一种多过程模拟装置以及模拟层析系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种多过程模拟装置以及模拟层析系统，涉及实验器械领域，该多过程模拟装置包括淋滤柱、支撑架、空气过滤器以及空气泵，淋滤柱包括管柱本体和密封头机构，管柱本体设置在支撑架的顶部，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，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气泵与空气过滤器通过管道连接，空气过滤器与空气进管通过管道连接。相较于现有技术，本实用新型专利技术提供的一种多过程模拟装置，能够结合干燥风化实验和动态淋滤柱实验模拟煤矸石在风化淋滤过程中元素的迁移转化和释放规律，可综合模拟考察环境样品在风化和淋滤共同作用下有害元素的迁移规律，同时避免了更换实验载体对样品产生的扰动。

【技术实现步骤摘要】
一种多过程模拟装置以及模拟层析系统
本技术涉及实验器材领域，具体而言，涉及一种多过程模拟装置以及模拟层析系统。
技术介绍
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。煤矿开采的过程中会产生大量的煤矸石，煤矸石已成为我国累计储量最大的工业固体废弃物。长期露天堆放的煤矸石在风化和雨水淋滤过程中会释放含有大量有害元素的酸性废水，降低周边土壤功能，污染水质，影响生态环境和人体健康。研究煤矸石中有害元素的释放特征，能够为有效预测和控制煤矿开采过程中有害元素向环境排放、建立和完善污染防治奠定理论基础。目前学术界常使用淋滤柱实验、湿度室实验、浸泡实验等模拟煤矸石等煤矿开采冶炼过程中产生的废石在风化、淋滤过程中有害元素的析出规律。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专利技术人调研可知，淋滤柱实验、湿度室实验或浸泡实验一般只能模拟煤矸石样品在单一过程(风化过程/淋滤过程)中的元素析出规律，无法模拟样品中有害元素在风化和淋滤共同作用下的迁移规律，限制了上述实验装置的适用范围。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多过程模拟装置就显得尤为重要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多过程模拟装置，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。本技术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。本技术是采用以下的技术方案来实现的。一种多过程模拟装置，包括淋滤柱、支撑架、空气过滤器以及空气泵，淋滤柱包括管柱本体和密封头机构，管柱本体设置在支撑架的顶部，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，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气泵与空气过滤器通过管道连接，空气过滤器与空气进管通过管道连接。进一步地，多过程模拟装置还包括湿度箱，湿度箱设置在空气过滤器于空气进管之间并具有进气管和出气管，进气管与空气过滤器通过管道连接，出气管与空气进管通过管道连接。进一步地，湿度箱包括水箱本体、密封盖板和气泡头，水箱本体中填充有去离子水，密封盖板盖设在水箱本体上并与水箱本体密封连接，进气管和出气管均插入密封盖板并伸入水箱本体，气泡头设置在去离子水的液面之下并与进气管连接，出气管伸入水箱本体的一端设置在去离子水的液面之上。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管柱本体连通，以形成空气通道。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，空气导管设置在密封塞的中部。进一步地，管柱本体内具有淋滤内腔，淋滤内腔的底部设置有砂芯盘，砂芯盘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，空气进管上设置有密封块，滤液出管上设置有旋转活塞。一种模拟层析系统，包括淋洗液收集器和多过程模拟装置，多过程模拟装置，包括淋滤柱、支撑架、空气过滤器以及空气泵，淋滤柱包括管柱本体和密封头机构，管柱本体设置在支撑架的顶部，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，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气泵与空气过滤器通过管道连接，空气过滤器与空气进管通过管道连接。淋洗液收集器设置在支撑架的底部并与滤液出管相对设置。本技术具有以下有益效果：本技术提供的一种多过程模拟装置，将密封头机构可拆卸地设置在管柱本体的顶端，且密封头机构具有空气通道，管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，空气进管与空气过滤器连接，空气过滤器与空气泵连接。在实际使用时，当需要进行模拟干燥空气风化实验时，将管柱本体固定在支架上，并在管柱本体内放入样品，将密封头机构安装在管柱本体的顶部，关闭滤液输出管，通过空气泵抽取的空气经过空气过滤器处理后从空气进管处进入管柱本体，空气可在管柱本体内自下而上的流动，并最终从管柱本体的顶部流出，实现模拟干燥空气下的风化过程；当需要进行模拟淋滤实验时，取掉管柱本体顶部的密封头机构，关闭空气进管，并打开滤液输出管，从管柱本体的顶部缓慢加入配置好的模拟酸雨淋洗液，淋洗液在重力的作用下会从砂芯正下方的石英玻璃管流出，方便进行后续分析测试。相较于现有技术，本技术提供的一种多过程模拟装置，能够结合干燥风化实验和动态淋滤柱实验模拟煤矸石在风化淋滤过程中元素的迁移转化和释放规律，可综合模拟考察环境样品在风化和淋滤共同作用下有害元素的迁移规律，适用于模拟煤矸石等工业废弃物的风化淋滤过程，同时避免了更换实验载体对样品产生的扰动。本技术提供的一种多过程模拟装置，在空气过滤器与空气进管之间设置有湿度箱，湿度箱具有进气管和出气管，进气管与空气过滤器通过管道连接，出气管与空气进管通过管道连接。在进行模拟湿空气风化过程时，将管柱本体固定在支架上，并在管柱本体内放入样品，将密封头机构安装在管柱本体的顶部，关闭滤液输出管，通过空气泵抽取的空气依次经过空气过滤器和湿度箱处理后从空气进管处进入管柱本体，空气可在管柱本体内自下而上的流动，并最终从管柱本体的顶部流出，实现模拟湿空气下的风化过程。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，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技术的某些实施例，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为本技术第一实施例提供的多过程模拟装置的结构示意图；图2为图1中淋滤柱的结构示意图；图3为图2中密封头机构的结构示意图；图4为本技术第二实施例提供的多过程模拟装置的结构示意图；图5为图4中湿度箱的结构示意图。图标：10-多过程模拟装置；100-淋滤柱；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-砂芯盘；151-滤膜；170-空气进管；171-密封块；190-滤液出管；191-旋转活塞；200-支撑架；300-空气过滤器；400-空气泵；500-湿度箱；510-进气管；530-出气管；550-水箱本体；570-密封盖板；590-气泡头。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术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技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多过程模拟装置，其特征在于，包括淋滤柱、支撑架、空气过滤器以及空气泵，所述淋滤柱包括管柱本体和密封头机构，所述管柱本体设置在所述支撑架的顶部，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，所述管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，所述空气泵与所述空气过滤器通过管道连接，所述空气过滤器与所述空气进管通过管道连接。

【技术特征摘要】
1.一种多过程模拟装置，其特征在于，包括淋滤柱、支撑架、空气过滤器以及空气泵，所述淋滤柱包括管柱本体和密封头机构，所述管柱本体设置在所述支撑架的顶部，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，所述管柱本体的底部开设有空气进管和滤液出管，所述空气泵与所述空气过滤器通过管道连接，所述空气过滤器与所述空气进管通过管道连接。2.根据权利要求1所述的多过程模拟装置，其特征在于，所述多过程模拟装置还包括湿度箱，所述湿度箱设置在所述空气过滤器于所述空气进管之间并具有进气管和出气管，所述进气管与所述空气过滤器通过管道连接，所述出气管与所述空气进管通过管道连接。3.根据权利要求2所述的多过程模拟装置，其特征在于，所述湿度箱包括水箱本体、密封盖板和气泡头，所述水箱本体中填充有去离子水，所述密封盖板盖设在所述水箱本体上并与所述水箱本体密封连接，所述进气管和所述出气管均插入所述密封盖板并伸入所述水箱本体，所述气泡头设置在所述去离子水的液面之下并与所述进气管连接，所述出气管伸入所述水箱本体的一端设置在所述去离子水的液面之上。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊燕，肖唐付，宁增平，刘意章，
申请(专利权)人：贵阳学院，中国科学院地球化学研究所，
类型：新型
国别省市：贵州,52