一种动态实验室法用于收集水气界面产生VOCs的装置

一种动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置
技术领域
1.本实用新型涉及气体检测环保技术领域，尤其涉及一种动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置。


背景技术：

2.在我国，vocs是指常温下饱和蒸汽压大于70pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10pa且具有挥发性的全部有机化合物，挥发性有机化合物的主要来源是炼油厂、化工、燃料燃烧、制药厂、汽车工业、纺织制造、溶剂工艺、清洁产品、印刷机、绝缘材料、办公用品、打印机等，挥发性有机化合物有卤化碳氢化合物、醛、芳香化合物、多环芳烃、醇、烷烃、酮、烯烃和醚；
3.挥发性有机化合物对生态环境和人类健康构成严重威胁，因为它们大多具有剧毒、致癌性和危险性，对人体危害：在封闭空间中，挥发性有机化合物会对眼睛、鼻子和喉咙造成刺激，更严重的会导致头晕、头痛、记忆力和视力受损，甚至死亡。对环境危害，挥发性有机化合物也是平流层臭氧消耗和区域臭氧形成的主要原因；
4.但是人们对水体所释放出来的vocs研究较少，所以开发一种用于检测水面所产生vocs的设备显得尤为重要，特别是受到严重污染的水体，以及工厂所排放出来废水常常会散发出一些恶臭气体，而且这些恶臭气体中很大一部分就是vocs，大面积的水体所产生的vocs不容小觑，所以研究这方面的问题显得尤为重要。
5.现存的问题是一些vocs的采集装置过于复杂，结构复杂之后，其中的设备材质难免会对实验结果的准确性产生影响，会非常容易被装置自身所产生的挥发性有机物而影响。以及在操作或者后期维护上会产生诸多的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置，包括气体收集瓶，所述气体收集瓶的底部设置有相连通的气体富集样品箱，且气体收集瓶的两端均设置第一散气架与第二散气架，所述气体收集瓶的两端与第一散气架、第二散气架之间分别安装有第一风扇与第二风扇，所述第一散气架远离第一风扇的一端连接有第一气体流量计，所述第二散气架远离第二风扇的一端连接有第二气体流量计，所述气体收集瓶内分别设置有温度计与液位计，所述气体富集样品箱内底部设置有湖泊底泥样品，且气体富集样品箱内位于湖泊底泥样品的上方设置有湖泊水样品，所述气体富集样品箱的下方设置有水浴加热器，所述第二气体流量计远离第二散气架的一侧连接有压力计。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.所述气体富集样品箱的材质为聚乙烯脂，且气体富集样品箱与气体收集瓶之间的
连接处设置有对应的裙边，所述气体富集样品箱与气体收集瓶之间的弧形裙边位置通过螺栓贯穿进行固定连接，且裙边连接位置内侧设置有硅胶密封圈、外侧接缝处涂有硅胶。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述第一风扇为进气风扇，所述第二风扇为排气风扇，且且第二风扇与第一风扇的风向为同向设置。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述第一散气架与第二散气架均为锥形设计，且第一散气架与第二散气架内部均匀分布设置有多个小的气道。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述温度计的底部感应端连接到湖泊水样品内。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述各个部件之间均通过软管进行连通对接，所述软管的材质为聚四氟乙烯。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.所述气体富集样品箱沉入在水浴加热器内。
20.作为上述技术方案的进一步描述：
21.所述压力计远离第二气体流量计的一侧连接有u型干燥管，所述u型干燥管远离压力计的一侧连接有tenax吸附剂管。
22.本实用新型具有如下有益效果：
23.该动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置，主要是在实验室条件下模拟天然湖泊的环境，用于检测水面所挥发出来的气体，现在大部分都是在户外检测气体通量的装置，室内实验室条件下模拟外界环境的装置很少，实验室中可以通过装置对水温和风速做出改变，这是自然环境下所无法实现的；
24.同时可以通过改变腔体内水和底泥的比例，来得到不同的气体成分比例，同时经过简单的换算，可以大概的推算出底泥和水贡献vocs不同的比例，以及通过在水面放置一些蓝藻，就可以求得蓝藻对天然湖泊释放vocs的贡献比例，同时还可以通过底部的水浴加热器来改变腔体内水温，从而可以探究温度对水面挥发出气体的影响；
25.此装置优于其他方法的地方是在测定水气界面所产生挥发性有机物的同时，不会受到亨利定律的影响，其他装置一般都是密闭的装置，这些装置在运行中就会造成腔室的压力变化，从而就会对实验结果造成误差，而本装置就很好的避免了这种情况的发生；
26.而且可以通过变换不同的环境来观察水气界面挥发的vocs的区别，例如可以将实验装置放置于暴晒的地方抑或是阴凉的地方，从而就可以很方便的改变光照以及温度的条件，这是在户外静态箱法是无法比拟的，另外还可以，根据需求为实验装置来定做一个双面的铝箔气泡膜来隔绝外界的紫外线和阳光，防止紫外线对水面所产生的vocs产生影响，防止其发生化学反应；
27.整个结构设计精简，使用非常的灵活便捷，能够随意根据需求进行调整，适应性广，实用性强，整体结构局限性小，可随意进行不同比例、方式的搭配实验使用，同时实验数据精准，实验环境可随意设计，整个结构使用安全稳定。
附图说明
28.图1为本实用新型提出的一种动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置的正视图；
29.图2为本实用新型提出的一种动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置的俯视图。
30.图例说明：
31.1、气体收集瓶；2、气体富集样品箱；3、第一风扇；4、第二风扇；5、第一散气架；6、第二散气架；7、第一气体流量计；8、温度计；9、液位计；10、湖泊底泥样品；11、湖泊水样品；12、水浴加热器；13、第二气体流量计；14、压力计；15、u型干燥管；16、tenax吸附剂管。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.参照图1-2，本实用新型提供的一种实施例：一种动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置，包括气体收集瓶1，气体收集瓶1的底部设置有相连通的气体富集样品箱2，且气体收集瓶1的两端均设置第一散气架5与第二散气架6，气体收集瓶1的两端与第一散气架5、第二散气架6之间分别安装有第一风扇3与第二风扇4，第一散气架5远离第一风扇3的一端连接有第一气体流量计7，第二散气架6远离第二风扇4的一端连接有第二气体流量计13，气体收集瓶1内分别设置有温度计8与液位计9，气体富集样品箱2内底部设置有湖泊底泥样品10，且气体富集样品箱2内位于湖泊底泥样品10的上方设置有湖泊水样品11，气体富集样品箱2的下方设置有水浴加热器12，第二气体流量计13远离第二散气架6的一侧连接有压力计14。
35.进一步方案中，气体富集样品箱2的材质为聚乙烯脂，且气体富集样品箱2与气体收集瓶1之间的连接处设置有对应的裙边，气体富集样品箱2与气体收集瓶1之间的弧形裙边位置通过螺栓贯穿进行固定连接，且裙边连接位置内侧设置有硅胶密封圈、外侧接缝处涂有硅胶，通过结构的设置既能保证气体富集样品箱2与气体收集瓶1之间能够相互连通，从而方便进行试验工作，同时结构可拆卸使用非常的方便，而且连接处的硅胶密封圈以及接缝处的硅胶都可以保证整个结构的密封性。
36.进一步方案中，第一风扇3为进气风扇，第二风扇4为排气风扇，且且第二风扇4与第一风扇3的风向为同向设置，可保证整个结构能够稳定运行。
37.进一步方案中，第一散气架5与第二散气架6均为锥形设计，且第一散气架5与第二散气架6内部均匀分布设置有多个小的气道，通过结构的设置其一是为了让水面挥发出来的气体和载气充分的混合，其二是为了气道内的气体流动顺畅，不会在气室内产生湍流。
38.进一步方案中，温度计8的底部感应端连接到湖泊水样品11内，通过结构的设置可稳定监测水温情况，从而能够实现精准控制的目的。
39.进一步方案中，各个部件之间均通过软管进行连通对接，软管的材质为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯材质的软管有着优异的耐腐蚀性，是低表面积的材料，其具有化学惰性，几乎不会吸附vocs，能够尽可能的减少管路对实验结果的影响，提升实验数据的精准性。
40.进一步方案中，气体富集样品箱2沉入在水浴加热器12内，沉入设置可保证加热的均匀性与全面性，从而保证实验数据的精准性。
41.进一步方案中，压力计14远离第二气体流量计13的一侧连接有u型干燥管15，u型干燥管15远离压力计14的一侧连接有tenax吸附剂管16，挥发出来的气体中掺杂有大量的水汽，干燥管能够有效过滤水汽，从而减少大量水汽对检测结果造成影响，tenax吸附管的设置可方便后续吸附vocs之后，经热解析仪器脱附之后，连接气相色谱质谱联用gc-ms测定各种vocs的含量。
42.工作原理：在使用动态实验室法用于收集水气界面产生vocs的装置时，首先拧开气体收集瓶1与气体富集样品箱2之间连接位置的螺丝，打开内腔，向内腔中加入所需要测试的湖泊水样品11，同时根据需求也可以往腔体中加入部分的湖泊底泥样品10，添加完成后，拧紧螺丝封闭整个结构，打开载气设备的的旋钮，启动风扇，压力计14记录气道压力，气体流量计记录气体流速，温度计8记录水体的温度，等待五分钟，观测压力流速以及水体的温度是否处于一个稳定的状态，同时也是为了排空管道中的无关气体，这时可以接上吸附管，可以进行采样工作了，然后就是每隔十分钟记录压力和温度和流速，等待装置运行一个小时之后，将吸附管取下，换上新的吸附管，重新使设备运行两个小时，然后再取下吸附管，再重新安装新的吸附管，这次使设备运行三个小时，以此类推，下次则使设备运行四个小时，然后再换同一位置的水样，再进行同样的实验，重复运行实验几次，从而得到几次的实验结果，从几次的实验结果中得到烯烃，烷烃和芳香烃的含量，然后就可以根据下面公式得到这些vocs的气体通量：
[0043][0044]
式中，f为气体通量，其中c1、c2是t1，t2时刻的气体浓度，t是t2-t1的时间间隔，h是液面以上的箱体高度，vm是气体的摩尔体积。
[0045]
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。