本发明专利技术属于环境岩土和环境工程领域，尤其涉及一种重金属污染物的淋滤试验装置和方法。本发明专利技术提供一种测试重金属元素释放迁移的淋滤试验装置，所述实验装置可以对各个分层岩土体的物理状况和重金属向地下水释放迁移进行监测，对各分层岩土体和淋滤液进行实时采样检测，所述试验装置可以模拟重金属元素在岩土体各个层位的淋滤、迁移和转化过程。本发明专利技术还提供一种进行测试重金属元素释放迁移的淋滤试验的方法，包括：填充淋滤柱，通过设置压力表、吸力渗漏计、流量表和取样时间间隔来测试得到的不同时段、不同层位、不同流量的固体样品和淋滤液体样品的重金属元素浓度。本方法可有效模拟重金属元素在淋滤作用下得到位于不同淋滤柱层位的浓度参数。
【技术实现步骤摘要】
一种室内重金属污染物的淋滤试验装置和方法
本专利技术属于环境岩土和环境工程领域，尤其涉及一种重金属污染物的淋滤试验装置和方法。
技术介绍
我国含有重金属元素的岩土体分布广泛，特别是黑色岩层中含有金属元素而形成金属矿体，但开采后形成的尾矿或岩体风化作用过程中易形成酸性矿山水，从而产生水岩化学作用而释放出大量有毒有害的重金属元素，并逐步扩散至水环境中而污染周围土壤环境。酸性水的pH值通常较低，严重时可低至2～3，易对岩土体产生腐蚀酸化，而使岩土体加速释放出重金属元素，如铅、砷、镉、铜等。在雨水淋滤的水岩化学作用过程中，如何监测被淋滤作用岩土体的物理状况，如何准确简便的获取岩土体中重金属元素转化、迁移至水环境中的评价非常关键。目前，对重金属元素污染环境的方法主要是现场对岩土体和被污染水体进行取样进行研究，但该方法耗时周期长、不便进行大量实验，因此，对研究富含重金属元素岩土体(如：黑色岩层)或金属矿山的重金属元素释放、迁移、转化的室内模拟试验已成为环境岩土方面的重要课题，对重金属淋滤作用下的水岩化学作用的室内试验方法也显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测试重金属元素释放迁移的淋滤试验装置，所述实验装置可以对各个分层岩土体的物理状况和重金属向地下水释放迁移进行监测，对各分层岩土体和淋滤液进行实时采样检测，所述试验装置可以模拟重金属元素在岩土体各个层位的淋滤、迁移和转化过程。一种测试重金属元素释放迁移的淋滤试验装置，包括：支架，淋滤柱,带有刻度的第一淋滤收集瓶，第二淋滤收集瓶，真空泵，保险瓶，所述淋滤柱置于支架上，所述淋滤柱下端放置带有刻度的第二淋滤收集瓶，所述淋滤柱侧面上设置有吸力渗漏仪，所述吸收渗漏仪通过第一导液管与第一淋滤收集瓶相连，所述带有刻度的第一淋滤收集瓶与真空泵之间设置保险瓶，带有刻度的第一淋滤收集瓶、真空泵和保险瓶通过第一导液管相连，其特征在于：还包括通过支架垂直悬置于淋滤柱上的针孔式喷头，第二导液管，淋滤柱下部连接的漏斗状的缩口和淋滤柱侧面设置的侧向取样口、张力计、导线孔，水分传感器，电缆，数据采集系统仪，电脑，所述针孔式喷头进水口通过第二导液管依次与压力表、流量计和液泵输出端相连，所述第二导液管一端与液泵的输入端相连，所述第二导液管另一端伸入储水箱，所述缩口与淋滤柱之间设置第二过滤层，所述缩口与淋滤柱连接处设置有法兰盘，所述缩口、淋滤柱和法兰盘用螺母和硅胶密闭垫圈进行密闭，所述水分传感器的探针通过设置于淋滤柱侧面的导线孔埋设于淋滤柱内，所述张力计的探针通过设置于淋滤柱侧面的导线孔埋设于淋滤柱内，所述张力计和水分传感器采集得到的信号通过电缆传递至所述数据采集系统仪，所述数据采集系统仪与电脑相连，所述淋滤柱和缩口采用有机玻璃制成，所述带有刻度的第二淋滤收集瓶置于电子天平上，所述带有刻度的第二淋滤收集瓶位于缩口出水口下方。进一步地，所述淋滤柱顶放置第一过滤层，所述第一过滤层由尼龙筛网和第一多孔板自上而下构成，所述第一过滤层位于针孔式喷头正下方。进一步地，所述第二导液管伸入储水箱的一端接有过滤网，所述第二导液管伸入储水箱的一端静置于水箱内水面下。进一步地，所述吸力渗漏仪、侧向取样口、张力计和水分传感器的间距为20CM。进一步地，所述过第二滤层由尼龙筛网，石英砂,尼龙筛网和第二多孔板由上而下依次构成。进一步地，所述淋滤柱高度≥105CM，所述淋滤柱柱体内径≥12.5CM，所述第二多孔板孔径为R，0.2CM≤R≤0.5CM。本专利技术还公开一种利用上述装置进行测试重金属元素释放迁移的淋滤试验的方法，包括如下步骤：S1、用样品填充淋滤柱，设置吸力渗透仪，分层埋设张力计和水分传感器于淋滤柱的样品中；S2、设置压力表的压力值和流量计的流量值，具体如下：将去离子水或配置好的不同pH值的H2SO4型酸性水溶液置于储水箱中，通过流量计和压力表分别控制进入淋滤柱的水分流量值和压力值，让水分充分的透过整个淋滤柱S3、设置固体样品和淋滤液体样品的取样时间间隔，打开真空泵，利用真空泵原理在吸力渗漏仪处逐步获取不同层位的淋滤液样品，并利用数据采集系统仪采集张力计和水分传感器处的样品物理状态数据，同时在侧向取样口处获取固体样品；S4、测试得到的不同时段、不同层位、不同流量的固体样品和淋滤液体样品的重金属元素浓度；S5、根据S4得到的数据，评价重金属在淋滤柱不同层位的迁移、沉淀效应和向水环境中释放、转化的能力。进一步地，S1所述样品为研磨至20目的含重金属尾矿的大块岩石样品，或岩石风化土壤剖面。进一步地，所述岩石风化土壤剖面依次放入淋滤柱中。本专利技术的有益效果是：本专利技术在淋滤柱正上方的针孔式喷头和淋滤柱顶端设置的过滤层，可使水分喷洒和分散更均匀，且有效的保护淋滤柱顶端土体不被冲蚀；淋滤柱下部设置过滤层，主要是保证淋滤柱底部不积水，承载淋滤柱内部岩土体重量，且具有减少淋滤液中含有杂质的作用。本专利技术喷头进水口处设置流量计和压力表，有效的控制了水分进入淋滤柱的流量和有效雨强，可模拟不同流量和雨强条件下的淋滤试验。本专利技术淋滤柱侧面设置侧向取样口、吸力渗漏仪，可有效实现对各层岩土体和淋滤液实时进行取样检测；张力计、水分传感器可实时监测各分层岩土体的物理状况，因此，可研究重金属元素在各层位岩土体的迁移、转化规律。本专利技术方法可以有效的针对不同流量水分进行的淋滤试验，可有效模拟重金属元素在淋滤作用下得到位于不同淋滤柱层位的浓度参数，同时可对不同层位岩土体的淋滤液进行测试，获取重金属在不同层位向水环境转化和释放的参数，进而达到直接评价重金属元素在金属尾矿或风化土壤剖面的迁移、沉淀和向水体释放、转化的能力。附图说明图1为本专利技术所述装置的结构示意图图2为本专利技术所述装置的A-A剖面图图3为本专利技术所述装置的淋滤柱与缩口相接局部放大的结构示意图。图4为本专利技术方法流程图。图中标号为：1-储水箱，2-液泵，3-流量计，4-压力表，5-第一导液管，6-针孔式喷头，7-淋滤柱，8-缩口，9-吸力渗漏仪，10-侧向取样口，11-第一淋滤液收集瓶，12-真空泵，13-支架，14-电子天平，15-电缆，16-张力计，17-水分传感器，18-数据采集系统仪，19-电脑，20-尼龙筛网，21-第一多孔板，22-石英砂，23-硅胶密闭垫圈，24-法兰盘,25-第二导液管,26-保险瓶,27-第二淋滤收集瓶,28-第二多孔板。具体实施方式下面结合实施例和附图，详细说明本专利技术的技术方案。如图1和图2所示,一种测试重金属元素释放迁移的淋滤试验装置，包括：支架13，淋滤柱(7),带有刻度的第一淋滤收集瓶11,第二淋滤收集瓶27,真空泵12,保险瓶26所述淋滤柱7置于支架13上，所述淋滤柱7下端放置带有刻度的第二淋滤收集瓶27，所述淋滤柱7侧面上设置有吸力渗漏仪9，所述淋滤柱7高度≥105CM，所述淋滤柱7柱体内径≥12.5CM，所述吸收渗漏仪9通过第一导液管5与第一淋滤收集瓶11相连，所述带有刻度的第一淋滤收集瓶11与真空泵12之间设置保险瓶26，带有刻度的第一淋滤收集瓶11、真空泵12和保险瓶26通过第一导液管5相连，还包括通过支架13垂直悬置于淋滤柱7上的针孔式喷头6，第二导液管25，淋滤柱7下部连接的漏斗状的缩口8和淋滤柱7侧面设置的侧向取样口10、张力计16本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种室内重金属污染物的淋滤试验装置，包括：支架(13)，淋滤柱(7),带有刻度的第一淋滤收集瓶(11),第二淋滤收集瓶(27),真空泵(12),保险瓶(26)所述淋滤柱(7)置于支架(13)上，所述淋滤柱(7)下端放置带有刻度的第二淋滤收集瓶(27)，所述淋滤柱(7)侧面上设置有吸力渗漏仪(9)，所述吸收渗漏仪(9)通过第一导液管(5)与第一淋滤收集瓶(11)相连，所述带有刻度的第一淋滤收集瓶(11)与真空泵(12)之间设置保险瓶(26)，带有刻度的第一淋滤收集瓶(11)、真空泵(12)和保险瓶(26)通过第一导液管(5)相连，其特征在于：还包括通过支架(13)垂直悬置于淋滤柱(7)上的针孔式喷头(6)，第二导液管(25)，淋滤柱(7)下部连接的漏斗状的缩口(8)和淋滤柱(7)侧面设置的侧向取样口(10)、张力计(16)、导线孔，水分传感器(17)，电缆(15)，数据采集系统仪(18)，电脑(19)，所述针孔式喷头(6)进水口通过第二导液管(25)依次与压力表(4)、流量计(3)和液泵(2)输出端相连，所述第二导液管(25)一端与液泵(2)的输入端相连，所述第二导液管(25)另一端伸入储水箱(1)，所述缩口(8)与淋滤柱(7)之间设置第二过滤层，所述缩口(8)与淋滤柱(7)连接处设置有法兰盘(24)，所述缩口(8)、淋滤柱(7)和法兰盘(24)用螺母和硅胶密闭垫圈(23)进行密闭，所述水分传感器(17)的探针通过设置于淋滤柱(7)侧面的导线孔埋设于淋滤柱(7)内，所述张力计(16)的探针通过设置于淋滤柱(7)侧面的导线孔埋设于淋滤柱(7)内，所述张力计(16)和水分传感器(17)采集得到的信号通过电缆(15)传递至所述数据采集系统仪(18)，所述数据采集系统仪(18)与电脑(19)相连，所述淋滤柱(7)和缩口(8)采用有机玻璃制成,所述带有刻度的第二淋滤收集瓶(27)置于电子天平(14)上，所述带有刻度的第二淋滤收集瓶(27)位于缩口(8)出水口下方。...
【技术特征摘要】
1.一种室内重金属污染物的淋滤试验装置，包括：支架(13)，淋滤柱(7),带有刻度的第一淋滤收集瓶(11),第二淋滤收集瓶(27),真空泵(12),保险瓶(26)；所述淋滤柱(7)置于支架(13)上，所述淋滤柱(7)下端放置带有刻度的第二淋滤收集瓶(27)，所述淋滤柱(7)侧面上设置有吸力渗漏仪(9)，所述吸力渗漏仪(9)通过第一导液管(5)与第一淋滤收集瓶(11)相连，所述带有刻度的第一淋滤收集瓶(11)与真空泵(12)之间设置保险瓶(26)，带有刻度的第一淋滤收集瓶(11)、真空泵(12)和保险瓶(26)通过第一导液管(5)相连，其特征在于：还包括通过支架(13)垂直悬置于淋滤柱(7)上的针孔式喷头(6)，第二导液管(25)，淋滤柱(7)下部连接的漏斗状的缩口(8)和淋滤柱(7)侧面设置的侧向取样口(10)、张力计(16)、导线孔，水分传感器(17)，电缆(15)，数据采集系统仪(18)，电脑(19)，所述针孔式喷头(6)进水口通过第二导液管(25)依次与压力表(4)、流量计(3)和液泵(2)输出端相连，所述第二导液管(25)一端与液泵(2)的输入端相连，所述第二导液管(25)另一端伸入储水箱(1)，所述缩口(8)与淋滤柱(7)之间设置第二过滤层，所述缩口(8)与淋滤柱(7)连接处设置有法兰盘(24)，所述缩口(8)、淋滤柱(7)和法兰盘(24)用螺母和硅胶密闭垫圈(23)进行密闭，所述水分传感器(17)的探针通过设置于淋滤柱(7)侧面的导线孔埋设于淋滤柱(7)内，所述张力计(16)的探针通过设置于淋滤柱(7)侧面的导线孔埋设于淋滤柱(7)内，所述张力计(16)和水分传感器(17)采集得到的信号通过电缆(15)传递至所述数据采集系统仪(18)，所述数据采集系统仪(18)与电脑(19)相连，所述淋滤柱(7)和缩口(8)采用有机玻璃制成，所述淋滤柱(7)顶放置第一过滤层，所述第一过滤层由尼龙筛网(20)和第一多孔板(21)自上而下构成，所述第一过滤层位于针孔式喷头(6)正下方，所述带有刻度的第二淋滤收集瓶(27)置于电子天平(14)上，所述带有刻度的第二淋滤收集瓶(27)位于缩口...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌斯祥，巫锡勇，李晓宁，任勇，孙春卫，赵思远，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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