CN110221043A - 对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置 - Google Patents

对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，是一种能同时控制多因素的固化体长期浸出试验装置，主要由溶液池装置、搅拌系统、终端程序系统和实时检测装置组成，实时检测装置由水温控制器、溶液pH检测探头、溶液氧化还原电位检测探头组成；将制成的重金属固化体放置溶液池中的塑料板网格上，模拟实际浸出液实验条件，实现自动检测，通过监测和控制浸提液的pH、氧化还原电位和温度进行长期浸出试验，从而实现对浸出液的快速检测和精确检测。本发明装置能同时控制浸提液pH、水温和氧化还原电位，本发明装置更加严谨和高效，所得试验结果对土壤污染防治更具有实际意义。

Description

对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置
技术领域
本发明涉及一种固化体长期浸出试验装置，特别是涉及一种模拟浸提液的多参数调控的试验装置，应用于重金属污染物治理或污染土壤快速检测和修复处置的技术领域。
背景技术
固化/稳定是当前处理重金属污染土最具快速、有效、经济的修复技术，是指将土壤中的重金属固定，或者是利用化学药剂将重金属转化为稳定的状态，以阻止其迁移从而降低重金属毒害的土壤修复技术。在降雨淋滤作用下，固化体会产生渗滤液，固化体中的重金属会被浸出。若渗滤液收集处理不当而进入地表水或地下水环境中，可能加剧对环境造成的二次污染。在实际情况中，影响固化体的毒性浸出的环境因素主要有浸提液的pH、水温和氧化还原电位等。因此对重金属固化体进行浸出试验，探究水泥固化体中重金属在环境中的浸出规律及浸出机理，研究重金属污染土在固化稳定后的浸出行为，为重金属污染土的长期、稳定处置提供理论基础重要依据。
传统的固化体长期浸出装置只能控制单一变量进行试验，并且在研究氧化还原电位对固化体长期浸出试验时通过添加化学试剂改变浸提液中的氧化还原电位，这样可能引进新的变量，因此试验环境可能并非接近真实的实际环境，导致试验结果不能反映真实的实际值。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，是一种能同时控制多因素的固化体长期浸出试验装置，将制成的重金属固化体放置溶液池中的塑料板网格上，模拟实际浸出液实验条件，实现自动检测，通过监测和控制浸提液的pH、氧化还原电位和温度进行长期浸出试验，从而实现对浸出液的快速检测和精确检测。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，主要由溶液池装置、搅拌系统、终端程序系统和实时检测装置组成，其特征在于：
溶液池装置的容器壁采用透明材料制成，将溶液注入溶液池装置中形成溶液试验环境，采用密封盖子将溶液池装置的上口进行密封；
搅拌系统主要由磁力搅拌器本体和磁力转子组成，溶液池装置设置于磁力搅拌器本体上，在溶液池装置内中下部位置处设置透孔搁板，透孔搁板将溶液池装置内部空间分隔为上部试验区和下部扰动区，在透孔搁板上放置待测固化体，使淹没待测固化体的溶液能充分浸润待测固化体，待测固化体的渗滤液进入溶液试验环境，从而形成混合形成浸提液池；磁力转子设置于下部扰动区，由磁力搅拌器驱动磁力转子对溶液池装置下部的溶液进行搅拌，并将对溶液的扰动向上方的上部试验区溶液进行传递，使上部试验区溶液通过搅拌均匀化；
在溶液池装置外部还设有通气装置，通气装置包括气体质量控制器、气瓶，气瓶包括氧气瓶和氮气瓶，在氧气瓶和氮气瓶的出气管上分别设有减压阀，其中氧气瓶通过专用输气管路经由气体质量控制器与氧气输出管连通，而氮气瓶也通过专用输气管路经由气体质量控制器与氮气输出管连通，氮气输出管和氧气输出管皆安装在密封盖子设置的安装孔内，气体质量控制器控制不同气体的流量，通过氮气输出管和氧气输出管的出口分别向溶液池装置的浸提液池中输送氧气或氮气，来改变浸提液的氧化还原电位，模拟待测固化体的浸提液的实际氧化还原电位条件；
在密封盖子设置的另外安装孔中还安装pH探头、氧化还原电位探头、水温控制棒，组成实时检测装置，水温控制棒具有温度传感器检测模块和加热模块，能对改变浸提液的温度，来模拟待测固化体的实际温度条件，分别实时检测包括浸提液池的pH、水温、氧化还原电位的多参数数据，并将检测数据分别通过数据线向终端程序系统传输，终端程序系统通过计算，将浸提液池的pH、水温、氧化还原电位检测数据与设定数据进行对比，通过控制水温控制棒来调控浸提液的氧化还原电位，通过控制气体质量控制器来调控浸提液的温度；在密封盖子设置的其他安装孔中还安装注射液管，注射液管的输入端与注射筒连通，通过注射筒经由注射液管向浸提液池中注入药剂，来改变浸提液pH，模拟待测固化体的浸提液的实际pH条件；
终端程序系统输出浸提液的pH、温度和氧化还原电位对待测固化体浸出液的影响信息数据。本发明是一种监测和控制浸提液中变量的试验装置，主要由溶液池装置、搅拌装置、终端程序系统、通气装置、实时检测装置组成，溶液池中注入浸提液浸没放置在透孔搁板上的重金属固化体，溶液池与实时检测装置相连，并由密封盖子紧密扣住与外界空气隔绝。实时检测装置测出浸提液的pH、氧化还原电位和温度，将数据传送到终端程序系统。终端程序系统将根据测得的值与预先设定对比，控制控制通气装置向溶液池通入氧气或氮气以改变氧化还原电位，或是改变浸提液温度，及通过反馈的pH来判断是否人为的通过注射筒向浸提液注入药剂达到指定的pH。
作为本发明优选的技术方案，所用的pH监测探头、水温控制棒、氧化还原电位探头和通气装置都选用RS485通讯连接终端程序系统，实现自动化监测和控制。
上述透孔搁板优选采用塑料网格板，形成透水支架，并约束磁力转子运动空间。
上述终端程序系统优选通过控制注射驱动器来调控浸提液的pH，提高自动化程度。
作为本发明优选的技术方案，打开实时检测装置和通气装置，然后在终端程序系统中输入设定的溶液温度和氧化还原电位值，终端程序系统根据实时检测装置反馈的当前浸出液中的氧化还原电位值与设定值对比，命令通气装置向浸提液中通入氧气或者氮气，改变浸提液中氧化还原电位值，或是通过水温控制棒改变浸提液的温度，从而使浸提液达到试验设定的pH、水温和氧化还原电位。
作为本发明优选的技术方案，在溶液池装置的容器壁开设两个高度不同的水孔，作为补充浸提液和排出浸出液的液流口，进行浸提液的更换，或进行采集浸提液作为检测试样。优选本发明在溶液池装置的容器壁上下位置开两个出水孔，作为补充浸提液和排出浸出液的阀门装置，方便更换浸提液和收集浸提液。
作为本发明优选的技术方案，使用对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置时，将待测固化体放入溶液池中，注入浸提液，安装实时检测装置，盖好密封盖子，打开通气装置，在终端程序系统中输入设定的氧化还原电位值和温度值，并实时检测浸提液中的pH、氧化还原电位和温度，每隔设定时间分别更换浸提液，并测出当前待测固化体的浸出液中的重金属浓度。以便对重金属固化体进行浸出试验，探究水泥固化体中重金属在环境中的浸出规律及浸出机理，研究重金属污染土在固化稳定后的浸出行为，为重金属污染土的长期、稳定处置提供理论基础重要依据。
本发明能控制多变量进行试验，并且在研究氧化还原电位对固化体长期浸出试验时不需要通过添加化学试剂改变浸提液中的氧化还原电位，而是以氧气和氮气注入实现浸提液中的氧化还原电位调控，这样不会引进新的变量，更加真实模拟实际浸提液，因此试验环境可更加接近真实的实际环境，使试验结果能反映真实的实际值。
技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明装置进行浸提液的pH、氧化还原电位或温度单因素或多因素影响下的固化体长期浸出试验；
2.本发明相比添加化学试剂改变浸出液氧化还原电位，通过改变浸提液的含氧情况来改变氧化还原电位更加符合固化体在环境中经历的实际情况；
3.本发明通过终端程序系统控制浸出液的氧化还原电位和水温，使其达到设定值，更加自动化，控制和操作方便，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例一对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1，一种对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，主要由溶液池装置10、搅拌系统、通气装置、终端程序系统19和实时检测装置组成；
溶液池装置10的容器壁采用透明材料制成，将溶液注入溶液池装置10中形成溶液试验环境，采用密封盖子13将溶液池装置10的上口进行密封；
搅拌系统由磁力搅拌器11本体和磁力转子12组成，溶液池装置10设置于磁力搅拌器11本体上，在溶液池装置10内中下部位置处设置透孔搁板6，透孔搁板6采用塑料网格板，透孔搁板6将溶液池装置10内部空间分隔为上部试验区和下部扰动区，在透孔搁板6上放置待测固化体7，使淹没待测固化体7的溶液能充分浸润待测固化体7，待测固化体7的渗滤液进入溶液试验环境，从而形成混合形成浸提液池；磁力转子12设置于下部扰动区，由磁力搅拌器11驱动磁力转子12对溶液池装置10下部的溶液进行搅拌，并将对溶液的扰动向上方的上部试验区溶液进行传递，使上部试验区溶液通过搅拌均匀化；
在溶液池装置10外部还设有通气装置，通气装置包括气体质量控制器18、气瓶16，气瓶16包括氧气瓶和氮气瓶，在氧气瓶和氮气瓶的出气管上分别设有减压阀17，其中氧气瓶通过专用输气管路15经由气体质量控制器18与氧气输出管2连通，而氮气瓶也通过专用输气管路15经由气体质量控制器18与氮气输出管1连通，氮气输出管1和氧气输出管2皆安装在密封盖子13设置的安装孔内，气体质量控制器18控制不同气体的流量，通过氮气输出管1和氧气输出管2的出口分别向溶液池装置10的浸提液池中输送氧气或氮气，来改变浸提液的氧化还原电位，模拟待测固化体7的浸提液的实际氧化还原电位条件；
在密封盖子13设置的另外安装孔中还安装pH探头3、氧化还原电位探头4、水温控制棒5，组成实时检测装置，水温控制棒5具有温度传感器检测模块和加热模块，能对改变浸提液的温度，来模拟待测固化体7的实际温度条件，分别实时检测包括浸提液池的pH、水温、氧化还原电位的多参数数据，并将检测数据分别通过数据线14向终端程序系统19传输，终端程序系统19通过计算，将浸提液池的pH、水温、氧化还原电位检测数据与设定数据进行对比，通过控制水温控制棒5来调控浸提液的氧化还原电位，通过控制气体质量控制器18来调控浸提液的温度；在密封盖子13设置的其他安装孔中还安装注射液管8，注射液管8的输入端与注射筒9连通，通过注射筒9经由注射液管8向浸提液池中注入药剂，来改变浸提液pH，模拟待测固化体7的浸提液的实际pH条件；
终端程序系统19输出浸提液的pH、温度和氧化还原电位对待测固化体7浸出液的影响信息数据。
在本实施例中，参见图1，使用对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置时：打开实时检测装置和通气装置，然后在终端程序系统19中输入设定的溶液温度和氧化还原电位值，终端程序系统19根据实时检测装置反馈的当前浸出液中的氧化还原电位值与设定值对比，命令通气装置向浸提液中通入氧气或者氮气，改变浸提液中氧化还原电位值，或是通过水温控制棒5改变浸提液的温度，从而使浸提液达到试验设定的pH、水温和氧化还原电位。在本实施例中，参见图1，使用对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置时，将待测固化体7放入溶液池中，注入浸提液，安装实时检测装置，盖好密封盖子13，打开通气装置，在终端程序系统19中输入设定的氧化还原电位值和温度值，并实时检测浸提液中的pH、氧化还原电位和温度，每隔设定时间分别更换浸提液，并测出当前待测固化体7的浸出液中的重金属浓度。
在本实施例中，参见图1，本实施例装置能进行监测和控制浸提液中变量，对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置主要由溶液池10、终端程序系统19、通气装置和实时监测装置组成。将待测固化体7放置溶液池装置10中的塑料板网格板上中央位置，注入浸提液。打开磁力搅拌器11，使放入在溶液池底端的磁力转子12带动溶液搅动。安置好实时检测装置，其包括有氮气输出管1、氧气输出管2、pH探头3、氧化还原电位探头4、水温控制棒5、注射液管8及注射筒9，并将密封盖子13盖好。将pH探头3、水温控制棒5及氧化还原电位探头4通过RS485通讯线与终端程序系统19连接。将氮气输出管2和氧气输出管3通过输气管路15与气体质量控制器18相连。将终端程序系统19通过RS485通讯线与气体质量控制器18相连。将氮气瓶和氧气瓶分别与气体质量控制器18相连，并打开减压阀17。在终端程序系统19中设定浸出液的氧化还原电位和水温，终端程序系统19根据氧化还原电位探头测得值与设定值比对来控制气体质量控制器18释放氮气或氧气。调节水温控制棒5来调节浸出液的温度，以及通过注射筒9注射试剂控制浸出液的pH。按照一定周期和间隔，定期更换浸提液，定期取样分析浸出液的重金属浓度。
参见图1，本实施例使用对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置。目的在于研究浸提液的pH、温度和氧化还原电位对重金属污染土固化体浸出毒性的影响规律。本实施例装置主要由溶液池装置10、通气装置、实时检测装置、终端程序系统19四部分组成；溶液池装置包括溶液桶形容器、磁力搅拌器11及磁力转子12、塑料板网格板、密封盖子13；通气装置由氧气瓶、氮气瓶、气体质量控制器18、输气管路15、减压阀17组成；实时检测装置由水温控制器、溶液pH检测传感器、溶液氧化还原电位检测探头组成；终端程序则通过R485通讯连接通气装置和实时检测装置，并设定浸提液中的水温和氧化还原电位。本实施例将固化体直接放置在溶液池中的塑料板网格板上，打开实时检测装置和通气装置，然后在终端程序系统19中输入设定的水温和氧化还原电位值，终端程序系统19会根据实时监测装置反馈的当前浸出液中的氧化还原电位值与设定值对比，命令通气装置向浸提液中通入氧气或者氮气，改变浸提液中氧化还原电位值，或是通过水温控制器改变浸提液的温度，从而使浸提液达到试验指定的pH、水温和氧化还原电位。本实施例装置能同时控制浸提液pH、水温和氧化还原电位，特别是与采用化学试剂改变浸提液中的氧化还原电位进行试验的装置相比，本实施例装置更加严谨和高效，所得试验结果对土壤污染防治更具有实际意义。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，终端程序系统19通过控制注射驱动器来调控浸提液的pH，提高自动化程度，以便更好地控制浸提液的变量，更快更精确进行固化体长期浸出试验测试。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在溶液池装置10的容器壁开设两个高度不同的水孔，作为补充浸提液和排出浸出液的液流口，进行浸提液的更换，或进行采集浸提液作为检测试样。本实施例在溶液池装置的容器壁上下位置开两个出水孔，作为补充浸提液和排出浸出液的阀门装置，方便更换浸提液和收集浸提液。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，主要由溶液池装置(10)、搅拌系统、终端程序系统(19)和实时检测装置组成，其特征在于：
所述溶液池装置(10)的容器壁采用透明材料制成，将溶液注入所述溶液池装置(10)中形成溶液试验环境，采用密封盖子(13)将所述溶液池装置(10)的上口进行密封；
所述搅拌系统主要由磁力搅拌器(11)本体和磁力转子(12)组成，所述溶液池装置(10)设置于磁力搅拌器(11)本体上，在所述溶液池装置(10)内中下部位置处设置透孔搁板(6)，所述透孔搁板(6)将所述溶液池装置(10)内部空间分隔为上部试验区和下部扰动区，在透孔搁板(6)上放置待测固化体(7)，使淹没待测固化体(7)的溶液能充分浸润待测固化体(7)，待测固化体(7)的渗滤液进入溶液试验环境，从而形成混合形成浸提液池；所述磁力转子(12)设置于下部扰动区，由磁力搅拌器(11)驱动磁力转子(12)对所述溶液池装置(10)下部的溶液进行搅拌，并将对溶液的扰动向上方的上部试验区溶液进行传递，使上部试验区溶液通过搅拌均匀化；
在所述溶液池装置(10)外部还设有通气装置，所述通气装置包括气体质量控制器(18)、气瓶(16)，所述气瓶(16)包括氧气瓶和氮气瓶，在氧气瓶和氮气瓶的出气管上分别设有减压阀(17)，其中氧气瓶通过专用输气管路(15)经由气体质量控制器(18)与氧气输出管(2)连通，而氮气瓶也通过专用输气管路(15)经由气体质量控制器(18)与氮气输出管(1)连通，所述氮气输出管(1)和所述氧气输出管(2)皆安装在所述密封盖子(13)设置的安装孔内，气体质量控制器(18)控制不同气体的流量，通过所述氮气输出管(1)和所述氧气输出管(2)的出口分别向所述溶液池装置(10)的浸提液池中输送氧气或氮气，来改变浸提液的氧化还原电位，模拟待测固化体(7)的浸提液的实际氧化还原电位条件；
在所述密封盖子(13)设置的另外安装孔中还安装pH探头(3)、氧化还原电位探头(4)、水温控制棒(5)，组成所述实时检测装置，所述水温控制棒(5)具有温度传感器检测模块和加热模块，能对改变浸提液的温度，来模拟待测固化体(7)的实际温度条件，分别实时检测包括浸提液池的pH、水温、氧化还原电位的多参数数据，并将检测数据分别通过数据线(14)向终端程序系统(19)传输，所述终端程序系统(19)通过计算，将浸提液池的pH、水温、氧化还原电位检测数据与设定数据进行对比，通过控制水温控制棒(5)来调控浸提液的氧化还原电位，通过控制气体质量控制器(18)来调控浸提液的温度；在所述密封盖子(13)设置的其他安装孔中还安装注射液管(8)，所述注射液管(8)的输入端与注射筒(9)连通，通过注射筒(9)经由注射液管(8)向浸提液池中注入药剂，来改变浸提液pH，模拟待测固化体(7)的浸提液的实际pH条件；
所述终端程序系统(19)输出浸提液的pH、温度和氧化还原电位对待测固化体(7)浸出液的影响信息数据。
2.根据权利要求1所述对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，其特征在于：所述透孔搁板(6)采用塑料网格板。
3.根据权利要求1所述对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，其特征在于：所述终端程序系统(19)通过控制注射驱动器来调控浸提液的pH。
4.根据权利要求1所述对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，其特征在于：打开实时检测装置和通气装置，然后在终端程序系统(19)中输入设定的溶液温度和氧化还原电位值，终端程序系统(19)根据实时检测装置反馈的当前浸出液中的氧化还原电位值与设定值对比，命令通气装置向浸提液中通入氧气或者氮气，改变浸提液中氧化还原电位值，或是通过水温控制棒(5)改变浸提液的温度，从而使浸提液达到试验设定的pH、水温和氧化还原电位。
5.根据权利要求1所述对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，其特征在于：在所述溶液池装置(10)的容器壁开设两个高度不同的水孔，作为补充浸提液和排出浸出液的液流口，进行浸提液的更换，或进行采集浸提液作为检测试样。
6.根据权利要求1所述对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置，其特征在于：使用所述对浸提液进行pH、水温、氧化还原电位多参数控制的试验装置时，将待测固化体(7)放入溶液池中，注入浸提液，安装实时检测装置，盖好密封盖子(13)，打开通气装置，在终端程序系统(19)中输入设定的氧化还原电位值和温度值，并实时检测浸提液中的pH、氧化还原电位和温度，每隔设定时间分别更换浸提液，并测出当前待测固化体(7)的浸出液中的重金属浓度。
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