一种水体中气体的真空脱气富集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种水体中气体的真空脱气富集装置，包括水样计量单元、脱气水制备单元、气体计量单元、数字监控与操作系统单元；所述水样计量单元用于计量实际用于脱气的待测水样体积；所述脱气水制备单元用于对饱和食盐水进行脱气存储；所述气体计量单元用于对待测水样脱出气体的体积进行定量测量。本实用新型专利技术的技术方案通过针对真空脱气富集装置结构与材料的优化、改进与整体化设计，创新真空节阀结构，引进数字化自动控制技术，形成了通过真空脱气方法对自然水体中气体进行富集，结合气相色谱分析手段，可以测定水体中ppt级含量气体(如甲烷)的分析方法及其富集装置，适合地质勘探与环境监测中的室内分析测试及船载与陆地野外环境条件下的现场分析测试。

【技术实现步骤摘要】
一种水体中气体的真空脱气富集装置
本技术涉及地质勘探
，具体涉及一种水体中气体的真空脱气富集装置。
技术介绍
自然水体中甲烷含量是环境监测与评价的主要指标，海水中甲烷含量数据是海域油气勘探中油气藏存在的有力指征参数，同时，监测海水中甲烷含量变化也是海域油气开发中防范油气泄露的有效技术手段。然而，一般情况下自然水体中甲烷含量很低，对其进行定量测定比较困难，可供选择的技术方法和手段有限。气相色谱方法是定量检测微量和痕量气体成分的有效技术方法，但是常规气相色谱方法无法直接测定海水中的甲烷含量，需采用吹扫捕集—气相色谱联用方法，但是测定时需要采用液氮冷却的冷阱捕获甲烷气体，设备技术复杂，操作不便，尤其不适合船载现场测试。目前最先进的技术手段是用红外光谱技术直接对海水实施甲烷含量测试，适用温度-5℃～30℃，但该方法所用设备昂贵，且测量范围在30nmol/L～5000nmol/L，不适合痕量分析。目前用于测试地表水、地下水、海水等水体中溶解甲烷含量的主流方法可分为两类，一是先通过真空脱气装置从水体中获得溶解甲烷气，然后进行气相色谱分析；另外一种是通过甲烷传感器直接测量。其中，申请号为CN201420224819.1的技术专利公开了一种液体溶解气简易真空脱气装置，但其是一套用软管连接的简单玻璃装置，容易漏气，使用中是全手工操作，费时费力，效力极低，而且需要人工组装，所用玻璃仪器易碎，需要稳定的操作环境，不适合野外现场分析，尤其不适合船载等移动状态下的现场分析，不能满足海上油气勘探开发工作的需要；最主要的，其测试误差大，质量难以保障，只适合于甲烷浓度较高水体样品的分析，在地质勘探与环境监测中的适用范围有限。而甲烷传感器虽然操作方便，便于携带，但是要么不适合痕量分析，要么价格昂贵，难以推广使用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种水体中气体的真空脱气富集装置，解决现有技术对于水体中气体含量分析的浓度范围不足、分析质量难以保障、不适合野外现场分析、不能满足地质勘探与环境监测中的野外现场分析测试需要的技术问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种水体中气体的真空脱气富集装置，包括水样计量单元、脱气水制备单元、气体计量单元、数字监控与操作系统单元；所述水样计量单元包括样品池和电路通断开关，所述水样计量单元用于储集待测水样、计量实际用于脱气的水样体积；所述脱气水制备单元包括脱气水制备部分与脱气水储存部分，所述脱气水制备单元用于对饱和食盐水进行脱气，并对脱气后的饱和食盐水进行储存；所述气体计量单元包括待测水样脱气部分、气体收集部分和气体计量部分，所述气体计量单元用于制备脱出气体并对脱出气体的体积进行定量测量；所述数字监控与操作系统单元包括计算机、真空泵、气体压力传感器、二通阀、三通阀、智能开关、数字通讯部件；所述智能开关指的是在接收计算机指令后控制相应部件开、关或改变部件工作方式的部件，如数控电路通断开关等；所述数字通讯部件是沟通计算机与智能开关之间数字通讯的部件，如数字通讯接口、数据线等；所述三通阀包括一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀，所述二通阀包括一号二通阀、二号二通阀、三号二通阀、四号二通阀、五号二通阀，所述真空泵包括一号真空泵、二号真空泵，所述气体压力传感器包括一号气体压力传感器、二号气体压力传感器；进一步地，所述样品池设置有水样加载线，池内部设置有浮子，池外部设置有与浮子联动的电路通断开关；进一步地，所述脱气水制备部分包括蓄水池、脱气水室，所述蓄水池和所述脱气水室通过所述一号二通阀连接，所述脱气水室和所述一号真空泵之间通过所述三号三通阀连接，所述脱气水室与所述二号气体压力传感器直接连接；所述脱气水储存部分包括与所述脱气水制备部分共享的所述脱气水室；进一步地，所述待测水样脱气部分包括脱气室，所述脱气室与所述二号真空泵通过所述二号三通阀连接；所述气体收集部分包括气体体积定量管、取样口，所述一号气体压力传感器设置于所述取样口下方，所述气体体积定量管与所述脱气室及一号气体压力传感器直接连通；进一步地，所述气体计量部分包括压力平衡管，所述压力平衡管通过所述二号二通阀与所述脱气水室连接、通过所述三号二通阀与所述脱气室连接，作用于所述气体体积定量管，用于调节系统整体压力平衡，保证在所需压力条件下对待测水样脱出气体进行体积测量；进一步地，所述一号气体压力传感器、二号气体压力传感器、一号真空泵、二号真空泵、一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀、一号二通阀、二号二通阀、三号二通阀、四号二通阀、五号二通阀均具有独立的驱动部件、供电部件，所述一号气体压力传感器、二号气体压力传感器、一号真空泵、二号真空泵、一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀、一号二通阀、二号二通阀、三号二通阀、四号二通阀、五号二通阀的所述供电部件、驱动部件均通过所述数字通讯部件、智能开关与所述计算机相连；进一步地，所述二通阀包括管阀体外套、阀针、磁铁、电磁铁、阀门密封垫、阀针密封环、阀针密封环盖、阀体密封环，所述阀针设置于所述阀体外套内，所述磁铁固定于所述阀针上，所述电磁铁固定于所述阀体外套内侧，所述阀针密封环和所述阀针密封环盖环绕所述阀针设置，所述阀针一端设置有所述阀门密封垫，所述阀体密封环沿所述阀体外套接口环绕阀体设置；所述三通阀为两个所述二通阀通过三通桥接连接构成。本技术还公开了使用上述的水体中气体的真空脱气富集装置的分析方法，包括如下步骤：1)关闭所述一号二通阀、二号二通阀，将饱和食盐水注入所述蓄水池，打开所述一号二通阀，使饱和食盐水从所述蓄水池进入所述脱气水室，关闭所述一号二通阀，连通所述一号真空泵与所述脱气水室之间的气路，用所述一号真空泵将所述脱气水室抽至所需真空度，调节所述三号三通阀，切断所述一号真空泵与所述脱气水室的气路连接，得脱气饱和食盐水；2)调节所述一号三通阀切断所述样品池的出水口，将待测水样注入所述样品池，关闭所述三号二通阀、所述四号二通阀，连通所述二号真空泵与所述脱气室之间的气路，用所述二号真空泵将所述脱气室及所述气体体积定量管抽至所需真空度，调节所述二号三通阀，切断所述二号真空泵与所述脱气室的气路连接，调节所述一号三通阀，使设定量待测水样从所述样品池经所述定量管缓慢进入所述脱气室后，关闭所述一号三通阀的定量管通路，待水样中气体脱出完成，得富集所需气体的脱出气；3)关闭所述五号二通阀，调节所述三号三通阀，使所述脱气水室与环境大气相通，依次打开所述二号二通阀、所述三号二通阀，让所述脱气水室中的脱气饱和食盐水进入所述脱气室中，将脱出气体压向所述气体定量管中，关闭所述三号二通阀，读取所述气体体积定量管中气体的体积、所述一号气体压力传感器压力值和环境温度，并从所述气体体积定量管中抽取气体进行分析；4)分析结束，调节所述一号三通阀使所述气体定量管与大气环境相通，打开所述四号二通阀，排尽所述脱气室中的水；5)调节所述一号三通阀排尽所述样品池中剩余的水样。进一步地，步骤1)中所述的所需真空度为160Pa，步骤2)中所述的所需真空度为120Pa。本技术方法具有如下优点：本技术的技术方案很好地克服了现有技术的不足，基于油气化探酸解烃分析中的轻烃气体富集制备方法原理，通过针对真空脱气富集装置结构的优化、改进与整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水体中气体的真空脱气富集装置，其特征在于，包括水样计量单元、脱气水制备单元、气体计量单元、数字监控与操作系统单元；所述水样计量单元包括样品池和电路通断开关，所述水样计量单元用于储集待测水样、计量实际用于脱气的待测水样体积；所述脱气水制备单元包括脱气水制备部分与脱气水储存部分，所述脱气水制备单元用于对饱和食盐水进行脱气，并对脱气后的饱和食盐水进行储存；所述气体计量单元包括待测水样脱气部分、气体收集部分和气体计量部分，所述气体计量单元用于制备脱出气体并对脱出气体的体积进行定量测量；所述数字监控与操作系统单元包括计算机、真空泵、气体压力传感器、二通阀、三通阀、智能开关、数字通讯部件；所述三通阀包括一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀，所述二通阀包括一号二通阀、二号二通阀、三号二通阀、四号二通阀、五号二通阀，所述真空泵包括一号真空泵、二号真空泵，所述气体压力传感器包括一号气体压力传感器、二号气体压力传感器。

【技术特征摘要】
1.一种水体中气体的真空脱气富集装置，其特征在于，包括水样计量单元、脱气水制备单元、气体计量单元、数字监控与操作系统单元；所述水样计量单元包括样品池和电路通断开关，所述水样计量单元用于储集待测水样、计量实际用于脱气的待测水样体积；所述脱气水制备单元包括脱气水制备部分与脱气水储存部分，所述脱气水制备单元用于对饱和食盐水进行脱气，并对脱气后的饱和食盐水进行储存；所述气体计量单元包括待测水样脱气部分、气体收集部分和气体计量部分，所述气体计量单元用于制备脱出气体并对脱出气体的体积进行定量测量；所述数字监控与操作系统单元包括计算机、真空泵、气体压力传感器、二通阀、三通阀、智能开关、数字通讯部件；所述三通阀包括一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀，所述二通阀包括一号二通阀、二号二通阀、三号二通阀、四号二通阀、五号二通阀，所述真空泵包括一号真空泵、二号真空泵，所述气体压力传感器包括一号气体压力传感器、二号气体压力传感器。2.如权利要求1所述的一种水体中气体的真空脱气富集装置，其特征在于，所述样品池设置有水样加载线，所述样品池内部设置有浮子，所述样品池外部设置有与浮子联动的电路通断开关。3.如权利要求1所述的一种水体中气体的真空脱气富集装置，其特征在于，所述脱气水制备部分包括蓄水池，所述脱气水制备部分还包括与所述脱气水储存部分共享的脱气水室，所述蓄水池和所述脱气水室通过一号二通阀连接，所述脱气水室和所述一号真空泵之间通过所述三号三通阀连接，所述脱气水室与所述二号气体压力传感器直接连接。4.如权利要求1所述的一种水体中气体的真空脱气富集装置，其特征在于，所述待测水样...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春华，汪双清，沈斌，曾普胜，
申请(专利权)人：国家地质实验测试中心，
类型：新型
国别省市：北京,11