CN207764076U - 注射式测定纳米零价铁的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种注射式测定纳米零价铁的装置，包括内部设有立板的箱体，位于立板上的U型管、带支口的反应管、导管和震动装置；所述U型管包括带刻度线的第一测试管、带刻度线的第二测试管和长橡胶管，所述导管两端分别借助橡皮塞与第一测试管和反应管相连，所述第一测试管和第二测试管借助测试管管夹垂直固定在立板上，所述反应管借助反应管管夹垂直固定在立板上；所述震动装置位于反应管底部。本实用新型方便携带，不受温度、含氧量等外界因素的影响，可以在野外场地进行使用本方法操作简单，使用方便，很容易掌握；加入了振动装置使铁与稀盐酸充分接触，使反应加快，试验时间缩短。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理领域，尤其是用铁粉作为修复剂的水处理技术，具体的涉及注射式测定纳米零价铁的装置。
背景技术
随着现代工农业的快速发展,一些有毒有害污染物进入土壤及地下水中，给人们的生活及环境带来了不利影响。如何有效地去除或减小染染物对环境造成的危害，越来越受到人们的重视。
近年来，纳米修复技术在环境科学领域获得了长足进步。纳米零件铁颗粒大小1-100nm，随着粒子直径减小，纳米粒子的表面积和表面能迅速增大。研究表明,零价铁材料尤其是纳米级零价铁材料由于具有高的反应活性,可修复多种环境污染物等特点,成为目前环境污染修复技术中一个非常活跃的研究领域。纳米级零价铁可有效降解如卤代烃、卤代烯烃、卤代芳香烃、有机氯农药等很多有机物，也能用纳米零价铁来去除水体中的硝酸盐氮及地表水体中重金属Cr(Ⅵ)等的无机环境污染物。
但是，在实际应用中，纳米零价铁材料仍然存在一些问题需要解决,如纳米零价铁合成条件不易控制,极易团聚,空气稳定性差。这些因素都对纳米铁材料的制备和使用提出了严峻的挑战。因此，快速测定铁粉中零价铁的含量就成为一项十分重要的工作；对于铁粉中零价铁含量的测定，有必要寻找一种简便可行、测量结果准确可靠的方法，为铁粉在各种领域的应用提供保障。
发明内容
本实用新型为解决现有技术问题，提供了一种制作成本低、操作简单、测试时间短、可以随时随地准确测定纳米级及微米级铁粉中零价铁含量的注射式测定纳米零价铁的装置。
本实用新型采用的技术方案为：注射式测定纳米零价铁的装置，包括内部设有立板的箱体，位于立板上的U型管、带支口的反应管、导管和震动装置；所述U型管包括带刻度线的第一测试管、带刻度线的第二测试管和长橡胶管，所述第一测试管和第二测试管底部借助长橡胶管相连；所述导管两端分别借助橡皮塞与第一测试管和反应管相连，所述第一测试管和第二测试管借助测试管管夹垂直固定在立板上，所述反应管借助反应管管夹垂直固定在立板上；所述震动装置位于反应管底部。
进一步的，所述第一测试管和第二测试管底部为宝塔嘴型
进一步的，所述导管由两个L型玻璃管和短橡胶管组成，两个L型玻璃管借助短橡胶管相连。
进一步的，所述震动装置包括从上到下依次固定连接的套筒、震动电机和底座，所述反应管底部位于套筒内、所述底座固定在立板上。
进一步的，所述底座为中空方盒，所述立板上设有垂直开孔槽，所述底座的背板借助丁字螺杆与立板固定连接；所述丁字螺杆一端穿过底座的背板和开孔槽固定在立板上、另一端借助螺帽与底座的背板相固定。
进一步的，所述测试管管夹和反应管管夹均为松紧可调式管夹。
本实用新型获得的有益效果为：1、U型管第一测试管、第二测试管液面，在读数时调平，避免了第一测试管、第二测试管液面不相平造成的气体体积偏大或偏小的缺点，使测得的气体体积更准确；2、U型管第一测试管、第二测试管的等液面调节，使测试管内的压强与大气压平衡，避免了U型管第一测试管、第二测试管有液面差时测得的压强偏大或偏小的缺点，保证了本实用新型装置测试精度；3、U型管第一测试管、第二测试管标有相同刻度，便于精确调整等液面高度，使测试结果误差更小；4、松紧可调式管夹，使用时更灵活；5、本实用新型的振动装置，使酸与铁粉接触充分，反应更彻底更完全，既节省了测试时间，又提高了测试精度；6、位于立板上的U型管及测试管，一体式装置利于观测及测试系统的密闭性，同时也解决了手持测试管测试的不便；7、测试管的注酸支口，简单、实用、由于采用了适当强度的橡皮塞，针头拔出后不漏气，减少了测试误差，节省了反应空间；8、本装置方便携带，在室内或野外场地均可以使用；9、本方法操作简单，使用方便，很容易掌握。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
其中1代表箱体、2代表立板、3代表支口、4代表反应管、5代表导管、6代表第一测试管、7代表第二测试管、8代表长橡胶管、9代表测试管管夹、10代表反应管管夹、11代表套筒、12代表震动电机、13代表底座、14代表开孔槽、15代表丁字螺杆。
具体实施方式
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
如图1所示，注射式测定纳米零价铁的装置，其特征在于：包括内部设有立板2的箱体1，位于立板2上的U型管、带支口3的反应管4、导管5和震动装置；所述U型管包括带刻度线的第一测试管6、带刻度线的第二测试管7和长橡胶管8，所述第一测试管6和第二测试管7底部借助长橡胶管8相连；所述导管5两端分别借助橡皮塞与第一测试管6和反应管4相连，所述第一测试管6和第二测试管7借助测试管管夹9垂直固定在立板2上，所述反应管4借助反应管管夹10垂直固定在立板2上；所述震动装置位于反应管4底部。所述第一测试管6和第二测试管7底部为宝塔嘴型。所述导管5由两个L型玻璃管和短橡胶管组成，两个L型玻璃管借助短橡胶管相连。所述震动装置包括从上到下依次固定连接的套筒11、震动电机12和底座13，所述反应管4底部位于套筒11内、所述底座13固定在立板2上。所述底座13为中空方盒，所述立板2上设有垂直开孔槽14，所述底座13的背板借助丁字螺杆15与立板2固定连接；所述丁字螺杆15一端穿过底座13的背板和开孔槽14固定在立板2上、另一端借助螺帽与底座13的背板相固定。
具体实施时：将U型管中装入适量的水，反应管4中加入适量铁粉，将U型管和导管5及反应管4借助橡皮塞密封好；旋松底座13上的螺帽，调节底座13、震动电机12和套筒11的高度使反应管4管底与套筒11底部接触，再旋紧螺帽将底座13固定；然后从反应管4的支口中缓慢注射进稍过量的稀盐酸，旋松反应管管夹10，启动震动电机12，铁粉与稀盐酸混合并发生化学反应，在振动力作用下，铁粉与稀盐酸充分接触，反应速度加快。
反应产生的气体，推动U型管中液体上升，反应结束后调整U型管第一测试管6和第二测试管7，使其液面水平，反应前后的体积差，即为产生的氢气体积，恢复常温后测得气温及大气压，采用公式PV＝nRT，计算氢气的摩尔数，并利用反应方式Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑，算出纳米零价铁的质量。
实施例1
a.配置浓盐酸与水的体积比为1:1的稀盐酸300ml；
b.将第一测试管6和第二测试管7放入测试管管夹9中，用长橡胶管8将其连接，注入适量自来水；
c.在反应管4中加入适量铁粉，将第一测试管6和导管5及反应管4借助橡皮塞密封连接好；
d.调节底座13高度，使反应管4下部与套筒11底部接触；
e.记录此时的液面读数；
f.称取包覆型NZVI 30.36mg，分成等量的3份，每份10.12mg，选取其中的1份用注射器从支口3将稍过量的稀盐酸注入反应管4内；
g.待反应完全后，观察第一测试管6和第二测试管7的液面，若不在一个平面上时，上下调节左第一测试管6或第二测试管7的高度，使其液面相平，记录此时的液面读数，反应后第一测试管6和第二测试管7的液面比反应前的液面上升了2.9ml，即产生的氢气体积为2.9ml；反应完成所用时间为23分钟；
h.用电子气压计测量此时的大气压为98.36Kpa，气温为16.8℃；
i.根据公式PV＝nRT，计算氢气的摩尔数为0.12mM，根据反应方程式Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑，纳米铁的摩尔数为0.12mM，即为6.72mg，由此计算所测包覆型NZVI中零价铁含量为6.72/10.12*100％＝66.4％。
k.重复上面步骤b-f，并将第g步中第一测试管6和第二测试管7发生反应后启动本实用新型的振动装置(启动前，应旋松反应管管夹10)，重复步骤g-h，反应完成后，产生的氢气的摩尔数仍为0.12mM，纳米铁的重量为6.72mg，反应所用时间为13分钟；
l.用标准测气装置，对第3份包覆型NZVI与稀盐酸反应后的氢气进行测定并对纳米铁进行计算，测得纳米铁的质量为6.78mg。
由此算得，本装置的实验误差精度为0.88％。
实施例2
a.配置浓盐酸与水的体积比为1:1的稀盐酸300ml；
b.将第一测试管6和第二测试管7放入测试管管夹9中，用长橡胶管8将其连接，注入适量自来水；
c.在反应管4中加入适量铁粉，将第一测试管6和导管5及反应管4借助橡皮塞密封连接好；
d.调节底座13高度，使反应管4下部与套筒11底部接触；
e.记录此时的液面读数；
f.称取包覆型NZVI 60.60mg，分成等量的3份，每份20.30mg，选取其中的1份用注射器从支口将稍过量的稀盐酸注入测试管内；
g.待反应完全后，观察第一测试管6和第二测试管7的液面，若不在一个平面上时，上下调节左第一测试管6或第二测试管7的高度，使其液面相平，记录此时的液面读数，反应后第一测试管6和第二测试管7的液面比反应前的液面上升了6.1ml，即产生的氢气体积为6.1ml；反应完成所用时间为28分钟；
h.用电子气压计测量此时的大气压为98.63Kpa，气温为16.7℃；
i.根据公式PV＝nRT，计算氢气的摩尔数为0.25mM，根据反应方程式Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑，纳米铁的摩尔数为0.25mM，即为14.0mg，由此计算所测包覆型NZVI中零价铁含量为14.0/20.3*100％＝68.9％。
k.重复上面步骤b-f，并将第g步中第一测试管6和第二测试管7发生反应后启动本实用新型的振动装置(启动前，应旋松反应管管夹10)，重复步骤g-h，反应完成后，产生的氢气的摩尔数仍为0.25mM，纳米铁的重量为14.0mg，反应所用时间为17分钟；
l.用标准测气装置，对第3份包覆型NZVI与稀盐酸反应后的氢气进行测定并对纳米铁进行计算，测得纳米铁的质量为14.12mg。
由此算得，本装置的实验误差精度为0.84％
从实例可以看出，本实用新型能准确测定纳米零价铁的含量，解决了手持仪器观测的不便，振动装置，节省了测试时间，提高了工作效率。
Claims (6)
1.注射式测定纳米零价铁的装置，其特征在于：包括内部设有立板(2)的箱体(1)，位于立板(2)上的U型管、带支口(3)的反应管(4)、导管(5)和震动装置；所述U型管包括带刻度线的第一测试管(6)、带刻度线的第二测试管(7)和长橡胶管(8)，所述第一测试管(6)和第二测试管(7)底部借助长橡胶管(8)相连；所述导管(5)两端分别借助橡皮塞与第一测试管(6)和反应管(4)相连，所述第一测试管(6)和第二测试管(7)借助测试管管夹(9)垂直固定在立板(2)上，所述反应管(4)借助反应管管夹(10)垂直固定在立板(2)上；所述震动装置位于反应管(4)底部。
2.根据权利要求1所述注射式测定纳米零价铁的装置，其特征在于：所述第一测试管(6)和第二测试管(7)底部为宝塔嘴型。
3.根据权利要求1所述注射式测定纳米零价铁的装置，其特征在于：所述导管(5)由两个L型玻璃管和短橡胶管组成，两个L型玻璃管借助短橡胶管相连。
4.根据权利要求1所述注射式测定纳米零价铁的装置，其特征在于：所述震动装置包括从上到下依次固定连接的套筒(11)、震动电机(12)和底座(13)，所述反应管(4)底部位于套筒(11)内、所述底座(13)固定在立板(2)上。
5.根据权利要求4所述注射式测定纳米零价铁的装置，其特征在于：所述底座(13)为中空方盒，所述立板(2)上设有垂直开孔槽(14)，所述底座(13)的背板借助丁字螺杆(15)与立板(2)固定连接；所述丁字螺杆(15)一端穿过底座(13)的背板和开孔槽(14)固定在立板(2)上、另一端借助螺帽与底座(13)的背板相固定。
6.根据权利要求1所述注射式测定纳米零价铁的装置，其特征在于：所述测试管管夹(9)和反应管管夹(10)均为松紧可调式管夹。
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