CN112916608B - 一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，主要包括：取样筒、支架、处理筒、开合机构、驱动机构；取样筒包括：外筒、固定槽、切割刀、内筒；内筒内设置多根粉碎柱，处理筒包括：进样口、进液口、搅拌机构；搅拌机构包括：转轴、第一转盘、第二转盘、第一搅拌杆、第二搅拌杆、固定件、驱动杆；驱动机构包括：驱动螺杆、挤压板、固定板、固定旋钮，取样筒两侧的支架内侧设置可伸缩的第一滑轨，在第一滑轨上设置有第二滑轨，挤压板滑动设置在第一滑轨上，并通过第二滑轨改变方向；本发明可快速对取样后土壤进行分析，并可使试剂和样品快速发生反应，且本发明体积较小方便携带，适合广泛推广。

Description

一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置

技术领域

本发明涉及污染土壤检测技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置。

背景技术

随着人类社会工农业现代化、城市化的发展，人为因素造成土壤重金属污染是当今世界越来越不容忽视的环境问题。重金属多为有色金属，在人类生产、生活各方面应用广泛，同时也伴随着重金属的严重环境污染。有色重金属矿床的开发冶炼是向环境中排放重金属最主要的污染源。

土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累.转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。

土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。就对植物的需要而言，金属元素可分为2类：①植物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如镉、汞、铅等。②植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铜、锌等，但过多会造成污染，妨碍植物生长发育。

同种金属，由于它们在土壤中存在形态不同，其迁移转化特点和污染性质也不同，因此在研究土壤中重金属的危害时，不仅要注意它们的总含量，还必须重视各种形态的含量。

对土壤中重金属成分进行检测后，才可以更精准的对土壤进行净化，所以土壤成分的检测分析显得尤为重要。

目前的土壤检测均采用取样装置对土壤样品进行收集，再将收集到的土壤样品带回，再经过检测装置对土壤样品的成分进行检测，且在检验时采用摇晃的方式使处理试剂和土壤样品混合，从取样到检测历时较长，且土壤样品在空气中曝露的时间较长，可能会导致检测结果不准确，目前的检测效率也较低，普通的摇晃混合并不能使处理试剂和土壤样品的反应时间得到最大程度的缩减。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置。

本发明的技术要点为：

一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，主要包括：可快速对土壤进行取样的取样筒、用于支撑所述取样筒的支架、用于对采取土壤样品进行分析处理的多个处理筒、设置在所述取样筒内用于密封和解封所述取样筒的开合机构、设置在所述取样筒上用于挤压所述取样筒插入和拔出土壤的驱动机构；

所述取样筒包括：设置在所述取样筒内的外筒、贯穿至所述取样筒内且位于所述外筒一侧的固定槽、设置在所述取样筒底面外圈上的切割刀、设置在所述外筒内用于对土壤进行粉碎的内筒；

所述内筒内设置多根粉碎柱，且每根所述粉碎柱上设置有从动齿，在所述内筒内设置环形的用于驱动所述从动齿的驱动环，所述从动环围绕所述驱动环设置；

所述处理筒包括：设置在所述处理筒顶部的用于土壤样品进入的进样口、设置在所述处理筒顶部的用于处理试剂进入的进液口、设置在所述处理筒内部的用于加快土壤样品和处理试剂混合的搅拌机构；

所述搅拌机构包括：设置在所述处理筒顶部的转轴、连接在所述转轴上的第一转盘、转动设置在所述处理筒内部底面上的第二转盘、设置在所述第一转盘和所述第二转盘之间的四根用于竖直搅拌的第一搅拌杆、穿插设置在所述第一搅拌杆之间的且倾斜设置的第二搅拌杆、设置在所述第二搅拌杆两端的固定件、设置在其中一个所述固定件上的驱动杆，第二搅拌杆在转动时会带动第一搅拌杆所在的转盘也发生转动，使土壤样品和处理试剂不仅在水平位置混合，也可完成竖直甚至多个方向的混合，使土壤样品和处理试剂混合效率提高，更快的完成对土壤样品成分的检测；

所述驱动机构包括：用于驱动所述取样筒的驱动螺杆、通过轴承设置在所述驱动螺杆底端的挤压板、套装在所述驱动螺杆上的固定板、设置在所述驱动螺杆顶部用于驱动所述驱动螺杆的固定旋钮，所述驱动环通过一个贯穿所述驱动螺杆的连杆驱动，并且连杆顶端设置粉碎柱驱动电机，所述固定板固定在所述支架上，且所述固定板上滑动设置一个驱动螺圈，所述驱动螺杆转动设置在所述驱动螺圈内；

所述处理筒和所述取样筒两侧均设置有可伸缩的支架，所述取样筒两侧的支架内侧设置可伸缩的第一滑轨，所述设置在所述第一滑轨上的第二滑轨，所述挤压板滑动设置在所述第一滑轨上，并可通过第二滑轨改变滑动方向，所述第二滑轨的两端连接至所述处理筒上设置的支架，挤压板带动取样筒完成取样工作后，通过驱动机构使取样筒升高，并通过第二滑轨改变取样筒的滑动方向，使取样筒对准处理箱的进样口，并通过开合机构完成进样工作，减少土壤样品在外曝露的时间，进一步的提高处理试剂对土壤样品中成分检测的精准性，且通过第一滑轨和第二滑轨配合完成取样和检验分析一体化处理，降低装置的使用难度，并且提高了装置的使用效率；

进一步的，所述粉碎柱上设置多个干燥口，可通过在粉碎柱上外接风机，通过干燥口对采集到的土壤样品进行干燥，相比于目前的取样完成后在进行干燥，效率更高。

进一步的，所述支架上设置有第一固定机构和第二固定机构，第一固定机构可适用于土壤表面的土地使用，第二固定机构可适用于不方便钻孔的石头表面地面上的支架支撑，且第二固定机构可伸缩，进一步的提高支架的稳定性，使支架在表面不平的陆地上也可以完成对取样筒和处理箱的支撑，使取样工作更加顺利的进行。

更进一步的，所述第一固定机构包括：设置在所述支架内的固定钻头、设置在所述固定钻头上的固定杆、开设在所述支架侧面上的L形滑槽、设置在所述L形滑槽水平槽上顶部的固定卡槽，所述固定杆滑动设置在所述L形滑槽上，固定钻头通过固定杆可隐藏在支架内，也可通过固定杆完成固定钻头的伸出，两个固定机构互不影响，且在L形滑槽的水平槽上还设有固定卡槽，进一步提高了固定钻头对支架支撑的稳定性。

更进一步的，所述第二固定机构为一个转动设置在所述支架底端的支腿，支腿可完成伸缩，适用于表面为石子、石块的土地表面，通过支腿的伸缩，使第二固定机构也适用于地表不平的地面。

进一步的，所述开合机构包括：转动设置在所述内筒内壁内的控制环、用于驱动所述控制环的开合杆、多个扇叶状开合片，每个所述开合片均通过一个弧形的连接杆连接到所述控制环上，所述开合片的其中的一个底角通过固定轴固定在所述内筒的筒壁内，另一个底角上连接连接杆，各个开合片旋转到固定轴内侧时完整拼接在一起形成一个圆盘，各个开合片旋转到固定轴外侧时形成绽开的花朵状结构，所述开合杆转动设置在所述固定槽内，通过所述开合机构控制内筒底面的开合，保证在取样筒上升时，采取的土壤样品不会掉落，确保土壤样品的完整性，且开合机构使用简单，关闭后密封性较好。

进一步的，每个所述开合片的厚度均为：5mm，5mm厚的开合片不仅可以保证切割土壤样品时的顺滑度，也可以保证开合片的刚度，使其不会轻易的发生弯曲。

进一步的，所述固定件是由两个夹角为90°-120°的金属板材组成，将驱动杆设置在水平于所述处理筒内壁的那段固定件上，使固定件带动搅拌杆完成多个角度的搅拌混合，提高土壤样品和处理试剂的反应速率。

进一步的，所述第一转盘上设置多个筛孔，使粉碎后的土壤样品可以更加顺利的进入处理箱内。

进一步的，所述固定旋钮也可外接电机进行旋转，防止土壤过硬时，无法轻易的使取样筒压进土壤内取样。

本发明的工作原理：

本发明的装置在取样时：

通过驱动机构的驱动螺杆在驱动螺圈内转动完成向下递进，同时带动挤压板在第一滑轨上滑动，通过取样筒的外筒的切割刀和内筒的粉碎柱向土壤内压进，打开取样柱外接的干燥机对土壤进行干燥，完成取样筒的压进；

当取样筒采集到的足够的土壤样本后，转动固定槽内的开合杆，通过齿轮传动，使控制环完成转动，控制环转动后通过连接杆带动每个开合片以固定轴为中心旋转，使每个开合片的顶角开始汇合，直至多个开合片组成一个圆盘，将内筒的底面密封，旋转驱动机构的驱动螺杆使取样筒离开土壤。

本发明取样后对土壤样品和处理试剂进行混合：

通过取样筒上连接的支架上的第一滑轨使取样筒的底面上升至与处理箱顶端平齐，通过第二滑轨将取样筒移动至处理箱的顶端，同时，驱动螺杆通通过驱动螺圈在固定板上滑动，打开开合机构使土壤样品进入处理箱内，完成土壤样品的传输；

土壤样品进入处理箱后，通过进液口将需要添加的处理试剂加入至处理箱内，使固定件上连接的驱动杆转动，使第二搅拌杆转动，第二搅拌杆转动，带动第一转盘和第二转盘转动，从而使第一搅拌杆转动，完成土壤样品和处理试剂的搅拌混合。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

第一，本发明通过设置多个支架，并在取样筒连接的支架上设置水平的第二滑轨和竖直的第一滑轨，通过第一滑轨完成取样筒的压进和拔出，通过第二滑轨来改变取样筒的移动方向，使采取到土壤样品的取样筒可以快速的移动到连接处理筒的支架上，将样品快速进行试剂处理，减少了土壤样品在空气中的曝露时间，提高分析结果的准确性，且可在土壤取样的取样地直接完成采集的土壤样品中成分的检测。

第二，本发明将取样筒分为外筒和内筒，外筒底面外圈设置切割刀，内筒内部设置粉碎柱，使取样筒在进入土壤时，外筒所收集的土壤样本直接被内筒的粉碎柱粉碎，并通过粉碎柱上的干燥口，直接将土壤进行干燥处理，大大提高了取样效率，并且节约了后期对土壤样品的干燥时间，使经过本发明取样筒采集的土壤样品可以直接使用试剂进行检测。

第三，本发明通过设置多个扇叶状开合片，并通过控制环控制这些开合片旋开和闭合，确保采集的土壤样品不会漏出，保证采取的土壤样品的完整性。

第四，本发明通过在处理箱内设置搅拌机构，加快土壤样品和处理试剂的反应速率，并且本发明的搅拌机构通过在竖直的第一搅拌杆之间穿插设置一个倾斜的第二搅拌杆，并在第二搅拌杆两端设置<形固定件，通过驱动杆对第二搅拌杆进行驱动，使搅拌机构对土壤样品进行多个角度的搅拌，使土壤样品和处理试剂的接触更加均匀，相比于传统的搅拌摇晃方式，本发明的处理试剂和土壤样品的反应效率更快。

附图说明

图1是本发明的结构示意图的主视图；

图2是图1中A-A截面的结构示意图；

图3是本发明取样筒结构示意图的仰视图；

图4是本发明开合机构闭合时结构示意图的仰视图；

图5是本发明取样筒内部结构示意图的主视图；

图6是本发明内筒结构示意图的俯视图；

图7是本发明处理箱内部结构示意图的主视图；

图8是本发明搅拌机构结构示意图的立体图；

图9是本发明开合机构打开时结构示意图的仰视图。

其中，1、取样筒，11、外筒，12、固定槽，13、切割刀，14、内筒，141、驱动环，142、从动齿，15、粉碎柱，151、干燥口，2、处理箱，21、进样口，22、进液口，23、搅拌机构，24、转轴，25、第一转盘，26、第二转盘，27、第一搅拌杆，28、第二搅拌杆，29、固定件，291、驱动杆，3、开合机构，31、控制环，32、开合杆，33、连接杆，34、开合片，35、固定轴，4、支架，41、第一滑轨，42、第二滑轨，5、第一固定机构，51、固定钻头，52、固定杆，53、L形滑槽，531、固定卡槽，6、第二固定机构，7、驱动机构，71、驱动螺杆，72、固定板，721、驱动螺圈，73、挤压板，74、粉碎柱驱动电机，75、固定旋钮。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，主要包括：可快速对土壤进行取样的取样筒1、用于支撑所述取样筒1的支架4、用于对采取土壤样品进行分析处理的多个处理筒2、设置在所述取样筒1内用于密封和解封所述取样筒1的开合机构3、设置在所述取样筒1上用于挤压所述取样筒1插入和拔出土壤的驱动机构7；

如图5所示，所述取样筒1包括：设置在所述取样筒1内的外筒11、贯穿至所述取样筒1内部且位于所述外筒11一侧的固定槽12、设置在所述取样筒1底面外圈上的环形的切割刀13、设置在所述外筒11内用于对土壤进行粉碎的内筒14；

如图5所示，所述内筒14内设置多根粉碎柱15，且每根所述粉碎柱15上设置有从动齿142，在所述内筒14内设置环形的用于驱动所述从动齿142的驱动环141，所述从动环142围绕所述驱动环141设置；

如图1和图7所示，所述处理筒2包括：设置在所述处理筒2顶部的用于土壤样品进入的进样口21、设置在所述处理筒2顶部的用于处理试剂进入的进液口22、设置在所述处理筒2内部的用于加快土壤样品和处理试剂混合的搅拌机构23；

如图7和图8所示，所述搅拌机构23包括：设置在所述处理筒2顶部的转轴24、连接在所述转轴24上的第一转盘25、转动设置在所述处理筒2内部底面上的第二转盘26、设置在所述第一转盘25和所述第二转盘26之间的四根用于竖直搅拌的第一搅拌杆27、穿插设置在所述第一搅拌杆27之间的且倾斜设置的第二搅拌杆28、设置在所述第二搅拌杆28两端的固定件29、设置在其中一个所述固定件29上的驱动杆291；

如图1和图2所示，所述驱动机构7包括：用于驱动所述取样筒1的驱动螺杆71、通过轴承设置在所述驱动螺杆71底端的挤压板73、套装在所述驱动螺杆71上的固定板72、设置在所述驱动螺杆71顶部用于驱动所述驱动螺杆71的固定旋钮75，所述驱动环141通过一个贯穿所述驱动螺杆71的连杆驱动，并且连杆顶端设置粉碎柱驱动电机74，所述固定板72固定在所述支架4上，且所述固定板72上滑动设置一个驱动螺圈721，所述驱动螺杆71转动设置在所述驱动螺圈721内；

如图1和图2所示，所述处理筒2和所述取样筒1两侧均设置有可伸缩的支架4，所述取样筒1两侧的支架4内侧设置可伸缩的第一滑轨41，所述设置在所述第一滑轨41上的第二滑轨42，所述挤压板73滑动设置在所述第一滑轨41上，并可通过第二滑轨42改变滑动方向，所述第二滑轨42的两端连接至所述处理筒2上设置的支架4；

如图5所示，所述粉碎柱15上设置多个干燥口151，干燥口151可外接干燥风机对土壤样品进行干燥。

如图1和图2所示，所述支架4上设置有第一固定机构5和可伸缩的第二固定机构6。

如图1和图2所示，所述第一固定机构5包括：设置在所述支架4内的固定钻头51、设置在所述固定钻头51上的固定杆52、开设在所述支架4侧面上的L形滑槽53、设置在所述L形滑槽53水平槽上顶部的固定卡槽531，所述固定杆52滑动设置在所述L形滑槽53上。

如图1和图2所示，所述第二固定机构6为一个转动设置在所述支架4底端的支腿。

如图4所示，所述开合机构3包括：转动设置在所述外筒11内壁内的控制环31、用于驱动所述控制环31的开合杆32、多个扇叶状开合片34，每个所述开合片34均通过一个弧形的连接杆33连接到所述控制环31上，所述开合片34的其中的一个底角通过固定轴35固定在所述内筒14的筒壁内，另一个底角上连接连接杆33，各个开合片34旋转到固定轴35内侧时完整拼接在一起形成一个圆盘，各个开合片34旋转到固定轴35外侧时形成绽开的花朵状结构，所述开合杆32转动设置在所述固定槽12内。

每个所述开合片34的厚度均为：5mm。

如图7和图8所示，所述固定件29的夹角为105°。

如图7所示，所述第一转盘25上设置多个筛孔。

所述固定旋钮75也可外接电机进行旋转。

本发明的使用方法：

本发明的装置在取样时：

通过驱动机构7的驱动螺杆71在驱动螺圈721内转动完成向下递进，同时带动挤压板73在第一滑轨41上滑动，通过取样筒1的外筒11的切割刀13和内筒14的粉碎柱15向土壤内压进，打开取样柱15外接的干燥机对土壤进行干燥，完成取样筒1的压进；

当取样筒1采集到的足够的土壤样本后，转动固定槽12内的开合杆32，通过齿轮传动，使控制环31完成转动，控制环31转动后通过连接杆33带动每个开合片34以固定轴35为中心旋转，使每个开合片34的顶角开始汇合，直至多个开合片34组成一个圆盘，将内筒14的底面密封，旋转驱动机构7的驱动螺杆71使取样筒1离开土壤。

本发明取样后对土壤样品和处理试剂进行混合：

通过取样筒1上连接的支架4上的第一滑轨41使取样筒1的底面上升至与处理箱2顶端平齐，通过第二滑轨42将取样筒1移动至处理箱2的顶端，同时，驱动螺杆71通通过驱动螺圈721在固定板72上滑动，打开开合机构3使土壤样品进入处理箱2内，完成土壤样品的传输；

土壤样品进入处理箱2后，通过进液口22将需要添加的处理试剂加入至处理箱2内，使固定件29上连接的驱动杆291转动，使第二搅拌杆28转动，第二搅拌杆28转动，带动第一转盘25和第二转盘26转动，从而使第一搅拌杆27转动，完成土壤样品和处理试剂的搅拌混合。

Claims (8)

1.一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，主要包括：可快速对土壤进行取样的取样筒（1）、用于支撑所述取样筒（1）的支架（4）、用于对采取土壤样品进行分析处理的多个处理筒（2）、设置在所述取样筒（1）内用于密封和解封所述取样筒（1）的开合机构（3）、设置在所述取样筒（1）上用于挤压所述取样筒（1）插入和拔出土壤的驱动机构（7）；

所述取样筒（1）包括：设置在所述取样筒（1）内的外筒（11）、贯穿至所述取样筒（1）内且位于所述外筒（11）一侧的固定槽（12）、设置在所述取样筒（1）底面外圈上的切割刀（13）、设置在所述外筒（11）内用于对土壤进行粉碎的内筒（14）；

所述内筒（14）内设置多根粉碎柱（15），且每根所述粉碎柱（15）上设置有从动齿（142），在所述内筒（14）内设置环形的用于驱动所述从动齿（142）的驱动环（141），所述从动齿（142）围绕所述驱动环（141）设置；

所述处理筒（2）包括：设置在所述处理筒（2）顶部的用于土壤样品进入的进样口（21）、设置在所述处理筒（2）顶部的用于处理试剂进入的进液口（22）、设置在所述处理筒（2）内部的用于加快土壤样品和处理试剂混合的搅拌机构（23）；

所述搅拌机构（23）包括：设置在所述处理筒（2）顶部的转轴（24）、连接在所述转轴（24）上的第一转盘（25）、转动设置在所述处理筒（2）内部底面上的第二转盘（26）、设置在所述第一转盘（25）和所述第二转盘（26）之间的四根用于竖直搅拌的第一搅拌杆（27）、穿插设置在所述第一搅拌杆（27）之间的且倾斜设置的第二搅拌杆（28）、设置在所述第二搅拌杆（28）两端的固定件（29）、设置在其中一个所述固定件（29）上的驱动杆（291）；

所述驱动机构（7）包括：用于驱动所述取样筒（1）的驱动螺杆（71）、通过轴承设置在所述驱动螺杆（71）底端的挤压板（73）、套装在所述驱动螺杆（71）上的固定板（72）、设置在所述驱动螺杆（71）顶部用于驱动所述驱动螺杆（71）的固定旋钮（75），所述驱动环（141）通过一个贯穿所述驱动螺杆（71）的连杆驱动，并且连杆顶端设置粉碎柱驱动电机（74），所述固定板（72）固定在所述支架（4）上，且所述固定板（72）上滑动设置一个驱动螺圈（721），所述驱动螺杆（71）转动设置在所述驱动螺圈（721）内；

所述处理筒（2）和所述取样筒（1）两侧均设置有可伸缩的支架（4），所述取样筒（1）两侧的支架（4）内侧设置可伸缩的第一滑轨（41），设置在所述第一滑轨（41）上的第二滑轨（42），所述挤压板（73）滑动设置在所述第一滑轨（41）上，并可通过第二滑轨（42）改变滑动方向，所述第二滑轨（42）的两端连接至所述处理筒（2）上设置的支架（4）;

所述开合机构（3）包括：转动设置在所述外筒（11）内壁内的控制环（31）、用于驱动所述控制环（31）的开合杆（32）、多个扇叶状开合片（34），每个所述扇叶状开合片（34）均通过一个弧形的连接杆（33）连接到所述控制环（31），所述扇叶状开合片（34）的其中的一个底角通过固定轴（35）固定在所述内筒（14）的筒壁内，另一个底角上连接连接杆（33），各个扇叶状开合片（34）旋转到固定轴（35）内侧时完整拼接在一起形成一个圆盘，各个扇叶状开合片（34）旋转到固定轴（35）外侧时形成绽开的花朵状结构，所述开合杆（32）转动设置在所述固定槽（12）内；

所述粉碎柱（15）上设置多个干燥口（151）。

2.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，所述支架（4）上设置有第一固定机构（5）和第二固定机构（6）。

3.如权利要求2所述的一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，所述第一固定机构（5）包括：设置在所述支架（4）内的固定钻头（51）、设置在所述固定钻头（51）上的固定杆（52）、开设在所述支架（4）侧面上的L形滑槽（53）、设置在所述L形滑槽（53）水平槽上顶部的固定卡槽（531），所述固定杆（52）滑动设置在所述L形滑槽（53）上。

4.如权利要求2所述的一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，所述第二固定机构（6）为一个转动设置在所述支架（4）底端的支腿。

5.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，每个所述扇叶状开合片（34）的厚度均为：5mm。

6.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，所述固定件（29）是由两个夹角为90°-120°的金属板材组成。

7.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，所述第一转盘（25）上设置多个筛孔。

8.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤治理用磁性检测分析装置，其特征在于，所述固定旋钮（75）也可外接电机进行旋转。

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