零价铁渗透反应格栅的模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及地下水污染修复技术领域，具体涉及一种零价铁渗透反应格栅的模拟装置。旨在解决如何有效监测零价铁渗透反应格栅的反应过程的技术问题，该装置包括：供水机构，供配置地下水溶液；反应柱，其竖直固定在支架上，支架下面设置有称量单元；反应柱内填装有零价铁介质，其底端设置有第一进水口，顶端设置有第一出水口；第一进水口连接供水机构，第一出水口分别连接气体收集器和废液瓶。基于本实用新型专利技术的上述结构，可以模拟渗透反应格栅的工作过程，并对零价铁反应过程中氢气和沉淀物的产生量进行有效监测和精确测量，方便技术人员对零价铁渗透反应格栅的性能进行预测，为设计人员提供数据支撑以改善零价铁渗透反应格栅的设计。

Simulation device of zero valent iron penetration reaction grid

【技术实现步骤摘要】
零价铁渗透反应格栅的模拟装置
本技术涉及地下水污染修复
，特别涉及一种零价铁渗透反应格栅的模拟装置。
技术介绍
面对日益严重的地下水污染，渗透反应格栅(PermeableReactiveBarrier，PRB)作为一种原位、简易、被动技术在地下水污染修复中被广泛研究和应用。其中，零价铁渗透反应格栅是目前应用最为广泛的技术之一，其可通过反应格栅内介质的化学还原、吸附、沉淀、络合以及共沉淀等作用实现多种有机及无机污染物的去除。截至目前，在全世界有超过200座零价铁渗透反应格栅建成并用于研究，并取得了良好的地下水修复效果。尽管已有大量工程案例，但零价铁渗透反应格栅运行过程中修复效率降低的影响因素仍未清晰，具体包括：(1)零价铁腐蚀产生沉淀物覆盖导致的零价铁失活及水力停留时间减小；(2)碳酸钙等次生矿物沉淀造成的堵塞；(3)零价铁腐蚀产生氢气积累造成的气堵。因此，如何有效的监测反应柱内零价铁沉淀矿物及氢气的产生过程，对揭示铁腐蚀产生氢气及矿物沉淀对零价铁反应活性及渗透性的影响机理，以及对提高零价铁渗透反应格栅的有效设计和模拟预测具有重要意义。目前，国内外研究者普遍采用装填零价铁的反应柱并通过柱实验模拟零价铁渗透反应格栅的运行过程，例如，通过在零价铁反应柱不同位置取水样分析，来间接评估零价铁的反应过程。但是，计算值仅是利用柱内液相组分的变化来代表整个反应柱内零价铁的反应活性变化。除此之外，通过重量分析法，测定反应柱的质量变化可以精确的测量反应柱体系内各种物质总的质量变化。然而，反应过程中铁腐蚀产生的氢气除部分以溶解相存在外，还有部分以非溶解相存在，部分氢气气泡被滞留在柱内介质孔隙之间并占据一定体积，当孔隙中的氢气气泡离开并重新被溶液占据时，反应柱质量也会增加。因此，仅通过质量监控无法判定反应柱质量的增加是由沉淀产生还是氢气释放导致。综上，现有技术中还没有能够精确测量零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的模拟装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种零价铁渗透反应格栅的模拟装置，其可以模拟零价铁渗透反应格栅的工作过程，利用该装置实现精确测量和计算出零价铁渗透反应格栅的产氢气量和沉淀量。为了实现上述目的，本技术提供了一种零价铁渗透反应格栅的模拟装置，所述装置包括：供水机构，供配置地下水溶液；反应柱，其竖直固定在支架上，所述支架下面设置有称量单元；所述反应柱内填装有零价铁介质，其底端设置有第一进水口，顶端设置有第一出水口；所述第一进水口连接所述供水机构，所述第一出水口分别连接气体收集器和废液瓶。进一步地，所述供水机构包括供水箱、氮气瓶、水质监测仪以及蠕动泵；所述供水箱，上部设置有密封盖，底部连接有带阀门的第二出水口；所述密封盖上设置有带阀门的加液管，所述加液管一端伸入所述供水箱内部，另一端连接外界供水水源；所述第二出水口通过所述蠕动泵连接所述第一进水口；所述氮气瓶，通过带气阀的进气管连接所述供水箱，并且所述进气管的一端贯穿所述密封盖并延伸至所述供水箱内的底部；所述水质监测仪，包括至少一个水质监测探头，所述水质监测探头贯穿所述密封盖并延伸至所述供水箱内。进一步地，所述水质监测仪包括pH值监测探头、溶解氧监测探头、氧化还原电位监测探头、电导率监测探头、温度监测探头及水位监测探头中的一种或多种。进一步地，所述反应柱的柱体上均匀设置有多个固相取样口和液相取样器；所述固相取样口，由所述固相取样口的内螺纹和与之配合的螺栓配合封闭，在所述螺栓上还设置有密封垫；所述液相取样器，包括取样头、延长管以及真空取样管；所述取样头布设在所述反应柱的中心线上，通过所述延长管连接所述真空取样管，所述真空取样管设置在所述反应柱外部。进一步地，所述反应柱采用透明聚碳酸酯管制备而成，其高度为200mm～250mm，直径30mm～50mm，外表面标记有刻度线或点，柱体壁厚小于或等于2mm，底部为水平端面，顶部为半球形的顶盖；所述固相取样口数量为4个，分别距离所述水平端面40mm、80mm、120mm、160mm；所述液相取样器数量为4个，分别距离所述水平端面40mm、80mm、120mm、160mm；其中，所述固相取样口和所述液相取样器分别设置在所述反应柱相对两侧。进一步地，所述反应柱还包括第一测压管和第二测压管，所述第一测压管连接所述第一进水口，所述第二测压管连接所述第一出水口。进一步地，所述第一测压管的量程长度值大于所述反应柱的高度值。进一步地，所述第一测压管和所述第二测压管均为玻璃测压管，所述第一测压管的量程为400mm～600mm，所述第二测压管量程为100mm～150mm；所述第二测压管、所述气体收集器、所述废液瓶串联，并且所述第二测压管位于所述气体收集器之后，所述废液瓶之前。进一步地，所述气体收集器呈圆柱形，在靠近其内腔的上部设置有透气隔膜，在所述透气隔膜之上设置有顶空进样口。本技术的优点在于：本技术提供的零价铁渗透反应格栅的模拟装置，可以模拟渗透反应格栅的工作过程，并对零价铁反应过程中氢气和沉淀物的产生量进行有效监测和精确测量，方便技术人员对零价铁渗透反应格栅的性能进行预测，再者为设计人员提供数据支撑改善零价铁渗透反应格栅的设计。附图说明图1是本技术的零价铁渗透反应格栅的模拟装置的主要结构示意图。具体实施方式下面参照附图来描述本技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本技术的技术原理，并非旨在限制本技术的保护范围。参阅附图1，图1示例性示出了零价铁渗透反应格栅的模拟装置的主要结构，如图1所示，本技术提供的零价铁渗透反应格栅的模拟装置包括：供水机构，供配置地下水溶液；该供水机构包括供水箱1、氮气瓶7、水质监测仪8以及蠕动泵10；供水箱1，上部设置有密封盖2，底部连接有带阀门第二出水口9；密封盖2上设置有带阀门的加液管4，加液管4一端伸入供水箱1内部，另一端连接外界供水水源；第二出水口9通过蠕动泵10连接第一进水口21；氮气瓶7，通过带气阀的进气管3连接供水箱1，并且进气管3的一端贯穿密封盖2并延伸至供水箱1内的底部；水质监测仪8，包括至少一个水质监测探头5，水质监测探头5贯穿密封盖2并延伸至供水箱1内，水质监测仪8可以包括pH值监测探头、溶解氧监测探头、氧化还原电位监测探头、电导率监测探头、温度监测探头及水位监测探头中的一种或多种。本实施例中，供水箱1尺寸长200mm、宽100mm、高200mm。反应柱11，其竖直固定在支架12上，支架12下面设置有称量单元13，本实施例中，称量单元13为万分位的电子秤，量程不小于5kg；反应柱11内填装有零价铁介质，其底端设置有第一进水口21，顶端设置有第一出水口6；第一进水口21连接供水机构，第一出水口6分别连接气体收集器22和废液瓶24。反应柱11的柱体上均匀设置有多个固相取样口1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零价铁渗透反应格栅的模拟装置，其特征在于，所述装置包括：/n供水机构，供配置地下水溶液；/n反应柱，其竖直固定在支架上，所述支架下面设置有称量单元；所述反应柱内填装有零价铁介质，其底端设置有第一进水口，顶端设置有第一出水口；所述第一进水口连接所述供水机构，所述第一出水口分别连接气体收集器和废液瓶。/n

【技术特征摘要】
1.一种零价铁渗透反应格栅的模拟装置，其特征在于，所述装置包括：
供水机构，供配置地下水溶液；
反应柱，其竖直固定在支架上，所述支架下面设置有称量单元；所述反应柱内填装有零价铁介质，其底端设置有第一进水口，顶端设置有第一出水口；所述第一进水口连接所述供水机构，所述第一出水口分别连接气体收集器和废液瓶。


2.如权利要求1所述的零价铁渗透反应格栅的模拟装置，其特征在于，所述供水机构包括供水箱、氮气瓶、水质监测仪以及蠕动泵；
所述供水箱，上部设置有密封盖，底部连接有带阀门的第二出水口；所述密封盖上设置有带阀门的加液管，所述加液管一端伸入所述供水箱内部，另一端连接外界供水水源；所述第二出水口通过所述蠕动泵连接所述第一进水口；
所述氮气瓶，通过带气阀的进气管连接所述供水箱，并且所述进气管的一端贯穿所述密封盖并延伸至所述供水箱内的底部；
所述水质监测仪，包括至少一个水质监测探头，所述水质监测探头贯穿所述密封盖并延伸至所述供水箱内。


3.如权利要求2所述的零价铁渗透反应格栅的模拟装置，其特征在于，所述水质监测仪包括pH值监测探头、溶解氧监测探头、氧化还原电位监测探头、电导率监测探头、温度监测探头及水位监测探头中的一种或多种。


4.如权利要求1所述的零价铁渗透反应格栅的模拟装置，其特征在于，所述反应柱的柱体上均匀设置有多个固相取样口和液相取样器；
所述固相取样口，由所述固相取样口的内螺纹和与之配合的螺栓配合封闭，在所述螺栓上还设置有密封垫；
所述液相取样器，包括取样头、延长管以及真空取样管；所述取样头布设在所述反应柱的中心线上，通过所述延长管连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，黄国鑫，孔祥科，韩占涛，李亚松，张兆吉，王夏晖，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，生态环境部环境规划院，
类型：新型
国别省市：河北;13