一种土样清洗系统及洗盐方法技术方案

本发明专利技术提供了一种土样清洗系统及洗盐方法，涉及盐渍土洗盐领域。其包括洗样装置、收集装置、和控制单元。本发明专利技术提供的技术方案针对实验室土样洗盐问题，可以实现自动注水及排水，并能够自动判别土样中易溶盐是否达到目标值，该发明专利技术彻底打破了土样洗盐只能技术人员简单手工操作的局限性，使得土样洗盐工作不再繁琐复杂，只需一键启动即可自动完成绝大部分工作，大大减少了科研及技术人员的工作量，提高了工作效率，智能程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种土样清洗系统及洗盐方法
本专利技术涉及盐渍土洗盐领域，具体而言，涉及一种土样清洗系统及洗盐方法。
技术介绍
盐渍土是在各种自然环境因素以及人类活动共同影响下形成不同水平的盐化、碱化土壤以及各种盐土和碱土的总称。在公路建设行业，通常把地表下lm深度内易溶盐平均含量大于0.3％的土规定为盐渍土。虽然盐渍土同常规土一样，均由固、液、气三相组成，但由于盐分(盐结晶、盐溶液)的存在使得盐渍土的性质发生了较大变化，不同的盐分类型及其浓度对土壤各种性质的影响不尽相同。盐渍土在世界各地均有分布，根据联合国粮农组织和联合国教科文组织(FAO/UNESCO)不完全统计，覆盖面积近10亿公顷，主要分布在大洋洲，北亚中亚地区及南美地区等。我国盐渍土的分布面积约占全国面积的2％，覆盖面积约为0.36亿公顷，主要分布在西北、华北、东北及滨海地区。我国盐渍土分为盐土和碱土两类，其中盐土包括以下六个亚类，分别为滨海盐土、草甸盐土、沼泽盐土、积盐盐土、残余盐土和碱化盐土；碱土又分为三个亚类，分别是草甸碱土、草原碱土和龟裂碱土。而冻融引起的土壤中水盐运移是导致中低纬度地区土壤盐碱化多发的主要原因之一，盐分的存在使土地逐渐退化为盐碱地，农作物无法种植；同时导致建筑物钢筋混凝土的腐蚀、盐胀等问题。随着人类工程活动的发展，寒旱区的地表盐渍化、盐胀势必会影响到该地区的工程建设，如公路、铁路及房屋建筑物等，还会导致多种工程病害，如地面塌陷、道路翻浆、建筑物基础腐蚀等工程问题。目前，在工程领域中大量学者对盐渍化土壤的工程特性开展了大量研究。不同的盐分类型及其浓度对土壤的冻结温度、未冻水含量、介电特性、物理力学性能等都有较大的影响，科研人员需要对盐胀机理、水盐迁移机理以及盐渍化冻融土的物理力学性质等进行研究。在研究中，需要制作大量不同类型盐分、不同含盐量的样品进行分析。为了制作具备目标含盐量的土壤样品，首先需要对具有代表性的原状盐渍土进行洗盐，然后根据试验目的再在洗盐后的土样中添加不同含量，不同类型的盐分，进行盐渍土在不同条件下的物理力学测试，从而研究盐渍土的特性。现有的盐渍土易溶盐清洗过程为：将适量代表性盐渍土置于干净的容器内，加蒸馏水，手工搅拌均匀后过滤，或搅拌均匀静置几小时后手工抽掉上清的废液，如此反复多次，全程手工操作，耗时长，同时需要一位或多位人员配合才能完成，且抽取上部较清澈废液时容易将小颗粒土一起抽掉，多次重复后土壤颗粒分布及组成容易发生改变，造成土壤的性质发生改变。在检查易溶盐清洗结果时，分别在2个试管中盛入5mL左右的试样滤下溶液或上清液，然后向其中一个试管中加入数滴浓度100mL/L硝酸和50mL/L硝酸银溶液,向另一个试管中加入数滴浓度100mL/L盐酸和50mL/L氯化钡溶液，观察两试管中是否有白色沉淀，如有则继续洗盐；重复检验直至不再出现白色沉淀为止，此方法存在试验过程繁琐、耗时久的问题。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种土样清洗系统及洗盐方法以解决上述技术问题。本专利技术是这样实现的：本专利技术提供了一种土样清洗系统，其包括洗样装置、收集装置、和控制单元，洗样装置包括洗样容器以及在洗样容器侧壁设置的液位控制开关，在洗样容器的底部设置有土样截留层，收集装置设置于洗样容器的下方以接收洗样介质，土样截留层的出液端与收集装置的顶部连接；液位控制开关包括分设于洗样容器侧壁的上液位控制开关和下液位控制开关，洗样装置还开设有进水口，进水口设置有控制阀1，收集装置开设有出水口，出水口包括上下设置的上出水口与下出水口，其中下出水口设置有控制阀2，上液位控制开关、下液位控制开关、控制阀1和控制阀2与控制单元电连接以实现自动进液和排液，收集装置内置有盐度探测器，且设置盐度探测器的高度低于收集装置中的上出水口的高度。专利技术人提供了一种土样清洗系统，该土样清洗系统具有全自动土样易溶盐清洗功能，具体通过洗样装置实现待洗土样的盐分清洗，洗样介质(例如纯水)从洗样装置的底部进入收集装置，通过控制阀门实现废盐水的排出。这样设置避免了抽取上清液时对土样本身的小颗粒冲走，保留了土样固有的土壤性质和粒度分布，土壤被土样截留层截留住，反复清洗几次后，通过盐度探测器确认洗样介质的盐度水平，并对土样留存的盐分水平进行评价，判断土样易溶盐是否达到要求，最后完成清洗。另外，本专利技术提供的上述清洗系统具有控制单元，通过控制单元控制上液位控制开关、下液位控制开关及控制阀1，实现自动注水及加满后自动停止注水的操作，实现一键启动即可自动完成清洗工作。具体地，当液位低于下液位控制开关时，下液位开关反馈控制信号控制控制阀1得电工作，开始注水，同时下液位控制开关反馈控制信号控制控制阀2得电工作，排净收集装置中的废液；当注水液位高于上液位控制开关时，上液位控制开关反馈控制信号控制控制阀1断电，停止注水，搅拌，待搅拌结束控制阀2失电断开，收集装置内置有盐度探测器，设置盐度探测器低于收集装置的上出水口，由于这时控制阀2处于断开状态，下出水口通路受阻，收集装置只能从上出水口排除废液，且保证盐度探测器浸入收集装置的废液中，可以测得废液的电导率反馈值。盐度探测器可以是盐度计或电导率探头，只要能满足盐度的探测均可行。优选采用电导率探头反馈数据，使电导率探头浸入废液中从而检测土壤溶液的电导率从而反映溶液中含盐的多少，当两次测得(反馈)数据相同，则视为洗干净了。设置盐度探测器避免了人为观察沉淀等因素对结果产生的误判，有效提升了结果的可靠性。相较传统取废液滴入试剂的判别沉淀产生的方法，更加准确可靠，且更加环保经济。本专利技术中提供的技术方案针对实验室土样洗盐问题，可以实现自动注水及排水，并能够自动判别土样中易溶盐是否达到目标值，该方面的彻底打破了土样洗盐只能用技术人员简单手工操作的局限性，使得土样洗盐工作不再繁琐复杂，只需一键启动即可自动完成绝大部分工作，大大减少了科研及技术人员的工作量，提高了工作效率，智能程度高。在本专利技术应用较佳的实施方式中，上述土样截留层包括上下依次设置的过滤层和支撑层；采用支撑层和过滤层配套过滤排出废液的方法，具有周期短，过滤时间短的优势，确保了土样原有的粒度组成。需要说明的是，过滤层由具有微小孔隙的透水材料组成；过滤层只要具备透水不透土的功能均可行，并不限于土工布；支撑层只要具有支撑过滤层平整度的功能均可行，并不限于支撑架或支撑板。优选地，过滤层为土工布或透水石。优选地，支撑层为开孔支撑板或支撑网架。开孔的孔径可以根据实际过滤的土样多少进行自适应调节，只要能保证土工布的平整即可。开孔可以是圆孔、方孔、菱形孔、三角孔等。优选地，支撑网架为不锈钢格栅。不锈钢具有耐腐蚀性，在其他实施方式中，也可根据需要选择其他耐腐蚀材料作为支撑网架。在本专利技术应用较佳的实施方式中，上述土样清洗系统还包括壳体，壳体具有凹陷部，洗样装置和收集装置安装于凹陷部，控制单元设置于壳体内。上述凹陷部只要能满足安装洗样装置和收集装置即可。在其他实施方式中也可在凹陷部外设置透明折叠推拉玻璃以便于观察和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土样清洗系统，其特征在于，其包括洗样装置、收集装置、和控制单元，所述洗样装置包括洗样容器以及在所述洗样容器侧壁设置的液位控制开关，在所述洗样容器的底部设置有土样截留层，所述收集装置设置于所述洗样容器的下方以接收洗样介质，所述土样截留层的出液端与所述收集装置的顶部连接；所述液位控制开关包括分设于所述洗样容器侧壁的上液位控制开关和下液位控制开关，所述洗样装置还开设有进水口，所述进水口设置有控制阀1，所述收集装置开设有出水口，所述出水口包括上下设置的上出水口与下出水口，其中所述下出水口设置有控制阀2，所述上液位控制开关、下液位控制开关、所述控制阀1和所述控制阀2与所述控制单元电连接以实现自动进液和排液，所述收集装置内置有盐度探测器，且设置所述盐度探测器的高度低于收集装置中的所述上出水口的高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种土样清洗系统，其特征在于，其包括洗样装置、收集装置、和控制单元，所述洗样装置包括洗样容器以及在所述洗样容器侧壁设置的液位控制开关，在所述洗样容器的底部设置有土样截留层，所述收集装置设置于所述洗样容器的下方以接收洗样介质，所述土样截留层的出液端与所述收集装置的顶部连接；所述液位控制开关包括分设于所述洗样容器侧壁的上液位控制开关和下液位控制开关，所述洗样装置还开设有进水口，所述进水口设置有控制阀1，所述收集装置开设有出水口，所述出水口包括上下设置的上出水口与下出水口，其中所述下出水口设置有控制阀2，所述上液位控制开关、下液位控制开关、所述控制阀1和所述控制阀2与所述控制单元电连接以实现自动进液和排液，所述收集装置内置有盐度探测器，且设置所述盐度探测器的高度低于收集装置中的所述上出水口的高度。


2.根据权利要求1所述的土样清洗系统，其特征在于，所述土样截留层包括上下依次设置的过滤层和支撑层；
优选地，所述过滤层由具有微小孔隙的透水材料组成；
优选地，所述过滤层为土工布或透水石；
优选地，所述支撑层为开孔支撑板或支撑网架；
优选地，所述支撑网架为不锈钢格栅。


3.根据权利要求1或2所述的土样清洗系统，其特征在于，所述土样清洗系统还包括壳体，所述壳体具有凹陷部，所述洗样装置和所述收集装置安装于所述凹陷部。


4.根据权利要求3所述的土样清洗系统，其特征在于，所述壳体还安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括电机、搅拌轴和搅拌叶轮，所述电机的动力输出端与所述搅拌轴的一端转动连接，所述搅拌轴的另一端与所述搅拌叶轮固定连接，所述洗样容器具有用于容纳土样的容纳腔，所述搅拌叶轮延伸至所述洗样容器的容纳腔；
优选地，所述搅拌叶轮至少有两个叶片，且所述叶片相对于搅拌轴具有倾斜角，所述倾斜角为1°-80°。

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【专利技术属性】
技术研发人员：杜玉霞，张淑娟，邴慧，
申请(专利权)人：中国科学院西北生态环境资源研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62