专利名称：一种用于测定沉积物—水界面物质交换通量的实验培养装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置。
背景技术：
沉积物一水界面对环境中物质的循环、转移和贮存具有重要的意义，是研究物质生物地球化学过程的重要内容之一。物质一方面通过扩散沉降作用进入沉积物,另一方面在扰动作用下向水中释放或者在微生物作用下以降解物的形式重新进入新生物地化循环过程。沉积物一水界面间物质化学质量的转移、及新物质产生与转移的物质量及机制是目前全球生态环境研究的重要领域。要获取物质交换通量的可信结果，对物质的生物地化循环的各环节进行正确估算，就需要对沉积物一水系统进行模拟培养，设计合理的实验培养系统。而沉积物一水界面的生态环境具有特殊性，既是理化性质的突变区也是物质变化的灵敏区，要进行科学地研究，必须实现模拟培养样品的无扰动采样。此外如何实现多个平行样品的设置及上层水流动的混匀作用，都是研究中需要克服的困难。现有的实验培养系统使用时需将待测样品包括沉积物和水样装入箱体进行静置培养，不能实现多个样品进行独立的平行实验研究，难以满足科学性的对沉积物一水界面物质通量进行实验测定的需要。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培
养装置。为实现上述目的本发明采用的技术方案为:一种用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，包括可控温的恒温水箱1、可调恒速电机8和模拟培养管3 ;所述可控温的恒温水箱I内设有至少一个模拟培养管3和主动磁性转子(磁极)5 ;其中主动磁性转子(磁极)通过传杆与可控温的恒温水箱I外的可调恒速电机8相连；所述模拟培养管3两端设有密封塞，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子15的传杆通过上端橡胶塞插入模拟培养管3内。所述可调恒速电机8与电机控制器10相连，电机控制器10通过十字轴座9与滑杆18相连；所述滑杆18两端通过导轨7固定于可控温的恒温水箱I上端平行设置的两个支架11上。所述十字轴座9纵轴两端分别连接电机控制器10与滑杆18 ;横轴两端分别连接可调恒速电机8于定位杆19,定位杆19通过定位螺栓6固定于一个支架11上。所述至少一个模拟培养管3围绕主动磁性转子(磁极)5排列；主动磁性转子(磁极)5与被动磁性搅拌转子处于同一平面。所述可控温的恒温水箱I进水口 2和出水口 4与恒温水循环机连接。所述传杆连接于可调恒速电机下端的并能够随电机转动恒速旋转的主动磁性转子，为长方形两端分别为N、S极的钕铁硼磁钢。所述模拟培养管3为材质聚甲基丙烯酸甲酯的透明有机塑料玻璃管两端设有密封塞，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子15的传杆通过上端密封塞插入模拟培养管3内；传杆另一端与通过螺栓固定于上端密封塞外。所述的恒温水箱通过与恒温水循环机连接，使其温度可控在O — 40°C范围。所述的培养管为材质聚甲基丙烯酸甲酯的透明有机塑料玻璃管，上下端开放，实验中以橡胶塞在两端密封，其内的磁性搅拌转子外部包裹有聚四氟乙烯材料，固定连接被动磁性搅拌转子的传杆的螺栓以聚四氟乙烯为材质，上端车有螺纹，通过螺母固定于培养管上端的橡胶塞中心。所述的恒速可调电机调速范围为30r/min—380r/min。与现有技术相比，本实用新型的优点在于:由于箱体内可以放置多个沉积物培养管，进行独立的平行实验，实验条件易于统一控制，实验结果的可信性和可比性较高。由于培养管内的磁转子可以随电机的磁极旋转，实现了培养过程中上层水体的混匀，近似模拟了现实环境中水体的流动性，能够使模拟实验更真实科学的反映现实状况。由于恒温水箱与恒温水循环机连接，可是实现将模拟实验处于恒温下进行培养，更符合现实环境中温度的要求，并满足培养温度需要恒定的条件。由于被动磁性搅拌转子以聚四氟乙烯包裹，连接主动磁性转子的螺栓也为聚四氟乙烯，其化学稳定性高，可以减少对培养水体的影响和污染，，而且培养时不会受中心磁极的影响，转动的稳定性提高，且不易受水体的腐蚀，由于培养管是聚甲基丙烯酸甲酯的透明有机塑料制成，有利于样品采集中对沉积物采集高度进行确定以及实验中对培养管内的培养情况进行观察。本实用新型提供的简便、实用及准确的能够为沉积物一水界面的物质交换通量提供科学的培养装置，进行多个培养样品的平行独立实验，样品的采集能够实现无扰动，实验过程中满足了模拟现场环境的需要，为实测界面的物质交换通量提供了科学数据。提供了一种简便、实用及准确的能用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养系统。
图1为本实用新型提供的培养装置整体结构示意图。图2为本实用新型提供的培养装置模拟培养管结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1对本实用新型的具体应用进行详细描述。如图1所示，用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，包括可控温的恒温水箱1、可调恒速电机8和模拟培养管3 ;所述可控温的恒温水箱I内设有多个相互独立的模拟培养管3和主动磁性转子(磁极)5，多个培养管围绕主动磁性转子(磁极)5排列，构成沉积物一水培养的平行实验组；其中主动磁性转子(磁极)5通过传杆与可控温的恒温水箱I外的可调恒速电机8相连；所述模拟培养管3两端设有橡胶塞进行封塞，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子15的传杆通过上端橡胶塞插入模拟培养管3水体中，实现上层水的混匀并模拟其动态过程。[0025]所述可调恒速电机8与电机控制器10相连，电机控制器10通过十字轴座9与滑杆18相连；所述滑杆18两端通过导轨7固定于可控温的恒温水箱I上端平行设置的两个支架11上。所述十字轴座9纵轴两端分别连接电机控制器10与滑杆18 ;横轴两端分别连接可调恒速电机8于定位杆19,定位杆19通过定位螺栓6固定于一个支架11上。所述传杆连接于可调恒速电机下端的并能够随电机转动恒速旋转的主动磁性转子，为长方形两端分别为N、S极的钕铁硼磁钢。所述模拟培养管3为材质聚甲基丙烯酸甲酯的透明有机塑料玻璃管两端设有密封塞，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子15的传杆通过上端密封塞插入模拟培养管3内；传杆另一端与通过螺栓固定于上端密封塞外。恒温水箱I通过进水管2和出水管4与外部的恒温循环水泵连接，实现恒定的温度下对培养实验中温度的控制。具体实施时:培养管内用螺栓17悬空被动磁性搅拌转子15于培养的水体中，实现上层水的混匀并模拟其动态过程。该磁转子的转动受动于水箱中心位置、与磁转子等高度设置的主动磁性转子5，该转子呈长方形，两端分别为N、S极，连接于可调恒速电机8下部，在电机控制器10的开关和调速按钮控制下，匀速转动，带动培养管内的被动磁性搅拌转子转动，实现模拟培养的动态混合过程。培养管3上下端开放，插入沉积物中采集所需厚度的沉积物样品13后，下端由下橡胶塞12封闭，从上端加入需进行培养实验的上浮水14，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子15的传杆通过上端橡胶塞16插入模拟培养管3水体中并实现密封，进行培养实现沉积物的无扰动采集。培养实验进行中，可以打开上端橡胶塞，添加物质或采集样品，实验结束时，打开上端橡胶塞进行培养后水层样品的采集。培养管内被动磁性搅拌转子15的高度可以根据实验所需处于水层中的高度要求，通过调整传杆一端固定的螺栓上的螺母17，实现一定范围内的高度调节。电机连接的主动磁转子与培养管内的被动磁性搅拌转子处于同一高度，最大限度的保持磁转子的水平转动，其高度由固定电机的十字轴座9进行上下调整。根据培养样品数量的要求,培养水箱大小可适当调整，电机架设在培养水箱上，其水平位置可以由导轨7和定位螺栓6进行调节。所述温度控制和电机匀速控制的范围设定在符合现实要求的范围内，温度采用
O一40°C,电机采用30r/min—380r/min的可调范围。其中，固定培养管内出入的被动磁性搅拌转子14的螺栓17采用聚四氟乙烯材质，而且被动磁性搅拌转子14选用聚四氟乙烯材质为包裹材料，其化学稳定性、耐腐蚀性及摩擦系数极低的特点，可以满足化学实验中对样品不能有污染的要求，并避免受中心磁极的磁力吸引产生倾斜，同时可以避免水样尤其是海水样品的腐蚀；培养管3选用聚甲基丙烯酸甲酯的透明有机塑料制成，有利于实验者对采集样品及培养实验过程中，对样品进行控制和观察；主动磁性转子5为钕铁硼磁钢，是目前工业用磁力最大的材料，可以满足实验中培养管较多时，对距离较远培养管内磁转子依然产生磁力作用的要求。使用时，培养管预先采集好样品，待恒温水箱内的水浴温度达到实验所需温度时，将培养管放入水箱内，平衡一段时间。培养实验开始时，打开匀速可控电机的控制器开关，调整至所需转速，各个培养管内的磁转子随着中心磁极的转动而转动，使用中可停止电机，打开培养管上端的密封塞，可对样品进行采集或添加新的物质。待培养实验结束时，关闭电机电源，采集培养样品进行分析，最后关闭恒温循环水泵电源，停止培养实验。
权利要求1.一种用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，其特征在于:包括可控温的恒温水箱(I)、可调恒速电机(8 )和模拟培养管(3 );所述可控温的恒温水箱(I)内设有至少一个模拟培养管(3)和主动磁性转子(5);其中主动磁性转子通过传杆与可控温的恒温水箱(I)外的可调恒速电机(8)相连；所述模拟培养管(3)两端设有密封塞，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子(15)的传杆通过上端橡胶塞插入模拟培养管(3)内。
2.按权利要求1所述的用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，其特征在于:所述可调恒速电机(8)与电机控制器(10)相连，电机控制器(10)通过十字轴座(9)与滑杆(18)相连；所述滑杆(18)两端通过导轨(7)固定于可控温的恒温水箱(I)上端平行设置的两个支架(11)上。
3.按权利要求2所述的用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，其特征在于:所述十字轴座(9)纵轴两端分别连接电机控制器(10)与滑杆(18);横轴两端分别连接可调恒速电机(8 )于定位杆(19 ),定位杆(19 )通过定位螺栓(6 )固定于一个支架(11)上。
4.按权利要求1所述的用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，其特征在于:所述至少一个模拟培养管(3)围绕主动磁性转子(5)排列；主动磁性转子(5)与被动磁性搅拌转子处于同一平面。
5.按权利要求1所述的用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，其特征在于:所述可控温的恒温水箱(I)进水口(2)和出水口(4)与恒温水循环机连接。
6.按权利要求1所述的用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，其特征在于:所述传杆连接于可调恒速电机下端的并能够随电机转动恒速旋转的主动磁性转子，为长方形两端分别为N、S极的钕铁硼磁钢。
7.按权利要求1所述的用于测定沉积物一水界面物质交换通量的实验培养装置，其特征在于:所述模拟培养管(3)为材质聚甲基丙烯酸甲酯的透明有机塑料玻璃管两端设有密封塞，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子(15)的传杆通过上端密封塞插入模拟培养管(3)内；传杆另一端与通过螺栓固定于上端密封塞外。
专利摘要本实用新型涉及一种用于测定沉积物—水界面物质交换通量的实验培养装置。包括可控温的恒温水箱(1)、可调恒速电机(8)和模拟培养管(3)；所述可控温的恒温水箱(1)内设有至少一个模拟培养管(3)和主动磁性转子(磁极)(5)；其中主动磁性转子(磁极)通过传杆与可控温的恒温水箱(1)外的可调恒速电机(8)相连；所述模拟培养管(3)两端设有密封塞，一端带有可自由旋转的被动磁性搅拌转子(15)的传杆通过上端橡胶塞插入模拟培养管(3)内。本实用新型装置由于箱体内可以放置多个沉积物培养管，进行独立的平行实验，实验条件易于统一控制，实验结果的可信性和可比性较高。
文档编号G01N33/00GK203053935SQ201220621189
公开日2013年7月10日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者李佳霖, 邹涛, 秦松, 于淑贤 申请人:中国科学院烟台海岸带研究所