本实用新型涉及一种沥出试验装置，特别是涉及一种测量非固态泥水混合物中目标溶质表观扩散系数的沥出试验装置，应用于土壤及地下水污染防治试验装置技术领域。
背景技术：
污染物在土壤中的迁移涉及对流和扩散等机制，在渗透系数明显小于10-7cm/s时，扩散将是污染物迁移的主导方式，因此测定低渗透性土中污染物的扩散系数具有重要意义。扩散系数测试可以采用土柱试验法、扩散池法、背靠背试验法等方法，然而这些方法都只适用于有固定形状的压实土样，在实际污染防治工程中，还会涉及具有流动性的高含水量底泥、淤泥及防渗墙填料等，与压实土样相比，这些泥水混合物结构较疏松、孔隙比大、形状不固定，目前尚没有测定其扩散系数的试验装置。
另外，很多试验标准中都规定了通过沥出试验获得固化土样表观扩散系数的方法，在沥出试验中，目标污染物从固化土样逐渐析出，通过拟合析出过程可以得到表观扩散系数，其中美国标准机构和美国原子能协会的方法需更换溶液10次共历时90d，美国环保署的方法更换溶液9次共历时63d，美国材料与试验协会的方法历时11d，试验过程更换溶液13次并进行搅拌。但这些方法同样仅适用于试验过程中形状和体积不发生变化的圆柱状固体土样，不适用于具有流动性的非固态土水混合物。
技术实现要素：
为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种测定非固态泥水混合物中目标溶质表观扩散系数的沥出试验装置，将含有一定量目标溶质的非固态泥水混合物装入由半透膜和配套夹具制成的透析袋中，形成近似筒状试样，然后将透析袋放入去离子水中进行沥出试验，按固定时间间隔更换去离子水并测目标溶质析出量，得到累计溶质析出比例随时间的变化过程，通过拟合溶质沥出过程得到表观扩散系数，装置结构简单，控制使用方便。
为达到上述实用新型创造目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种测定非固态泥水混合物中目标溶质表观扩散系数的沥出试验装置，主要由半透膜袋及配套夹具、带盖玻璃罐、磁力搅拌器和磁力搅拌转子组成，由至少两个配套夹具夹紧半透膜袋，使半透膜袋被张紧和撑起，在半透膜袋中填装待测的非固态的泥水混合物后，使半透膜袋形成接近竖直设置的柱状袋体形状，形成透析袋装置，半透膜袋仅允许水和溶质通过，不允许土颗粒通过，在带盖玻璃罐中注入去离子水，并将半透膜袋完全浸入去离子水中，磁力搅拌转子设置于半透膜袋下方的去离子水中，磁力搅拌器控制磁力搅拌转子对去离子水进行搅拌。半透膜袋仅允许水和溶质通过，不允许土颗粒通过，这样，将装样后的透析袋置于去离子水中进行沥出试验，拟合试验结果可得非固态泥水混合物的表观扩散系数。
作为本实用新型优选的技术方案，半透膜袋采样截留分子量6000-8000的人造纤维素膜制成，半透膜袋呈两端开口的筒状，取设定长度的一段用去离子水浸泡软化并去除杂质后，用两个配套夹具夹紧半透膜袋两端进行封紧成袋，使半透膜袋装样后呈圆柱状。
作为上述方案进一步优选的技术方案，带盖玻璃罐的容积为3～7升，加盖子减少蒸发。
作为上述方案进一步优选的技术方案，半透膜袋的长度不小于22cm。
作为上述方案进一步优选的技术方案，在带盖玻璃罐底部设有开关可控的排水口，在带盖玻璃罐侧壁或底部设有开关可控的进水口。
作为上述方案进一步优选的技术方案，在带盖玻璃罐内设有溶质浓度传感器。
作为上述方案进一步优选的技术方案，在带盖玻璃罐侧壁或底部设有溶液取样口。
使用本发明沥出试验装置时，取长度不小于22cm的一段筒状的且截留分子量6000-8000人造纤维素膜用去离子水浸泡软化并去除杂质后，用配套夹具两端夹紧密封成袋，将含有一定量目标溶质的泥水混合物装入透析袋后，透析袋呈近似柱状，透析袋起到限制土样变形的作用，同时，半透膜仅允许水和离子通过，而土颗粒不能通过，这样就可以进行后续沥出试验。
将透析袋放入3～7升的去离子水中并用磁力搅拌器搅拌，按每2小时、5小时、17小时、以后每24小时量测去离子水中目标溶质浓度并更换去离子水，得到溶质析出过程，依据有限圆柱中溶质扩散解析解对溶质析出过程进行拟合，本实验方案并无固定的试验结束时间，而是以全局拟合误差开始大于0.5％作为试验终止标准，以保证在沥出试验的过程中溶质迁移以扩散为主导。最后，以每时间间隔表观扩散系数最优拟合值的平均值为最终测定值。
本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：
1.本实用新型沥出试验装置测定泥浆、防渗墙填料等非固态泥水混合物中目标溶质表观扩散系数，适合应用于土壤及地下水污染防治试验，能高效地测定土壤和地下水污染防治工程中常见的流动状淤泥、防渗墙填料等非固态泥水混合物中Cl-、SO42-等无机离子和Pb2+、Cr6+、Cu2+等重金属离子此类目标溶质的表观扩散系数；
2.本实用新型沥出试验装置不仅能适用于试验过程中形状和体积不发生变化的固体土样的溶质迁移实验，更能适用于具有流动性的非固态土水混合物的溶质迁移实验，应用范围广泛，实验装置结构紧凑。
附图说明
图1是本实用新型实施例一沥出试验装置的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1，一种测定非固态泥水混合物中目标溶质表观扩散系数的沥出试验装置，由半透膜袋1及配套夹具2、带盖玻璃罐4、磁力搅拌器5和磁力搅拌转子6组成，由两个配套夹具2夹紧长度为22cm的半透膜袋两端，夹紧后使半透膜袋1高度为10cm，装填待测的非固态的泥水混合物后，半透膜袋1被张紧和撑起，形成接近竖直设置的柱状袋体形状，形成透析袋装置，半透膜袋1仅允许水和溶质通过，不允许土颗粒通过，在容积为5升的带盖玻璃罐4中注入去离子水3，并将半透膜袋1完全浸入去离子水3中，磁力搅拌转子6设置于半透膜袋1下方的去离子水3中，磁力搅拌器5控制磁力搅拌转子6对去离子水3进行搅拌。
在本实施例中，参见图1，半透膜袋1采样截留分子量为8000的人造纤维素膜制成，半透膜袋1型号为Spectra/por 1，为美国光谱实验室有限公司生产，半透膜袋1呈两端开口的筒状，用两个配套夹具2夹紧半透膜袋1两端进行封紧成袋，使半透膜袋1装样后呈圆柱状。
在使用本实施例沥出试验装置时，首先使用浓度为3000mg/L的PbSO4溶液、土和膨润土混合，制成塌落度160mm的填料，将填料装入半透膜袋1，并用配套夹具2夹紧形成高为10cm、半径为3.8cm的圆柱状透析袋，根据所使用的PbSO4溶液量能计算出填料中的Pb2+总量。将透析袋放入装有5L去离子水的带盖玻璃罐4中，使用磁力搅拌器5搅拌。按时间间隔2、5、17h及以后每24h量测析出液中Pb2+浓度，并更换新的去离子水3。
根据测得的Pb2+浓度能计算每时刻的Pb2+累计析出比例。使用有限圆柱中溶质扩散解析解拟合累计析出比例曲线，求得试样中Pb2+的表观扩散系数。若第7天开始全局拟合误差开始大于0.5％，则终止试验。
取前6天数据拟合的共8个结果数据的平均值作为填料中Pb2+的表观扩散系数测定值。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在带盖玻璃罐4底部设有开关可控的排水口，在带盖玻璃罐4侧壁或底部设有开关可控的进水口。方便进行去离子水的更换，能实现自动更换去离子水，本实施例按固定时间间隔更换去离子水并测目标溶质析出量，得到累计溶质析出比例随时间的变化过程，用有限圆柱中溶质迁移解析解拟合，得到泥水混合物中目标溶质的表观扩散系数。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在带盖玻璃罐4内设有溶质浓度传感器，便于测量溶质析出量。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在带盖玻璃罐4侧壁或底部设有溶液取样口，与测量溶质析出量的测量装置进样装置连接，便于测量溶质析出量。
本实用新型上述实施例使用有限圆柱中溶质扩散解析解拟合累计析出溶质比例，使全局拟合误差最小的拟合为最优拟合，当拟合误差大于0.5％时终止试验，取每一时间间隔最优拟合值的平均值为最终表观扩散系数测定值。拟合误差，定义为累计析出溶质比例拟合值与实测值之差的平方和与相应拟合时刻累计析出溶质比例实测值之比。本实用新型上述实施例沥出试验装置不仅能适用于试验过程中形状和体积不发生变化的固体土样的溶质迁移实验，更能适用于具有流动性的非固态土水混合物的溶质迁移实验，应用范围广泛，实验装置结构紧凑。
上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本实用新型的实用新型目的，只要不背离本实用新型测定非固态泥水混合物中目标溶质表观扩散系数的沥出试验装置的技术原理和实用新型构思，都属于本实用新型的保护范围。