CN209438118U - 一种模拟层析柱以及模拟层析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模拟层析柱以及模拟层析系统，涉及实验器材领域，该模拟层析柱包括管柱本体、密封头机构和底滤机构，密封头机构可拆卸地设置在管柱本体的顶端并具有一空气通道，以使管柱本体与外界连通，管柱本体的内部具有淋滤内腔，底滤机构设置在淋滤内腔的底部，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气进管上封堵设置有密封块并与淋滤内腔连通，滤液出管上设置有旋转活塞并与淋滤内腔连通。相较于现有技术，实用新型提供的模拟层析柱，结构简单，并且能够实现模拟淋滤过程和模拟风化过程，无需更换设备，节省了设备制造成本，大大提供了其适用性。

Description

一种模拟层析柱以及模拟层析系统

技术领域

本实用新型涉及实验器材领域，具体而言，涉及一种模拟层析柱以及模拟层析系统。

背景技术

岩石、矿物中的有害元素可以通过自然风化和雨水淋滤过程释放进入表生环境中，并随着地表水或地下水迁移。有害元素大量富集会污染生态环境，并可通过食物链等途径在人体累积，对人的健康带来潜在的威胁。故学术界常采用风化或淋滤实验模拟岩石矿物中有害元素在风化淋滤过程中的释放特征，评价矿物岩石中的有害元素对周边土壤和水体的污染情况。

淋滤柱是室内淋滤实验中必不可缺的器材，常见的淋滤柱主要由石英/玻璃管、砂芯、活塞、淋洗液出口玻璃管几个部分组成

经发明人调研可知，现有的淋滤柱只能模拟环境样品在单一环境过程(淋滤过程)中的元素的析出规律，无法模拟样品在风化和淋滤共同作用下的元素迁移规律，在实际使用中有一定的局限性。

有鉴于此，设计制造出一种结构简单，并且能够同时实现模拟淋滤过程和风化过程的模拟层析柱就显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟层析柱，结构简单，并且能够同时实现模拟淋滤过程和风化过程，适用性强。

本实用新型的另一目的在于提供一种模拟层析系统，结构简单，并且能够同时实现模拟淋滤过程和风化过程，适用性强。

本实用新型是采用以下的技术方案来实现的。

一种模拟层析柱，包括管柱本体、密封头机构和底滤机构，密封头机构可拆卸地设置在管柱本体的顶端并具有一空气通道，以使管柱本体与外界连通，管柱本体的内部具有淋滤内腔，底滤机构设置在淋滤内腔的底部，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气进管上封堵设置有密封块并与淋滤内腔连通，滤液出管上设置有旋转活塞并与淋滤内腔连通。

进一步地，密封头机构包括密封塞和空气导管，密封塞密封设置在管柱本体的顶部，空气导管插入密封塞并与淋滤内腔连通，以形成空气通道。

进一步地，空气导管插入密封塞的中部并与管柱本体同轴设置。

进一步地，管柱本体的顶端内侧具有磨砂区域，密封塞伸入管柱本体并抵接在磨砂区域。

进一步地，管柱本体包括一体成型的淋滤段和封堵段，密封头机构设置在封堵段的顶端，且封堵段的直径小于淋滤段的直径。

进一步地，底滤机构包括砂芯盘，砂芯盘设置在淋滤内腔的底部并与管柱本体的内周壁相抵接。

进一步地，砂芯盘上开设有多个流通孔，且砂芯盘的上表面设置有滤膜，滤膜盖合在多个流通孔上。

进一步地，空气进管倾斜向下设置，滤液出管设置在管柱本体的底端的中部并与管柱本体同轴设置。

进一步地，旋转活塞包括旋转筒部与活塞头，旋转筒部设置在滤液出管上并具有与滤液出管连通的锥形内腔，活塞头容置在锥形内腔中并与旋转筒部密封抵接，以隔断滤液出管。

一种模拟层析系统，包括支架和模拟层析柱，模拟层析柱包括管柱本体、密封头机构和底滤机构，密封头机构可拆卸设置在管柱本体的顶端并具有一空气通道，以使管柱本体与外界连通，管柱本体的内部具有淋滤内腔，底滤机构设置在淋滤内腔的底部，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气进管上封堵设置有密封块并与淋滤内腔连通，滤液出管上设置有旋转活塞并与淋滤内腔连通。支架上设置有管夹，管夹夹持在管柱本体上。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种模拟层析柱，将密封头机构密封设置在管柱本体的顶端，且密封头机构具有空气通道，管柱本体的内部具有淋滤内腔，底滤机构设置在淋滤内腔的底部，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气进管上封堵设置有密封块并与淋滤内腔连通，滤液出管上设置有旋转活塞并与淋滤内腔连通。在实际使用时，当需要进行模拟淋滤过程时，将密封头机构取下，通过密封块关闭空气进管，通过旋转塞头打开滤液出管，在淋滤内腔中加入样品材料，从管柱本体的顶部缓慢加入淋洗液，淋洗液在重力的作用下会从底滤机构下方的滤液出管流出，实现模拟淋滤过程；当需要进行模拟风化过程时，在淋滤内腔中加入样品材料，将密封头机构安装在管柱本体的顶端，通过密封块打开空气进管，通过旋转塞头关闭滤液出管，从空气进管向着淋滤内腔中通入空气，空气在淋滤内腔中自下而上的流通，并最终从密封头机构上的空气通道中流出，实现模拟风化过程。相较于现有技术，实用新型提供的模拟层析柱，结构简单，并且能够实现模拟淋滤过程和模拟风化过程，无需更换设备，节省了设备制造成本，大大提供了其适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的模拟层析柱的整体结构示意图；

图2为图1中密封头机构的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的模拟层析柱的局部结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例提供的模拟层析系统的整体结构示意图。

图标：100-模拟层析柱；110-管柱本体；111-淋滤段；113-封堵段；115-磨砂区域；130-密封头机构；131-密封塞；133-空气导管；150-底滤机构；151-砂芯盘；153-滤膜；170-空气进管；171-密封块；190-滤液出管；191-旋转活塞；200-模拟层析系统；210-支架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

结合参见图1和图2，本实施例提供了一种模拟层析柱100，包括管柱本体110、密封头机构130和底滤机构150，密封头机构130可拆卸地设置在管柱本体110的顶端并具有一空气通道，以使管柱本体110与外界连通，管柱本体110的内部具有淋滤内腔，底滤机构150设置在淋滤内腔的底部，管柱本体110的底部开设有空气进管170和滤液出管190，空气进管170上封堵设置有密封块171并与淋滤内腔连通，滤液出管190上设置有旋转活塞191并与淋滤内腔连通。

本实施例提供的模拟层析柱100，通过设置密封头机构130和空气进管170，使得该模拟层析柱100同时具有了模拟风化过程和模拟淋滤过程的作用，大大提高其适用性。

在本实施例中，管柱本体110采用透明的石英玻璃制成，强度高且具有较高的耐温性，当然，此处管柱本体110也可以采用其他材料例如金属或者塑料等制成。本实施例中管桩本体为圆柱形，并在底部作了圆弧过渡，方便制造同时方便清洗，当然，此处管柱本体110也可以采用矩形柱或者棱形柱等其他形状，在此不作具体限定。

在本实施例中，管柱本体110包括一体成型的淋滤段111和封堵段113，密封头机构130设置在封堵段113的顶端，且封堵段113的直径小于淋滤段111的直径。具体地，淋滤段111的直径为5cm，长度为44cm，样品材料多是设置在淋滤段111中，相较于原有的7cm的大管径，管径的减少可以增加样品与空气和清洗液的接触反应时间。

密封头机构130包括密封塞131和空气导管133，密封塞131密封设置在管柱本体110的顶部，空气导管133插入密封塞131并与淋滤内腔连通，以形成空气通道。具体地，密封塞131封堵设置在封堵段113的顶部并与封堵段113的内侧壁相抵接。优选地，空气导管133的内径为0.8cm，长度为6cm，密封塞131的平均直径为4cm，高度为4cm。

在本实施例中，密封塞131为橡胶密封塞131，并在橡胶密封塞131的外周面设置有多个密封条，当密封塞131塞入管柱本体110的顶部时，多个密封条与管柱本体110的顶部内侧壁密封抵接。需要说明的是，本实施例中所提及的密封抵接，指的是二者相互之间相互抵接并且没有间隙，能够起到密封作用。

在本实施例中，空气导管133插入密封塞131的中部并与管柱本体110同轴设置。且空气导管133也采用石英玻璃制成，通过将空气导管133设置在密封塞131的圆心位置，可保证淋滤内腔中的空气以稳定的速率排出，同时也减少了外部环境对淋滤内腔中的样品的污染。

在本实施例中，管柱本体110的顶端内侧具有磨砂区域115，密封塞131伸入管柱本体110并抵接在磨砂区域115。具体地，磨砂区域115设置在封堵段113的顶部内侧，能够进一步保证密封塞131与管柱本体110之间能够密封抵接，提升密封效果。

在本实施例中，封堵段113为变径设置，封堵段113靠近淋滤段111的一端的直径小于封堵段113远离淋滤段111的一端的直径，密封塞131的形状与封堵段113形状相配合。

参见图3，底滤机构150包括砂芯盘151，砂芯盘151设置在淋滤内腔的底部并与管柱本体110的内周壁相抵接。砂芯盘151上开设有多个流通孔，且砂芯盘151的上表面设置有滤膜153，滤膜153盖合在多个流通孔上。通过在砂芯盘151上放置滤膜153后加入环境样品，可放置样品被淋洗液冲刷流出淋滤柱，保证模拟淋滤结果的精确性。

在本实施例中，砂芯盘151设置在管柱本体110的底部，且直径为5cm，厚度为0.3cm。

在本实施例中，空气进管170倾斜向下设置，滤液出管190设置在管柱本体110的底端的中部并与管柱本体110同轴设置，能够保证淋滤内腔中的淋滤液顺利流出。

在本实施例中，密封块171为橡胶塞，且橡胶塞的直径与空气进管170的内径相配合，实验过程中可根据需求用该橡胶塞控制空气进管170的开关。

在本实用新型其他较佳的实施例中，空气进管170也可以直接设置成折弯形状并向上延伸至与管柱本体110的顶部相平齐，且空气进管170直接外接空气泵，无需再通过密封块171来对空气进管170进行封堵。

旋转活塞191包括旋转筒部与活塞头，旋转筒部设置在滤液出管190上并具有与滤液出管190连通的锥形内腔，活塞头容置在锥形内腔中并与旋转筒部密封抵接，以隔断滤液出管190。

在本实施例中，活塞头的端部设置有一手持把手，方便将活塞头取出或装入旋转筒部。

综上所述，本实用新型提供的一种模拟层析柱100，其工作原理如下：当需要进行模拟淋滤实验时，将密封塞131从管柱本体110上取下，并通过密封块171将空气进管170关闭，通过旋转活塞191打开滤液出管190，将样品材料放入淋滤内腔，从管柱本体110的顶部缓慢加入淋洗液，淋洗液在重力的作用下会从砂芯正下方的滤液出管190流出，用干净的容器收集淋洗液并进行分析测试，实现模拟淋滤过程；当需要进行模拟风化实验时，将样品材料放入淋滤内腔，将密封塞131封堵设置在管柱本体110的顶部，通过密封块171将空气进管170打开，通过旋转活塞191关闭滤液出管190，从空气进管170端通入空气，空气可在管柱本体110内自下而上的流动，并由空气导管133流出，实现模拟风化过程。相较于现有技术，本实施例提供的一种模拟层析柱100，可分别实现模拟风化过程与模拟淋滤过程，避免更换实验载体对样品产生的扰动，同时对管柱本体110的尺寸设计能够增加空气与淋洗液的接触反应时间。

第二实施例

参见图4，本实施例提供了一种模拟层析系统200，包括支架210和模拟层析柱100，其中模拟层析柱100的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

模拟层析柱100包括管柱本体110、密封头机构130和底滤机构150，密封头机构130可拆卸设置在管柱本体110的顶端并具有一空气通道，以使管柱本体110与外界连通，管柱本体110的内部具有淋滤内腔，底滤机构150设置在淋滤内腔的底部，管柱本体110的底部开设有空气进管170和滤液出管190，空气进管170上封堵设置有密封块171并与淋滤内腔连通，滤液出管190上设置有旋转活塞191并与淋滤内腔连通。支架210上设置有管夹，管夹夹持在管柱本体110上。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟层析柱，其特征在于，包括管柱本体、密封头机构和底滤机构，所述密封头机构可拆卸地设置在所述管柱本体的顶端并具有一空气通道，以使所述管柱本体与外界连通，所述管柱本体的内部具有淋滤内腔，所述底滤机构设置在所述淋滤内腔的底部，所述管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，所述空气进管上封堵设置有密封块并与所述淋滤内腔连通，所述滤液出管上设置有旋转活塞并与所述淋滤内腔连通。

2.根据权利要求1所述的模拟层析柱，其特征在于，所述密封头机构包括密封塞和空气导管，所述密封塞密封设置在所述管柱本体的顶部，所述空气导管插入所述密封塞并与所述淋滤内腔连通，以形成所述空气通道。

3.根据权利要求2所述的模拟层析柱，其特征在于，所述空气导管插入所述密封塞的中部并与所述管柱本体同轴设置。

4.根据权利要求2所述的模拟层析柱，其特征在于，所述管柱本体的顶端内侧具有磨砂区域，所述密封塞伸入所述管柱本体并抵接在所述磨砂区域。

5.根据权利要求1-4任一项所述的模拟层析柱，其特征在于，所述管柱本体包括一体成型的淋滤段和封堵段，所述密封头机构设置在所述封堵段的顶端，且所述封堵段的直径小于所述淋滤段的直径。

6.根据权利要求1所述的模拟层析柱，其特征在于，所述底滤机构包括砂芯盘，所述砂芯盘设置在所述淋滤内腔的底部并与所述管柱本体的内周壁相抵接。

7.根据权利要求6所述的模拟层析柱，其特征在于，所述砂芯盘上开设有多个流通孔，且所述砂芯盘的上表面设置有滤膜，所述滤膜盖合在多个所述流通孔上。

8.根据权利要求1所述的模拟层析柱，其特征在于，所述空气进管倾斜向下设置，所述滤液出管设置在所述管柱本体的底端的中部并与所述管柱本体同轴设置。

9.根据权利要求8所述的模拟层析柱，其特征在于，所述旋转活塞包括旋转筒部与活塞头，所述旋转筒部设置在所述滤液出管上并具有与所述滤液出管连通的锥形内腔，所述活塞头容置在所述锥形内腔中并与所述旋转筒部密封抵接，以隔断所述滤液出管。

10.一种模拟层析系统，其特征在于，包括支架和如权利要求1-9任一项所述的模拟层析柱，所述支架上设置有管夹，所述管夹夹持在所述管柱本体上。