一種防止洞穴滴水濺射脫氣與蒸發的滴水收集裝置的製作方法

2023-05-26 16:08:26 1

本實用新型涉及一種滴水收集裝置，尤其是一種適用於喀斯特洞穴的防止洞穴滴水濺射脫氣與蒸發的滴水收集裝置。

背景技術：

傳統的洞穴滴水收集裝置與方法有十幾種，主要針對於如何固定滴水收集瓶，使其免受滴水衝擊力導致的位移或倒塌和記錄滴水水量的方法，但是其並沒有很好的解決對任意高度的鐘乳石或其他裂隙滴水在滴落時發生的濺射和收集過程中發生的自然蒸發作用帶來的負面影響；一般情況下，收集洞穴滴水主要用於科研用途，研究其理化性質和同位素分布特徵，探討其對洞內次生碳酸鈣沉積物的沉積環境和對外界氣候環境的指示意義，所以對滴水中各項指標的精度要求很高，需要精確的測出各項理化指標和同位素數據，而傳統的收集方法會導致以下的問題： (1)滴水在滴落到收集漏鬥的一瞬間會發生濺射作用，這個過程會使得滴水中游離的液相CO2分子從滴水中逃逸出去，該過程會使收集到的滴水中的CO2分壓急劇降低，並使滴水的PH值偏高，這對於從事巖溶動力系統的精細研究造成很大的負面影響；(2)傳統方法沒有防止滴水在收集過程中產生的自然蒸發作用，自然蒸發作用會使滴水發生氫氧同位素的熱力學分餾作用，這對於從事洞穴滴水同位素研究來說，這個過程造成的誤差較大，甚至一定程度上影響科研結果。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種防止洞穴滴水濺射脫氣與蒸發的滴水收集裝置，克服傳統的收集方法導致的滴水CO2脫氣與蒸發以至於降低實驗分析精度的問題，保證洞穴滴水的原始理化性質，減少科研分析過程中的誤差，實現實時精準測量。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案如下：

一種防止洞穴滴水濺射脫氣與蒸發的滴水收集裝置，包括三角可伸縮式穩定基座、三角玻璃漏鬥、廣口瓶、海綿、開孔橡皮塞、玻璃管、橡皮軟管、軟管夾、液體石蠟、注射器和濾頭，廣口瓶放置於三角可伸縮式穩定基座內，開孔橡皮塞緊塞在廣口瓶的瓶口上，在廣口瓶內盛裝有液體石蠟；海綿放置於三角玻璃漏鬥內，三角玻璃漏鬥和玻璃管分別穿過開孔橡皮塞插入廣口瓶內並密封固定，玻璃管的下端位於廣口瓶的瓶內近底部，玻璃管的上端用橡皮軟管與濾頭相連接，軟管夾安裝在橡皮軟管的中間部位，注射器的針頭端連接濾頭。

上述的防止洞穴滴水濺射脫氣與蒸發的滴水收集裝置，優選的，所述的濾頭選用0.22微米有機水洗濾頭。

前述的防止洞穴滴水濺射脫氣與蒸發的滴水收集裝置，優選的，液體石蠟的液層厚度為1-2cm。

本實用新型有益效果：與現有技術相比，本實用新型具有以下的特點：1）本裝置合理科學的解決了傳統方法收集高精度科研用途喀斯特洞穴滴水存在的問題，克服了傳統的收集方法導致的滴水CO2脫氣與蒸發以至於降低實驗分析精度的問題，保證了洞穴滴水的原始理化性質，減少了科研分析過程中的誤差。目前國內相關研究者針對中國西南喀斯特洞穴滴水實施精準監測和採樣的研究仍處於起步階段。雖然有研究者提出高效收集洞穴滴水的方法，但針對於實驗室分析用途的滴水所需要的高要求來說，目前的收集裝置和方法僅僅關注如何穩定的收集洞穴滴水，但對於防止其濺射和蒸發方面幾乎沒有提及，而這些細節恰恰極大地影響了科學分析的精度與結果；本實用新型通過在三角玻璃漏鬥中放置海綿，從根本上解決了滴水滴落時產生的濺射作用，解決現有漏鬥法收集洞穴滴水時在滴水接觸到漏鬥的瞬間發生CO2脫氣的問題，保留滴水中原始含有的CO2分壓（即PCO2），保證了滴水的原生理化性質，尤其是其中的游離CO2氣體分壓指標；本實用新型增加了液體石蠟，使得滴水在進入廣口瓶中之後立即沉入瓶底，使得其免受蒸發作用的影響，蒸發作用帶來的影響主要是對滴水中的氫氧同位素造成熱力學分餾；傳統裝置收集慢速滴率的滴水時，由於需要長時間將裝置放於滴水點下方收集收集，則在這段時間內會蒸發一部分水，這在對水樣進行同位素分析時會使水樣在收集的過程中發生熱力學分餾，對分析結果有較大影響，本實用新型可以極大的避免這種誤差的產生。

2) 本實用新型裝置能夠長期高效的適用於任意高度滴水點的水樣採集，能夠實現實時精準測量，操作簡便、高效、實用。可以實現洞穴滴水的高效與高要求收集，在接取滴水後，直接進行過濾式的抽取，避免了二次過濾過程中對水質造成的不必要的影響和汙染。

3）本實用新型操作簡便，組裝與拆卸簡單，方便野外作業，適用於團隊作業。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖：

圖中：1-三角可伸縮式穩定基座；2-三角玻璃漏鬥；3-廣口瓶；4-海綿；5-開孔橡皮塞；6-玻璃管；7-橡膠軟管；8-軟管夾；9-液體石蠟；10-注射器；11濾頭。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。

具體實施方式

實施例1：如圖1所示，包括三角可伸縮式穩定基座1、三角玻璃漏鬥2、廣口瓶3、海綿4、開孔橡皮塞5、玻璃管6、橡皮軟管7、軟管夾8、液體石蠟9、注射器10、濾頭11，通過將採樣常用的250ml廣口瓶3放置於三角可伸縮式穩定基座1內,三角可伸縮式穩定基座1的三腳呈同心圓均勻分布，並可伸縮調節，保證在洞穴內較複雜的地形條件下適應地面情況並保持裝置穩定；廣口瓶3內盛有液層厚度為1cm的液體石蠟9，用於防止所收集滴水的蒸發；在三角玻璃漏鬥2內放置一塊大小適當的優質的海綿4，用於在接取滴水時使得滴水進行「軟著陸」，這樣可以避免滴落到水面或者玻璃上時發生的濺射作用，開孔橡皮塞5緊塞在廣口瓶3的瓶口上，同時將三角玻璃漏鬥2和一根玻璃管6通過開孔橡皮塞5與三角玻璃漏鬥2一起固定密封在廣口瓶3上，玻璃管6的下端即位於玻璃瓶6瓶內的一端儘可能接近瓶底，這樣有助於收集最大量的滴水；玻璃管6的上端即在玻璃瓶6瓶身外的一端用一根橡皮軟管7與0.22微米有機水洗濾頭11相連接，橡皮軟管7中間部位裝一個軟管夾8，在收集滴水時間段內將軟管夾8夾緊，避免漏氣導致蒸發，最後在抽取滴水時，用一個注射器10連接0.22微米有機水洗濾頭11，直接抽取並過濾滴水，進行高精度取樣。

工作原理：本實用新型主要包括三腳基座穩定裝置、集水裝置和過濾抽取裝置三部分，使用步驟如下,

步驟1)：三角可伸縮式穩定基座1的具體使用方法：在滴水點的正下方，將三角可伸縮式穩定基座1的三隻可伸縮的支架調整到接近水平狀態，再將除注射器10和0.22微米有機水洗濾頭11外的其餘所有部件按圖中要求組裝並置於三角可伸縮式穩定基座1中；

步驟2）：集水裝置的具體使用方法：根據步驟1)中將三角可伸縮式穩定基座1調整好以後，首先在廣口瓶3中倒入厚度約1cm的液體石蠟9，其次將三角玻璃漏鬥2、玻璃管6穿過開孔橡皮塞5並固定在250ml廣口瓶3上，再將一塊大小適當的海綿4放置於三角玻璃漏鬥2內並用力塞緊；

步驟3）：抽提過濾裝置的具體使用方法：在步驟2）操作完成以後，將一根橡膠軟管7連接在玻璃管6上並用一根軟管夾8在其中部夾緊，待到採集水樣時，先將0.22微米有機水洗濾頭11套在橡膠軟管7上，並在0.22微米有機水洗濾頭11的另一頭插入注射器10，此時鬆開軟管夾8並向外抽動注射器10的活塞，即可直接收集到過濾以後的洞穴滴水；

步驟4）：以步驟1）、2）、3）方法依次完成後，如需收集其他滴水點的水樣時，需將海綿4更換或者待其風乾，否則海綿4內殘留的水樣會影響其他滴水點水樣的理化性質。