[發明專利]膠體在沙柱中穿透的實時測量智能實驗裝置及其操作方法

有效

• 申請號: 201410240772.2
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104034635A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 金光球;張中天;唐洪武;楊小全;徐慧宇;張沛;姜啟豪;李凌
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖念

技術領域

????本發明屬于水利工程、環境工程和農業工程技術領域，具體涉及一種膠體在沙柱中穿透的實時測量智能實驗裝置。

背景技術

在過去有很多的學者通過沙柱實驗來探究了膠體在多孔介質中的截留量，只測量實驗尾水的濃度，推算膠體的截留量，而把膠體在沙柱中的遷移過程看似黑箱，沒有進一步探索，無法探究膠體在遷移過程中分層情況以及粒徑變化狀況，并且在具體實施過程中，還有如下困難，很多的參數難以直接測得，需經過繁瑣的操作過程，以及一定推理轉化才能獲得，指示測量誤差很大。為正確且方便的獲得這些參數，如今設計一套實時智能的實驗裝置，并提供操作方法，以便更好的揭示膠體在沙柱中的遷移規律。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種膠體在沙柱中穿透的實時測量智能實驗裝置。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的提供的一種膠體在沙柱中穿透的實時測量智能實驗裝置，包括進水控制裝置、與進水控制裝置一端相連的沙柱、與沙柱另一端相連的出水控制裝置以及實時測量裝置；所述沙柱包括實驗穿透區以及與實驗穿透區相連的過流緩沖區；所述進水控制裝置與實驗穿透區之間的連接端部設有進水閥門，所述實驗穿透區上設有一組取樣針孔、一組裝在沙柱中的孔隙水電導率探頭、每個孔隙水電導率探頭和每個針孔安裝位置對應，且不影響針孔的正常抽樣，分別設置在實驗穿透區兩端一層尼龍網，所述過流緩沖區從進水向出水方向依次設有吸光度探頭、出水電導率探頭、溫度pH探頭、流量計；過流緩沖區末端設有尾水出口以及設在尾水出口上的出水閥門；所述實時測量裝置包括計算機以及分別與計算機相連的數據采集器、激光粒度分析度儀、外接分光光度計；所述吸光度探頭、孔隙水電導率探頭、出水電導率探頭、溫度pH探頭、流量計分別與數據采集器相連。

本發明中，實驗穿透區為實驗的主體部分，實驗前在其中裝滿需要的沙體，作為實驗測試段供膠體遷移的多孔介質，沙柱兩端分別設一層尼龍網，以防止沙體散逸，取樣針孔在沙柱表面每隔一段距離布置一個，以便沿程抽取孔隙水中膠體樣品，孔隙水探頭在對應取樣針孔處每隔一段距離布置一個，探頭插入沙柱內部，以便沿程測量溶液鹽度，并在外部測量沿程的膠體濃度，過流緩沖柱有一定的長度，防止實驗段沙柱中膠體在尾段因沙柱形狀的變化，導致過流液體流態急劇變化，致使膠體非正常的沉積；出水閥門為可拆卸可調流量的螺旋閥門，在實驗準備階段可調節其開度，以得到需要的流量；在實驗過程中保持開度，以穩定流量；在實驗結束時，可拆下清洗，以防止膠體沉積而堵塞出水閥門。流量計為流量傳感器，可將裝置中的流量轉化為電子信號傳給計算機，實驗操作人員可通過讀取計算機中的數據得到裝置中的流量。

吸光度探頭可以測出該點該時膠體的吸光度，通過數據采集器將數據傳至計算機，計算機通過預先導入的膠體—濃度標定曲線，可將該點膠體吸光度轉化為其濃度。電導率探頭可以測出該點溶液的電導率，將數據傳至計算機，通過預先導入計算機的溶液的電導率—濃度標定曲線，可將該點溶液的電導率轉化為其鹽度。穿透沙柱出口處溶液電導率探頭在吸光度探頭的后面，如此布置是為了讓電導率探頭不影響吸光度探頭。膠體濃度是實驗中最重要的參數，其測量準確性須較高，因為吸光度探頭靠穿透實驗沙柱最近，膠體濃度的測量受影響最小。溫度及pH值為次要參數，放在緩沖柱中央附近，防止與其他探頭相互干擾。在整套裝置中，流量相等，流量計可布置在最靠出口處，以免影響其他探頭。多功能數據采集器可收集吸光度探頭、電導率探頭、溫度及pH探頭、流量計傳來的電信號，將其轉化為有用信息，并傳至計算機，供其處理；也可接受將計算機發出的測量方案，并控制各個探頭的實時測量方式及時間間隔，計算機可下達指令給數據采集器和其他各部件，控制其工作狀態；收集多功能數據采集器和其他各部件的數據，統一處理分析。?

?作為優選，沙柱根據實驗目的分為水平放置和豎直放置，其中豎直放置中，液體流向包括從上往下和從下往上；不考慮重力影響時，可使用沙柱水平放置；為突出重力的影響，可采用沙柱豎直放置，液體從上往下過流，豎直放置是為了測量膠體自重引起的沉降作用。