【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境水的溶解气提取，具体涉及一种现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统及使用方法。
技术介绍
1、气体地球化学依靠现代仪器设备和技术手段，如气相色谱、质谱、同位素分析等，对大气、地下水、地下油气、火山岩浆和大洋岩石等领域的气体进行研究，为理解地球物质循环和气候变化等方面提供了重要的科学支持。上述工作通常在野外进行样品采集，然后回实验室进行测试分析。
2、利用膜脱气真空收集技术从环境水(如地下水、地表水、海洋水和冰芯溶解水等)中提取溶解气的系统和方法是一种高效率、低成本的综合利用脱气膜气体分离、真空泵气体收集等方法提取其中的溶解气的技术。该方法所提取的溶解气，通过进一步的惰性气体富集分离，可用于环境样品的同位素示踪分析等应用，例如进行放射性同位素39ar和81kr、85kr测年等。具体为：首先将过滤处理后的环境水通入脱气膜，使得环境水与其中的溶解气分离；然后将分离后的溶解气经真空泵泵入气瓶中收集；完成脱气后的环境水持续排出脱气膜外，最终实现溶解气的高效提取。
3、地热水井与传统的供水水井相比一般较深，高温地热流体在井筒内的上升是一个减压汽化的过程，因此部分地热水井水流不连续，甚至以气态形式直接喷出，现有的提取溶解气的装置，往往无法进行收集和测试，影响到装置的使用效率。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的部分地热水井水流不连续，甚至以气态形式直接喷出，现有的提取溶解气的装置，往往无法进行收集和测试，影响到装置的使
2、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，包括：
3、水汽分离器，所述水汽分离器适于与靠近地热井口的下方管道连通，所述水汽分离器以将地热水进行水体和水汽分离；
4、水路脱气组件，所述水路脱气组件与水汽分离器的出水口管路连接，所述水路脱气组件以提取水体中的溶解气；
5、气路冷凝组件，所述气路冷凝组件与水汽分离器的出气口管路连接；
6、气体收集组件，所述气体收集组件包括第一隔膜泵、采样气瓶、第二三通阀和检测管路，所述检测管路分别与水路脱气组件和气路冷凝组件管路连通，所述检测管路上设有第一隔膜泵，所述采样气瓶通过连接管路与第二三通阀连通；
7、气体监测组件，所述气体监测组件包括质谱仪、分子泵、检测管路和第二隔膜泵，所述检测管路上设有第二三通阀，所述检测管路与质谱仪连通，所述分子泵、第二隔膜泵与质谱仪的腔室连通，所述质谱仪以检测溶解气和水汽的混合气体的成分。
8、可选地，所述气路冷凝组件包括第一环形冷却管，所述第一环形冷却管和水汽分离器管路连通。
9、可选地，还包括冷凝器，所述冷凝器和水汽分离器间设有第一环形冷却管。
10、可选地，所述水路脱气组件还包括膜脱气器、第二环形冷却管和过滤器，自所述水汽分离器朝向膜脱气器方向上依次设有第二环形冷却管和过滤器，所述过滤器和膜脱气器的管路上还设有温度计和流量计。
11、可选地，第一环形冷却管和第二环形冷却管分别设于冷水中。
12、可选地，所述气体收集组件包括第一三通阀、进样管路和吸收管路，所述进样管路设有第一进气口、第二进气口和出气口，所述第一进气口与冷凝器连通，所述第二进气口与膜脱气器连通，所述出气口与第一三通阀连通，所述吸收管路的两端分别与第一三通阀和采样气瓶连通。
13、可选地，还包括第一隔膜泵、检测管路和第二三通阀，所述检测管路的两端分别与质谱仪和第一三通阀连通，所述检测管路上设有第一隔膜泵，所述第一隔膜泵和质谱仪间设有第二三通阀，所述第二三通阀和采样气瓶间设有连接管路，所述进样管路上设有第一压力计，所述连接管路设有第二压力计。
14、可选地，所述质谱仪连通有旁路管路，所述旁路管路上设有单向阀和旁路泵，所述单向阀与第二三通阀间设有干燥器。
15、一种现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统的使用方法，地热水进入水汽分离器后分离为水体和水汽，水体经出水口后经水路脱气组件提取水体中的溶解气，水汽经气路冷凝组件冷却，第一隔膜泵提供动力，溶解气和水汽组成的混合气体经第二三通阀后分流至采样气瓶和质谱仪，第二隔膜泵将质谱仪腔室抽至粗真空状态后，分子泵与第二隔膜泵共同工作进一步减少质谱仪腔室的气体，质谱仪以检测溶解气和水汽的混合气体的成分，采样气瓶以收集混合气体。
16、可选地，包括以下步骤：
17、1)打开水汽分离器，地热水通过水汽分离器分离为水体和水汽；
18、2)水汽依次经第一环形冷却管、冷凝器，水体依次经第二环形冷却管、过滤器和膜脱气器，膜脱气器以分离得到水体和溶解气，溶解气和水汽在进样管路内形成混合气体；
19、3)当需要检测混合气体成分时，第一隔膜泵源源不断地泵吸混合气体，第一三通阀朝向膜脱气器方向开，第二三通阀朝向质谱仪方向开，混合气体可进入到质谱仪内；当需要收集混合气体时，第一三通阀朝向膜脱气器方向开，第二三通阀朝向采样气瓶方向开，混合气体通过两个三通阀进入采样气瓶内；
20、4)当需要检测采样气瓶里气体成分时，第一隔膜泵源源不断地泵吸采样气瓶里的气体，第一三通阀朝向采样气瓶方向开，第二三通阀朝向质谱仪方向开，采样气瓶中的气体可进入到质谱仪内测试；
21、5)第一压力计和第二压力计显示压力，以检测管路的密封性。
22、本专利技术技术方案，具有如下优点：
23、1.本专利技术提供的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，包括：水汽分离器，适于与靠近地热井口的下方管道连通，水汽分离器以将地热水进行水体和水汽分离；水路脱气组件，与水汽分离器的出水口管路连接，水路脱气组件以提取水体中的溶解气；气路冷凝组件，与水汽分离器的出气口管路连接；气体收集组件，包括第一隔膜泵、采样气瓶、第二三通阀和检测管路，检测管路分别与水路脱气组件和气路冷凝组件管路连通，检测管路上设有第一隔膜泵，采样气瓶通过连接管路与第二三通阀连通；气体监测组件，包括质谱仪、分子泵、检测管路和第二隔膜泵，检测管路上设有第二三通阀，检测管路与质谱仪连通，分子泵、第二隔膜泵与质谱仪的腔室连通，质谱仪以检测溶解气和水汽的混合气体的成分。
24、通过水汽分离器将地热水进行水体和水汽分离，再由气路冷凝组件处理水汽、水路脱气组件处理水体得到溶解气，然后由质谱仪对水汽和溶解气得到的混合气体进行监测，由采样气瓶收集混合气体，解决了现有的提取溶解气的装置，无法检测和收集混合气体的问题，且质谱仪的整体结构更加简单，实现了分类处理、具有处理效率高的优点。
25、2.本专利技术提供的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，气路冷凝组件还包括第一环形冷却管，第一环形冷却管与水汽分离器管路连通，通过第一环形冷却管对水汽进行冷却，使水汽中的气体和水分进行初步分离。
26、3.本专利技术提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，所述气路冷凝组件包括第一环形冷却管(3)，所述第一环形冷却管(3)和水汽分离器(2)管路连通。
3.根据权利要求2所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，还包括冷凝器(4)，所述冷凝器(4)和水汽分离器(2)间设有第一环形冷却管(3)。
4.根据权利要求3所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，所述水路脱气组件包括膜脱气器(9)、第二环形冷却管(5)和过滤器(6)，自所述水汽分离器(2)朝向膜脱气器(9)方向上依次设有第二环形冷却管(5)和过滤器(6)，所述过滤器(6)和膜脱气器(9)的管路上还设有温度计(8)和流量计(7)。
5.根据权利要求3所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，第一环形冷却管(3)和第二环形冷却管(5)分别设于流动的冷水或冰中。
6.根据权利要求5所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于
7.根据权利要求6所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，还包括第一隔膜泵(15)，所述检测管路(16)的两端分别与质谱仪(17)和第一三通阀(12)连通，所述检测管路(16)上设有第一隔膜泵(15)，所述第一隔膜泵(15)和质谱仪(17)间设有第二三通阀(18)，所述第二三通阀(18)和采样气瓶(14)间设有连接管路(19)，所述进样管路(10)上设有第一压力计(11)，所述连接管路(19)设有第二压力计(20)。
8.根据权利要求6所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，所述质谱仪(17)连通有旁路管路，所述旁路管路上设有单向阀(22)和旁路泵(23)，所述单向阀(22)与第二三通阀(18)间设有干燥器(27)。
9.一种现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统的使用方法，用于使用权利要求1所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，地热水进入水汽分离器(2)后分离为水体和水汽，水体经出水口后经水路脱气组件提取水体中的溶解气，水汽经气路冷凝组件冷却，第一隔膜泵(15)提供动力，溶解气和水汽组成的混合气体经第二三通阀(18)后分流至采样气瓶(14)或质谱仪(17)，第二隔膜泵(25)将质谱仪(17)腔室抽至粗真空状态后，分子泵(24)与第二隔膜泵(25)共同工作进一步减少质谱仪(17)腔室的气体，质谱仪(17)以检测溶解气和水汽的混合气体的成分，和/或与采样气瓶(14)以收集混合气体。
10.根据权利要求9所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，所述气路冷凝组件包括第一环形冷却管(3)，所述第一环形冷却管(3)和水汽分离器(2)管路连通。
3.根据权利要求2所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，还包括冷凝器(4)，所述冷凝器(4)和水汽分离器(2)间设有第一环形冷却管(3)。
4.根据权利要求3所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，所述水路脱气组件包括膜脱气器(9)、第二环形冷却管(5)和过滤器(6)，自所述水汽分离器(2)朝向膜脱气器(9)方向上依次设有第二环形冷却管(5)和过滤器(6)，所述过滤器(6)和膜脱气器(9)的管路上还设有温度计(8)和流量计(7)。
5.根据权利要求3所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，第一环形冷却管(3)和第二环形冷却管(5)分别设于流动的冷水或冰中。
6.根据权利要求5所述的现场收集和在线测试地热水中溶解气的系统，其特征在于，所述气体收集组件包括第一三通阀(12)、进样管路(10)和吸收管路(13)，所述进样管路(10)设有第一进气口、第二进气口和出气口，所述第一进气口与冷凝器(4)连通，所述第二进气口与膜脱气器(9)连通，所述出气口与第一三通阀(12)连通，所述吸收管路(13)的两端分别与第一三通阀(12)和采样气瓶(14)连通。
7.根据权利要求6所述的现场收集和在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李捷，侯光航，谢宇熙，刘玉莲，焦璇，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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