专利名称：海水中多种溶解态气体现场检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海水化学分析技术领域，具体涉及一种海水中多种溶解态气体现 场检测系统。
背景技术：
海底热液活动会喷出大量的H2、CH4, CO2和H2S等气体，天然气水合物的扰动分解 也会释放出大量的CH4等烃类气体，从而导致海水中出现气体的异常高含量分布。通过快 速探测和追踪这些示踪性气体的异常分布特征，可为寻找海底热液硫化物和天然气水合物 等资源提供快速而有效的线索。海水溶解气体的采样首先需要获得海水样品，目前国内海上调查中常用CTD(温 盐深仪)采水系统获得。该系统所携带的采水瓶不具有保气密封性能，若海水中气体浓 度较高或采集到的海水在甲板上停留时间太长，则海水中部分溶解气体可能会有散失或逃 逸。国外在热液流体的采样中常使用一种保气保压采样器，但该采样器制作过程繁琐，所需 费用较高，而且需要借助水下机器人来操作。浙江大学研制成功的一种深海气密采水瓶，可 实现海水中溶解态气体的气密采样。通常在海上获得的海水样品需要经过转移至特殊的装置中才能进行测试分析，如 顶空瓶或吹扫瓶等，再通过顶空法或吹扫捕集方法对样品进行前处理，顶空法操作简便，但 是顶空法不能浓缩样品，对于含量低的气体测试结果不理想。吹扫捕集技术可对样品实现 预浓缩，其原理是利用吹扫气吹扫样品，将待测物从液相转移进入气相，并被吹扫气带入捕 集阱进行吸附捕集，根据分离富集目标的不同，可选择不同的吸附剂和吸附条件。吹扫捕集 技术具有取样量少，富集效率高，受基体干扰小，容易实现在线检测，以及样品前处理无需 使用试剂，对环境不造成二次污染等优点。但上述两种方法在对样品的转移过程中，均易造 成样品的污染和损失，而且操作过程较复杂。对溶解态气体的测试可以采用不同的方法，如气相色谱法、红外法、重量法等，其 中气相色谱法灵敏度较高，而且利用二维或多维色谱技术，还可以同时对多种气体组分进 行分析。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种海水中多种溶解气体现场检测系统，为深海多种 溶解态气体的采样、预浓缩、分析测试提供一种方便、快速的一体化设备。本实用新型提出的海水中多种溶解气体现场检测系统，由气密采水瓶1、低温捕集 装置2、多维气相色谱仪3和六通阀4组成，其中吹扫气管道与第一三通阀5的第一端口 51相连，气密采水瓶1的下端口 11与第一三通阀5的第二端口 52通过管道相连，第一三通 阀5的第三端口 53与第二三通阀6的第三端口 63通过管道连接，气密采水瓶1的上端口 12与六通阀4的第一端口 41通过管道相连，低温捕集装置2的下端口 21与六通阀4的第 二端口 42通过管道相连，低温捕集装置2的上端口 22与六通阀4的第五端口 45通过管道相连，低温捕集装置2外设有液氮套管，液氮套管的上、下两端分别设有液氮出口 24和液氮入口 23，液氮入口 23与液氮泵7相连；六通阀4第四端口 44与多维气相色谱仪载气相连， 多维气相色谱仪3的进样口 31与六通阀4的第三端口 43通过管道相连。本实用新型中，气密采水瓶1为装有压力自适应平衡的气密采水瓶。本实用新型中，低温捕集装置2为一种可实现多种气体同时捕集的低温捕集装 置。本实用新型中，多维气相色谱仪3为安装有三个检测器、两根色谱柱的多维气相 色谱仪。本实用新型的有益效果是本实用新型为海洋多种溶解态气体的同时测试提供了方便，形成了海上溶解态气 体的采样_预浓缩_测试的一体化设备。直接对采水瓶进行吹扫，避免了气体组分在水样 转移过程中的污染和损失，低温捕集装置和多维气相色谱仪可以完成同时对多种气体组分 的预浓缩和测试。本实用新型不仅有助于在船上快速查明溶解态气体的时空变化特征，为 海上现场探寻热液硫化物和天然气水合物等资源提供有效的线索和依据；而且可为研究海 洋中溶解态气体的生物地球化学过程和机理，监测、评价海水环境等提供设备保障和技术
D ο
图1为本实用新型的系统结构示意图。图中标号1为气密采水瓶，2为低温捕集装置，3多维气相色谱仪，4六通阀，5、6 分别为第一三通阀、第二三通阀，7为液氮泵，11、12分别为气密采水瓶1下端口、上端口， 21、22分别为低温捕集装置2下端口、上端口，31为多维色谱仪进样口，32、33分别为第一色 谱柱和第二色谱柱，34、35、36分别为第一检测器、第二检测器、第三检测器，41、42、43、44、 45,46分别为六通阀第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口第第六端口，51、 52、53分别为第一第一三通阀5的第一端口、第二端口和第三端口，61、62、63分别为第二三 通阀6的第一端口、第二端口和第三端口。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。如图1所示，取采集了海水的气密采水瓶1，将吹扫气管道与第一三通阀5第一端 口 51相连，第一三通阀5第二端口 52与采水瓶下端接口 11相连，第一三通阀5第三端口 53与第二三通阀6第三端口 63相连，气密采水瓶1上端口 12与六通阀4第一端口 41相 连；低温捕集装置下端口 21与六通阀4第二端口 42相连，低温捕集装置2上端口 22与六 通阀4第五端口 45相连，低温捕集装置2外的液氮套管有上、下两端分别设有液氮出口 24 和液氮入口 23，液氮入口 23与液氮泵7相连；多维气相色谱仪载气与六通阀4第四端口 44 相连，多维气相色谱仪进样口 31与六通阀4第三端口 43相连。首先进行预吹扫过程，即将管路中的残留气体吹扫干净，吹扫气采用高纯氦气，此 时第一三通阀5的第一端口 51与第三端口 53相通，第二三通阀6的第三端口 63与第二端 口 62相通，六通阀4第一端口 41与第二端口 42相通，第三端口 43与第四端口 44相通，第五端口 45与第六端口 46相通，气相色谱载气从第四端口 44进，第三端口 43出至气相色谱进样口。捕集胼温度为100°C，预吹扫时间为10分钟。再进行吹扫过程，此时第一三通阀5的第一端口 51与第二端口 52相通，吹扫气对 采水瓶内水体进行吹扫，第二三通阀6的第一端口 61与第二端口 62相通，六通阀4状态与 预吹扫过程相同，低温捕集装置的温度由液氮降为-145士5°C，吹扫时间为10分钟。最后进行解吸附过程，吸附胼温度加热至190士5°C，所吸附多种气体(如H2、CH4、 C02、DMS等)同时解吸附，六通阀4第一端口 41与第六端口 46相通，第二端口 42与第三端 口 43相通，第四端口 44与第五端口 45相通，气相色谱仪载气从六通阀4第四端口 44进， 从第五端口 45出，再从捕集胼上端口 22进，携带解吸附后的气体从下端口 21出，再从六通 阀第二端口 42进，第三端口 43出，再从气相色谱仪进样口 31进至多维气相色谱仪进行测 试ο多维气相色谱仪由两根色谱柱和三个检测器组成，两根色谱柱为第一色谱柱32 PoraPLOT Q(苯乙烯聚合物多孔开口毛细管柱)，第二色谱柱33 =Molsieve 5A(5A分子筛 柱)，三个检测器可选择第一检测器34 =PDHID (脉冲氦离子化检测器)，第二检测器35 TCD (热导检测器)，第三检测器36 =FPD (火焰光度检测器)，则该系统可同时检测海水中溶 解态H2、CH4、C02、DMS(二甲基硫)；若选择第一检测器34 =PDHID(脉冲氦离子化检测器)，第 二检测器35 :TCD (热导检测器)，第三检测器36 :E⑶(电子捕获检测器)，则可以同时检测 海水中溶解态H2、CH4、CO2、N2O气体；若选择第一检测器34 :PDHID (脉冲氦离子化检测器)， 第二检测器35 :E⑶(电子捕获检测器)，第三检测器36 =FPD (火焰光度检测器)，则可以同 时检测海水中溶解态H2、CH4, DMS、N2O气体。
权利要求一种海水中多种溶解态气体现场检测系统，由气密采水瓶(1)、低温捕集装置(2)、多维气相色谱仪(3)和六通阀(4)组成，其特征在于吹扫气管道与第一三通阀(5)的第一端口(51)相连，气密采水瓶(1)的下端口(11)与第一三通阀(5)的第二端口(52)通过管道相连，第一三通阀(5)的第三端口(53)与第二三通阀(6)的第三端口(63)通过管道连接，气密采水瓶(1)的上端口(12)与六通阀(4)的第一端口(41)通过管道相连，低温捕集装置(2)的下端口(21)与六通阀(4)的第二端口(42)通过管道相连，低温捕集装置(2)的上端口(22)与六通阀(4)的第五端口(45)通过管道相连，低温捕集装置(2)外设有液氮套管，液氮套管的上、下两端分别设有液氮出口(24)和液氮入口(23)，液氮入口(23)与液氮泵(7)相连；六通阀(4)第四端口(44)与多维气相色谱仪载气相连，多维气相色谱仪(3)的进样口(31)与六通阀(4)的第三端口(43)通过管道相连。
2.根据权利要求1所述的海水中多种溶解态气体现场检测系统，其特征在于所述气密 采水瓶(1)为装有压力自适应平衡的气密采水瓶。
3.根据权利要求1所述的海水中多种溶解态气体现场检测系统，其特征在于低温捕集 装置(2)为一种可实现多种气体同时捕集的低温捕集装置。
4.根据权利要求1所述的海水中多种溶解态气体现场检测系统，其特征在于多维气相 色谱仪(3)为安装有三个检测器、两根色谱柱的多维气相色谱仪。
专利摘要本实用新型属于海水化学分析技术领域，具体涉及一种海水中多种溶解态气体现场检测系统。由气密采水瓶、低温捕集装置、多维气相色谱仪和六通阀组成，吹扫气管道连接三通阀端口，气密采水瓶下端口连接三通阀，两个三通阀的端口相连，气密采水瓶上端口与六通阀相连，低温捕集装置下端口与六通阀相连，低温捕集装置上端口与六通阀相连，低温捕集装置外设有液氮套管，液氮入口与液氮泵相连；六通阀与多维气相色谱仪载气相连，多维气相色谱仪的进样口与六通阀相连。本实用新型为海上现场探寻热液硫化物和天然气水合物等资源提供有效的线索和依据；且为研究海洋中溶解态气体的生物地球化学过程和机理，监测、评价海水环境等提供设备保障和技术平台。
文档编号G01N30/78GK201561885SQ20092021418
公开日2010年8月25日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者周怀阳, 季福武, 杨灿军, 杨群慧, 王虎, 程思海, 陈道华, 黄豪彩 申请人:杨群慧