一点，往往会因取样瓶自身的缺陷^[1，2]而导致在加药固氧时，不可避免地引入空气，使得测定结果其DO普遍偏高。下面以目前采用最多的碘量法中取样和固氧操作为例说明之。

1. 碘量法基本原理

在水样中加人硫酸锰(或氯化锰)及碱性碘化钾溶液，生成氢氧化锰沉淀。此时氢氧化锰性质极不稳定，迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰：

4MnSO₄+8NaOH = 4Mn(OH)₂↓+ 4NaSO₄

2Mn(OH)₂+O₂（溶解氧）= 2H₂MnO₃↓

2H₂MnO₃+ 2Mn(OH)₂= 2MnMnO₃↓+ 4H₂O

加人浓硫酸使已化合的溶解氧(以MnMnO₃的形式存在)与溶液中所加人的碘化钾发生反应，而析出碘。

4KI + 2H₂SO₄= 4HI + 2K₂SO₄

2MnMnO₃+ 4H₂SO₄+ 4HI = 4MnSO₄+ 2I₂+ 6H₂O

用移液管取一定量反应完毕的水样，以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算出水样中溶解氧的含量。

2. 取样和固氧操作

碘量法测定溶解氧所用的取样瓶与固氧瓶为同一个瓶子，通常是采用250 mL具磨口塞的细口瓶或碘量瓶。

2.1 水样的采集（以测定自来水中氧含量为例）

用水样冲洗250 ml碘量瓶，然后沿瓶壁直接注入水样或用虹吸法将细玻璃管插入溶解氧瓶底部,注入水样溢流出瓶容积的1/3～1/2左右，迅速盖上瓶塞。取样时绝对不能使采集的水样与空气接触，且瓶口不能有气泡，否则重取。

2.2 加药固氧

打开瓶塞，立即用吸量管加入1.5 ml硫酸锰溶液或氯化锰溶液。加注药剂时，应将吸量管插入溶解氧瓶的液面下，切勿将吸量管中的空气注入瓶中。

按上法再加入2 ml碱性碘化钾溶液。

盖紧瓶塞(注意：瓶中绝不可留有气泡! )，颠倒混合3次，静置。待生成的棕色沉淀降至固氧瓶的一半深度时，再次颠倒混合均匀，完成固氧。

2.3 溶解氧置换与碘量法测定

向固氧瓶内加入碘化钾和浓硫酸，使已化合的溶解氧(以MnMnO₃的形式存在)与I^-反应，用碘量法滴定。根据消耗标准溶液的数量计算出溶解氧含量。

3. 原装置及操作的优缺点分析

碘量法测定溶解氧所用的取样瓶（也是固氧瓶）通常为250 mL具磨口塞的细口瓶或碘量瓶。在采集水样时，通常不会引入空气。因为取样时能够做到水样液面与取样瓶口平齐,当盖玻璃塞时，由于液体的溢出作用，通常瓶口不会留空气。

但在加药固氧时，需要重新打开瓶塞，需要用移液管或滴管多次向取样瓶中加试剂，加完试剂后又要再次盖上瓶塞并振摇（以使水样中的溶解氧充分固定下来）。取样后到溶解氧被固定下来之前，每次开瓶或再次加盖，都避免不了水样液面与空气的接触，存在着引入空气的可能性，尤其是在加药固氧环节操作中，引入空气的可能性更大。

碘量法固氧时，有两次加药操作：先向容积为250mL的固氧瓶中加入^[1，2]1.5mL氯化锰或1.0硫酸锰溶液，再加入2mL碱性碘化钾试剂。加药时，吸入吸量管中试剂的多少（主要指试剂的高度）及吸量管进入液面的深度都有较大的影响。

向取样瓶中加药时，吸量管必须埋入液面之下，否则，释放出的试剂停留在液面上，容易同空气中氧发生作用，导致DO值偏高；另一方面，加完试剂再次盖瓶塞时，由于瓶口试剂浓度较高，未来及充分的沉降和扩散，部分试剂有可能被瓶塞挤出，影响固氧效果。

加药时如果吸量管埋入液面太多，吸量管排水体积就会增大,当加完试剂、再盖瓶塞时，固氧瓶的瓶口就会留下气泡。这是因为吸量管外径较粗（1 cm左右），加样时排除水样的体积大于所加的固氧试剂的体积（因移液管或滴管有排水体积），当吸量管从取样瓶（也即固氧瓶）中移出时，在瓶口处留下了空间。当振摇取样瓶时，气泡中的氧会一起被固定下来，使得测定结果偏高。这是碘量法测定水体溶解氧时导致DO值偏高的最主要因素之一。如果是污染严重的水体，溶解氧本来就少，由此带来误差就会更大。

加药时，吸量管内试剂的数量及高度也有明显的影响。若吸量管中吸入试剂的体积正好等于应加的试剂数量，那么，在释放出部分试剂后，由于取样瓶内水样的压力致使剩余部分不能完全排放出来，必须借助吸耳球排空剩余的试剂，这样势必会引入额外的空气，导致DO值偏高。为避免这种现象，吸入吸量管中的试剂必须大于应加试剂的体积，以保证吸量管内剩余的试剂有足够的压差，使应加入的那部分试剂顺利释放出来。如此以来，便增加了准确控制试剂滴加量的操作难度。

目前测定溶解氧所用的取样瓶（及固氧瓶）及其瓶塞都是玻璃质的，且瓶塞与瓶子之间不是联体的，只要加药，就得开口；加药用的吸量管也是玻璃质的，自身有一定的体积，加药固氧时排出水的体积一定大于加入药剂的体积，由此在固氧瓶中留下一定的空间是不可避免的；普通吸量管释放液体靠的是重力，埋入液体后，其内外的液位差现象也是难免的，上述现象都是导致DO偏高的重要原因。

针对上述原因，有必要对溶解氧测定中的取样瓶和加药方式进行重新的设计和改造。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种水体溶解氧测定中取样瓶，可有效解决开口加固氧试剂时，因排除水样体积大于加药体积，在固氧瓶中留下一定的空间，重新盖口密封时引入空气，导致DO偏高，以及释放部分药剂后吸量管内外出现液位差，致使剩余试剂不易放出的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括瓶体、密封盖、导液管和供排水、排气用的针头，瓶体上部有密封连为一体的密封盖，密封盖上有下部为密封的弹性密封孔，密封盖上垂直装有上端伸出密封盖上部、下端置于瓶体底部的导液管，针头插入弹性密封孔内。

本实用新型结构简单，新颖独特，易生产，成本低，使用方便，效果好，有效解决了因加固氧剂而在固氧瓶中留下一定的空间和吸量管释放固氧剂过程中，其内外有液位差，导致DO偏高和难操作的问题，是取样瓶的创新。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖面主视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1给出，本实用新型的结构是，包括瓶体、密封盖、导液管和供排水、排气用的针头，瓶体1上部有密封连为一体的密封盖3，密封盖上有下部为密封的弹性密封孔4，密封盖上垂直装有上端伸出密封盖上部、下端置于瓶体底部的导液管2，针头5插入弹性密封孔4内。

所述的密封盖为圆形，由橡胶制成；所述的瓶体为圆形或方形，由透明的玻璃、有机玻璃或医用塑料制成，其容积为100ml、250ml或500ml的一种；所述的弹性密封孔为上部大、下部小的楔形，其下部在使用前处于自然封闭状态，防止外部空气进入瓶内；所述的导液管为透明的长空心管体，上端平齐，伸出密封盖上部3-5cm，可由透明玻璃、有机玻璃或医用塑料制成。所述的排水和排气用的塑料针头，为医用输液瓶上原配的排气针头，在使用前，针头可单独存放，使用时，再将针头插入弹性密封孔内。

本实用新型的使用情况是，瓶口为弹性良好的橡胶塞，且瓶塞与瓶口固定在一起，密封性极好。每种输液瓶均配有外输针头，其瓶口上分别有供点滴用的弹性孔，这些输液瓶都可以作为溶解氧测定的取样瓶来用。实际工作中，可根据精度需求选用其中之一作为取样瓶。下面以250 ml输液瓶为例，对其所做的改造进行描述。

在配有输出针头的输液瓶瓶塞上钻一个直径适中的小孔，孔内刚好可插入一根外径4-6mm（内径3-5 mm）、长度25cm左右的有机玻璃管或普通玻璃管。玻璃管下端插到输液瓶的底部，上端高出瓶口约3-5cm（利用玻璃的润饰作用和细管的毛细作用来升高液位）。玻璃管上部要求切割平齐，以便用手指密封振摇时不进空气。

改进后的取样瓶的使用方法

取样采集水样时，只需在水龙头上接上一根乳胶管连接玻璃管，让水样通过玻璃管进入取样瓶（输液瓶）中，水样则由底部将瓶中空气慢慢的排出，直至水样通过配有乳胶管的输出针头溢流外排其瓶体积的1-2倍（以保证与空气接触的水样完全排出）。然后旋转调整输出针头的位置，赶出取样瓶内残余的气泡，慢慢拔出输液针头。

加药固氧把取样瓶倒置（由于外输针头已经拔出，此时瓶内密封良好，水样不会从玻璃管中流出），用2-5ml注射器分别注入需要量的硫酸锰和碱性碘化钾溶液。注射试剂时，从内插的玻璃管中会排出与注入试剂体积相等的水样（排出的水样中不会含有新加入的试剂，因为此时取样瓶是倒置的，注入的试剂集中在向下的瓶口附近，不会扩散到向上的瓶底处）。

加完试剂后，用手指堵住玻璃管，将取样瓶上下颠倒，混合均匀。

因注射器可以直接穿透橡胶，且针头拔出后橡胶的密封性也很好，并不和外界接触。用手指堵住玻璃管，将取样瓶上下颠倒几次，混合均匀。完成固氧操作。

本实用新型具有以下优点：

1.改进后的取样瓶，在取样时可通过输出针头排出瓶内的液体或排出气泡，非常方便。拔出外输针头后，由于弹性孔作用，瓶塞密封仍然良好，既不进气，也不渗透液体。

2. 改进后的取样瓶，其瓶塞与瓶口固定密封，采用注射器加药剂，不用再次开口，避免了与空气的接触机会。改进后的取样瓶上虽有玻璃插管上端的小口与外界接触，但由于润饰和毛细作用，玻璃管内的液体高出液面许多，且在加试剂时，这部分水样又被排出，所以对待测水样基本无影响。

3. 改进后的取样瓶密封性良好，倒置时不渗漏，所以注试剂可采用倒置状态。加样时，由于所加的试剂主要集中在瓶口处，被挤出的水只是玻璃管内的水或取样瓶底部的水，因而加注的试剂其量没有丝毫损失。

4.采用注射针头加试剂，由于针头很细，体积很小，加注反应试剂时，从取样瓶里被挤出的水样与加进去试剂的体积相当，且排出的液体是玻璃管内高出的那部分水样，瓶内的水样基本不受影响。

5.采用倒置注射法加试剂，不存在原法中吸量管插入的深浅问题，也不存在液位差及试剂释放不出去的问题。

本实用新型与原设备对比结果如下：

采集清洁自来水样，用鼓泡法通空气至饱和。然后用原方法和改进后的方法分别进行取样和固氧，并进行溶解氧测定，平行操作3次，取平均值，结果见表1。

表1　新旧测定方法结果对比

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从表1数据可知，改进后的方法测出溶解氧的结果比原方法测定结果低。说明改进后的方法在测定过程中有效阻止了外界氧在水样中的再溶解，减小了实验的误差。

Claims

1. 一种水体溶解氧测定中取样瓶，包括瓶体、密封盖、导液管和供排水、排气用的针头，瓶体（1）上部有密封连为一体的密封盖（3），密封盖上有下部为密封的弹性密封孔（4），密封盖上垂直装有上端伸出密封盖上部、下端置于瓶体底部的导液管（2），针头（5）插入弹性密封孔（4）内。

2.根据权利要求1所述的水体溶解氧测定中取样瓶，其特征在于，所述的密封盖为圆形。

3.根据权利要求1所述的水体溶解氧测定中取样瓶，其特征在于，所述的瓶体为圆形或方形，其容积为100ml、250ml或500ml的一种。

4.根据权利要求1所述的水体溶解氧测定中取样瓶，其特征在于，所述的弹性密封孔为上部大、下部小的楔形。

5.根据权利要求1所述的水体溶解氧测定中取样瓶，其特征在于，所述的导液管为透明的长空心管，上端平齐，伸出密封盖上部3-5cm。

6.根据权利要求1所述的水体溶解氧测定中取样瓶，其特征在于，所述的针头为医用输液瓶针头。