專(zhuān)利名稱(chēng)：一種模擬污染物原位遷移轉(zhuǎn)化的柱狀滲濾裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程、環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種在室溫條件下，模擬天然吸附劑(土壤、沉積物等)對(duì)污染物吸附解吸動(dòng)態(tài)過(guò)程的柱狀滲濾裝置及方法。
背景技術(shù)：
土壤、沉積物中的污染物與地下水、食物鏈污染風(fēng)險(xiǎn)緊密相連，其遷移轉(zhuǎn)化行為已受到廣泛的關(guān)注。污染物的遷移行為受到一系列的物理和化學(xué)過(guò)程的影響，包括膠體表面吸附，以及污染物通過(guò)平流、擴(kuò)散和散布等過(guò)程的運(yùn)移。污染物的吸附程度取決于污染物的種類(lèi)，以及土壤、沉積物中粘土礦物的特性。因此，對(duì)污染物在土壤、沉積物中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行定量化的研究是現(xiàn)階段環(huán)境治理中一個(gè)重要方面。實(shí)驗(yàn)室條件下，污染物的吸附作用通常應(yīng)用分批吸附實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定，相關(guān)參數(shù)也通過(guò)吸附等溫線的模擬來(lái)確定。然而這種方法存在一些問(wèn)題第一，吸附模擬實(shí)驗(yàn)中，固液比相對(duì)較高而且變幅很大。土壤、沉積物滯留污染物的能力隨著固液比的變化而發(fā)生變化，模擬條件與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相差較大，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果難與真實(shí)情況進(jìn)行比較。第二，分批吸附實(shí)驗(yàn)僅僅計(jì)算了土壤、沉積物接收污染物后對(duì)污染物的吸附，而忽視了像平流和擴(kuò)散等物理過(guò)程， 這些過(guò)程可能對(duì)污染物的遷移有重要的影響。針對(duì)原有方法的局限性，本發(fā)明提供了一種模擬污染物原位遷移轉(zhuǎn)化的柱狀滲濾裝置和方法，該方法更加接近于自然條件下土壤、沉積物對(duì)污染物的吸附解析過(guò)程。與離心機(jī)的結(jié)合使用，令操作更加簡(jiǎn)便，使得在可控和可重復(fù)試驗(yàn)條件下系統(tǒng)研究污染物的運(yùn)移成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有污染物遷移研究的局限和不足，提供一種模擬污染物原位遷移轉(zhuǎn)化的柱狀滲濾裝置和辦法，使污染物的吸附解吸更加接近自然條件。同時(shí)，借助離心機(jī)快速獲取土壤、沉積物滲濾液，通過(guò)分析滲濾液中污染物的濃度，運(yùn)用相關(guān)模型進(jìn)行模擬，最終確定土壤、沉積物等介質(zhì)對(duì)污染物的吸附解吸過(guò)程。本發(fā)明的技術(shù)方案為該柱狀滲濾裝置分為內(nèi)、外兩部分管體，管體均為聚乙烯材質(zhì)。內(nèi)管外徑與外管內(nèi)徑相當(dāng)，且不大于2/3外管管長(zhǎng)，能固定于外管中，且可以垂直取出。 內(nèi)管頂部開(kāi)口，底部為雙層帶孔擋板，在上下兩層擋板夾層中放置過(guò)濾膜。沿帶孔擋板向內(nèi)管中加入定量的土壤或沉積物等吸附劑，土壤或沉積物需用去離子水浸濕后放置過(guò)夜，達(dá)到飽和后加入。外管的形狀和大小可根據(jù)所用離心機(jī)的型號(hào)而定。將滲濾管密封后放入離心機(jī)，離心土壤或沉積物的空隙水。離心結(jié)束后，收集分離出的滲濾液。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)I、模擬條件更接近自然土壤和沉積物中水分的運(yùn)移情況，為污染物在土壤、沉積物等吸附劑中的吸附-解吸過(guò)程提供了一個(gè)更好的模擬條件。2、與傳統(tǒng)方法相比，本方法實(shí)現(xiàn)了滲濾液與滲濾層吸附劑的有效分離，解吸后的污染物不會(huì)再次與吸附劑相結(jié)合，減少了由于吸附劑再次沉淀而導(dǎo)致的平衡溶液中污染物濃度降低的風(fēng)險(xiǎn)，且本方法不會(huì)過(guò)高估計(jì)固-液相污染物達(dá)到相平衡分配的有效分布系數(shù)。3、本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，與離心機(jī)的結(jié)合使用大大縮短了試驗(yàn)周期，提高了工作效率。


附圖I為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為本發(fā)明的內(nèi)管結(jié)構(gòu)示意圖附圖3為帶孔擋板的俯視圖。圖中1為管帽；2為外管；3為內(nèi)管孔擋板；8為圓孔；9為滲濾液，10為刻度線。
;4為溶浸劑；5為滲濾層；6為過(guò)濾膜；7為帶
具體實(shí)施例方式如附圖I所示，該柱狀滲濾裝置由管帽I、外管2、內(nèi)管3三個(gè)主要部分構(gòu)成，管帽I 通過(guò)外管2外部螺紋與管體結(jié)合。內(nèi)管3的外徑與外管2的內(nèi)徑相一致，長(zhǎng)度不大于外管的2/3，通過(guò)管體頂部的凹臺(tái)固定于外管2上部，且可以垂直取出。內(nèi)管2頂部開(kāi)口，底部為雙層帶孔擋板7，上下兩層擋板通過(guò)螺紋結(jié)合，可自由開(kāi)合。使用本發(fā)明的柱狀滲濾模擬裝置時(shí)，先將內(nèi)管3取出，打開(kāi)帶孔擋板7的下層，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要放入恰當(dāng)孔徑的過(guò)濾膜6， 膜直徑與擋板內(nèi)徑一致。過(guò)濾膜6更換后，將內(nèi)管3推入外管2中，將管體豎直，加入實(shí)驗(yàn)所需量的土壤或沉積物等吸附劑至滲濾層5處。土壤或沉積物需用去離子水浸濕后放置過(guò)夜，達(dá)到飽和后加入。加入吸附劑后，倒入相應(yīng)的溶浸劑4，加入時(shí)參照內(nèi)管外壁的刻度10。 完成后，蓋上管帽1，將滲濾管放入離心機(jī)中進(jìn)行離心，一般以8-16個(gè)為一組進(jìn)行離心。離心機(jī)的工作條件為使?jié)B濾管平均受1500-2000 Xg的作用力，持續(xù)運(yùn)行20-30min，具體視溶浸劑和滲濾層中吸附劑而定。離心結(jié)束后，打開(kāi)管帽1，取出內(nèi)管3，收集外管2底部的滲濾液9。實(shí)施例應(yīng)用本發(fā)明，研究沉積物對(duì)地表徑流中重金屬的吸附作用。向PVC管中緩慢加入 IOmL地表徑流，沉積物重量為lg，溶浸劑與吸附劑的比例(V/m)為10 I。16個(gè)滲濾管為一組，放入離心機(jī)中，啟動(dòng)離心機(jī)，離心機(jī)的工作條件為使離心管中平均受1600Xg的作用力，持續(xù)運(yùn)行20min。離心結(jié)束后，將滲濾管取出，測(cè)定沉積物滲濾液中重金屬Cr、Cu、Cd、 Zn的濃度，與溶浸劑地表徑流中的濃度進(jìn)行對(duì)比，得到沉積物吸附重金屬的量(結(jié)果見(jiàn)表 I)。表I中，沉積物吸附重金屬的量為正值時(shí)表示沉積物吸附了相應(yīng)的重金屬，其對(duì)重金屬有去除的作用；為負(fù)值時(shí)，表示沉積物向滲濾液中解吸出了相應(yīng)的重金屬。表I沉積物對(duì)地表徑流中重金屬的吸附作用
權(quán)利要求
1.一種模擬污染物原位遷移轉(zhuǎn)化的柱狀滲濾裝置，其特征在于由管帽(I)、外管(2)、 內(nèi)管(3)三個(gè)主要部分構(gòu)成；內(nèi)管(3)的外徑與外管(2)的內(nèi)徑相一致，長(zhǎng)度不大于外管(2)的2/3，通過(guò)管體頂部的凹臺(tái)固定于外管(2)上部，且可以垂直取出；內(nèi)管(2)頂部開(kāi)口，底部為帶圓孔(8)的雙層帶孔擋板(7)，上下兩層擋板通過(guò)螺紋結(jié)合，可自由開(kāi)合，夾層中放置過(guò)濾膜(6)。
2.一種模擬污染物原位遷移轉(zhuǎn)化的柱狀滲濾方法，其特征在于在雙層帶孔擋板(7) 中裝入過(guò)濾膜(6)后，向內(nèi)管(2)中自下而上加入滲濾層(5)、溶浸劑￠)，以1500-2000Xg 的作用力對(duì)滲濾管進(jìn)行離心，持續(xù)時(shí)間20-30min，收集外管(2)底部滲濾液(9)。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境工程、環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，提供了一種在室溫條件下，模擬天然吸附劑對(duì)污染物吸附解吸動(dòng)態(tài)過(guò)程的柱狀滲濾裝置及方法。由管帽、外管、內(nèi)管三個(gè)主要部分構(gòu)成，內(nèi)管底部設(shè)置雙層帶孔擋板，夾層中放入過(guò)濾膜，自下而上依次填入滲濾層、溶浸劑。離心后，收集外管底部的滲濾液。本發(fā)明有效的模擬了自然條件下土壤和沉積物等天然吸附劑中水分的運(yùn)移情況，實(shí)現(xiàn)了滲濾液和吸附劑的有效分離，減少了由于吸附劑再次沉淀而導(dǎo)致的平衡溶液中污染物濃度減低的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G01N30/00GK102590362SQ20121004141
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者崔保山, 張志明, 張永濤, 李峰居, 藍(lán)艷, 陳子惟, 高宇璐 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)