非饱和重金属污染物迁移装置及迁移实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种非饱和重金属污染物迁移装置及迁移实验方法，属于污染防治技术领域，利用表征污染物的迁移规律以及氧化石墨烯对重金属污染土壤进行净化，探究重金属离子的静态吸附

【技术实现步骤摘要】
非饱和重金属污染物迁移装置及迁移实验方法


[0001]本专利技术涉及污染防治
，具体涉及一种非饱和重金属污染物迁移装置及迁移实验方法。

技术介绍

[0002]废弃工厂改造，废弃矿渣的处置，垃圾填埋场，核废料的处置过程中均存在不同程度土壤污染。土壤污染通过食物链的富集作用，使得重金属直接或者间接作用进入人体，对人体器官造成了极大的危害。重金属铅、镉、铜是土壤污染比较常见的三种重金属离子，在工业生产中有极高的经济价值，但其附有的毒性在生产、扩散和治理中极为复杂。大多的污染物的迁移过程，多发生非饱和土体中，在非饱和土体迁移过程中，重金属污染物作为溶质，随流体渗流进入土体，与土颗粒表面发生反应，使得土体的微观结构表面发生改变，土体的力学性质发生变化。氧化石墨烯作为一种新型吸附性材料，因其表面存在丰富的官能团，与普通石墨烯相比，造价成本较低，亲水性较好，极易与化学活性高的有机物结合，可以吸附溶液中的各种污染物，在污水净化有着较为广泛的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种非饱和重金属污染物迁移装置及迁移实验方法，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0005]一方面，本专利技术提供一种非饱和重金属污染物迁移装置，包括：
[0006]供水系统，用于为渗透柱组件供水；
[0007]渗透柱组件，其内部填充所述非饱和重金属污染物；所述渗透柱组件上安装有温度传感器、水分传感器；所述温度传感器连接有温度采集仪，所述水分传感器连接有水分采集仪；
[0008]所述渗透组件连接有恒温控制系统。
[0009]优选的，所述渗透柱组件包括多个相互连接的渗透管道，最上端的所述渗透管道的顶端设有顶盖，最下端的所述渗透管道设有连通的底座。
[0010]优选的，相邻的所述渗透管道间通过法兰连接。
[0011]优选的，所述渗透管道上均匀设有多个测点通孔。
[0012]优选的，所述供水系统连通所述顶盖。
[0013]优选的，所述底座上设有滤出液孔。
[0014]优选的，所述恒温控制系统包括恒温水浴箱，以及连通恒温水浴箱的水管；所述水管缠绕在所述渗透管道上。
[0015]优选的，所述顶盖通过法兰与所述渗透管道连接，所述底座通过法兰与所述渗透管道连接。
[0016]优选的，所述供水系统包括储水瓶，所述储水瓶管道连通所述顶盖。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种基于如上所述的非饱和重金属污染物迁移装置的迁移实验方法，包括如下步骤：
[0018]步骤1：配置土样：将粉土放入烘箱中烘干，称取一定量的粉土，将粉土放入提前洗净烘干后的锥形瓶中；
[0019]步骤2：配置溶液：根据试验需要，配置不同浓度的重金属离子溶液；其中，在配置溶液时，配置的是重金属离子的浓度，而非配置称取的重金属盐的质量，需要通过相对分子质量进行换算；
[0020]步骤3：装入溶液：使用配置好的需要进行吸附反应的所需浓度溶液润洗锥形瓶，然后将配置好的不同浓度的溶液通过玻璃棒引入锥形瓶中；
[0021]步骤4：吸附：将装入土样以及溶液的锥形瓶在振荡机振荡后，放入恒温水浴箱，利用非饱和重金属污染物迁移装置进行吸附
‑
解吸试验；
[0022]步骤5：解吸试验：当试验未达到要求次数时，在吸附试验结束后，振荡机振荡，使用移液枪取溶液置入真空泵，过滤后进行离心，测定其溶液的浓度；然后在锥形瓶中加入去离子水，振荡机振荡，放入恒温水浴箱重复进行吸附
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解吸试验过程，直到达到试验次数要求；
[0023]步骤6：浓度测定：测定吸附
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解吸反应后的污染物浓度，进行记录。
[0024]本专利技术有益效果：利用此装置表征污染物的迁移规律，同时利用氧化石墨烯对重金属污染土壤进行净化，以及探究重金属离子的静态吸附
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解吸机理，属于重金属污染领域。以粉土为吸附单元，通过吸附
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解吸非饱和污染土壤中的Cu
2+
、Pb
2+
和Cd
2+
离子，以离子的沉积量为依据，辅以三种静态吸附
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解吸模型拟合对比，非线性吸附
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解吸模型拟合优度最优。恒温且相同浓度下，重金属离子穿透性：铅离子>铜离子>镉离子；定水头条件下土柱内重金属污染物的沉积分布规律：铅离子>铜离子>镉离子。土柱滤出液的浓度分布规律为：镉离子>铜离子>铅离子。以氧化石墨烯为吸附剂，研究表明氧化石墨烯可以吸附多孔介质中的重金属离子。
[0025]本专利技术附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例所述的非饱和重金属污染物迁移装置结构图。
[0028]图2为本专利技术实施例所述的土样压实与传感器埋设、玻璃胶封闭状态结构图。
[0029]图3为本专利技术实施例所述的渗透管道缠绕水管的结构图。
[0030]图4为本专利技术实施例所述的粉土土样在不同放大倍数下的微观结构示意图。其中，图4(a)为放大3000倍，图4(b)为放大1000倍。
[0031]图5为本专利技术实施例所述的粉土XRD射线衍射示意图。
[0032]图6为本专利技术实施例所述的粉土土样能谱分析图。
[0033]图7为本专利技术实施例所述的20℃铅离子静态吸附
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解吸曲线示意图。
[0034]图8为本专利技术实施例所述的传统吸附
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解吸模型拟合曲线示意图。其中，(a)为Freundlich模型拟合曲线示意图，(b)为Langmuir模型拟合曲线示意图。
[0035]图9为本专利技术实施例所述的非线性吸附
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解吸模型拟合曲线示意图。
[0036]图10为本专利技术实施例所述的20℃时铜离子吸附
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解吸曲线示意图。
[0037]图11为本专利技术实施例所述的铜离子吸附效率图。
[0038]图12为本专利技术实施例所述的20℃时铜离子Freundlich模型拟合曲线示意图。
[0039]图13为本专利技术实施例所述的20℃时铜离子Langmuir模型拟合曲线示意图。
[0040]图14为本专利技术实施例所述的20℃时铜离子非线性吸附
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解吸模型拟合曲线示意图。
[0041]图15为本专利技术实施例所述的20℃时镉离子吸附
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解吸曲线示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，包括：供水系统，用于为渗透柱组件供水；渗透柱组件，其内部填充所述非饱和重金属污染物；所述渗透柱组件上安装有温度传感器(8)、水分传感器(9)；所述温度传感器连接有温度采集仪(10)，所述水分传感器连接有水分采集仪(11)；所述渗透组件连接有恒温控制系统。2.根据权利要求1所述的非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，所述渗透柱组件包括多个相互连接的渗透管道(5)，最上端的所述渗透管道的顶端设有顶盖(2)，最下端的所述渗透管道设有连通的底座。3.根据权利要求2所述的非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，相邻的所述渗透管道间通过法兰(3)连接。4.根据权利要求2所述的非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，所述渗透管道上均匀设有多个测点通孔。5.根据权利要求2所述的非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，所述供水系统连通所述顶盖。6.根据权利要求2所述的非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，所述底座上设有滤出液孔(7)。7.根据权利要求2所述的非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，所述恒温控制系统包括恒温水浴箱(12)，以及连通恒温水浴箱的水管(13)；所述水管(13)缠绕在所述渗透管道上。8.根据权利要求2所述的非饱和重金属污染物迁移装置，其特征在于，所述顶盖(2)通过法兰与所述渗透管道连接，所述底座(14)通过法兰...

【专利技术属性】
技术研发人员：白冰，陈静，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：