[发明专利]一种计量微量气体的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于有机废弃物厌氧消化技术领域，涉及一种计量微量气体的装置及方法。

背景技术

随着环境污染压力与可再生能源需求的持续增加，利用厌氧消化技术处理有机垃圾、畜禽粪便、秸秆、高浓度有机废水等生产清洁能源沼气的工艺技术，得到广泛运用。在厌氧发酵试验中，气体的产生量是评价厌氧消化工艺技术及消化装置优劣的关键参数。

目前，对实验室厌氧发酵装置产气量计量的方法主要有三种：一是湿式气体流量计，该仪器量程大，分辨率差，在计量实验室规模的微量气体时误差较大，实验精度差；二是使用排水法计量，排水法一般用发酵装置中产生气体挤压计量瓶中的水流入量筒中，来计量气体的体积，该方法装置复杂，需操者定期需向排水容器中补加水，增加了操作者劳动，同时排水过程中收集瓶中的液体的容易发生虹吸作用，且气体中的二氧化碳等组分易溶解于水中，从而造成气体体积计量误差较大，实验精度低；三是使用市场上销售的微量气体流量计直接测量，如瑞典碧普公司(BioprocessControlSwedenAB)的微量气体流量计，这种进口仪器价格昂贵，一般无法在实验室中批量使用。

根据检索，发现如下与本申请相关的专利文献，具体公开内容如下：

专利文献CN103674156A一种实验室微量气体计量装置，由气体净化单元、计量收集单元和控制单元组成，气体净化单元包括进气管、干燥柱、脱硫柱和进气电磁阀，干燥柱内填充干燥剂，脱硫柱内填充脱硫剂；计量收集单元包括U型计量管、恒温水浴槽、出气电磁阀、出气电磁阀出口管和气体收集袋，U型计量管内装有计量液体，U型计量管置于恒温水浴槽内；控制单元包括液位控制器、进气电磁阀控制开关、出气电磁阀控制开关、电子读数器和电源。

专利文献CN202837140U本实用新型涉及一种微量气体计量装置，注水管经瓶塞插入反应烧瓶内，导气管一端经瓶塞插入反应烧瓶内、另一端依次接通微压力传感器、吸气控制电磁阀、三通、排气控制电磁阀接入集气气囊内、三通的另一端口用另一根导气管分别与A吸排气计量泵、B吸排气计量泵的气室相通，连杆固定在锁紧装置内并两端分别与A吸排气计量泵、B吸排气计量泵的活塞杆固定在一起，同步带套装在A同步轮、锁紧装置和B同步轮上，A同步轮与B同步轮拉紧同步带后固定，步进电机与B同步轮连接在一起，微压力传感器与控制单元相连。

上述装置与本申请的技术特征差异较大，不影响本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是针对目前实验室计量微量气体中存在的误差较大、装置复杂、计量精度低以及成本高等问题，采用压力转化法，提供一种结构简单、制作成本低、安装方便、易于实施、读数快速精确的实验室计量微量气体的装置。本发明既可快速、准确测定气体产生量，又可测定气体产生的速率，可完全满足实验室研究要求。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种计量微量气体的装置，由气体收集单元、气体控制单元、气体计量单元组成，气体收集单元负责整个装置中气体收集和排出，气体控制单元负责进、出气相关开关以及电路的联调联控，气体计量单元负责收集到气体的体积的计量，具体结构如下：

气体收集单元包括进气管、气体收集管进气管路、气体收集管排气管、气体收集管、恒温水浴夹套、水、恒温水浴夹套温度控制器，其中气体收集管进气管路与进气电磁阀出口管连接，气体收集管排气管与排气电磁阀进口管连接，气体收集管排气管路端口连接精密气体压力表，气体收集管外壁由恒温水浴夹套包裹，恒温水浴夹套地步安装温度控制器，控制恒温水浴温度；

气体控制单元包括进气电磁阀、排气电磁阀、进气电磁阀控制开关、排气电磁阀控制开关与电源控制器，其中进气电磁阀进口管与进气管串联连接，排气电磁阀出口管与出气管串联连接，进气电磁阀、出气电磁阀通过导线分别与进气电磁阀控制开关、排气电磁阀排气控制开关连接，进气电磁阀控制开关、排气电磁阀控制开关分别通过导线与电源控制器连接；

气体计量单元包括精密气体压力表、电子计数器与导线，精密气体压力表通过导气管与气体收集管上端端口连接，精密气体压力通过导线与电源控制器连接，电子计数器通过导线与电源控制器连接。

而且，所述气体收集管材质为高硼硅玻璃，内径2-5cm、壁厚6-10mm、高度10-20cm，气体收集管的进气端口、排气端口的外径均为0.3cm。

而且，所述进气管、排气管、气体收集管进气管、气体收集管排气管材质均为防腐塑料管，内径均为0.3cm。

而且，所述精密气体压力计为防腐材质。