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专利名称：一种水中溶解气体分离装置及分离方法
技术领域：
本发明涉及气体分离领域，特别涉及一种水中溶解气体分离装置及分离方法。
背景技术：
目前水中溶解气体含量测量主要通过在线溶解气体分析法与实验室气相色谱分析法两种方式进行。在线溶解气体分析仪(如在线溶解气分析仪、在线溶解氧分析仪等)的优点是快速、便捷，其缺点是精度较低、分析项目单一、设备投资费用大。而实验室气相色谱分析法是通过人工采集水样，将溶解于水中的气体分离出来，再送实验室进行气相色谱分析，从而得到所采集水样中的溶解气体的含量，其优点是精度高、可分析多个项目，但其精确度关键点在于人工取样装置。目前人工取样装置主要有两种方式一是真空法分离采集装置，该装置如图1所示，该装置需由真空泵将玻璃瓶与橡皮球胆抽真空。因此分离气体的纯度受真空度的影响，也受橡皮塞的密闭性影响。整个气体分离采集过程操作复杂，操作时间长，技术要求高，且精度难以保证。二是法国ELTA公司的相分离器，其原理是通过真空离析，改变水样中溶解气体的分压，使溶解于水样中的溶解气体分离出来，并通过惰性气体鼓泡,得到一定压力的气相样品。该相分离器内部结构复杂，加工难度较大，设备费用高。采样时相分离装置中的离析器要进行两次离析，操作时间长，工作效率低，不适合于采集人员只能短时间曝露的场所的要求。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种快捷简便、结构简单、易于操作、可靠性高的水中溶解气体分离装置及分离方法。为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为一种水中溶解气体分离装置，其特征在于包括依次相连的取水管、泵入口阀、蠕动泵、泵出口阀、泵出口管、所述的泵出口管通过管道分别与带塞气体采集瓶、水样采集瓶相连，所述的带塞气体采集瓶通过溢流管与溢流水槽相连；所述的泵出口管与带塞气体采集瓶连接的管道上安装有第一切换阀；泵出口管与水样采集瓶连接的管道上安装有第二切换阀。本发明还包括采用上述气体分离装置进行水中溶解气体分离方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1:启动蠕动泵，关闭第二切换阀，开启第一切换阀，将水体中的水样充满倒置的气体采集瓶，满出的水自动溢流至溢流水槽；步骤2 :停止蠕动泵，关闭第一切换阀，在气体采集瓶中充入一定体积超高纯度氮气;步骤3 :调节蠕动泵流量，开启第一切换阀，使水流在气体采集瓶内充分流动接触，水中溶解的气体会解析至气相中，并最终达到气液平衡；在充分流动接触过程中应保持气体采集瓶水量在一定体积，多余的水自动溢流至溢流水槽；步骤4 :经步骤3充分接触达到平衡后，关闭第一切换阀，将气体采集瓶内的气体进行气相色谱分析；步骤5 :关闭第一切换阀、开启第二切换阀，水样流入水样采集瓶，即可进行水样米集。进一步，步骤2所述的充入高纯度氮气的体积为气体采集瓶体积的25%_50%。进一步,步骤3中螺动泵流量为200_500ml/min。进一步，步骤3中水流在气体采集瓶内充分流动接触时间为10_30min。进一步，步骤3中保持气体采集瓶水量在气体采集瓶体积的50%_75%。采用上述技术方案，本发明所述的气体分离装置和分离方法，具有的有益效果为为遵循气体亨利定律所设计的水中溶解气体分离装置，整个过程都是通过密闭性好的管道阀门连接，无需额外的抽真空装置；整个分离过程严密可靠，系统结构简单，安装、拆卸方便，操作简便、快速，且实验数据不受气体采集人操作水平影响，极大提高了工作效率；更可适用于采集人员只能短时间曝露的特殊场合。



图1为现有技术真空法分离采集装置示意图；图中11.玻璃瓶、12.橡皮球胆、13.配有打两个孔的橡皮塞、14.弹簧夹、15.弹簧夹、16.带双旋塞的集气管、17.下口瓶；图2 :本发明所述的气体采集装置系统结构示意图；图中21.取水管、22.泵入口阀、23.蠕动泵、24.泵出口阀、25.泵出口管、26.第二切换阀、27.第一切换阀、28.带塞气体采集瓶、29.溢流管、210.溢流水槽、211.水样采集瓶。
具体实施例方式现结合附图进一步说明本发明装置及工艺实施过程。本发明是基于气体亨利定律的用于分离水中溶解气体的装置，即将一定温度和压力的水样，通入高纯度氮气改变水样中的溶解气体分压，使溶解于水样中的气体分离出来，并经充分流动接触后达到气液平衡，以此得到一定压力的气相样品。根据亨利定律在一定温度下，稀薄溶液中溶质的气体分压与溶液的浓度成正比。因此可以采用如下公式计算一定温度下水样中所含气体浓度Pb = K *CB式中PB为气体B溶质在稀薄溶液平衡气相中的体积浓度；Lcb为亨利常数，其值与溶质、溶剂及温度有关；Cb为气体B溶质在溶液中的摩尔浓度。而Pb = P ( b式中PB为气体B溶质在稀薄溶液平衡气相中的体积浓度；P为气体采集瓶内气相压力，单位为atm ;
Cvb为气相色谱仪测得的气体B体积百分数；因此
权利要求
1.一种水中溶解气体分离装置，其特征在于包括依次相连的取水管、泵入口阀、蠕动泵、泵出口阀、泵出口管、所述的泵出口管通过管道分别与带塞气体采集瓶、水样采集瓶相连，所述的带塞气体采集瓶通过溢流管与溢流水槽相连；所述的泵出口管与带塞气体采集瓶连接的管道上安装有第一切换阀；泵出口管与水样采集瓶连接的管道上安装有第二切换阀。
2.一种水中溶解气体分离的方法，其特征在于采用权利要求1所述的溶解气体分离装置，还包括如下步骤 步骤1:启动蠕动泵，关闭第二切换阀，开启第一切换阀，将水体中的水样充满倒置的气体采集瓶，满出的水自动溢流至溢流水槽； 步骤2 :停止蠕动泵，关闭第一切换阀，在气体采集瓶中充入超高纯度氮气； 步骤3 :调节蠕动泵流量，开启第一切换阀，使水流在气体采集瓶内充分流动接触，水中溶解的气体会解析至气相中，并最终达到气液平衡；在充分流动接触过程中应保持气体采集瓶水量在一定体积，多余的水自动溢流至溢流水槽； 步骤4 :经步骤3充分接触达到平衡后，关闭第一切换阀，将气体采集瓶内的气体进行气相色谱分析； 步骤5 :关闭第一切换阀、开启第二切换阀，水样流入水样采集瓶，即可进行水样采集。
3.根据权利要求2所述的一种水中溶解气体分离的方法，其特征在于步骤3所述的充入高纯度氮气的体积为气体采集瓶体积的25%-50%。
4.根据权利要求2所述的一种水中溶解气体分离的方法，其特征在于步骤3中蠕动泵流量为 200-500ml/min。
5.根据权利要求2所述的一种水中溶解气体分离的方法，其特征在于步骤3中水流在气体采集瓶内充分流动接触时间为10-30min。
6.根据权利要求2所述的一种水中溶解气体分离的方法，其特征在于步骤3中保持气体采集瓶水量在气体采集瓶体积的50%-75%。
全文摘要
本发明公开了一种水中溶解气体分离装置，其特征在于包括依次相连的取水管、泵入口阀、蠕动泵、泵出口阀、泵出口管、所述的泵出口管通过管道分别与带塞气体采集瓶、水样采集瓶相连，所述的带塞气体采集瓶通过溢流管与溢流水槽相连；所述的泵出口管与带塞气体采集瓶连接的管道上安装有第一切换阀；泵出口管与水样采集瓶连接的管道上安装有第二切换阀。本发明还公开了采用上述溶解气体分离装置的溶解气体分离方法。采用上述技术方案，具有的有益效果为整个过程都是通过密闭性好的管道阀门连接，无需额外的抽真空装置；整个分离过程严密可靠，系统结构简单，安装、拆卸方便，操作简便、快速，且实验数据不受气体采集人操作水平影响。
文档编号G01N1/34GK103063504SQ201210576838
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者张博, 黄安元 申请人:中联环有限公司