一种高温气相抽提处置污染土气体渗流装置及测试方法，包括气体渗流测试模块与土样温度测试模块；所述气体渗流测试模块包括渗透器、箱式炉、不锈钢波纹管、压力表、冷凝水箱、过滤器、气体流量计、负压调节器、真空泵、氮气瓶、气控阀、通气管；所述土样温度测试模块包括热电偶与多路温度记录仪；渗流试验时，渗透器置于箱式炉中加热，真空泵提供负压环境，气体流量计记录流经土样的流量，热电偶测试土样温度场分布情况。采用发明专利技术能够实现稳定抽提压力下流经污染土的气体流量和土样内部温度场分布，获得高温气相抽提处置污染土的气体渗流参数。获得高温气相抽提处置污染土的气体渗流参数。获得高温气相抽提处置污染土的气体渗流参数。
【技术实现步骤摘要】
一种高温气相抽提处置污染土气体渗流装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及一种高温气相抽提处置污染土气体渗流装置及测试方法，针对高温气相抽提处置污染土过程中气体渗流及其温度场特性测试，属于环境岩土领域。
技术介绍
[0002]高温气相抽提法广泛应用于有机污染场地修复。该技术通过对污染场地高温处理，使有机污染物转化为气态，然后利用负压抽提将气态污染物从土体中分离出来，从而达到修复污染场地的目的。高温环境下污染土中气体的渗流特性直接影响抽提取效率，是污染场地修复工艺设计的关键。因此，探究污染土体在高温气相抽提过程中的气体渗流特性对于优化工艺设计、提高修复效率具有重要意义。
[0003]渗流特性作为岩土材料的基本物理性质，温度、压力梯度、孔隙和裂隙等都会影响土体的渗流特性。污染土在高温气相抽提过程中，其矿物成分、颗粒形态和土体结构都将会随加热温度、加热时间和抽提压力发生变化。同时，高温气体在进入土样内部时会改变其原有温度场分布，从而导致渗流特性发生改变。因此监测土样内部气体渗流过程中的温度场变化显得尤为重要。尽管100℃以下土中水的渗流特性测试装置已有大量研究，但100℃温度以后土中水等液态物质将逐步气化，此时亟需研发针对土中气体渗流特性的试验装置，尤其是高温气相抽提法处置有机污染土常用的100℃
‑
400℃温度区间。
[0004]本专利技术解决了100℃
‑
400℃高温环境下渗流试验系统气体渗漏问题，能够实现不同加热温度、抽提压力下污染土的渗流参数测试，并可同时监测土样加热及渗流过程中的温度变化，利用该装置获得的渗流参数能够为高温气相抽提法处置污染土工艺设计提供重要依据，可用于热处理温度和抽提压力耦合作用下的试验研究。
技术实现思路
[0005]本专利技术涉及一种高温气相抽提处置污染土气体渗流装置及测试方法，尤其针对高温气相抽提法处置污染土过程中气体渗流及其温度场特性测试。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术通过如下技术方案实现：一种高温气相抽提处置污染土气体渗流装置，包括气体渗流测试模块与土样温度测试模块；
[0007]所述气体渗流测试模块包括渗透器、箱式炉、不锈钢波纹管、压力表、冷凝水箱、过滤器、气体流量计、负压调节器、真空泵、氮气瓶、气控阀以及通气管；所述渗透器置于箱式炉中，不锈钢波纹管一端与渗透器的下导气压头导气管相连，另一端在箱式炉外部依次与压力表、冷凝水箱、过滤器、气体流量计、负压调节器以及真空泵相连；所述通气管插入箱式炉内；
[0008]所述土样温度测试模块包括热电偶和多路温度记录仪；所述热电偶通过渗透器的上导气压头埋入土样中，从箱式炉引出与多路温度记录仪连接。
[0009]所述气体渗透测试模块的渗透器包括螺纹加压杆、加压圆盘、立杆、压力室盖板、压力室侧壁、压力室底座、上导气压头以及下导气压头；
[0010]所述螺纹加压杆与加压圆盘螺纹连接，下端与加压圆环接触；所述加压圆盘通过立杆与压力室底座连接，所述压力室盖板与压力室底座分别通过螺栓与压力室侧壁连接，连接部位放置铜制密封圈；所述加压圆环置于上导气压头和压力室侧壁之间；所述上导气压头导气管穿过压力室盖板与密封环，上导气压头下端放置不锈钢多孔透气板与土样上端连接；所述下导气压头导气管穿过压力室底板，下导气压头上端放置不锈钢多孔透气板与土样下端连接；所述上导气压头、下导气压头的端部设有半球形中空槽；所述上导气压头与压力室盖板、密封环之间为可上下自由移动的活塞式连接。
[0011]所述土样温度测试模块的热电偶数量不少于六个，分别布设在土样上、中、下三个部位的中间和边缘位置，所述热电偶直径为0.3
‑
0.5mm，精度0.01K。
[0012]所述的高温气相抽提处置污染土气体渗流装置的测试方法，具体步骤如下：
[0013](1)试验前将热电偶布设在污染土样内部，将制备好的污染土样装于渗透器之内，污染土样安装过程为：先将0.01mm厚锡箔纸包裹于土样侧壁，在压力室侧壁与锡箔纸之间填充石英砂，然后通过加压圆环挤压石英砂提供侧压力将土样与锡箔纸挤密；
[0014](2)将装好土样的渗透器放入箱式炉中，按连接各测量元件；将通气管置于箱式炉之内，打开设在氮气瓶上的气控阀，向箱式炉18内充入氮气，使箱式炉内保持在一个氮气的氛围；
[0015](3)启动箱式炉的加热程序，设置目标温度，升温速率3
‑
8℃/min，箱式炉加热温度可设置范围为室温～500℃；同步开始测试和记录土样内部温度，当土样内部的六个热电偶的温度稳定后，启动真空泵，通过负压调节器控制抽提压力，抽提压力可设置范围为0～70kPa；
[0016](4)在设定的目标温度和抽提压力下读取气体流量计读数，当流量稳定后继续读数不少于5次，读数时间间隔为10
‑
30min；
[0017](5)逐步改变箱式炉的加热温度和负压调节器的抽提压力，获得不同加热温度和抽提压力工况下通过土样的气体流量和内部温度场分布，每种工况平行试验不少于2次；
[0018](6)利用以下公式计算试验过程中污染土样气体渗透率
[0019]利用公式(1)对流量计所测得的流量数据进行校正：
[0020][0021]式中，Q1—转子流量计读数，单位为m3/s；P1—负压调节器气体压力读数，单位为kPa；P
e
—出口处气体压力，单位为kPa；
[0022]利用公式(2)计算气体渗透率：
[0023][0024]式中，k—污染土气体渗透率，单位为m2；Q
e
—出口处气体流量，单位为m3/s；P
e
—压力表处气体压力，单位为kPa；P
i
—入口处气体压力；L—试样长度，单位为m；A—试样横截面积，单位为m2；μ—试验温度下的空气粘度，Pa
·
s。
[0025]所述土样径向表面采用锡箔纸密封包裹，锡箔纸和压力室侧壁之间采用石英砂填充；所述加压圆环通过挤压石英砂使锡箔纸紧贴土样。
[0026]所述压力表可测试气体最高温度600℃时的压力。
[0027]所述气体流量计为转子流量计、热式质量流量计或科式力质量流量计。
[0028]本专利技术的有益效果在于：
[0029]1、通过抽气试验、上导气压头与压力室上盖板设置为活塞式连接、土样周围包裹锡箔纸和挤压石英砂施加围压等方法，有效解决了由于高温加热土样收缩导致的气体渗漏问题，保证了试验结果准确性。
[0030]2、与常规注气渗透试验相比，抽气渗透试验只需要施加很小的围压就能保证试样侧壁的密封，并能很好的保护试样的完整性和土体结构性。通过在土样周围填充石英砂，组合石英砂、加压圆环和加压螺纹杆组成提供围压的模块，无需额外增加提供围压的装备，降低了装置的研制难度。
[0031]3、设计思路更为贴近高温气相抽提的实际工况，可模拟在100℃～400℃高温负压环境下土体内部气体的运移本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温气相抽提处置污染土气体渗流装置，其特征在于：包括气体渗流测试模块与土样温度测试模块；所述气体渗流测试模块包括渗透器、箱式炉、不锈钢波纹管、压力表、冷凝水箱、过滤器、气体流量计、负压调节器、真空泵、氮气瓶、气控阀以及通气管；所述渗透器置于箱式炉中，不锈钢波纹管一端与渗透器的下导气压头导气管相连，另一端在箱式炉外部依次与压力表、冷凝水箱、过滤器、气体流量计、负压调节器以及真空泵相连；所述通气管插入箱式炉内；所述土样温度测试模块包括热电偶和多路温度记录仪；所述热电偶通过渗透器的上导气压头埋入土样中，从箱式炉引出与多路温度记录仪连接。2.根据权利要求1所述的高温气相抽提处置污染土气体渗流装置，其特征在于：所述气体渗透测试模块的渗透器包括螺纹加压杆、加压圆盘、立杆、压力室盖板、压力室侧壁、压力室底座、上导气压头以及下导气压头；所述螺纹加压杆与加压圆盘螺纹连接，下端与加压圆环接触；所述加压圆盘通过立杆与压力室底座连接，所述压力室盖板与压力室底座分别通过螺栓与压力室侧壁连接，连接部位放置铜制密封圈；所述加压圆环置于上导气压头和压力室侧壁之间；所述上导气压头导气管穿过压力室盖板与密封环，上导气压头下端放置不锈钢多孔透气板与土样上端连接；所述下导气压头导气管穿过压力室底板，下导气压头上端放置不锈钢多孔透气板与土样下端连接；所述上导气压头、下导气压头的端部设有半球形中空槽；所述上导气压头与压力室盖板、密封环之间为可上下自由移动的活塞式连接。3.根据权利要求1所述的高温气相抽提处置污染土气体渗流装置，其特征在于：所述土样温度测试模块的热电偶数量不少于六个，分别布设在土样上、中、下三个部位的中间和边缘位置，所述热电偶直径为0.3
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0.5mm，精度0.01K。4.根据权利要求1所述的高温气相抽提处置污染土气体渗流装置的测试方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)试验...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗辉，秦嘉伟，孙义刚，庞大坚，周东，施焜，黄政，柳仪忠，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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