本发明专利技术涉及一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，它包括依次首尾相连的氦气瓶（1）、二氧化碳吸收冷阱A（2）、二氧化碳吸收冷阱B（5）、水汽吸收冷阱（6）和U型气体样品收集器（8），U形气体样品收集器（8）的出气端与长针B（19）通过橡皮管连通，且长针B（19）伸入气体监控杯B（10）内的液面之下。本发明专利技术的优点在于：无繁琐的化学处理过程，省时省力，简单高效；由于将水中硝酸盐、亚硝酸盐、溶解性氮气完全转化为纯的氧化亚氮气体或纯的氮气，能完全收集它们，避免了同位素分馏；可以确保去除CO2和水汽，避免了测试时的干扰；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。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，它包括依次首尾相连的氦气瓶（1）、二氧化碳吸收冷阱A（2）、二氧化碳吸收冷阱B（5）、水汽吸收冷阱（6）和U型气体样品收集器（8），U形气体样品收集器（8）的出气端与长针B（19）通过橡皮管连通，且长针B（19）伸入气体监控杯B（10）内的液面之下。本专利技术的优点在于：无繁琐的化学处理过程，省时省力，简单高效；由于将水中硝酸盐、亚硝酸盐、溶解性氮气完全转化为纯的氧化亚氮气体或纯的氮气，能完全收集它们，避免了同位素分馏；可以确保去除CO2和水汽，避免了测试时的干扰；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。【专利说明】一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置
本专利技术涉及一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，主要用于水中硝酸盐、亚硝酸盐、溶解性氮气的氮稳定同位素(15N)组成的前处理，属于化学中元素与同位素测试领域。
技术介绍
水中硝酸盐和亚硝酸盐是难以去除的污染物。饮用水中硝酸盐和亚硝酸盐含量过高，可以造成中毒，长期饮用易患癌症。弄清水中硝酸盐和亚硝酸盐的来源，是重要的环境科学问题。由于不同来源的硝酸盐和亚硝酸盐的氮稳定同位素(15N)组成不同，氮稳定同位素(15N)已经成为研究水中硝酸盐和亚硝酸盐来源的重要工具。目前水中氮同位素前处理是一个繁琐缓慢的过程，其基本原理是将水中硝酸盐和亚硝酸盐进行富集和沉淀，然后将完全干燥的固体粉末送入稳定同位素质谱仪(如MAT253)高温裂解后，生成氮气(N2),然后测定氮稳定同位素(15N)组成。主要问题:(1)水中硝酸盐和亚硝酸盐进行富集和沉淀需要超净环境，费时费力，处理过程中必须使用高品质的去离子水；(2)富集的时候使用阳离子交换树脂，存在离子交换不彻底，从而导致氮同位素分馏；(3)沉淀如果不完全彻底，也会导致氮同位素分馏；(4)固体粉末在稳定同位素质谱仪中高温裂解不完全彻底，存在氮同位素分馏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，该装置可以将水中硝酸盐、亚硝酸盐、溶解性氮气转化为纯的氧化亚氮(N2O)气体或纯的氮气(N2),用于稳定同位素质谱仪(如MAT253)直接测定氮稳定同位素(15N)组成，处理过程中不存在同位素分馏。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现:一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，它包括氦气瓶、二氧化碳吸收冷阱A、气体监控杯A、二氧化碳吸收冷阱B、水汽吸收冷阱、控温杯A、U形气体样品收集器、控温杯B和气体监控杯B，所述的氦气瓶与二氧化碳吸收冷阱A相连，氦气瓶与二氧化碳吸收冷阱A之间依次设置有阀门、压力表和流量计，二氧化碳吸收冷阱A与二氧化碳吸收冷阱B相连，二氧化碳吸收冷阱A与二氧化碳吸收冷阱B之间的管路上设置有活塞A，活塞A的进气端与气体监控杯A通过长针A连通，活塞A的出气端与气体监控杯A通过短针连通；二氧化碳吸收冷阱B与水汽吸收冷阱连通，水汽吸收冷阱置于控温杯A内；水汽吸收冷阱与U形气体样品收集器的进气端连通，U形气体样品收集器置于控温杯B内，U形气体样品收集器的出气端与长针B相连，且长针B伸入气体监控杯B内的液面之下。所述的密封样品瓶中的长针A和短针均处于密封样品瓶内的液面之上，且长针A接近液面，短针接近密封样品瓶的瓶口。气体监控杯A中的长针和短针均处于气体监控杯A内的液面之下。所述的控温杯A的温度范围为-70°C?0°C。所述的控温杯B为液氮杯。所述的U形气体样品收集器的进气端和出气端分别熔接有活塞B和活塞C。由以上技术方案可知，水中硝酸盐、亚硝酸盐、溶解性氮气转化为纯的氧化亚氮(N2O)气体或纯的氮气(N2)后，本装置通过载气条件下低温冷冻将它们转移到气体样品收集器中，并确保去除CO2和水汽，消除用稳定同位素质谱仪(如MAT253)测定氮稳定同位素(15N)组成时造成的干扰。本专利技术具有以下优点:1、无繁琐的化学处理过程，省时省力，简单高效。2、由于将水中硝酸盐、亚硝酸盐、溶解性氮气完全转化为纯的氧化亚氮(N2O)气体或纯的氮气(N2),本装置能完全收集它们，避免了同位素分馏。3、本装置可以确保去除CO2和水汽，避免了测试时的干扰。4、水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，可以将水中硝酸盐、亚硝酸盐、溶解性氮气转化为纯的氧化亚氮(N2O)气体或纯的氮气(N2),用于稳定同位素质谱仪(如MAT253)直接测定氮稳定同位素(15N)组成，处理过程中不存在同位素分馏，高效可靠，对研究水中硝酸盐和亚硝酸盐的来源，解决一系列的相关环境科学问题具有重要意义，因此本专利技术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。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图；图中:1_氦气瓶，2-二氧化碳吸收冷阱A，3_密封样品瓶，4-气体监控杯A，5_二氧化碳吸收冷阱B，6-水汽吸收冷阱，7-控温杯A，8-U形气体样品收集器，9-控温杯B，10-气体监控杯B，11-阀门，12-压力表，13-流量计，14-活塞A，15-长针A，16-短针，17-活塞B，18-活塞C，19-长针B。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，它包括氦气瓶1、二氧化碳吸收冷阱A2、气体监控杯A4、二氧化碳吸收冷阱B5、水汽吸收冷阱6、控温杯A7、U形气体样品收集器8、控温杯B9和气体监控杯B10，所述的氦气瓶I与二氧化碳吸收冷阱A2相连，氦气瓶I与二氧化碳吸收冷阱A2之间依次设置有阀门11、压力表12和流量计13，二氧化碳吸收冷阱A2与二氧化碳吸收冷阱B5相连，二氧化碳吸收冷阱A2与二氧化碳吸收冷阱B5之间的管路上设置有活塞A14，活塞A14的进气端与气体监控杯A4通过长针A15连通，活塞A14的出气端与气体监控杯A4通过短针16连通；二氧化碳吸收冷阱B5与水汽吸收冷阱6连通，水汽吸收冷阱6置于控温杯A7内；水汽吸收冷阱6与U形气体样品收集器8的进气端连通，U形气体样品收集器8置于控温杯B9内，U形气体样品收集器8的出气端与长针B19相连，且长针B19伸入气体监控杯BlO内的液面之下。所述的密封样品瓶3中的长针A15和短针16均处于密封样品瓶3内的液面之上，且长针A15接近液面，短针16接近密封样品瓶3的瓶口。气体监控杯A4中的长针15和短针16均处于气体监控杯A4内的液面之下。所述的控温杯A7的温度范围为_70°C?0°C。所述的控温杯B9为液氮杯。所述的U形气体样品收集器8的进气端和出气端分别熔接有活塞B17和活塞C18。本专利技术的工作过程如下:(I)将密封样品瓶3抽成真空，然后注入适量水样；(2)如果要处理水中硝酸盐或亚硝酸盐，向密封样品瓶3注入转化氧化亚氮(N2O)或氮气(N2)的反硝化细菌，常温下保持6小时以上。如果要处理水中溶解性氮气，则无需向密封样品瓶3加入任何物质；(3)将长针A15和短针16放入气体监控杯A4，将长针B19放入气体监控杯B10，所有针的出气口都处于气体监控杯中的液面以下；(4)将二氧化碳吸收冷阱A2和二氧化碳吸收冷阱B5中充填CO2固体吸收剂，打开活塞A14、活塞B17、活塞C18 ；(5)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水中氮同位素样品的氮提取与提纯装置，其特征在于：它包括氦气瓶（1）、二氧化碳吸收冷阱A（2）、气体监控杯A（4）、二氧化碳吸收冷阱B（5）、水汽吸收冷阱（6）、控温杯A（7）、U形气体样品收集器（8）、控温杯B（9）和气体监控杯B（10），所述的氦气瓶（1）与二氧化碳吸收冷阱A（2）相连，氦气瓶（1）与二氧化碳吸收冷阱A（2）之间依次设置有阀门（11）、压力表（12）和流量计（13），二氧化碳吸收冷阱A（2）与二氧化碳吸收冷阱B（5）相连，二氧化碳吸收冷阱A（2）与二氧化碳吸收冷阱B（5）之间的管路上设置有活塞A（14），活塞A（14）的进气端与气体监控杯A（4）通过长针A（15）连通，活塞A（14）的出气端与气体监控杯A（4）通过短针（16）连通；二氧化碳吸收冷阱B（5）与水汽吸收冷阱（6）连通，水汽吸收冷阱（6）置于控温杯A（7）内；水汽吸收冷阱（6）与U形气体样品收集器（8）的进气端连通，U形气体样品收集器（8）置于控温杯B（9）内，U形气体样品收集器（8）的出气端与长针B（19）相连，且长针B（19）伸入气体监控杯B（10）内的液面之下。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王华，毛绪美，郭静，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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