一种实验室用简易甲烷气体制备并收集装置及方法

1.本发明属于实验室气体制备技术领域，尤其涉及一种实验室用简易甲烷气体制备并收集装置及方法。


背景技术：

2.微生物可以作用于某些特殊代谢底物比如甲基膦酸等产生甲烷气体。甲烷是大气重要的温室气体，其温室效应是二氧化碳的28倍，可直接或间接地影响全球气候，对全球变暖贡献约占20％。研究甲烷气体的浓度及产生机制对于研究温室效应及全球气候变化情况有重要意义。为检测甲烷气体浓度，收集菌液样品中所产生的气体是必要前提。
3.传统的实验室气体制备装置包括：固液常温装置，固液加热装置，固固加热装置等。实验室气体收集的方法包括向上排空气法、向下排空气法以及排水法。以上装置及方法易造成样品气体外泄或污染且难以控制收集气体的含量。
4.传统气体收集方法及设备，包括利用储气罐、吸附箱等将气体液化或者吸附、加压进行收集，不易操作且规格过大，成本较高，制作及检验过程繁琐。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种实验室用简易甲烷气体制备并收集装置及方法。
6.本发明是这样实现的，一种实验室用简易甲烷气体制备并收集装置，所述实验室用简易甲烷气体制备并收集装置设置有：
7.通过锥形瓶中的液态实验样品反应产生气体的气体制备结构；
8.通过两玻璃导管和弹力橡胶管实现气体的流通过渡的气体过渡结构；
9.通过真空铝箔气袋利用排水集气法收集样品中的气体收集结构。
10.进一步，所述气体制备结构设置有锥形瓶和硅胶塞，硅胶塞塞接在锥形瓶瓶口中。
11.进一步，所述锥形瓶为250ml锥形瓶；硅胶塞为双孔硅胶塞，外径42mm，内径32mm，高30mm，双孔孔径为7mm。
12.进一步，所述气体过渡结构设置有第一玻璃导管、第一弹力橡胶管、止水夹、第二玻璃导管、第二弹力橡胶管；
13.第一玻璃导管和第二玻璃导管塞接在硅胶塞中，第一玻璃导管与第一弹力橡胶管连接，第一弹力橡胶管端部安装有止水夹，第二玻璃导管与第二弹力橡胶管连接。
14.进一步，所述第一玻璃导管为l形直角弯管，尺寸为5*15cm；第一玻璃导管下端伸至溶液样品液面以下，锥形瓶瓶底以上。
15.进一步，所述第二玻璃导管为l形直角弯管，尺寸为5*5cm。
16.进一步，所述第一弹力橡胶管内径为5mm，外径为7mm。
17.进一步，所述气体收集结构设置有转接器、真空铝箔气袋和注射器，转接器与第二弹力橡胶管连接，转接器安装在真空铝箔气袋上。
18.进一步，所述注射器为50ml注射器，真空铝箔气袋尺寸为12*14cm，转接器为单阀门开关。
19.本发明的另一目的在于提供一种利用所述实验室用简易甲烷气体制备并收集装置的实验室用简易气体制备并收集方法，所述实验室用简易气体制备并收集方法包括：
20.液态实验样品置于锥形瓶底部，体积为50ml；通过硅胶塞堵塞瓶口后，并利用实验室封口膜对瓶口连接处进行密封加固；
21.气体过渡结构中第一玻璃导管和第二玻璃导管蘸取少量超纯水后塞入硅胶塞双孔内，后各接长度适宜的弹力橡胶管；
22.气体收集结构中连接第一玻璃导管的第一弹力橡胶管在气体制备过程中通过止水夹夹住，在气体收集过程中开启止水夹；
23.第二玻璃导管通过第二弹力橡胶管连接转接器后接注射器，注射饱和食盐水，分4次注入，共计200ml液体，利用排水集气法收集200ml样品中的气体；收集气体后转接器关闭，并通过实验室封口膜将转接器开口处裹紧密封，以防止气体溢出或空气中其它气体混入污染样品。
24.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
25.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
26.本发明可用于实验室收集菌液样品中所产生的气体，进一步用于微生物作用于甲基膦酸等特殊代谢底物产生的甲烷气体浓度变化研究等。本发明可以利用实验室常规器材实现气体制备及收集装置的自制，操作简单，成本低，能有效的实现对所需气体样品的制备及收集。
27.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
28.本发明利用实验室常规的锥形瓶，集气袋，注射器等实验用品制作了一种简易的气体制备并收集装置，可以进行气体的制备及采集实验，为后续气体的检测及研究提供了帮助，操作简便，成本较低，所需器材简单易得。
29.第三、作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
30.本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：可将该技术方案相关的仪器设备进行组装制成完整的实验室制备并收集气体的装置，批量生产可进行商业化销售。
31.本发明的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：解决了实验室气体难收集的问题，制备收集一体，全程密封，样品气体不易外泄或污染，收集方便，可供进一步实验研究。
32.本发明的技术方案是否克服了技术偏见：克服了实验室甲烷产生的传统技术偏见，除通过加热等化学反应外，还可以来源于微生物有氧作用于甲基膦酸产生；克服了实验室用材如锥形瓶、注射器、止水夹等的传统技术偏见，通过组装技术，可将其用于实验室气体的制备及收集装置。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的实验室用简易甲烷气体制备并收集装置结构示意图；
34.图2是本发明实施例提供的气体制备结构示意图；
35.图3是本发明实施例提供的气体过渡结构示意图；
36.图4是本发明实施例提供的气体收集结构示意图；
37.图中：1、锥形瓶；2、第一玻璃导管；3、硅胶塞；4、止水夹；5、第一弹力橡胶管；6、第二玻璃导管；7、第二弹力橡胶管；8、转接器；9、真空铝箔气袋。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
40.如图1-图4所示，本发明实施例提供的实验室用简易甲烷气体制备并收集装置包括：
41.气体制备结构，通过锥形瓶中的液态实验样品反应产生气体。
42.气体过渡结构，通过两玻璃导管和弹力橡胶管实现气体的流通过渡，其中止水夹用于控制气体的流通。
43.气体收集结构，通过真空铝箔气袋及注射器、止水夹，利用排水集气法收集样品中的气体。
44.气体制备结构设置有锥形瓶1和硅胶塞3，硅胶塞3塞接在锥形瓶1瓶口中。
45.气体过渡结构设置有第一玻璃导管2、第一弹力橡胶管5、止水夹4、第二玻璃导管6、第二弹力橡胶管7；第一玻璃导管2和第二玻璃导管6塞接在硅胶塞3中，第一玻璃导管2与第一弹力橡胶管5连接，第一弹力橡胶管5端部安装有止水夹4，第二玻璃导管6与第二弹力橡胶管7连接。
46.气体收集结构设置有转接器8、真空铝箔气袋9和注射器，转接器8与第二弹力橡胶管7连接，转接器8安装在真空铝箔气袋9上。
47.其中，锥形瓶1为蜀牛250ml锥形瓶；硅胶塞3为双孔硅胶塞，外径42mm，内径32mm，高30mm，双孔孔径皆为7mm；注射器为50ml注射器。第一玻璃导管2为“l”形直角弯管，尺寸为5*15cm。第一玻璃导管2下端伸至溶液样品液面以下，锥形瓶瓶底以上；第二玻璃导管6为“l”形直角弯管，尺寸为5*5cm，下端微伸进瓶口；第一弹力橡胶管5内径为5mm，外径为7mm；真空铝箔气袋 9为铝箔制品，不透明，具有良好的避光性，可防止易受光因素影响的气体性质发生改变；真空铝箔气袋9尺寸为12*14cm，最大可收集气体体积为200ml。转接器8为单阀门开关，可旋转控制。转接器8在气体制备及收集过程中一直处于开放状态，防止在气体产生过程中压强变大破坏装置，收集完气体后关闭转接器8。
48.本发明的工作原理为：取液态实验样品置于锥形瓶1底部，体积为50ml。后硅胶塞3堵塞瓶口后，使用实验室封口膜对瓶口连接处进行密封加固。气体过渡结构中第一玻璃导管2和第二玻璃导管6蘸取少量超纯水后塞入硅胶塞3 双孔内，后各接长度适宜的弹力橡胶
管(第一弹力橡胶管5和第二弹力橡胶管)，水的作用使得连接更加顺畅且牢固性更好。气体收集结构中连接第一玻璃导管2 的第一弹力橡胶管5在气体制备过程中使用止水夹4夹住，在气体收集过程中打开止水夹4。第二玻璃导管6通过第二弹力橡胶管7连接转接器8后接注射器，向其中注射饱和食盐水，分4次注入，共计200ml液体，即利用排水集气法原理收集200ml样品中的气体。收集气体后关闭转接器8，并使用实验室封口膜将转接器8开口处裹紧密封，防止气体溢出或空气中其它气体混入污染样品。
49.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
50.具体应用于实验室甲烷气体的制备及收集实验，用于进一步研究微生物作用于甲基膦酸等特殊代谢底物产生甲烷的浓度变化情况；用于液态菌液样品产生气体的收集，进一步检测分析气体各成分占比。
51.三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
52.利用该技术的气体制备及收集装置已经应用于实验室菌液样品中气体的制备及收集实验，进一步检测研究了微生物作用于甲基膦酸产生甲烷的浓度随时间的变化情况及其中的co2及no2组分变化情况。
53.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。