模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化的实验装置

摘要

本发明公开了土壤修复技术领域的模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化的实验装置，采用如下的技术方案：包括土柱装填实验柱、注入管以及采样杯，还包括：数据记录仪及与数据记录仪电连接的pH电极、ORP电极和用于监测采样杯内溶液的锑测量仪；由氧气瓶、氮气瓶以及加湿器构成的供气组件；安装于注入管、土柱装填实验柱的土柱渗滤液口以及采样杯的排液口处的电动流量阀门；以及用于定时控制电动流量阀门启闭和控制锑测量仪将采集的数据上传到数据记录仪的定时控制器，能够通过精确控制氧化还原条件变化来模拟土壤中锑迁移转化，结构简单，实现数据自动记录；记录间隔可通过定时控制器设置，操作和控制过程简便。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤修复的技术领域，尤其是涉及模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化的实验装置。

背景技术

Susan C.Wilson等及Yasuo和Javkhlantuya都对锑在pH-Eh体系中的形态进行了总结，在不同的pH和Eh环境下，锑呈现不同的化合物形态和性质。自然条件下土壤的pH变化在4-9之间，氧化还原电位Eh在-300到900mV之间（Husson，2013），在这个区间内，锑主要以三价锑和五价锑化合物形式存在。故实验模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化是必须的。

目前，科研人员主要采用土柱林洗实验等手段，通过定时收集众多样品，然后再进行检测，难以实现氧化还原状态的精准控制和自动采集数据，且操作和控制过程较繁琐。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本发明的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化的实验装置的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化的实验装置，能够通过精确控制氧化还原条件变化来模拟土壤中锑迁移转化，结构简单，实现数据自动记录；记录间隔可通过定时控制器设置，操作和控制过程简便。

为解决上述技术问题，本发明提供模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化的实验装置，采用如下的技术方案：包括土柱装填实验柱、注入管以及采样杯，还包括：

数据记录仪及与数据记录仪电连接的pH电极、ORP电极和用于监测采样杯内溶液的锑测量仪；

由氧气瓶、氮气瓶以及加湿器构成的供气组件；

安装于注入管、土柱装填实验柱的土柱渗滤液口以及采样杯的排液口处的电动流量阀门；以及

用于定时控制电动流量阀门启闭和控制锑测量仪将采集的数据上传到数据记录仪的定时控制器。

可选的，所述土柱装填实验柱包括位于下部的卵石承托层及位于卵石承托层上部的填充层。

通过采用上述技术方案，能够保证填充层饱和填充。

可选的，所述锑测量仪采用电感耦合等离子体质谱仪。

通过采用上述技术方案，能够测得出流液中锑的含量。

可选的，所述氧气瓶、氮气瓶通过三通管与加湿器连通，加湿器通过进气管与反土柱装填实验柱连通。

通过采用上述技术方案，采用加湿器可有效保证进入土柱装填实验柱的气体为水饱和状态，以减少因挥发而导致实验溶液变化。

可选的，安装于注入管、土柱装填实验柱的土柱渗滤液口以及采样杯的排液口处的电动流量阀门用于计量注入土柱装填实验柱内溶液、土柱渗滤液口排出的溶液及排液口排出的溶液，三个电动流量阀门计量值相同，且控制程序为当一个电动流量阀门打开时，其余两个电动流量阀门处于关闭状态。

通过采用上述技术方案，能够实现土柱装填实验柱和采样杯内的溶液注入和排出相互独立，便于控制定时采样。

可选的，所述氧气瓶、氮气瓶上均设有气体流量阀，数据记录器根据氧化还原电位通过气体流量阀控制氧气瓶、氮气瓶通入土柱装填实验柱。

通过采用上述技术方案，气体流量阀调节氧气瓶、氮气瓶上阀门的开度即可精确控制氧化还原电位的变化，以模拟氧化还原条件变化后土壤中锑迁移转化。

可选的，还包括实验后，对土柱装填实验柱内填充物从上到下分为四层，冷冻干燥过后，对每一层填充物进行分级提取。

通过采用上述技术方案，便于进行分级提取实验，得出土柱实验结束后的土壤中锑主要以何种结合态存在，论证之前的实验。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：

能够氧气瓶、氮气瓶构成的控制氧化还原条件变化的供气组件，并通过ORP电极在线监测，可以通过精确控制氧化还原条件变化来模拟土壤中锑迁移转化，结构简单，通过定时控制器实现实验的自动注液、排液、监测等等，最后通过数据记录仪自动记录数据；操作和控制过程简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明结构示意图。

附图标记说明：1、土柱装填实验柱；101、卵石承托层；102、填充层；2、注入管；3、采样杯；4、数据记录仪；5、pH电极；6、ORP电极；7、锑测量仪；8、氧气瓶；9、氮气瓶；10、加湿器；11、土柱渗滤液口；12、排液口；13、电动流量阀门；14、三通管；15、进气管；16、气体流量阀。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。

参照图1，本发明公开模拟氧化还原条件变化土壤中锑迁移转化的实验装置，包括土柱装填实验柱1、注入管2以及采样杯3，土柱装填实验柱1包括位于下部的卵石承托层101及位于卵石承托层101上部的填充层102，注入管2向土柱装填实验柱1内注入溶液为KCLO

数据记录仪4及与数据记录仪4电连接的pH电极5、ORP电极6和用于监测采样杯3内溶液的锑测量仪7，锑测量仪7采用电感耦合等离子体质谱仪；

由氧气瓶8、氮气瓶9以及加湿器10构成的供气组件；氧气瓶8、氮气瓶9通过三通管14与加湿器10连通，加湿器10通过进气管15与反土柱装填实验柱1连通。氧气瓶8、氮气瓶9上均设有气体流量阀16，数据记录器根据氧化还原电位通过气体流量阀16控制氧气瓶8、氮气瓶9通入土柱装填实验柱1。

安装于注入管2、土柱装填实验柱1的土柱渗滤液口11以及采样杯3的排液口12处的电动流量阀门13；安装于注入管2、土柱装填实验柱1的土柱渗滤液口11以及采样杯3的排液口12处的电动流量阀门13用于计量注入土柱装填实验柱1内溶液、土柱渗滤液口11排出的溶液及排液口12排出的溶液，三个电动流量阀门13计量值相同，且控制程序为当一个电动流量阀门13打开时，其余两个电动流量阀门13处于关闭状态。以及

用于定时控制电动流量阀门13启闭和控制锑测量仪7将采集的数据上传到数据记录仪4的定时控制器。

其中，土柱装填实验柱1包括位于下部的卵石承托层101及位于卵石承托层101上部的填充层102。

实施例一

土柱装填实验柱1包括1000个红壤土柱和300个石灰土土柱，然后打开蠕动泵，注入管2向土柱装填实验柱1内注入溶液为KCLO

对照组做如下处理，在上述实验的基础上，饱 和-淋洗阶段结束后分别停止一周，重复饱和-淋洗各一次，做两个连续的穿透曲线。再自动收集和测量出流液锑的和含量。

数据处理：通过土柱出流实验可获取两种土壤中锑的穿透曲线，即出流液溶质的相对浓度。

还包括实验后，对土柱装填实验柱1内填充物从上到下分为四层，冷冻干燥过后，对每一层填充物进行分级提取。

实施例二

土柱装填实验柱1包括覆铁石英砂柱，然后打开蠕动泵，注入管2向土柱装填实验柱1内注入溶液为KCLO

在pH值一定下，控制氧气瓶8、氮气瓶9向土柱装填实验柱1注入，通过调节氧化还原电位的不同，通过ORP电极监测，再向土柱输入KCLO

具体通过定时控制器作为控制单元，例如定时每一个小时收集一个样品，即在该一个小时内，通过注入管2向土柱装填实验柱1注入溶液后，等待一段时间后，在将流经土柱装填实验柱1内土壤排出到采样杯3内，然后通过电感耦合等离子体质谱仪对其进行监测，监测后的数值会自动上传到数据记录仪4，数据记录仪4记录pH、氧化还原电位、采集样品溶液中锑浓度等等，最后将采集的数据上传到计算机形成报表。

对照组做如下处理，在上述实验的基础上，饱 和-淋洗阶段结束后分别停止一周，重复饱和-淋洗各一次，做两个连续的穿透曲线。再自动收集和测量出流液锑的和含量。

数据处理：通过土柱出流实验可获取两种土壤中锑的穿透曲线，即出流液溶质的相对浓度。

还包括实验后，对土柱装填实验柱1内填充物从上到下分为四层，冷冻干燥过后，对每一层填充物进行分级提取。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。