CN202693389U

CN202693389U - 水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置

Info

Publication number: CN202693389U
Application number: CN 201220271237
Authority: CN
Inventors: 武小波; 王宁练; 李全莲; 蒲健辰
Original assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Current assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-06-11

Abstract

一种水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置。包括气体发生部件、冷凝除杂部件和气体接收部件。三口锥形瓶放置在带有铁架和加热装置的磁力搅拌器上，三口锥形瓶一侧瓶口中安装分液漏斗，瓶口与分液漏斗间磨砂口连接，并固定在磁力搅拌器的铁架伸缩夹上；另一侧瓶口中安装温度计，瓶口中间装有第一不锈钢导管，用橡胶塞密封；第一不锈钢导管通过气阀后与冷冻干燥机内蛇形冷凝管连接，蛇形冷凝管的另一端接第二不锈钢导管出冷冻干燥机后与三通连接，三通一个端口通过接气阀与集气瓶连接，一端口通过接气阀伸入冷冻干燥机内。本实用新型全部采用不锈钢管路，使用Swagelok快速接头，确保系统的气密性。冷冻干燥机提供的低温（-70℃）和较高的真空度将空气中CO₂对实验结果的影响降得更低，满足工作需求。

Description

水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置

技术领域

本实用新型涉及一种水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置。

背景技术

[0002] 岩石与空气、水、二氧化碳等物质长期作用，发生复杂的化学反应，产生新物质的过程称为化学风化，发生在大气圈、岩石圈、生物圈和水圈交互界面，是联系各圈层地球化学元素循环的纽带。化学风化过程是对大气中CO₂长期的永不停歇的消耗过程，地球系统温度升高时，化学风化的速率升高，增加了对大气中CO₂的消耗速率，反之则相反。化学风化对全球温度变化的负反馈机理在长时间尺度上对地球表层的温度有着重要的稳定作用。这一机理可以解释新生代全球变冷事件：可能是青藏高原的隆升增加了大陆的物理风化速率，弥补了化学风化效率不足，导致了全球化学风化速率的提高从而降低了CO₂在大气中的分压，造成了全球温度降低。陆壳的化学风化过程代表了一个永久的大气中CO₂向海洋中迁移的过程，主要存在两种岩石的风化：硅酸岩和碳酸岩风化。在较长时间内碳酸岩风化消耗的CO₂会被海洋中碳酸岩在沉积时释放的CO₂抵消，硅酸岩的化学风化净消耗大气中的，是影响碳循环的重要因素，在地质时间尺度上是清除大气中CO₂的主要过程。传统研究方法中利用酸碱滴定方法确定水体中溶解的HCO₃ ^-的总浓度，同时对采样区域的岩石岩性进行分析，确定碳酸岩和硅酸岩的比例。在已知水中HCO₃ ^-的总浓度的条件下，依据碳酸岩和硅酸岩的物质的量的比例计算两者在化学风化过程对大气中CO₂消耗的量。随同位素分析手段的提高，同位素示踪方法在水化学研究中得到了普遍的应用。有研究对水体中溶解的HCO₃ ^-中碳同位素进行分析进而探讨其来源，从而研究化学风化对大气中CO₂清除能力。

发明内容

鉴于上述，本实用新型的目的旨在提供一种水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置。本装置相对于其他装置提供了更高的气密性和真空度，将空气中CO₂对实验结果的影响降得更低。

本实用新型是这样实现的：

一种水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置，主要包括磁力搅拌器、三口锥形瓶、温度计、分液漏斗、不锈钢导管、冷凝管和集气瓶，三口锥形瓶放置在带有铁架和加热装置的磁力搅拌器上，三口锥形瓶一侧瓶口中安装分液漏斗，瓶口与分液漏斗间磨砂口连接，并固定在磁力搅拌器的铁架伸缩夹上；另一侧瓶口中安装温度计，瓶口中间装有第一不锈钢导管，用橡胶塞密封；第一不锈钢导管通过气阀后与冷冻干燥机内冷凝管连接，冷凝管的另一端接第二不锈钢导管出冷冻干燥机后与三通连接，三通一个端口通过接气阀与集气瓶连接，一端口通过接气阀伸入冷冻干燥机内。

本实用新型的优点是：

本实用新型其原理是在一定量的水样中加入过量的浓磷酸，通过冷冻去除水汽干扰后收集目标气体。装置采用不锈钢管路，使用Swagelok快速接头，确保系统的气密性。冷冻干燥机提供的低温（-70℃）和较高的真空度可以确保实验结果的可靠性。相对于其他装置提供了更高的气密性和真空度，将空气中CO₂对实验结果的影响降得更低。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

具体实施方式

一种水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置。主要包括磁力搅拌器1、三口锥形瓶2、温度计3、分液漏斗5、不锈钢导管、冷凝管9和集气瓶12。三口锥形瓶2放置在带有铁架和加热装置的磁力搅拌器1上，三口锥形瓶一侧瓶口中安装分液漏斗5，两者间用磨砂口连接，用伸缩夹4固定在磁力搅拌器的铁架上；另一侧瓶口中安装温度计3，瓶口中间装有第一不锈钢导管6，用橡胶塞密封，确保系统的密闭性；第一不锈钢导管6通过气阀7后与冷冻干燥机8内冷凝管9连接，冷凝管9的另一端接第二不锈钢导管14出冷冻干燥机8后与三通10连接，三通10一个端口通过接气阀11与集气瓶12连通，一端口通过接气阀13伸入冷冻干燥机8内。

首先在三口瓶2中加入水样和磁子，在分液漏斗5中加入浓磷酸。打开冷冻干燥机8抽真空，当冷冻干燥机8显示的真空度不变时，关闭气阀7。当真空表读数再次稳定时关闭气阀12，停止抽真空。打开冷冻干燥机8制冷开关，当温度稳定在-70℃、20分钟后，打开磁力搅拌器2开关，缓慢打开分液漏斗5上的活塞向三口瓶中加入过量浓磷酸，水中溶解的HCO₃ ^-与浓磷酸发生化学反应，生成CO₂，从溶液中逸出。当三口瓶中的溶液再也没有气泡冒出时，说明化学反应完成，关闭气阀11，泄冷冻干燥机真空，随后取下集气瓶12，再利用质谱仪分析收集的CO₂中的稳定碳同位素组成，从而对水体中HCO₃ ^-来源进行探讨，研究大气中CO₂的溶解对水体中HCO₃ ^-贡献，从而评估化学风化过程对大气中CO₂清除能力。

Claims

1.一种水体中溶解碳酸盐中二氧化碳的提取装置，主要包括磁力搅拌器（1）、三口锥形瓶（2）、温度计（3）、分液漏斗（5）、不锈钢导管、冷凝管（9）和集气瓶（12），其特征是三口锥形瓶（2）放置在带有铁架和加热装置的磁力搅拌器（1）上，三口锥形瓶一侧瓶口中安装分液漏斗（5），瓶口与分液漏斗间用磨砂口连接，并固定在磁力搅拌器的铁架伸缩夹（4）上；另一侧瓶口中安装温度计（3），瓶口中间装有第一不锈钢导管（6），用橡胶塞密封；第一不锈钢导管（6）通过气阀（7）后与冷冻干燥机（8）内冷凝管（9）连接，冷凝管（9）的另一端接第二不锈钢导管（14）出冷冻干燥机后与三通（10）连接，三通（10）一个端口通过接气阀（11）与集气瓶（12）连接，一端口通过接气阀（13）伸入冷冻干燥机内。