14659.海洋環(huán)境溶存氣體氣液分離關(guān)鍵技術(shù)研究

1、I海洋環(huán)境溶存氣體氣液分離關(guān)鍵技術(shù)研究摘要20世紀(jì)70年代，深海熱泉生物群落的發(fā)現(xiàn)揭開(kāi)了人類探索和研究深海流體及其相關(guān)領(lǐng)域的序幕。深海熱液、冷泉及其相關(guān)領(lǐng)域迅速成為國(guó)際前沿研究熱點(diǎn)。隨著熱液硫化物礦藏、天然氣水合物礦藏和冷泉自生碳酸鹽沉淀現(xiàn)象的相繼發(fā)現(xiàn)，人們認(rèn)識(shí)到了深海流體具有的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和潛在的全球氣候影響因素。這就使得深海流體系統(tǒng)更加的引人關(guān)注。研究深海流體系統(tǒng)有著多種多樣的方法，但包括拖曳在內(nèi)的傳統(tǒng)方法有著其不可避免的弊端，海底

2、原位探測(cè)開(kāi)始受到科學(xué)家們的普遍青睞。由于深海流體中富含溶解態(tài)的甲烷、二氧化碳，分析這兩種氣體在深海的濃度和分布將非常有助于科學(xué)家對(duì)深海熱液、冷泉、深海油氣勘探等方面的研究。于是，甲烷和二氧化碳就成為了深海原位探測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。然而，常用的探測(cè)方法都需要將兩種氣體從海水中分離出來(lái)，針對(duì)這個(gè)情況，本文提出了使用真空脫氣提取海水溶存氣體的方法，設(shè)計(jì)了一套適用于深海原位溶存甲烷、二氧化碳長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)需求的氣液分離系統(tǒng)。該技術(shù)可集成于光譜類、電

3、化學(xué)類水下探測(cè)系統(tǒng)，為其提供更為精確的目標(biāo)檢測(cè)物，實(shí)現(xiàn)氣體含量的定量反演。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：（1）第一部分主要介紹了對(duì)海水中溶存氣體研究現(xiàn)狀，分析了幾款目前常用的傳感器和探測(cè)系統(tǒng)；分析了海水中溶存甲烷、二氧化碳的主要成因和來(lái)源；闡述了探測(cè)和研究海底溶存甲烷、二氧化碳含量和分布的意義；介紹了現(xiàn)有脫氣方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。（2）第二部分主要介紹了本文所設(shè)計(jì)的氣液分離裝置所涉及的原理——真空脫氣原理和探測(cè)甲烷、二氧化碳所涉及的原理——

4、紅外探測(cè)原理。（3）第三部分詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的搭建思路，主要結(jié)構(gòu)及工作流程；各個(gè)器件的工作原理和性能指標(biāo)；硬件電路的搭建和軟件編寫(xiě)的思路。對(duì)部分關(guān)鍵模塊進(jìn)行了簡(jiǎn)單的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。IIIResearchoftheKeyTechnologyfGasliquidSeparationinMarineEnvironmentAbstractInthe1970sthediscoveryofhydrothermalventbiota

5、liftedthecurtainoftheresearchexplationonthedeepfluiditsrelatedareaswhichbecameahotspotoftheinternationalcuttingedgeresearchquickly.Withthehydrothermalsulfidemineralsgashydratemineralsauthigeniccarbonateprecipitationpheno

6、menonbeendiscoveredinsuccessionthescientistsrealizedthedeepfluidhasbothhugeeconomicvaluepotentialglobalclimatefacts.Fthesereasonsmuchmeattentionwerepaidtothedeepfluidsystem.Therearemanyapproachestostudyondeepfluidbutthec

7、onventionalapproachesincludingdraghavesomeinevitableshtcomings.Sothescientistspaymeattentiontotheseaflositudetection.Becausedissolvedmethanecarbondioxideisrichinthedeepfluidthestudiesontheconcentrationdistributionofthetw

8、ogasesindeepfluidwouldbehelpfultotheresearchesinhydrothermalsolutioncoldspringoilgasexplationindeepsea.Fthesereasonstheconcentrationdistributionofmethanecarbondioxidebecomeanimptantindicatinthesitudetectionofdeepfluid.Ho

9、weverthecommonlyusedmethodsindetectionrequirethetwogasestobeseparatedfromseawater.Underthissituationthispaperpresentsamethodusingvacuumdegassingtoseparatethetwogasesfromseawater.agasliquidseparationsystemisdesignedwhichc

10、anmeettheneedoflongtermcontinuousobservationofdissolvedmethanecarbondioxideindeepsea.Thisdesigncanintegratespectraelectrochemicaltechnologyintounderwaterdetectionsystemcanprovidemeaccuratedetection.Themaincontentsofthisp