CN108802330A - 重金属污染土壤淋洗实验装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤淋洗实验装置及其方法，其中，该淋洗实验装置包括淋洗液储存器、蠕动泵、淋洗柱和滤出液收集器；淋洗柱包括洗液流入端和洗液流出端，且两端均安装有尼龙滤膜；蠕动泵的一端与淋洗液储存器相连，另一端与洗液流入端相连；淋洗柱内有倾斜设置的集液杆；集液杆的面向洗液流入端的侧壁包括内层和外层，内层和外层上等间距设有若干相对设置的通孔组，且若干通孔组其中之一为连通状态，其余为封闭状态；外层上的通孔内侧设有尼龙滤膜；集液杆的位于洗液流出端一侧的端部与滤出液收集器相连。本发明提出的淋洗实验装置结构简单，便于对淋洗柱内不同深度淋洗液的浓度、变化以及淋洗效果进行测试，操作十分方便。

Description

重金属污染土壤淋洗实验装置及其方法

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤治理与修复领域，具体涉及一种重金属污染土壤淋洗实验装置及其方法。

背景技术

随着工业和农业的快速发展及乡村的城市化，我国土壤重金属污染问题日趋严重、土壤污染面积也在逐年增加，土壤重金属污染问题已经成为我国经济发展的笃绊，因此，对重金属污染土壤的治理与修复迫在眉睫。

重金属污染土壤修复主要有物理修复、化学修复和生物修复三种形式，而重金属污染土壤淋洗修复技术是为数不多的有效修复重金属污染土壤的技术之一，它是化学修复的一种形式，或者更确切地说，是物理化学修复。该修复技术在实际具体工程中的各项工艺参数指标(例如淋洗液种类的选择、浓度、用量、淋洗条件、预期淋洗效果及影响淋洗效果的因素等)的确定都需要通过实验室的模拟实验，先确定实验室条件下的最佳工艺参数，接着通过一系列小试、中试，进而在实际应用中确定适宜的淋洗条件。重金属污染土壤淋洗实验是最为常用的模拟实验，传统的重金属污染土壤淋洗实验装置一般是一段PVC材料的空心圆柱，其长度根据土壤的深度来确定，首先柱体的下端固定好滤布以防止土壤颗粒随淋洗液流出土柱，将重金属污染土壤模拟其自然状态下的土层顺序装入柱中，上端敞口，淋洗液由柱体上端口注入，流经土柱后的淋洗液通过下端滤布的过滤后进入滤出液收集器，接着对滤出液加以分析。这一传统装置主要通过监测滤出液中淋洗下来的重金属的浓度来评价淋洗效果，然而，传统实验装置存在如下缺欠：一、对于土柱不同深度淋洗液的浓度、变化以及淋洗效果方面缺乏了解；二、土柱较长时，取样和测样工作会十分困难。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种重金属污染土壤淋洗实验装置及其方法，旨在解决现有实验装置无法对土柱不同深度淋洗液的浓度、变化以及淋洗效果进行测定且取样、测样困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种重金属污染土壤淋洗实验装置，其包括淋洗液储存器、蠕动泵、淋洗柱和滤出液收集器；所述淋洗柱包括洗液流入端和洗液流出端，所述洗液流入端和所述洗液流出端分别安装有尼龙滤膜；所述蠕动泵的一端与淋洗液储存器相连，另一端与所述洗液流入端相连；所述淋洗柱内有倾斜设置的集液杆；所述集液杆的面向所述洗液流入端的侧壁包括内层和外层，所述内层和所述外层上等间距设有若干相对设置的通孔组，且若干所述通孔组其中之一为连通状态，其余为封闭状态；所述外层上的通孔内侧设有尼龙滤膜；所述集液杆的位于所述洗液流出端一侧的端部与所述滤出液收集器相连。

优选地，所述内层和所述外层之间的空间内设置有可进出所述空间的伸缩杆，所述伸缩杆上开设有一个开口，当所述开口与任一所述通孔组相连通时，滤出液经所述通孔组流入所述集液杆。

优选地，所述伸缩杆为橡胶材质，且所述伸缩杆与所述内层、所述外层为紧配合。

优选地，所述伸缩杆上设置有与所述通孔组的位置对应的标签。

优选地，每一组所述通孔组均对应设置有一橡胶垫，所述橡胶垫设置于所述内层和所述外层之间的空间内，且所述橡胶垫由移动装置控制以封闭或连通所述通孔组。

优选地，所述重金属污染土壤淋洗实验装置还包括与所述移动装置连接的显示触控屏，所述显示触控屏上显示有所述通孔组和对应的橡胶垫的位置。

优选地，所述集液杆可拆卸的设置于所述淋洗柱内，多个所述淋洗柱之间首尾相连形成淋洗柱组，多个所述集液杆首尾相连并设置于所述淋洗柱组内。

优选地，所述重金属污染土壤淋洗实验装置还包括水箱，所述水箱与所述蠕动泵的一端相连，所述蠕动泵的另一端通过软管与所述集液杆的位于所述洗液流入端一侧的端部相连。

为实现上述目的，本发明提供的重金属污染土壤淋洗实验方法，包括如下步骤：

(1)将集液杆安装在淋洗柱内；

(2)将尼龙滤膜固定在淋洗柱的下端口，按照土层深度的顺序将土样从上而下依次添入淋洗柱内，再将尼龙滤膜固定在淋洗柱的上端口；

(3)将蠕动泵输入端的软管的端头浸入淋洗液储存器的液面下，把蠕动泵输出端的软管与淋洗柱的上端口连接起来，将集液杆的位于所述洗液柱的下端口一侧的端部与滤出液收集器相连；

(4)根据研究目的和内容确定蠕动泵的流速以及连通状态的通孔组；

(5)开启蠕动泵进行重金属污染土壤淋洗实验，对从不同通孔组流入滤出液收集器的洗液水样进行测定。

本发明的技术方案中，在淋洗柱内倾斜设置集液杆，集液杆的一侧壁为双层，每层上开设有通孔，且对应成组。由于通孔组位于不同深度，在进行实验时，根据所需测试的某一深度处的淋洗液浓度，连通集液杆上该深度处对应的通孔组，从而使得该深度处的淋洗液顺着集液杆流入滤出液收集器中。本发明提出的淋洗实验装置结构简单，便于对淋洗柱内不同深度淋洗液的浓度、变化以及淋洗效果进行测试，操作十分方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例重金属污染土壤淋洗实验装置中淋洗柱的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	洗液流入端	4	内层
2	洗液流出端	5	外层
				3	集液杆	6	通孔组

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参照图1，图1为本发明一实施例提出的重金属污染土壤淋洗实验装置，在该实施例中，重金属污染土壤淋洗实验装置，其包括淋洗液储存器、蠕动泵、淋洗柱和滤出液收集器；所述淋洗柱包括洗液流入端1和洗液流出端2，所述洗液流入端1和所述洗液流出端2分别安装有尼龙滤膜；所述蠕动泵的一端与淋洗液储存器相连，另一端与所述洗液流入端1相连；所述淋洗柱内有倾斜设置的集液杆3；所述集液杆3的面向所述洗液流入端1的侧壁包括内层4和外层5，所述内层4和所述外层5上等间距设有若干相对设置的通孔组6，且若干所述通孔组6其中之一为连通状态，其余为封闭状态；所述外层5上的通孔内侧设有尼龙滤膜；所述集液杆3的位于所述洗液流出端2一侧的端部与滤出液收集器相连。

本发明的技术方案中，在淋洗柱内倾斜设置集液杆3，集液杆3的一侧壁为双层，每层上开设有通孔，且对应成组。由于通孔组6位于不同深度，在进行实验时，根据所需测试的某一深度处的淋洗液浓度，连通集液杆3上该深度处对应的通孔组6，从而使得该深度处的淋洗液顺着集液杆3流入滤出液收集器中。本发明提出的淋洗实验装置结构简单，便于对淋洗柱内不同深度淋洗液的浓度、变化以及淋洗效果进行测试，操作十分方便。

其中，洗液流入端1和洗液流出端2均设置有尼龙滤膜，可以防止土壤颗粒随淋洗液流出淋洗柱，同样，在外层5上的通孔内侧也设置有尼龙滤膜，用来防止土壤颗粒随淋洗液进入滤出液收集器，一方面可以避免由于土壤的带出造成位于该位置下方的淋洗液浓度的变化，另一方面可以避免滤出液收集器中参入杂质，造成分析困难。

在进行实验时，需要方便连通任一通孔组6，从而来收集不同深度处的淋洗液。其中一种实施方式是，在所述内层4和所述外层5之间的空间内设置有可进出所述空间的伸缩杆，所述伸缩杆上开设有一个开口，当所述开口与任一所述通孔组6相连通时，滤出液经所述通孔组6流入所述集液杆3。当需要连通某一目标通孔组时，将该伸缩杆的开口移至该通孔组6的位置，为了避免在移动过程中连通其他通孔组6，需要以较快的速度移动伸缩杆，作为优选，以上至下的顺序收集不同深度的淋洗液；或者，在接近目标通孔组时，先将开口移至目标通孔组与相邻通孔组6之间的位置，使得开口避开任一通孔组6，先用水清洗集液杆3，然后再将开口移至目标通孔组，以保证分析的准确性。

其中，所述伸缩杆为橡胶材质，且所述伸缩杆与所述内层4、所述外层5为紧配合，可以保证淋洗液不会从除目标通孔组以外的其他通孔组6流入集液杆3或内层4、外层5之间的空间中。

为了能让伸缩杆的开口准确对准目标通孔组，所述伸缩杆上设置有与所述通孔组6的位置对应的标签。具体地，从远离洗液流入端1的方向，集液杆3上的通孔组6的序号依次为1、2、3、4、5……，沿伸缩杆的抽出方向，伸缩杆上对应的标签依次为……5、4、3、2、1，也即当需要收集1号通孔组6处的淋洗液时，将伸缩杆抽拉至标签为1的位置。

另一种实施方式是，在每一组所述通孔组6均对应设置有一橡胶垫，所述橡胶垫设置于所述内层4和所述外层5之间的空间内，且所述橡胶垫由移动装置控制以封闭或连通所述通孔组6。

优选地，所述重金属污染土壤淋洗实验装置还包括与所述移动装置连接的显示触控屏，所述显示触控屏上显示有所述通孔组6和对应的橡胶垫的位置。橡胶垫的初始状态为封闭通孔组6，当在显示触控屏上选择需要连通的目标通孔组，对应的橡胶垫将移动至目标通孔组和相邻的通孔组之间的位置，从而使得目标通孔组被连通，淋洗液流入集液杆3。

在本发明的另一实施例中，所述集液杆3可拆卸的设置于所述淋洗柱内，多个所述淋洗柱之间首尾相连形成淋洗柱组，多个所述集液杆3首尾相连并设置于所述淋洗柱组内。对于较长的土柱，本发明设置了淋洗柱组，由土柱的长度确定淋洗柱个数，这样便于土样的取样和测样工作并可对土柱不同深度淋洗液的浓度、变化以及淋洗效果进行测定，方法简单，操作十分简便。

优选地，所述重金属污染土壤淋洗实验装置还包括水箱，所述水箱与所述蠕动泵的一端相连，所述蠕动泵的另一端通过软管与所述集液杆3的位于所述洗液流入端1一侧的端部相连。当需要清洗集液杆3时，开通蠕动泵上与水箱连通的开关，集液杆3不需拆卸即可完成清洗，便于进行不同的实验。

同时，通过调整蠕动泵的通道数可同时进行不同重金属污染的土壤、不同重金属类型、淋洗液种类、浓度、pH等多种影响因素下的重金属污染土壤淋洗实验。

以下说明利用上述重金属污染土壤淋洗实验装置进行重金属污染土壤淋洗的实验方法，其具体包括如下步骤：

(1)将集液杆3安装在淋洗柱内；

(2)将尼龙滤膜固定在淋洗柱的下端口，按照土层深度的顺序将土样从上而下依次添入淋洗柱内，再将尼龙滤膜固定在淋洗柱的上端口；

(3)将蠕动泵输入端的软管的端头浸入淋洗液储存器的液面下，把蠕动泵输出端的软管与淋洗柱的上端口连接起来，将集液杆3的位于所述洗液柱的下端口一侧的端部与滤出液收集器相连；

(4)根据研究目的和内容确定蠕动泵的流速以及连通状态的通孔组6；

(5)开启蠕动泵进行重金属污染土壤淋洗实验，对从不同通孔组6流入滤出液收集器的洗液水样进行测定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种重金属污染土壤淋洗实验装置，其特征在于，包括淋洗液储存器、蠕动泵、淋洗柱和滤出液收集器；所述淋洗柱包括洗液流入端和洗液流出端，所述洗液流入端和所述洗液流出端分别安装有尼龙滤膜；所述蠕动泵的一端与淋洗液储存器相连，另一端与所述洗液流入端相连；所述淋洗柱内有倾斜设置的集液杆；所述集液杆的面向所述洗液流入端的侧壁包括内层和外层，所述内层和所述外层上等间距设有若干相对设置的通孔组，且若干所述通孔组其中之一为连通状态，其余为封闭状态；所述外层上的通孔内侧设有尼龙滤膜；所述集液杆的位于所述洗液流出端一侧的端部与所述滤出液收集器相连。

2.如权利要求1所述的重金属污染土壤淋洗实验装置，其特征在于，所述内层和所述外层之间的空间内设置有可进出所述空间的伸缩杆，所述伸缩杆上开设有一个开口，当所述开口与任一所述通孔组相连通时，滤出液经所述通孔组流入所述集液杆。

3.如权利要求2所述的重金属污染突然淋洗实验装置，其特征在于，所述伸缩杆为橡胶材质，且所述伸缩杆与所述内层、所述外层为紧配合。

4.如权利要求2所述的重金属污染土壤淋洗实验装置，其特征在于，所述伸缩杆上设置有与所述通孔组的位置对应的标签。

5.如权利要求1所述的重金属污染土壤淋洗实验装置，其特征在于，每一组所述通孔组均对应设置有一橡胶垫，所述橡胶垫设置于所述内层和所述外层之间的空间内，且所述橡胶垫由移动装置控制以封闭或连通所述通孔组。

6.如权利要求5所述的重金属污染土壤淋洗实验装置，其特征在于，所述重金属污染土壤淋洗实验装置还包括与所述移动装置连接的显示触控屏，所述显示触控屏上显示有所述通孔组和对应的橡胶垫的位置。

7.如权利要求1-6任一项所述的重金属污染土壤淋洗实验装置，其特征在于，所述集液杆可拆卸的设置于所述淋洗柱内，多个所述淋洗柱之间首尾相连形成淋洗柱组，多个所述集液杆首尾相连并设置于所述淋洗柱组内。

8.如权利要求1-6任一项所述的重金属污染土壤淋洗实验装置，其特征在于，所述重金属污染土壤淋洗实验装置还包括水箱，所述水箱与所述蠕动泵的一端相连，所述蠕动泵的另一端通过软管与所述集液杆的位于所述洗液流入端一侧的端部相连。

9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的重金属污染土壤淋洗实验装置进行重金属污染土壤淋洗的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将集液杆安装在淋洗柱内；

(2)将尼龙滤膜固定在淋洗柱的下端口，按照土层深度的顺序将土样从上而下依次添入淋洗柱内，再将尼龙滤膜固定在淋洗柱的上端口；

(3)将蠕动泵输入端的软管的端头浸入淋洗液储存器的液面下，把蠕动泵输出端的软管与淋洗柱的上端口连接起来，将集液杆的位于所述洗液柱的下端口一侧的端部与滤出液收集器相连；

(4)根据研究目的和内容确定蠕动泵的流速以及连通状态的通孔组；

(5)开启蠕动泵进行重金属污染土壤淋洗实验，对从不同通孔组流入滤出液收集器的洗液水样进行测定。