CN209148690U - 一种模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，包括：用于浸泡废渣混凝土试样的浸泡箱，其内设置有氢氧根离子检测装置、钙离子检测装置和液位检测装置，且浸泡箱设置有一排液管，排液管上设置有一出水阀；以及至少三个供液箱，三个供液箱分别为第一供液箱、第二供液箱和第三供液箱，第一供液箱用于存放氯化氢溶液，第二供液箱用于存放碳酸钠溶液，第三供液箱用于存放氯化钠溶液；每个供液箱通过一个输送装置与浸泡箱连接，输送装置用于把对应的供液箱内的溶液输送给浸泡箱。采用本实用新型浸出试验装置在试验的过程中，不用更换浸泡溶液，便能够调节其pH值和其氯化钠溶液的浓度，降低检测成本以及减少试验误差。

Description

一种模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置

技术领域

本实用新型涉及浸出实验设备技术领域，特别涉及一种模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置。

背景技术

研究发现，废渣的化学成分中含有少量的重金属，且在一定盐度海水条件下浸泡，可以检测到浸出液中也含有少量的重金属，浸出的重金属含量高于一类地表水重金属浓度的上限值，其重金属浸出含量在一定盐度海水范围内随着浸润溶液的盐度的增大而增大，所以，在滨海软土地层中，不能将废渣直接填埋，需考虑经过一定的处理后使用，目前应用最广泛的为废渣混凝土结构，研究发现，废渣混凝土中氢氧化钙占据一定的比例，且对废渣混凝土进行浸泡试验，受析出的氢氧化钙的影响，浸泡溶液的pH值随浸泡时间的增加而增大，这对废渣混凝土含量(包括重金属)的析出有一定的影响。为了测定废渣混凝土在一定盐度海水条件下长期浸泡的重金属含量析出量，目前常用的方法有参考《放射性废物固化体长期浸出试验》(GB7023-86)的浸出试验，其特点是通过不停的更换浸泡溶液来削减浸泡溶液的pH值对废渣混凝土浸出的影响，但该方法受更换浸泡溶液次数的影响，更换次数越多，单次浸泡时间越短，浸泡溶液的pH值对废渣混凝土浸出的影响越小，但如此以来，不利于控制检测成本，且将产生较大的误差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，从而克服现有试验设备中浸泡溶液更换次数多，废渣混凝土试样单次浸泡时间短，检测成本高以及试验误差大的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，包括：浸泡箱，其用于浸泡废渣混凝土试样，该浸泡箱内设置有氢氧根离子检测装置、钙离子检测装置和液位检测装置，且该浸泡箱设置有一排液管，所述排液管上设置有一出水阀；以及至少三个供液箱，三个所述供液箱分别为第一供液箱、第二供液箱和第三供液箱，所述第一供液箱用于存放氯化氢溶液，所述第二供液箱用于存放碳酸钠溶液，所述第三供液箱用于存放氯化钠溶液；每个所述供液箱通过一个输送装置与所述浸泡箱连接，所述输送装置用于把对应的所述供液箱内的溶液输送给所述浸泡箱。

优选地，上述技术方案中，每个所述输送装置包括连接管和水泵，所述水泵设置于所述连接管上，所述连接管的一端与相应的所述供液箱连接，且所述连接管的另一端与所述浸泡箱连通。

优选地，上述技术方案中，每个所述供液箱高于所述浸泡箱，每个所述输送装置包括连接管，所述连接管上设置有一进水阀，所述连接管的上端与相应的所述供液箱连接，且所述连接管的下端与所述浸泡箱连通。

优选地，上述技术方案中，所述第二供液箱的所述连接管与所述浸泡箱连通的一端位于所述浸泡箱的底部，且所述钙离子检测装置位于所述废渣混凝土试样的上方。

优选地，上述技术方案中，还包括一浸出液容器，所述排液管与所述浸出液容器连接。

优选地，上述技术方案中，所述废渣混凝土试样通过吊绳悬吊于所述浸泡箱中。

优选地，上述技术方案中，所述第一供液箱内的所述氯化氢溶液的浓度与所述第二供液箱内的所述碳酸钠溶液的浓度之比为2:1。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型的浸出试验装置利用两个供液箱分别存放氯化氢溶液和碳酸钠溶液，在试验过程中，利用氢氧根离子检测装置实时检测浸泡箱内浸泡溶液的氢氧根离子含量，当检测到浸泡溶液中氢氧根离子含量高于设定值时，将第一供液箱中的氯化氢溶液输送至浸泡箱中与浸泡过程中产生的氢氧化钙反应生成氯化钙和水，降低浸泡溶液的pH值，因为氯化钙属于盐类，为了维持浸泡溶液的盐度不变，需要另一种溶液去除浸泡溶液中的钙离子，所以当钙离子检测装置检测到浸泡溶液中钙离子的含量高于设定值时，将第二供液箱中的碳酸钠溶液输送至浸泡箱中与浸泡溶液中的氯化钙反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，由于浸泡箱中的氯化钠溶液在反应物增加的过程中浓度变低，而最终又通过生成氯化钠的方式将浸泡溶液中的氯化钠溶液提高到原来的浓度，以使浸泡箱中的氯化钠溶液的浓度维持不变，在废渣混凝土试样试验的过程中，不用更换浸泡溶液，便能够调节其pH值和其氯化钠溶液的浓度，降低检测成本以及减少试验误差。

2.本实用新型浸出试验装置还包括一浸出液容器，浸泡箱底部的排水口通过排液管与浸出液容器连通，通过控制排液管上出水阀的开闭，能够使浸泡箱内浸泡溶液的液位维持一定的高度。

附图说明

图1是根据本实用新型的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置的主体结构示意图。

主要附图标记说明：

1-高液位传感器，2-低液位传感器，3-出水阀，4-氢氧根离子传感器，5- 废渣混凝土试样，6-氯化钠溶液，7-浸泡箱，8-第一连接管，9-控制器，10- 第一水泵，11-第二连接管，12-排液管，13-浸出液容器，14-浸出溶液，15- 第一供液箱，16-氯化氢溶液，17-第一进水阀，18-吊绳，19-第二水泵，20- 第二进水阀，22-第二供液箱，23-碳酸钠溶液，24-第三连接管，25-第四连接管，26-钙离子传感器，27-第三供液箱，28-第三水泵，29-第三进水阀，30- 第五连接管，31-第六连接管。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1显示了根据本实用新型优选实施方式的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置的结构示意图。该浸出试验装置包括浸泡箱7以及至少三个供液箱。参考图1，浸泡箱7用于浸泡废渣混凝土试样5，能够存放废渣混凝土试样5以及浸泡废渣混凝土试样5的浸泡溶液，以给废渣混凝土试样5提供长期浸出试验的场所，浸泡箱7内设置有氢氧根离子检测装置、钙离子检测装置和液位检测装置，分别用于检测浸泡箱7内浸泡溶液的氢氧根离子含量、钙离子含量和浸泡溶液液位的高低，且浸泡箱7设置有一排液管 12，用于向外排放浸泡箱7内的浸泡溶液，排液管12上设置有一出水阀3。供液箱数量为至少三个，三个供液箱分别为第一供液箱15、第二供液箱22和第三供液箱27，第一供液箱15用于存放氯化氢溶液16，第二供液箱22用于存放碳酸钠溶液23，第三供液箱27用于存放氯化钠溶液6，每个供液箱通过一输送装置与浸泡箱7连接，输送装置用于把对应的供液箱内的溶液输送给浸泡箱7。其中，氢氧根离子检测装置为氢氧根离子传感器4；钙离子检测装置为钙离子传感器26；液位检测装置可为一液位传感器单独检测，也可为两个液位传感器共同检测，优选两个液位传感器共同检测的情况，其中一个为高液位传感器1，另一个为低液位传感器2，高液位传感器1位于低液位传感器2的上方。本实用新型的浸出试验装置利用两个供液箱分别存放氯化氢溶液16和碳酸钠溶液23，在试验过程中，利用氢氧根离子检测装置实时检测浸泡箱7内浸泡溶液的氢氧根离子含量，当检测到浸泡溶液中氢氧根离子含量高于设定值时，将第一供液箱15中的氯化氢溶液16输送至浸泡箱7中与浸泡过程中产生的氢氧化钙反应生成氯化钙和水，降低浸泡溶液的pH值，因为氯化钙属于盐类，为了维持浸泡溶液的盐度不变，需要另一种溶液去除浸泡溶液中的钙离子，所以当钙离子检测装置检测到浸泡溶液中钙离子的含量高于设定值时，将第二供液箱22中的碳酸钠溶液23输送至浸泡箱7中与浸泡溶液中的氯化钙反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，由于浸泡箱7中的氯化钠溶液6在反应物增加的过程中浓度变低，而最终又通过生成氯化钠的方式将浸泡溶液中的氯化钠溶液6提高到原来的浓度，以使浸泡箱7中的氯化钠溶液6的浓度维持不变，在废渣混凝土试样5试验的过程中，不用更换浸泡溶液，便能够调节其pH值和其氯化钠溶液6的浓度，降低检测成本以及减少试验误差。

继续参考图1，优选地，每个输送装置包括连接管和水泵，水泵设置于连接管上，以能够给连接管内的溶液提供驱动力，连接管的一端与相应的供液箱连接，且连接管的另一端与浸泡箱7连通。每个输送装置与相应的供液箱和浸泡箱7的连接方式为：第一供液箱15的出口通过第一连接管8与第一水泵10的进口连接，第一水泵10的出口通过第二连接管11与浸泡箱7连通，且第二连接管11上设置有一第一进水阀17，以调节氯化氢溶液16流量的大小；第二供液箱22的出口通过第三连接管24与第二水泵19的进口连接，第二水泵19的出口通过第四连接管25与浸泡箱7连通，且第四连接管25上设置有一第二进水阀20，以调节碳酸钠溶液23流量的大小；第三供液箱27的出口通过第五连接管30与第三水泵28的进口连接，第三水泵28的出口通过第六连接管31与浸泡箱7连通，且第六连接管31上设置有一第三进水阀29，以调节氯化钠溶液6流量的大小。所有的供液箱均采用水泵和连接管与浸泡箱7连接的方式，由水泵提供驱动力，以将供液箱内的溶液输送至浸泡箱7 内，且能够根据试验需求，通过控制各个供液箱相应的水泵和进水阀的开闭，向浸泡箱7内输入不同的溶液。

继续参考图1，或者，优选地，每个供液箱高于浸泡箱7，每个输送装置包括连接管，连接管上设置有一进水阀，连接管的上端与相应的供液箱连接，且连接管的下端与所述浸泡箱7连通。每个输送装置与相应的供液箱和浸泡箱7的连接方式为：第一供液箱15的底部设置有一出口，第二连接管11的上端与第一供液箱15的底部出口连接，第二连接管11的下端与浸泡箱7连通，且第二连接管11上设置有一第一进水阀17；第二供液箱22的底部设置有一出口，第四连接管25的上端与第二供液箱22的底部出口连接，第四连接管25的下端与浸泡箱7连通，且第四连接管25上设置有一第二进水阀20；第三供液箱27的底部设置有一出口，第六连接管31的上端与第三供液箱27 的底部出口连接，第六连接管31的下端与浸泡箱7连通，且第六连接管31 上设置有一第三进水阀29。因为每个供液箱所在水平面的高度大于浸泡箱7 所在水平面的高度，每个供液箱将溶液输送至浸泡箱7的驱动力由重力提供，只需控制进水阀的开闭即可将相应供液箱内的溶液输送至浸泡箱7内。

继续参考图1，优选地，该浸出试验装置还包括一浸出液容器13，用于盛放浸泡箱7内排出的浸出溶液14，浸出液容器13位于浸泡箱7的下方，排液管12与浸出液容器13连接，且排液管12位于浸泡箱7的底部，即浸泡箱 7的底部设置有一排水口，排液管12的上端与浸泡箱7的排水口连接，排液管的下端与浸出液容器13连通。在向浸泡箱7输入氯化氢溶液16和碳酸钠溶液23的过程中，浸泡箱7内浸泡溶液的液位不断上升，通过控制出水阀3 的开闭，能够使浸泡箱7内浸泡溶液的液位维持一定的高度。

继续参考图1，优选地，废渣混凝土试样5通过吊绳18悬吊于浸泡箱7 中，且废渣混凝土试样5位于低液位传感器2的下方，以使废渣混凝土试样5 能够完全浸泡在浸泡溶液中。其中，悬吊废渣混凝土试样5混凝土式样的吊绳18为尼龙丝结构。在调节浸泡箱7内浸泡溶液的pH值的过程中，碳酸钠与浸泡溶液中的氯化钙反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，废渣混凝土试样5 悬吊在浸泡箱7内，以使其不受碳酸钙沉淀的影响，能够充分浸泡在浸泡溶液中，且采用吊绳18悬吊，便于废渣混凝土试样5的放置和取出。

继续参考图1，优选地，第二供液箱22的连接管与浸泡箱7连通的一端位于浸泡箱7的底部，即第四连接管25与浸泡箱7连通的一端位于浸泡箱7 的底部，钙离子传感器26位于废渣混凝土试样5的上方，且钙离子传感器26 位于低液位传感器2的下方，碳酸钠溶液23通过第四连接管25从浸泡箱7 的底部进入，先与浸泡箱7内底部的浸泡溶液中的氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，此时，浸泡箱7内底部的钙离子含量较低，通过不断的输入碳酸钠溶液23，其逐渐向浸泡箱7的顶部扩散和反应，直至钙离子传感器26测出的钙离子含量低于设定值为止。氢氧根离子传感器4位于低液位传感器2 的下方且位于废渣混凝土试样5附近，以检测废渣混凝土试样5附近的浸泡溶液中氢氧根离子的含量，废渣混凝土试样5在浸泡的过程中不断的析出氢氧化钙，越靠近废渣混凝土试样5，浸泡溶液中氢氧根离子的含量就越高。

继续参考图1，优选地，第一供液箱15内的氯化氢溶液16的浓度与第二供液箱22内的碳酸钠溶液23的浓度之比为2:1，且两者的浓度应进行严格计算，保证浸泡箱7中的浸泡溶液的pH值在设定值的范围内时，在调整浸泡箱 7内浸泡溶液的pH值的过程中，先向浸泡箱7中加入氯化氢溶液16，两个氯化氢与一个氢氧化钙反应生成一个氯化钙和两个水，反应结束后，再向浸泡箱7中加入碳酸钠溶液23，一个碳酸钠与一个氯化钙反应生成一个碳酸钙和两个氯化钠，当氯化氢溶液16的浓度与碳酸钠溶液23的浓度之比为2:1时，便于控制两者加入浸泡箱7内的量且便于浸泡箱7内液位的控制。

本实用新型浸出试验装置还包括一控制器9，控制器9与所有的传感器、出水阀3、进水阀以及水泵电连接，以使控制器9能够接收来自各个传感器所采集到的数据并控制相应的水泵、出水阀3和进水阀的开启和关闭，提高试验设备的自动化程度，节省人力。

本实用新型浸出试验装置的试验过程为：先分别在相应的供液箱内配备好氯化氢溶液16、碳酸钠溶液23和氯化钠溶液6，再将待试验的废渣混凝土试样5悬挂在浸泡箱7内；打开控制器9，此时浸泡箱7内没有浸泡溶液，即浸泡溶液的液位低于低液位传感器2时，低液位传感器2向控制器9发出信号，控制器9控制开启第三水泵28和第三进水阀29，将第三供液箱27内的氯化钠溶液6输送至浸泡箱7内，直至浸泡箱7内的氯化钠溶液6的液面到达高液位传感器1时，控制器9控制关闭第三水泵28和第三进水阀29，在浸泡的过程中，若浸泡箱7内浸泡溶液的液位低于低液位传感器2时，控制器9 将重复上述操作，若浸泡溶液的液位高于高液位传感器1时，控制器9控制开启出水阀3，将浸泡箱7内的浸泡溶液排放至浸出液容器13中，直至浸泡箱7内浸泡溶液的液位达到低液位传感器2时，控制器9控制关闭出水阀3，以使浸泡箱7内浸泡溶液的液位维持在一定的高度上；在废渣混凝土试样5 浸泡的过程中，会向浸泡溶液中析出氢氧化钙，氢氧根离子传感器4实时检测浸泡箱7内浸泡溶液的氢氧根离子含量，在氢氧根离子传感器4检测到浸泡溶液中的氢氧根离子含量高于较大的设定值的情况下，控制器9控制开启第一水泵10和第一进水阀17，将第一供液箱15内的氯化氢溶液16输送至浸泡箱7中与浸泡过程中产生的氢氧化钙反应生成氯化钙和水，以调整浸泡溶液的pH值，直到氢氧根离子含量传感器检测到浸泡溶液的氢氧根离子含量低于较小的设定值时，控制器9控制关闭第一水泵10和第一进水阀17；当浸泡箱7中的钙离子传感器26检测到浸泡溶液中钙离子的含量高于较大的设定值时，控制器9控制开启第二水泵19及第二进水阀20，将第二供液箱22中的碳酸钠溶液23导入浸泡箱7中与浸泡溶液中的氯化钙反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，直到钙离子含量传感器检测到浸泡溶液的钙离子在低于较小的设定值时，控制器9控制关闭第二水泵19及第二进水阀20；当试验完成后，取出废渣混凝土试样5，控制器9控制开启出水阀3，将浸泡箱7内的溶液全部排放至浸出液容器13中，用去离子水冲洗浸泡容器，并将冲洗液排入浸出液容器13中。其中，控制器9不能同时开启第一水泵10和第二水泵19，即氯化氢溶液16和碳酸钠溶液23不能同时输送至浸泡箱7内，要先将氯化氢溶液16输送至浸泡箱7中，降低浸泡溶液的pH值，再将碳酸钠溶液23输送至浸泡箱7中，提高氯化钠溶液6的浓度。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，包括：

浸泡箱，其用于浸泡废渣混凝土试样，该浸泡箱内设置有氢氧根离子检测装置、钙离子检测装置和液位检测装置，且该浸泡箱设置有一排液管，所述排液管上设置有一出水阀；以及

至少三个供液箱，三个所述供液箱分别为第一供液箱、第二供液箱和第三供液箱，所述第一供液箱用于存放氯化氢溶液，所述第二供液箱用于存放碳酸钠溶液，所述第三供液箱用于存放氯化钠溶液；每个所述供液箱通过一个输送装置与所述浸泡箱连接，所述输送装置用于把对应的所述供液箱内的溶液输送给所述浸泡箱。

2.根据权利要求1所述的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，每个所述输送装置包括连接管和水泵，所述水泵设置于所述连接管上，所述连接管的一端与相应的所述供液箱连接，且所述连接管的另一端与所述浸泡箱连通。

3.根据权利要求1所述的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，每个所述供液箱高于所述浸泡箱，每个所述输送装置包括连接管，所述连接管上设置有一进水阀，所述连接管的上端与相应的所述供液箱连接，且所述连接管的下端与所述浸泡箱连通。

4.根据权利要求2或3所述的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，所述第二供液箱的所述连接管与所述浸泡箱连通的一端位于所述浸泡箱的底部，且所述钙离子检测装置位于所述废渣混凝土试样的上方。

5.根据权利要求1所述的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，还包括一浸出液容器，所述排液管与所述浸出液容器连接。

6.根据权利要求1所述的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，所述废渣混凝土试样通过吊绳悬吊于所述浸泡箱中。

7.根据权利要求1所述的模拟废渣混凝土在海水条件下的长期浸出试验装置，其特征在于，所述第一供液箱内的所述氯化氢溶液的浓度与所述第二供液箱内的所述碳酸钠溶液的浓度之比为2:1。