一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置及其使用方法，属于土壤修复技术领域；包括多功能控制台，土壤氧化室，臭氧吹扫杆，pH检测电极，尾气处理室；臭氧吹扫杆为中空结构，主杆的四周有四排20根副杆，每根副杆设有前后12个排气口，副杆在垂直方向呈十字形排列；多功能控制台中设有臭氧发生器，pH检测器，参数显示屏，浓度控制旋钮，转速控制旋钮，臭氧输送管由控制台底部口连接氧化室吹扫杆主杆，臭氧浓度可由旋钮控制，并在显示屏上显示实时浓度；本发明提供一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置及其使用方法，可以使用臭氧高效、无污染的氧化潜在酸性硫酸盐土，分解PAHs等有机污染物，并可以对酸性土臭氧氧化进行过程监控。

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体为一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化实验装置及使用方法。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂,其标准氧化还原电位为2.07V,对有机物有较强的氧化作用。酸性硫酸盐土(Acid Sulphate Soils，简称ASS)是发育于富含还原性硫化物的成土母质，主要以黄铁矿FeS

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化实验装置及使用方法，可以高效率、无害化充分氧化潜在酸性土，其中各项试验参数可以快速自由地调节满足各类氧化试验的需求，通过pH显示，可以清晰的观察到酸性土的实时氧化状态，旋转吹扫装置可以有效地避免酸土颗粒进入吹扫杆中，并保证酸土与臭氧的充分接触，缩短土壤处理周期，还具有去除土壤中其他有机污染物(如PAHs)的作用。

本发明的目的是这样实现的：

本潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置及其使用方法，包括多功能控制台001、土壤氧化室002、尾气处理室003、催化排放室004、PU钢丝耐磨管005、气泵006、排气口008、参数显示屏010、浓度及搅拌速率控制旋钮020、pH电极棒030、氧化室盖板040、氧化室抽气口050、臭氧吹扫杆060、电机070、微孔有机玻璃板080、臭氧输入线路090、浓度控制模块100、pH检测模块200、电机控制模块300、臭氧发生器400、电源模块500。所述土壤氧化室002中心设置臭氧吹扫杆060与土壤氧化室002底部电机070和臭氧输入线路090相连并通过导线分别连接多功能控制台001中的搅拌控制模块300和浓度控制模块100，加入酸性土泥浆后，通过改变臭氧浓度和电极转速，臭氧吹扫杆可边旋转边将臭氧排入泥浆中。所述土壤氧化室002底部装配有pH电极棒，通过导线与多功能控制台001中pH检测模块200相连接，所述尾气处理室003与催化排放室004中间使用微孔有机玻璃板004隔断。所述催化排放室004上方设置气泵006并通过PU钢丝耐磨管005与土壤氧化室002顶部氧化室盖板040相连接，穿过氧化室盖板后连接氧化室抽气口050。所述臭氧吹扫杆060底部连接电机070和臭氧输入线路090，并通过导线连接多功能控制台001，所述臭氧吹扫杆为中空结构，主杆的四周有四排20根副杆，每根副杆设有前后12个排气口，副杆在垂直方向呈十字形排列，加入酸性土泥浆后，臭氧吹扫杆可边旋转边将臭氧排入泥浆中。所述氧化室盖板040底部为顺时针螺纹结构，与土壤氧化室002顶部逆时针螺纹相吻合，由此来固定氧化室盖板040，所述尾气处理室003中装有臭氧吸附溶剂，可吸收多余臭氧，所述尾气处理室003与催化排放室004间使用微孔有机玻璃板080分离，催化排放室004底部设有内螺旋，与尾气处理室003顶部外螺旋相吻合，可方便拆卸更换催化剂和臭氧吸收剂，PU刚丝耐磨管005与催化排放室004非固定接口，催化排放室004可在PU钢丝耐磨管005上滑动。所述多功能控制台001中主要设置浓度控制模块100、pH检测模块200、电机控制模块300、臭氧发生器400、电源模块500、参数显示屏010、浓度及搅拌速率控制旋钮020，其中参数显示屏010与浓度控制模块100和pH检测模块200和电机控制模块相连接，可在参数显示屏010上看到实时臭氧浓度、pH值和搅拌速率，浓度控制旋钮020与浓度控制模块100通过导线相连接，可调节臭氧释放浓度，浓度范围在5g/h～500g/h。所述搅拌速率控制旋钮020与电机控制模块300相连接，可调节电机转速，可调转速范围在0～600r/min，所述搅拌控制旋钮020周边有不同浓度刻度标记，可根据标记旋动旋钮至所需转速。所述臭氧输入线路090与浓度控制模块100和臭氧发生器400相连接，臭氧经臭氧发生器400产生通过浓度控制模块100调节浓度后从臭氧输入线路090进入臭氧反应室002内的臭氧吹扫杆内。所述电源模块500一端通过导线与外界交流电相连接，另一端与多功能控制台中浓度控制模块100、pH检测模块200、电机控制模块300、臭氧发生器400和土壤氧化室002中的电机070相连，为各模块供电。所述pH检测模块200与土壤氧化室中的pH电极棒030相连接，可实时输出pH值进入pH检测模块200，并通过导线将pH值输出值参数显示屏010上。

进一步地，所述催化排放室004中的催化药剂为粒径为0.2-0.5mm二氧化锰；

进一步地，所述尾气吸附室003中的臭氧吸收溶剂为0.1mol/L硫代硫酸钠；

进一步地，所述微孔玻璃板孔径为1mm；

进一步地，所述尾气处理室有机溶剂制备方式如下：称取52g硫代硫酸钠(Na

进一步地，所述多功能控制台所需电源为220V交流电源，电源可为多功能控制台中参数显示屏、臭氧发生器、电机、电机控制模块、浓度控制模块、pH检测模块供电。

进一步地，所述搅拌速率控制旋钮020与电机控制模块300相连接，可调节电机转速，可调转速范围在0～600r/min，所述搅拌控制旋钮020周边有不同浓度刻度标记，可根据标记旋动旋钮至所需转速。

进一步地，所述pH监测模块可实时监测臭氧氧化室中泥浆pH值。

一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置的使用方法包括组装方法、土壤氧化方法、溶剂配置及更换方法，操作如下：

1)：组装方法，具体为配置合适含水率酸土加入土壤氧化室中，启动控制台电源，添加尾气处理药剂；

首先配置含水率50％-70％的潜在酸性土泥浆，打开氧化室盖板040，向其中加入50～100份酸性土泥浆，将多功能控制台001连接220V交流电，打开电源开关，旋开催化排放室004，取出微孔有机玻璃板080，向尾气处理室003其中加入20-30份0.1mol/L硫代硫酸钠溶液，向催化排放室中加入10-20份二氧化锰粉末，放入微孔玻璃板080作为隔断，在尾气处理室003上方也加入一块微孔玻璃板080，将催化排放室004与尾气处理室003通过内部的螺纹旋紧，完成装置组装。

2)：土壤氧化方法，具体为使用臭氧吹扫杆旋转吹扫酸性土泥浆，并观察氧化情况；

当泥浆没过最上端吹扫横杆时，旋动搅拌控制按钮020，将转速调节至120～150r/min，旋转30分钟后，打开臭氧开关，调节臭氧浓度至试验所需浓度范围，开始旋转吹扫，并实时观察参数显示屏中pH的变化，并记录，等待参数显示屏010上的pH数值不发生变化后，停止臭氧吹扫，并将搅拌旋钮020旋至0，关闭臭氧开关，完成氧化试验；

3)：溶剂配置及更换方法

称取52g硫代硫酸钠(Na

由以上说明可见，本发明是一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置及其使用方法，可广泛应用于受有机污染污染物污染的潜在酸性硫酸盐土壤，与传统处理工艺相比，具有如下优势：

1)通过臭氧吹扫杆的旋转吹扫，可以使得臭氧与土壤充分混合，增大臭氧与土壤的接触面积，可以避免泥浆中酸土发生沉降和固结，并且有效避免了泥浆误进入吹扫管内，从而保持每部分酸土泥浆与等量的臭氧混合，以此获得良好的酸性土氧化效果；

2)通过多功能控制台中的电机控制模块、浓度控制模块以及pH检测模块，可以轻松改变转速、浓度等试验参数，并且通过pH值实时观察和记录酸性土泥浆氧化情况，可以满足各种酸性土氧化需求，进一步提升臭氧氧化试验效率；

3)通过催化反应室和尾气处理室，使得氧化反应中未反应的剩余臭氧经过硫代硫酸钠溶剂以及二氧化锰被逐步吸收和分解，保证了尾气的无污染排放以及试验操作人员的健康安全。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的控制系统示意图；

图3为臭氧吹扫杆结构示意图。

数字标记：

多功能控制台001、土壤氧化室002、尾气处理室003、催化排放室004、PU钢丝耐磨管005、气泵006、排气口008、参数显示屏010、浓度及搅拌速率控制旋钮020、pH电极棒030、氧化室盖板040、氧化室抽气口050、臭氧吹扫杆060、电机070、微孔有机玻璃板080、臭氧输入线路090、浓度控制模块100、pH检测模块200、电机控制模块300、臭氧发生器400、电源模块500。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置包括多功能控制台001、土壤氧化室002、尾气处理室003、催化排放室004、PU钢丝耐磨管005、气泵006、排气口008、参数显示屏010、浓度及搅拌速率控制旋钮020、pH电极棒030、氧化室盖板040、氧化室抽气口050、臭氧吹扫杆060、电机070、微孔有机玻璃板080、臭氧输入线路090。所述土壤氧化室002中心设置臭氧吹扫杆060与土壤氧化室002底部电机070和臭氧输入线路090相连并通过导线分别连接多功能控制台001中的搅拌控制模块300和浓度控制模块100，加入酸性土泥浆后，通过改变臭氧浓度和电极转速，臭氧吹扫杆可边旋转边将臭氧排入泥浆中；

所述土壤氧化室002底部装配有pH电极棒，通过导线与多功能控制台001中pH检测模块200相连接，所述尾气处理室003与催化排放室004中间使用微孔有机玻璃板004隔断；

所述催化排放室004上方设置气泵006并通过PU钢丝耐磨管005与土壤氧化室002顶部氧化室盖板040相连接，穿过氧化室盖板后连接氧化室抽气口050。所述臭氧吹扫杆060底部连接电机070和臭氧输入线路090，并通过导线连接多功能控制台001，所述臭氧吹扫杆为中空结构，主杆的四周有四排20根副杆，每根副杆设有前后12个排气口，副杆在垂直方向呈十字形排列，加入酸性土泥浆后，臭氧吹扫杆可边旋转边将臭氧排入泥浆中；

所述氧化室盖板040底部为顺时针螺纹结构，与土壤氧化室002顶部逆时针螺纹相吻合，由此来固定氧化室盖板040，所述尾气处理室003中装有硫代硫酸钠，可吸收多余臭氧，所述尾气处理室003与催化排放室004间使用微孔有机玻璃板080分离，催化排放室004底部设有内螺旋，与尾气处理室003顶部外螺旋相吻合，可方便拆卸更换催化剂和臭氧吸收剂，PU刚丝耐磨管005与催化排放室004非固定接口，催化排放室004可在PU钢丝耐磨管005上滑动。

如图2所示，一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置包括浓度控制模块100、pH检测模块200、电机控制模块300、臭氧发生器400、电源模块500；所述多功能控制台001中主要设置浓度控制模块100、pH检测模块200、电机控制模块300、臭氧发生器400、电源模块500、参数显示屏010、浓度及搅拌速率控制旋钮020，其中参数显示屏010与浓度控制模块100和pH检测模块200和电机控制模块相连接，可在参数显示屏010上看到实时臭氧浓度、pH值和搅拌速率，浓度控制旋钮020与浓度控制模块100通过导线相连接，可调节臭氧释放浓度，浓度范围在5g/h～500g/h。所述搅拌速率控制旋钮020与电机控制模块300相连接，可调节电机转速，可调转速范围在0～600r/min，所述搅拌控制旋钮020周边有不同浓度刻度标记，可根据标记旋动旋钮至所需转速。所述臭氧输入线路090与浓度控制模块100和臭氧发生器400相连接，臭氧经臭氧发生器400产生通过浓度控制模块100调节浓度后从臭氧输入线路090进入臭氧反应室002内的臭氧吹扫杆内。所述电源模块500一端通过导线与外界交流电相连接，另一端与多功能控制台中浓度控制模块100、pH检测模块200、电机控制模块300、臭氧发生器400和土壤氧化室002中的电机070相连，为各模块供电。

如附图3所示，所述臭氧吹扫杆060为中空结构，主杆的四周有四排20根副杆，每根副杆设有前后12个排气口，副杆在垂直方向呈十字形排列，每个排气口的直径为1mm，试验时先打开臭氧开关，保持臭氧通气量在10g/h以上，并缓慢提高搅拌转速，同时加入酸性土泥浆，可有效避免酸性土颗粒进入臭氧吹扫杆060中；

一种潜在酸性硫酸盐土臭氧氧化试验装置的使用方法包括组装方法、土壤氧化方法、溶剂配置及更换方法，操作如下：

1)：组装方法，具体为配置合适含水率酸土加入土壤氧化室中，启动控制台电源，添加尾气处理药剂；

首先配置含水率50％-70％的潜在酸性土泥浆，打开氧化室盖板040，向其中加入50～100份酸性土泥浆，将多功能控制台001连接220V交流电，打开电源开关，旋开催化排放室004，取出微孔有机玻璃板080，向尾气处理室003其中加入20-30份0.1mol/L硫代硫酸钠溶液，向催化排放室中加入10-20份二氧化锰粉末，放入微孔玻璃板080作为隔断，在尾气处理室003上方也加入一块微孔玻璃板080，将催化排放室004与尾气处理室003通过内部的螺纹旋紧，完成装置组装。

2)：土壤氧化方法，具体为使用臭氧吹扫杆旋转吹扫酸性土泥浆，并观察氧化情况；

当泥浆没过最上端吹扫横杆时，旋动搅拌控制按钮020，将转速调节至120～150r/min，旋转30分钟后，打开臭氧开关，调节臭氧浓度至试验所需浓度范围，开始旋转吹扫，并实时观察参数显示屏中pH的变化，并记录，等待参数显示屏010上的pH数值不发生变化后，停止臭氧吹扫，并将搅拌旋钮020旋至0，关闭臭氧开关，完成氧化试验；

3)：溶剂配置及更换方法

称取52g硫代硫酸钠(Na

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。