[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于土壤重金屬吸附/解吸動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究的裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710010560.5
• 申請(qǐng)日: 2007-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101261250A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳蘇;孫麗娜;晁雷;孫鐵珩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N30/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N30/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 馬馳;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤重金屬吸附/解吸行為的研究，具體地說(shuō)是一種用于土壤重金屬吸附/解吸動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，化肥和農(nóng)藥的不合理使用、三廢的排放和礦山開(kāi)采等活動(dòng)所導(dǎo)致的土壤重金屬污染問(wèn)題十分突出。目前，重金屬污染土壤的治理與修復(fù)已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。重金屬(例如鎘、鉛、銅、鋅、砷等)進(jìn)入土壤通過(guò)吸附/解吸作用、沉淀(共沉淀)/溶解作用、表面絡(luò)合/離解作用、離子交換作用和固體擴(kuò)散作用被土壤吸附或從土壤中解吸出來(lái)，其吸附/解吸程度與重金屬被土壤吸附是否可逆和可逆程度有關(guān)，后者控制了重金屬發(fā)生解吸過(guò)程時(shí)被活化釋放到溶液中重金屬的多少，可以認(rèn)為重金屬在土壤中的吸附/解吸行為是影響重金屬在環(huán)境中的濃度、遷移、轉(zhuǎn)化和毒性的重要過(guò)程，因而直接影響到重金屬的植物有效性以及人類(lèi)的生存環(huán)境。許多土壤化學(xué)過(guò)程是具有時(shí)間依變性的，為了更好的理解重金屬污染物與土壤作用的動(dòng)力學(xué)特征和預(yù)測(cè)污染物隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)歸趨，進(jìn)行吸附/解吸動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的研究顯得尤為重要，這將有助于探討重金屬吸附/解吸機(jī)制，為土壤重金屬污染的修復(fù)/治理提供理論依據(jù)。

已有有關(guān)重金屬吸附/解吸動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究多采用間歇平衡法，這種方法是將一定質(zhì)量的土壤置于塑料離心管中，加入一定體積的吸附液或解吸液，于恒溫下振蕩并在不同時(shí)間(例如1分鐘、5分鐘、10分鐘、1小時(shí)、4小時(shí)、8小時(shí)等)取出后離心，過(guò)濾后測(cè)定上清液中重金屬濃度并計(jì)算重金屬的吸附量或解吸量，繪制重金屬吸附量/解吸量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。但是該法所采用的實(shí)驗(yàn)條件與土壤中的反應(yīng)條件差距較大，并且由于已經(jīng)解吸下來(lái)的重金屬仍然共存于解吸平衡液中，很可能發(fā)生重金屬再吸附的現(xiàn)象，其結(jié)果難以反映自然條件下土壤中的實(shí)際過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可以避免重金屬再吸附現(xiàn)象，更好地模擬自然條件進(jìn)行土壤重金屬吸附/解吸動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究的實(shí)驗(yàn)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于土壤重金屬吸附/解吸動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究的裝置，其依次由進(jìn)樣液儲(chǔ)存器、多通道蠕動(dòng)泵、交換柱和流出液自動(dòng)承接器通過(guò)管道串連而成。

所述管道為連接膠管，進(jìn)樣液儲(chǔ)存器內(nèi)裝吸附液或解吸液，固定于蠕動(dòng)泵通道處的軟管一端浸入進(jìn)樣液儲(chǔ)存器的液面下，另一端與交換柱相連接，而交換柱的另一端則由連接膠管引出與流出液自動(dòng)承接器相連，交換柱內(nèi)填充土樣。

所述交換柱為有機(jī)玻璃制成的柱狀結(jié)構(gòu)，其直徑與高度根據(jù)不同的研究目的確定；并且交換柱的上、下端口分別設(shè)置有尼龍濾膜，通過(guò)O型的膠墊將尼龍濾膜固定在交換柱的上、下端口，交換柱兩端均設(shè)有螺帽，螺帽中心開(kāi)孔用于與管道連接，螺帽可以密封住交換柱并且?jiàn)A緊濾膜。

多通道蠕動(dòng)泵的通道數(shù)(單通道或多通道)可根據(jù)研究目的、需要進(jìn)行調(diào)整；吸附液/解吸液的進(jìn)樣的速度可根據(jù)研究目的、需要進(jìn)行調(diào)整。吸附液/解吸液進(jìn)入交換柱的進(jìn)樣方式可通過(guò)調(diào)整交換柱兩端軟管的連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附液/解吸液由上至下、由下至上2種進(jìn)樣方式的變換。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.吸附液/解吸液始終處于流動(dòng)狀態(tài)，在交換柱內(nèi)停留一段時(shí)間后便流出交換柱，可避免交換柱內(nèi)已經(jīng)解吸下來(lái)的重金屬發(fā)生再吸附的現(xiàn)象，并可對(duì)吸附/解吸過(guò)程中的任意時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)控。

2.通過(guò)調(diào)整多通道蠕動(dòng)泵的通道數(shù)，便可同步進(jìn)行土壤重金屬吸附/解吸動(dòng)力學(xué)的平行實(shí)驗(yàn)，保證了實(shí)驗(yàn)條件的一致性；并且可以同時(shí)完成不同土壤介質(zhì)、不同重金屬、不同吸附/解吸時(shí)間、不同吸附液/解吸液以及吸附液/解吸液的濃度、pH等多種影響因素下的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

3.吸附液/解吸液的進(jìn)樣的速度可以模擬自然條件及根據(jù)研究目的、需要進(jìn)行調(diào)整，操作十分簡(jiǎn)便，只需通過(guò)調(diào)節(jié)或設(shè)定多通道蠕動(dòng)泵的流速便可實(shí)現(xiàn)。

4.吸附液/解吸液進(jìn)入交換柱的進(jìn)樣方式靈活、可調(diào)，僅需調(diào)整交換柱兩端軟管的連接方式便可實(shí)現(xiàn)吸附液/解吸液由上至下、由下至上2種進(jìn)樣方式的變換。

5.交換柱的兩端均有放置防止土樣流出交換柱的尼龍濾膜，在吸附液/解吸液流入、流出交換柱的過(guò)程中均進(jìn)行了過(guò)濾，這樣流出液自動(dòng)承接器內(nèi)收集的液體可免去傳統(tǒng)方法-間歇平衡法中過(guò)濾這一步驟，可直接上機(jī)測(cè)定重金屬的濃度。

6.通過(guò)調(diào)整設(shè)定好多通道蠕動(dòng)泵的流速和流出液自動(dòng)承接器的換樣頻率便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)收集樣品的過(guò)程，使繁雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程變得簡(jiǎn)便，節(jié)省人力、物力；同時(shí)在進(jìn)行土壤重金屬較長(zhǎng)時(shí)間(例如幾天、幾個(gè)月)的吸附/解吸動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究方面，此裝置自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)收集樣品的特點(diǎn)不受晝夜限制，可連續(xù)工作，其優(yōu)勢(shì)更顯突出。