CN114014387A - 填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，包括实验反应组件、固定台架和计算机，实验反应组件包括实验筒、加热网片、载物组件、曝气组件；固定台架底部设置有储样罐和检测罐；实验筒设置在固定台架内部底端；加热网片设置在外筒和保温桶之间；载物组件包括载物盒和安装轴，安装轴活动设置在实验筒内部，载物盒与安装轴活动连接，曝气组件设置在实验筒内部；本发明结构简单，实验检测准确性高，能够有效的污染地下水进行修复。
Description
技术领域
本发明涉及水污染修复技术领域，具体涉及填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置。
背景技术
地下水是人类赖以生存的宝贵资源，自进入工业化社会以来，作为重要的城乡供水水源的地下水，由于人类活动的影响，大量污染物进入地下水环境，使得地下水不可避免的受到了污染，并且逐年加剧。
HCHs(六氯环已烷)是重要的有机合成中间体，随着精细化工行业的发展，大量硝基苯进入环境中。硝基苯化学结构稳定，在水中可以长期存在。HCHs可通过呼吸道和皮肤吸收进入人体，对血液、肝、呼吸系统以及中枢神经系统造成破坏，还会引起中毒性肝病、肝脏脂肪变性。由于HCHs在环境中的持久性和巨大危害，被美国环境保护局列入“优先污染物”名单，也被列入我国“水中优先控制污染物黑名单”。目前，国内外针对废水中硝基苯类污染物的处理技术主要有生物法、物理法、氧化法、还原法等。综合简单方便、经济高效等方面，零价铁还原法是目前最为经济便捷且最有前景的治理方法。生物炭负载纳米零价铁制成的催化材料BC-nZVI可以高效去除并降解废水中的有机污染物。生物炭是生物质在限氧或绝氧条件下经高温裂解得到的产物，在制备过程中会形成多孔结构，因此具有很大的比表面积，能够吸附大量污染物，同时也为纳米粒子提供了负载位点。生物炭具有便宜易得、吸附能力强、稳定性高、对环境友好等优势，是一种优良的载体。
鉴于地下水污染的严重性，人们投入大量人力物力对污染地下水修复技术进行研究。搭建设计科学的、易操作的、经济效用高的地下水污染过程模拟与修复装置成为从事地下水修复研究的实验室关注的热点问题。但是现有的实验仪器相对简单且环境还原能力不强，难以反映复杂的现场地热水文地质特征，因此现有的原位修复富氮地热水室内模拟并不能完全代表实际情况；现有实验装置只能单独模拟一种修复技术，当模拟另一种修复技术时，需要重新布设各项修复部件，无形中增加科研工作者的工作量和工作成本，降低工作效率。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了结构简单、实验检测准确的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置。
本发明的技术方案为：填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，包括实验反应组件、固定台架和计算机，实验反应组件包括实验筒、加热网片、载物组件、曝气组件；固定台架为底部封闭的矩形框架，固定台架底部设置有储样罐和检测罐；实验筒设置在固定台架内部底端，实验筒上端设置有筒盖，筒盖下端面设置有卡槽，筒盖下端面中心位置设置有固定座，实验筒包括外筒和保温桶，保温桶套设在外筒的内部，外筒和保温桶分别与卡槽活动卡接，保温桶内部设置有温度感应装置和温控装置，保温桶内部底端中心位置设置有安装座，保温桶和检测罐连接，连接处设置有电磁阀；加热网片设置在外筒和保温桶之间；载物组件包括载物盒和安装轴，安装轴的上端与固定座活动连接，安装轴的下端与安装座活动连接，安装轴左右两侧轴向设置有两个滑槽，载物盒有两个，两个载物盒上均设置有滑轨，载物盒通过滑轨与安装轴上的滑槽活动连接，载物盒上活动铰接有盒盖，盒盖与载物盒连接处设置有卡扣，载物盒内部设置有载物腔，载物腔和盒盖上设置有若干微孔；曝气组件有两个，曝气组件包括弧形布水板和曝气管和曝气泵，弧形布水板设置在保温筒内部底端两侧，弧形布水板内侧面设置有多个布水孔，曝气管设置在弧形布水板内部，曝气泵设置在保温筒内部，曝气泵的出水端与曝气管连接，曝气泵的进水端与储样罐连接，连接处设置有流量调节器；温控装置、电磁阀、曝气泵、流量调节器和计算机均由外部供电设备提高电源，计算机分别与温度感应装置、温控装置、电磁阀、曝气泵和流量调节器连接。
进一步地，安装轴上轴向均匀设置有4个滑槽，载物盒设置有4个，4个载物盒分别通过滑轨与安装轴上的4个滑槽活动连接，设置4个载物盒，使得污染地下水与BC/nZVI复合材料的接触面积增大，缩短了污染地下水的处理周期。
进一步地，载物盒内部均匀设置有8个载物腔，设置8个载物腔能够使得BC/nZVI复合材料最大限度的平铺在载物腔内部，提高BC/nZVI复合材料的工作效率。
进一步地，实验筒底部设置有抽拉板，抽拉板与固定台架的底部卡接，使用时，工作人员能够将实验筒从固定台架底部抽出，BC/nZVI复合材料装填完毕后，再将实验筒推进固定台架底部，大大节省了空间，使得整个装置结构更为紧凑。
进一步地，曝气管由4个上下连接在一起的弧形管组成，4个弧形管的内侧设置有曝气孔，增加污染地下水与空气的接触面积，提高处理效率。
进一步地，固定台架底端设置有行走轮，便于工作人员对装置进行移动。
进一步地，安装轴的下端设置有卡孔，安装座上活动设置有顶珠，顶珠能够卡接在卡孔内，使得安装轴与安装座之间连接更加紧密，避免实验过程中，安装轴脱落，提高了试样结构的准确性。
本发明的工作原理为：使用前，先将BC/nZVI复合材料装填在载物腔内部，再将载物盒安装在安装轴上，可以根据污染地下水的污染程度选择载物盒的个数以及BC/nZVI复合材料的装填量；然后将安装轴固定在安装座上，将筒盖与实验筒进行卡接连接；最后将实验筒推进固定台架底部；使用时，将温度感应装置、温控装置、电磁阀、曝气泵和流量调节器分别与计算机连接，温度感应装置、温控装置、电磁阀、曝气泵、流量调节器和计算机由外部电源设备供电；通过流量调节器控制进水流量，通过温度感应装置、温控装置同时控制保温筒内部温度，当污染地下水在保温管内反应一段时间后，通过计算机控制电磁阀开启，抽取检测罐内部水样进行HCHs浓度检测，由计算机绘制地下水中HCHs含量与BC/nZVI复合材料的装填量、反应时间、反应温度和水流速度的标准曲线图；通过控制变量确定最佳反应时间、反应温度、水流速度和BC/nZVI复合材料的装填量。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本装置采用电脑作为整个系统的控制端和数据反馈端，使得整个系统的智能化程度大大提高，应用温度感应装置、温控装置对反应器的运行状况进行监测，使得其监测结果更为精确，减少了人工操作的误差；通过流量调剂器模拟地下水的流速，克服了传统实验装置的缺陷，提高了实验数据的准确性。
附图说明
图1是本发明的正视剖面图；
图2是本发明的左视剖面图；
图3是本发明的载物盒与安装轴的连接示意图；
图4是本发明的安装轴与安装座的连接示意图；
图5是本发明的载物盒的结构示意图；
图6是本发明的弧形布水板的结构示意图；
图7是本发明的曝气管的结构示意图；
其中，1-实验反应组件、10-实验筒、100-外筒、101-保温桶、102-安装座、1020-顶珠、11-加热网片、12-载物组件、120-载物盒、121-安装轴、1210-卡孔、122-滑槽、123-滑轨、124-盒盖、125-载物腔、13-曝气组件、130-弧形布水板、131-曝气管、132-曝气泵、133-流量调节器、14-储样罐、15-检测罐、17-筒盖、18-抽拉板、2-固定台架、3-计算机。
具体实施方式
实施例：如图1、2所示的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，包括实验反应组件1、固定台架2和计算机3，实验反应组件1包括实验筒10、加热网片11、载物组件12、曝气组件13；固定台架2为底部封闭的矩形框架，固定台架2底部设置有储样罐14和检测罐15，固定台架2底端设置有行走轮；
如图2所示，实验筒10设置在固定台架2内部底端，实验筒10底部设置有抽拉板18，抽拉板18与固定台架2的底部卡接，实验筒10上端设置有筒盖17，筒盖17下端面设置有卡槽，筒盖17下端面中心位置设置有固定座，实验筒10包括外筒100和保温桶101，保温桶101套设在外筒100的内部，外筒100和保温桶101分别与卡槽活动卡接，保温桶101内部设置有温度感应装置和温控装置，保温桶101内部底端中心位置设置有安装座102，保温桶101和检测罐15连接，连接处设置有电磁阀；加热网片11设置在外筒100和保温桶101之间；
如图3、4、5所示，载物组件12包括载物盒120和安装轴121，安装轴121的上端与固定座活动连接，安装轴121的下端设置有卡孔1210，安装座102上活动设置有顶珠1020，顶珠1020能够卡接在卡孔1210内；安装轴121左右两侧轴向设置有两个滑槽122，载物盒120有两个，两个载物盒120上均设置有滑轨123，载物盒120通过滑轨123与安装轴121上的滑槽122活动连接，载物盒120上活动铰接有盒盖124，盒盖124与载物盒120连接处设置有卡扣，载物盒120内部均匀设置有8个载物腔125，载物腔125和盒盖124上设置有若干微孔；优选的，安装轴121上轴向均匀设置有4个滑槽122，载物盒120设置有4个，4个载物盒120分别通过滑轨123与安装轴121上的4个滑槽122活动连接，
如图6、7所示，曝气组件13有两个，曝气组件13包括弧形布水板130和曝气管131和曝气泵132，弧形布水板130设置在保温筒101内部底端两侧，弧形布水板130内侧面设置有多个布水孔，曝气管131设置在弧形布水板130内部，曝气管131由4个上下连接在一起的弧形管组成，4个弧形管的内侧设置有曝气孔，曝气泵132设置在保温筒101内部，曝气泵132的出水端与曝气管131连接，曝气泵132的进水端与储样罐14连接，连接处设置有流量调节器133；
如图1所示，温控装置、电磁阀、曝气泵132、流量调节器133和计算机3均由外部供电设备提高电源，计算机3分别与电子捕获检测器16、温度感应装置、温控装置、电磁阀、曝气泵132和流量调节器133连接，流量调节器13均为市售产品。
使用前，先将BC/nZVI复合材料装填在载物腔125内部，再将载物盒120安装在安装轴121上，可以根据污染地下水的污染程度选择载物盒120的个数以及BC/nZVI复合材料的装填量；然后将安装轴121固定在安装座102上，将筒盖17与实验筒10进行卡接连接；最后将实验筒10推进固定台架2底部；使用时，将温度感应装置、温控装置、电磁阀、曝气泵132和流量调节器133分别与计算机3连接，温度感应装置、温控装置、电磁阀、曝气泵132、流量调节器133和计算机由外部电源设备供电；通过流量调节器133控制进水流量，通过温度感应装置、温控装置同时控制保温筒101内部温度，当污染地下水在保温管101内反应一段时间后，通过计算机3控制电磁阀开启，抽取检测罐15内部水样进行HCHs浓度检测，由计算机3绘制地下水中HCHs含量与BC/nZVI复合材料的装填量、反应时间、反应温度和水流速度的标准曲线图；通过控制变量确定最佳反应时间、反应温度、水流速度和BC/nZVI复合材料的装填量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，其特征在于，包括实验反应组件(1)、固定台架(2)和计算机(3)，所述实验反应组件(1)包括实验筒(10)、加热网片(11)、载物组件(12)、曝气组件(13)；所述固定台架(2)为底部封闭的矩形框架，固定台架(2)底部设置有储样罐(14)和检测罐(15)；所述实验筒(10)设置在固定台架(2)内部底端，实验筒(10)上端设置有筒盖(17)，筒盖(17)下端面设置有卡槽，筒盖(17)下端面中心位置设置有固定座，实验筒(10)包括外筒(100)和保温桶(101)，所述保温桶(101)套设在所述外筒(100)的内部，外筒(100)和保温桶(101)分别与所述卡槽活动卡接，保温桶(101)内部设置有温度感应装置和温控装置，保温桶(101)内部底端中心位置设置有安装座(102)，保温桶(101)和检测罐(15)连接，连接处设置有电磁阀；所述加热网片(11)设置在外筒(100)和保温桶(101)之间；所述载物组件(12)包括载物盒(120)和安装轴(121)，所述安装轴(121)的上端与所述固定座活动连接，安装轴(121)的下端与所述安装座(102)活动连接，安装轴(121)左右两侧轴向设置有两个滑槽(122)，所述载物盒(120)有两个，两个载物盒(120)上均设置有滑轨(123)，载物盒(120)通过所述滑轨(123)与安装轴(121)上的滑槽(122)活动连接，载物盒(120)上活动铰接有盒盖(124)，所述盒盖(124)与载物盒(120)连接处设置有卡扣，载物盒(120)内部设置有载物腔(125)，所述载物腔(125)和盒盖(124)上设置有若干微孔；所述曝气组件(13)有两个，曝气组件(13)包括弧形布水板(130)和曝气管(131)和曝气泵(132)，所述弧形布水板(130)设置在保温筒(101)内部底端两侧，弧形布水板(130)内侧面设置有多个布水孔，所述曝气管(131)设置在弧形布水板(130)内部，所述曝气泵(132)设置在保温筒(101)内部，曝气泵(132)的出水端与曝气管(131)连接，曝气泵(132)的进水端与所述储样罐(14)连接，连接处设置有流量调节器(133)；所述温控装置、电磁阀、曝气泵(132)、流量调节器(133)和计算机均由外部供电设备提高电源，所述计算机(3)分别与温度感应装置、温控装置、电磁阀、曝气泵(132)和流量调节器(133)连接。
2.根据权利要求1所述的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，其特征在于，所述安装轴(121)上轴向均匀设置有4个滑槽(122)，所述载物盒(120)设置有4个，4个载物盒(120)分别通过所述滑轨(123)与安装轴(121)上的4个滑槽(122)活动连接。
3.根据权利要求1所述的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，其特征在于，所述载物盒(120)内部均匀设置有8个载物腔(125)。
4.根据权利要求1所述的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，其特征在于，所述实验筒(10)底部设置有抽拉板(18)，所述抽拉板(18)与固定台架(2)的底部卡接。
5.根据权利要求1所述的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，其特征在于，所述曝气管(131)由4个上下连接在一起的弧形管组成，4个所述弧形管的内侧设置有曝气孔。
6.根据权利要求1所述的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，其特征在于，所述固定台架(2)底端设置有行走轮。
7.根据权利要求1所述的填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置，其特征在于，所述载物盒(120)内部均匀设置有多个载物腔(125)。
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| CN202111229265.5A CN114014387A (zh) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | 填充有BC/nZVI复合材料的模拟原位修复地下水中HCHs的实验装置 |
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2021
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