研究干湿-冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种研究干湿

【技术实现步骤摘要】
研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备及方法


[0001]本专利技术属于岩土工程
，具体涉及研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备及方法。

技术介绍

[0002]微生物诱导碳酸盐(MICP)修复土壤中重金属污染试验是利用微生物生成脲酶分解尿素，产生碳酸根离子与重金属离子结合生成碳酸盐沉淀，将重金属从可交换态转化成稳定的碳酸盐态，从而达到固定重金属离子的目的。
[0003]冻融循环指的是在低温环境下土壤表层及一定深度土层中随着温度变化而不断出现解冻、冻结的过程，由于在冻融过程中导致土壤团聚体分解，从而影响土壤的物理和化学性质，MICP矿化土中的重金属产生的碳酸盐沉淀会由于干湿循环和冻融循环条件下的稳定性受到不同程度的影响，也是重金属离子再次溶出从碳酸盐态转化为可交换态的关键外界因素。目前MICP技术应用于修复重金属污染土，大多研究只研究MICP矿化重金属的短期固化效果，忽视了干湿循环和冻融循环对修复效果及稳定性的削弱作用，土壤中的碳酸盐结合态或许难以长期稳定存在。为了探究MICP技术经干湿循环和冻融循环后对土壤中重金属的固定作用，采用一种研究干湿—冻融循环下MICP矿化重金属污染土稳定性的设备及方法，通过测得重金属浸出率、Tessier五步提取法等结果的深入分析，从而评价出在单一冻融循环与干湿循环的作用下和干湿—冻融循环耦合作用下，微生物矿化(MICP)技术的稳定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备及方法，该设备通过土柱试验单元、制冷循环系统、制热循环系统、温度监测系统和注水单元实现土柱试样干湿和冻融环境的模拟，获得土柱试样在干湿循环和冻融循环单独作用或者耦合作用下的稳定性参数，给评价MICP技术在修复重金属污染稳定性效果提供理论和实践依据。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备，其特征在于，包括：土柱试验单元、制冷循环系统、制热循环系统、温度监测系统和注水单元；
[0006]所述土柱试验单元包括导温板和可供承装土柱试样的土柱试样筒，所述导温板可拆卸盖设于土柱试样上，所述土柱试样筒内设置有保温层和透水板，所述透水板设置于保温层内且位于土柱试样下；
[0007]所述制冷循环系统包括制冷装置、冷却液进液管和冷却液出液管，所述冷却液进液管一端和冷却液出液管一端均连接于制冷装置上，所述冷却液进液管的另一端和冷却液出液管的另一端均与导温板连通；
[0008]所述制热循环系统包括制热装置、热液进液管和热液出液管，所述热液进液管一
端和热液出液管一端均连接于制热装置上，所述热液进液管另一端和热液出液管另一端均与导温板连通；
[0009]所述温度监测系统包括温度传感器和数据采集设备，所述温度传感器数量为多个，多个所述温度传感器从上至下均匀穿设于土柱试样筒侧部，所述温度传感器穿入土柱试样筒内的部分穿过保温层伸入土柱试样中；
[0010]所述注水单元包括储水箱和蠕动泵，所述储水箱与土柱试样筒侧下部连通，所述蠕动泵设置于储水箱和土柱试样筒之间，所述土柱试样筒侧下部开设有连通储水箱的进水口；
[0011]所述土柱试样筒上还开设有排出土柱试样筒内水体的出水口。
[0012]上述的一种研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备，其特征在于，所述的冷却液为工业酒精；所述的热液为去离子水。
[0013]上述的一种研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备，其特征在于，所述出水口与所述进水口正对设置且均位于透水板下方。
[0014]此外，本专利技术还提供一种利用上述的研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备进行MICP矿化重金属污染土稳定性研究的方法，其特征在于，包括：
[0015]步骤一、将经过MICP技术修复后土体装入土柱试样筒中，得到土柱试样；
[0016]步骤二、进行一次干湿
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冻融循环，具体包括：
[0017]步骤201、打开蠕动泵，向土柱试样注水，关闭蠕动泵，静置；
[0018]步骤202、启动制热装置，热液通过热液进液管注入导温板后经热液出液管进入制热装置，形成制热循环，土柱试样温度为60℃时打开排水口，制热循环持续以对土柱试样进行加热烘干；
[0019]步骤203、打开蠕动泵，向土柱试样注水，关闭蠕动泵；
[0020]步骤204、启动制冷装置，冷却液通过冷却液进液管注入导温板后经冷却液出液管进入制冷装置，形成制冷循环，土柱温度为
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20℃，制冷循环持续以对土柱试样进行冷冻；
[0021]步骤205、冷冻结束后关闭制冷装置，打开制热装置，热液通过热液进液管注入导温板后经热液出液管进入制热装置，形成热循环，土柱试样温度为25℃时，打开排水口，制热循环持续以对土柱试样进行融化，完成一次干湿
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冻融循环；
[0022]步骤三、按照预设循环周期数目，重复步骤二，完成多周期干湿
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冻融循环；
[0023]步骤四、将一次干湿
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冻融循环后土柱试样和多周期干湿
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冻融循环后土柱试样进行土壤重金属毒性浸出试验，测定土柱试样浸出液中重金属的浓度。
[0024]上述的方法，其特征在于，步骤201中，注水后土柱试样含水率为22wt％，静置时间为4h。
[0025]上述的方法，其特征在于，步骤202中，打开排水口后制热循环持续时间为12h。
[0026]上述的方法，其特征在于，步骤203中，注水后土柱试样含水率为100wt％。
[0027]上述的方法，其特征在于，步骤204中，土柱温度为
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20℃后制冷循环持续时间为12h。
[0028]上述的方法，其特征在于，步骤205中，打开排水口后制热循环持续时间为12h。
[0029]上述的方法，其特征在于，步骤三中，所述预设循环周期数目为3、7或14。
[0030]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0031]1.本专利技术研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备，通过土柱试验单元、制冷循环系统、制热循环系统、温度监测系统和注水单元实现土柱试样干湿和冻融环境的模拟，获得土柱试样在干湿循环和冻融循环单独作用或者耦合作用下的稳定性参数，给评价MICP技术在修复重金属污染时矿化产物稳定性效果提供理论和实践依据。
[0032]2.本专利技术研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备操作简单，可实现不同环境工况的灵活组装，特别的，可实现土柱试样湿润状态和湿润后烘干后干燥状态的切换，从而实现对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备，其特征在于，包括：土柱试验单元、制冷循环系统、制热循环系统、温度监测系统和注水单元；所述土柱试验单元包括导温板(2)和可供承装土柱试样(1)的土柱试样筒(11)，所述导温板(2)可拆卸盖设于土柱试样(1)上，所述土柱试样筒(11)内设置有保温层(12)和透水板(13)，所述透水板(13)设置于保温层(12)内且位于土柱试样(1)下；所述制冷循环系统包括制冷装置(3)、冷却液进液管(31)和冷却液出液管(32)，所述冷却液进液管(31)一端和冷却液出液管(32)一端均连接于制冷装置(3)上，所述冷却液进液管(31)的另一端和冷却液出液管(32)的另一端均与导温板(2)连通；所述制热循环系统包括制热装置(4)、热液进液管(41)和热液出液管(42)，所述热液进液管(41)一端和热液出液管(42)一端均连接于制热装置(4)上，所述热液进液管(41)另一端和热液出液管(42)另一端均与导温板(2)连通；所述温度监测系统包括温度传感器(5)和数据采集设备(51)，所述温度传感器(5)数量为多个，多个所述温度传感器(5)从上至下均匀穿设于土柱试样筒(11)侧部，所述温度传感器(5)穿入土柱试样筒(11)内的部分穿过保温层(11)伸入土柱试样(1)中；所述注水单元包括储水箱(6)和蠕动泵(61)，所述储水箱(6)与土柱试样筒(11)侧下部连通，所述蠕动泵(61)设置于储水箱(6)和土柱试样筒(11)之间，所述土柱试样筒(11)侧下部开设有连通储水箱(6)的进水口；所述土柱试样筒(11)上还开设有排出土柱试样筒(11)内水体的出水口(14)。2.根据权利要求1所述的一种研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备，其特征在于，所述的冷却液为工业酒精；所述的热液为去离子水。3.根据权利要求1所述的一种研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备，其特征在于，所述出水口(14)与所述进水口正对设置且均位于透水板(13)下方。4.一种利用如权利要求1所述的研究干湿
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冻融循环下MICP矿化产物稳定性的设备进行MICP矿化重金属污染土稳定性研究的方法，其特征在于，包括：步骤一、将经过MICP技...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文杰，何文杰，薛中飞，胡文乐，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：