一種用于電動(dòng)力學(xué)修復(fù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)力學(xué)修復(fù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和使用方法，屬于鹽堿化土地修復(fù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由海水入侵而導(dǎo)致的沿海地區(qū)土壤鹽漬化是當(dāng)今不可忽略的問(wèn)題，而電動(dòng)修復(fù)在防治海水入侵方面將起到十分重要的作用，且已經(jīng)成為未來(lái)研究趨勢(shì)之一。
[0003]國(guó)外大多數(shù)對(duì)于海水入侵控制技術(shù)與方法的分析研究都是為了緩和海水入侵的危害，其中主要是通過(guò)補(bǔ)給或建立水力柵欄等途徑，即在位于海水入侵前緣的內(nèi)陸一側(cè)，沿海布置一系列鉆井，通過(guò)向鉆井中注水，或通過(guò)地表渠道回滲，如圖4與圖5分別為沿海地區(qū)正常的地下水與海水保持平衡和地下水開(kāi)采過(guò)度造成海水倒灌的示意圖。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相應(yīng)的研究報(bào)道。
[0004]此前電動(dòng)修復(fù)技術(shù)在修復(fù)重金屬離子污染的土壤中應(yīng)用較為廣泛，各項(xiàng)技術(shù)較為成熟，對(duì)進(jìn)行電泳、電滲析時(shí)各項(xiàng)參數(shù)的控制，如圖6為電迀移和電滲流過(guò)程，土壤中各個(gè)相態(tài)的分析，離子活化劑的選擇，最適電壓電阻的選擇等的記錄較多。而今年三月份由中國(guó)地調(diào)局地科院資源所承擔(dān)的某項(xiàng)重金屬污染場(chǎng)地的中試試驗(yàn)取得突破性進(jìn)展更顯示了這一相似技術(shù)在不同領(lǐng)域的較強(qiáng)可行性。不足條件是現(xiàn)今關(guān)于電動(dòng)修復(fù)鹽漬化土壤的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬實(shí)驗(yàn)較少，而且設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)、試驗(yàn)中相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件的選擇和確定、數(shù)據(jù)的測(cè)定和分析方法都是函待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)目前的鹽堿化土地實(shí)驗(yàn)室模擬設(shè)備無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量各參數(shù)的影響，并且存在設(shè)備復(fù)雜、操作不便的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種能夠?qū)⒑Ｋ肭值柠}堿化土地實(shí)驗(yàn)室模擬化，使得該項(xiàng)研究實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單化、準(zhǔn)確化、自動(dòng)化、微型化，且裝置造價(jià)低廉的用于電動(dòng)力學(xué)修復(fù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和使用方法。
[0006]本發(fā)明所述的一種用于電動(dòng)力學(xué)修復(fù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試單元、流量-氣體檢測(cè)單元和電源供能單元，所述的實(shí)驗(yàn)測(cè)試單元包括測(cè)試本體、電位測(cè)量探針和電極組件，所述的測(cè)試本體包括位于兩端的電極室和位于中間的模擬土壤填裝室，并且所述的模擬土壤填裝室與兩端的電極室連通;所述的模擬土壤填裝室設(shè)置多個(gè)用于插入電位測(cè)量探針的插孔;每個(gè)所述的電極室設(shè)有相應(yīng)的進(jìn)水口、排水口和排氣口，每個(gè)所述的電極室均配置一個(gè)電極組件；其中一個(gè)所述的電極組件的陽(yáng)極與電源供能單元的正極電連，另一個(gè)所述的電極組件的陰極與所述的電源供能單元的負(fù)極電連;所述的流量-氣體檢測(cè)單元包括用于測(cè)量液體流量的第一測(cè)試件和用于測(cè)試氣體流量的第二測(cè)試件，所述的第一測(cè)試件的出液口與所述的電極室的進(jìn)水口管路連接，所述的第二測(cè)試件的出氣口與所述的電極室的排氣口連通。
[0007]所述的電極組件包括主動(dòng)電極、被動(dòng)電極、電極棒和電接頭，所述的電極室通過(guò)垂直設(shè)置的被動(dòng)電極與所述的模擬土壤填裝室分隔，所述的主動(dòng)電極與所述的被動(dòng)電極平行設(shè)置，所述的主動(dòng)電極與所述的被動(dòng)電極二者之間留有間隙；所述的電極棒通過(guò)電接頭安裝在電極室，兩個(gè)所述的電極棒的一端與相應(yīng)的主動(dòng)電極相連、另一端露出測(cè)試本體分別與電源供能單元的電源正、負(fù)極相連，使得兩個(gè)動(dòng)電極分別作為電解室的陽(yáng)極、陰極。
[0008]所述的測(cè)試本體為H形結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的模擬土壤填裝室的上壁等距設(shè)置五個(gè)用于插入電位測(cè)量探針的插孔，其中兩個(gè)電位測(cè)量探針的探針末端串聯(lián)電壓表，形成用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)電位測(cè)量探針間電壓的串聯(lián)電路。
[0010]所述的被動(dòng)電極面向相應(yīng)的主動(dòng)電極一側(cè)表面覆蓋多孔網(wǎng)狀電極。
[0011]所述的被動(dòng)電極通過(guò)絕緣線(xiàn)與電源供能單元的電壓表電連。
[0012]所述的土壤模擬室通過(guò)長(zhǎng)螺絲釘、蝶翼螺母和兩端的電極室固接，并且土壤模擬室與電極室之間配有用于密封的O型圈。
[0013]所述的第一測(cè)試件為帶有刻度的圓筒。
[0014]所述的第二測(cè)試件為帶有刻度的圓筒。
[0015]所述的第一測(cè)試件和所述的第二測(cè)試件上均配有相應(yīng)的控制閥。
[0016]所述的主動(dòng)電極、所述的被動(dòng)電極均采用選用石墨電極板并均勻布孔作為電極。
[0017]所述的排氣口設(shè)置在電極室的頂部，并且排氣口與主動(dòng)電極和被動(dòng)電極之間的間隙連通;所述的進(jìn)水口設(shè)置在電極室上部，所述的出水口設(shè)置在電極室下部。
[0018]—種利用本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法，所述的使用方法包括以下步驟:
[0019]I)對(duì)用于填裝的細(xì)沙進(jìn)行預(yù)處理:試驗(yàn)?zāi)M土壤為施工用沙，清洗多次后干燥后用適當(dāng)篩孔的篩子進(jìn)行篩選；
[0020]2)在模擬土壤填裝室內(nèi)部裝填經(jīng)步驟I)處理后的潔凈的細(xì)沙顆粒作為模擬土壤；
[0021]3)利用流量-氣體測(cè)試單元的第一測(cè)試件向測(cè)試本體內(nèi)灌注用作為模擬海水入侵所造成的土地鹽堿化問(wèn)題的飽和NaCl溶液；
[0022]4)流量和氣體檢測(cè)部分主要對(duì)通入的流量多少進(jìn)行檢測(cè)和控制、對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行測(cè)定和回收；電源供能部分可在穩(wěn)壓或穩(wěn)流系統(tǒng)情況下對(duì)實(shí)驗(yàn)提供電能，通過(guò)控制流量-氣體測(cè)試單元的鹽濃度、含水量、外加電流、運(yùn)行時(shí)間，測(cè)定電位測(cè)量探針之間的電壓變化，并根據(jù)相應(yīng)的電壓變化分析鹽濃度、含水量、PH值、電導(dǎo)率對(duì)模擬海水入侵所造成的土地鹽堿化的影響關(guān)系，通過(guò)分析不同探針之間在不同時(shí)刻電壓的大小從而計(jì)算出離子迀移速率，根據(jù)離子的迀移速率得出模擬鹽堿化土壤恢復(fù)時(shí)間、效果與外加電流關(guān)系。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:(I)解決電動(dòng)修復(fù)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室難以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，從而解決該方面研究的局限；(2)該裝置能夠模擬鹽堿化土地進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)從而使得該過(guò)程的研究能夠在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；(3)該裝置既可以用于海洋化學(xué)相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，又可以用于廢水處理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)；(4)該裝置選用均勻布孔的電極板能夠保證電滲流通過(guò)電極極板進(jìn)入極室且保證流態(tài)均勻；(5)選用石墨電極導(dǎo)電性好、耐腐蝕、不引入二次污染和易加工安裝；(6)實(shí)驗(yàn)的氣體測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)既解決了電動(dòng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生氣體測(cè)定的問(wèn)題，也能夠解決產(chǎn)生氣體的回收問(wèn)題，有效提升實(shí)驗(yàn)安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明電動(dòng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明H型裝置構(gòu)型主視圖；
[0026]圖3是本發(fā)明裝置的網(wǎng)孔電極板示意圖；
[0027]圖4是沿海地區(qū)正常的地下水與海水平衡示意圖
[0028]圖5是地下水開(kāi)采過(guò)度造成海水倒灌示意圖
[0029]圖6是電遷移和電滲流不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明
[0031]參照附圖:
[0032]實(shí)施例1本發(fā)明所述的一種用于電動(dòng)力學(xué)修復(fù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試單元1、流量-氣體檢測(cè)單元2和電源供能單元3，所述的實(shí)驗(yàn)測(cè)試單元I包括測(cè)試本體U、電位測(cè)量探針12和電極組件13，所述的測(cè)試本體11包括位于兩端的電極室111和位于中間的模擬土壤填裝室112，并且所述的模擬土壤填裝室112與兩端的電極室111連通;所述的模擬土壤填裝室112設(shè)置多個(gè)用于插入電位測(cè)量探針12的插孔;每個(gè)所述的電極室111設(shè)有相應(yīng)的進(jìn)水口 1111、排水口 1112和排氣口 1113，每個(gè)所述的電極室111均配置一個(gè)電極組件13;其中一個(gè)所述的電極組件13的陽(yáng)極與電源供能單元3的正極電連，另一個(gè)所述的電極組件13的陰極與所述的電源供能單元3的負(fù)極電連;所述的流量-氣體檢測(cè)單元2包括用于測(cè)量液體流量的第一測(cè)試件21和用于測(cè)試氣體流量的第二測(cè)試件22，所述的第一測(cè)試件21的出液口與所述的電極室111的進(jìn)水口 1111管路連接，所述的第二測(cè)試件22的出氣口與所述的電極室111的排氣口 1113連通。
[0033 ]所述的電極組件13包括主動(dòng)電極131、被動(dòng)電極132、電極棒133和電接頭134，所述的電極室111通過(guò)垂直設(shè)置的被動(dòng)電極132與所述的模擬土壤填裝室112分隔，所述的主動(dòng)電極131與所述的被動(dòng)電極132平行設(shè)置，所述的主動(dòng)電