一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器

摘要

本发明提供了一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器，其组成包括密闭容器、射流器、温度探头、样品气出口、样品气回流口、水样入口、水样出口及弯管；所述射流器及温度探头安装在密闭容器内部；所述射流器上端的入口和水样入口相连；所述样品气出口设置于密闭容器的顶部或高出密闭容器内液位的容器侧壁上；所述样品气回流口设置于密闭容器的顶部、底部或侧壁上；所述水样入口设置于所述密闭容器的顶部；所述水样出口设置于密闭容器的侧壁下方靠近底部处并与密闭容器外的弯管连接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器。

背景技术

水体中的溶解性气体如二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等的浓度是环境监测和碳、氮循环研究中的重要参数。测定水体中溶解性气体浓度的主要方法是使被测水样和样品气在水气平衡器中达到平衡，然后测定其在样品气中的浓度，此值可换算成其在水中的浓度。在这些方法中，水气平衡器的结构和性能对测定的准确度有很大的影响。

现有水气平衡器的结构主要有以下几种类型，即喷淋式、鼓泡式和层流式，或者喷淋与鼓泡式的结合。喷淋式平衡器利用喷头形成小液滴，液滴下降时与样品气进行气体交换，此平衡器中液滴尺寸大且与样品气的接触时间短，达到平衡的时间长，且喷头容易堵塞。鼓泡式平衡器以气泵为动力，使样品气循环流过置于水样中的多孔材料，产生微小气泡，气泡在上浮过程中与水样接触，进行水气交换；此类平衡器的样品气循环流量大，不利于样品气中水分的去除，同时气泵对样品气有加热作用，必须对回流到平衡器内的样品气进行降温。层流式平衡器中加入填料，当水样流过时在填料表面形成层流，可增大水样与样品气的接触面积，从而提高平衡效率，但此类平衡器容易发生堵塞，造成仪器故障。

此外，在实际应用时，水样连续过平衡器，会将内部的样品气不断带出，造成平衡器内气压持续减小，影响平衡器的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器，提高平衡器的水气平衡速度，简化了水气平衡器的结构，减小所述水气平衡器的体积。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器，其包括密闭容器、射流器、温度探头、样品气出口、样品气回流口、水样入口、水样出口及弯管；所述射流器及温度探头安装在密闭容器内部；所述射流器上端的入口和水样入口相连；所述样品气出口设置于密闭容器的顶部或高出密闭容器内液位的容器侧壁上；所述样品气回流口设置于密闭容器的顶部、底部或侧壁上；所述水样入口设置于所述密闭容器的顶部；所述水样出口设置于密闭容器的侧壁下方靠近底部处并与密闭容器外的弯管连接。

在一较佳的实施例中，所述弯管具体为一向上弯曲的弯管。

在一较佳的实施例中，所述弯管为H形管道，其下端的两个腔室中，一个腔室与水样出口连通，另一个腔室为排水口；其上端的两个腔室中，水样出口上方的腔室为气体收集腔，用于收集从水样出口流出的气体；在所述的气体收集腔和密闭容器之间设有气体回流管，气体收集腔中的气体通过所述气体回流管回到密闭容器内，另一个腔室通过大气入口与外界空气连通。

在一较佳的实施例中，所述密闭容器内还设置有一副平衡器，其包括副容器、进水管、出水管及填料；所述射流器与所述水样入口之间设置有一三通连接器，水样入口通过三通连接器分别连通射流器和进水管，并通过进水管连通副容器，所述副容器内设置有填料；所述副容器还通过出水管连通水样出口；所述气体回流管连通至副容器的内部。

在一较佳的实施例中，所述填料具体为塑料或玻璃或陶瓷。

在一较佳的实施例中，所述密闭容器内，在射流器的出口与水样出口之间还设置有一挡板，用于阻挡气泡从水样出口流出密闭容器。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器，采用射流器，在不使用气泵的条件下，使平衡器内的样品气与水样快速混合，并形成大量微小的气泡，增加水样和样品气的接触面积，强化传质过程，从而提高平衡速度。设置H形管道进行气体收集，收集从密闭容器内随水样流出的样品气体，并使其返回密闭容器内，大大减少样品气的损失，保证平衡器内外的气压一致，同时有效减少外部空气对测量的影响。将副平衡器置于平衡器内部，使从H形管道回流的气体与水样在副平衡器中进行交换后再回到平衡器内，完全避免了外部空气进入平衡器对测定的影响。与现有的同类平衡器相比，其平衡速度更快，结构更为简单，体积更小。

附图说明

图1为本发明优选实施例(一)的整体结构示意图；

图2为本发明优选实施例(二)的整体结构示意图；

图3为本发明优选实施例(三)的整体结构示意图；

图4为本发明优选实施例(四)的整体结构示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1

一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器，参考图1，包括密闭容器1、射流器2、水样入口3、水样出口4、样品气出口5、样品气回流口6、温度探头7和弯管9；所述射流器2及温度探头7设置于所述密闭容器1内；所述射流器2上端的入口和水样入口3相连；所述样品气出口5设置于密闭容器1的顶部或高出密闭容器1内液位的容器侧壁上；所述样品气回流口6设置于密闭容器1的顶部、底部或侧壁上；所述水样入口3设置于所述密闭容器1的顶部；所述水样出口4设置于密闭容器2的侧壁下方靠近底部处并与密闭容器外部的弯管9连接，在本实施例中，所述弯管9具体为一向上弯曲的弯管9。所述温度探头7用于测定所述密闭容器1内水样的温度，以校正测定数据。参考图2，所述密闭容器1内在射流器2的出水口与水样出口4之间还设置有一挡板10，用于阻挡样品气的气泡从所述水样出口4流出。

其工作过程为：水样以一定流速从水样入口3连续不断地进入所述射流器2内，从而使得射流器2内部产生负压强；样品气停留在所述密闭容器1的上方；所述射流器2通过其侧面的进气口8将所述密闭容器1上方的样品气吸入所述射流器2，水样与被吸入的样品气在所述射流器2内快速混合并从所述射流器2的出口流出，产生大量的微小气泡；被测气体在所述水样和样品气的微小气泡之间进行快速交换；所述微小气泡上浮至所述密闭容器1的上部，再次由射流器进气口8被吸入所述射流器2，如此不断循环，可快速达到水气平衡，此时被测气体在水样和样品气中的浓度相同。从所述射流器2的出口流出的水样到达所述密闭容器1的下部，当所述密闭容器1下部的水位上升至高于弯管9时，水样自所述水样出口4经由所述弯管流出，所述弯管9内的水样使所述密闭容器1内的样品气与外部的空气隔离。所述样品气从样品气出口5流出，经过测定被测气体的浓度后从所述样品气回流口6回到所述密闭容器1内。

在所述密闭容器1内，在射流器2的出水口与水样出口4之间设置的挡板10可以阻挡样品气的微小气泡进入水样出口4。

实施例2

参考图3，本实施例与实施例1的区别在于所述弯管9为H形管道，其下端的两个腔室中，一个腔室与水样出口4连通，另一个腔室为排水口122；其上端的两个腔室中，水样出口4上方的腔室为气体收集腔121，用于收集从水样出口4流出的气体，该气体通过与密闭容器1连通的气体回流管111回到密闭容器1内，另一个腔室通过大气入口112与外界空气连通。

本实施例的工作过程与实施例1的区别在于，水样从所述密闭容器1内流出时会将少量样品气的气泡一同带出，在本实施例中，这些气体会被收集在气体收集腔121内，通过气体回流管111再回流至密闭容器1内，避免密闭容器1内的气体损失。设置大气入口112可使密闭容器1内部通过气体回流管111、气体收集腔121及大气入口112与外部大气保持相通，确保密闭容器1内外的气压一致。

本实施例中，可以在密闭容器1内在射流器2的出水口与水样出口4之间设置挡板。

实施例3

参考图4，本实施例与实施例2的区别在于，所述密闭容器1内还设置有一副平衡器，其包括副容器13、进水管16、出水管17及填料14。所述射流器2与所述水样入口3之间设置有一三通连接器15；水样入口3通过三通连接器15分别连通射流器2和进水管16，并通过进水管16连通副容器13，所述副容器13内设置有填料14；所述副容器13还通过出水管17连通水样出口4；所述气体回流管111连通至副容器13的内部。所述填料14具体为塑料或玻璃或陶瓷。

本实施例的工作过程与实施例2的区别在于，从气体回流管111回流的气体在副容器13中先与从进水管16进来的水样进行交换后再回到密闭容器1内，完全避免了外部空气进入影响对被测气体的测定。从副容器13流出的水样经过出水管17排至密闭容器1的水样出口4，不对平衡器造成影响。

本实施例中，可以在密闭容器1内在射流器2的出水口与水样出口4之间设置挡板。

本发明提供了一种用于水中溶解性气体测定的射流式水气平衡器，采用射流器，在不使用气泵的条件下，使平衡器内的样品气与水样快速混合，并形成大量微小的气泡，增加水样和样品气的接触面积，强化传质过程，从而提高平衡速度。设置H形管道进行气体收集，收集从密闭容器内流出的样品气体，并使其返回密闭容器1内，大大减少样品气的损失，保证平衡器内外的气压一致，同时有效减少外部空气对测量的影响。将副平衡器置于平衡器内部，使从气体收集装置回流的气体与水样在副平衡器中进行交换后再回到平衡器内，完全避免了外部空气进入平衡器对测定的影响。与现有的同类平衡器相比，其结构更为简单，体积更小。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。