基于弱吸附污染物的包气带土壤吸附参数测定仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种包气带±壤吸附参数测定装置，具体地说是设及一种基于弱吸附 污染物的包气带±壤吸附参数测定仪。
【背景技术】
[0002] 随着近代±壤物理学及电算技术的迅猛发展，当前在溶质运移的定量研究中，愈 来愈多地采用数学模型的方法来研究和掌握化肥、农药在非饱和±壤中的迁移过程。为此， 正确地确定数学模型中所必需的参数，如溶质运移控制方程一-对流扩散方程的阻滞因 子、分配系数等就成为一项必须的工作。它对于研究化肥、农药等对地下水的污染，区域水 盐运动规律，污水处理及再利用技术来说，具有重要的意义。
[0003] 吸附是±壤中固相、液相之间的物理化学作用的外在表现，它参与了溶质在±壤 中的运移过程，对溶质运移起阻滞作用。在求解±壤溶质运移方程时，如果溶质会被±壤吸 附，则必须通过实验确定阻滞因子咕W及溶质在±壤-水体系中的分配系数K d。溶质运移 的阻滞因子咕，即水流流速与溶质运移速度的比值，无量纲，表征±壤阻滞溶质迁移能力的 参数。溶质在±壤-水体系中的分配系数Kd，又称吸附比，是指在±壤-水两相体系中达到 平衡状态时，溶质在±壤与水中的浓度比值，常用单位为cmVg，是描述溶质在±壤中吸附 行为的重要物理化学特征参数。
[0004] 在物理化学及±壤学中，常用静态实验测定法确定包气带±壤吸附参数。然而，大 量的研究表明，静态实验的测定结果，比渗透条件下的实验结果明显偏高。该是因为，静态 实验中，±壤颗粒的全部表面均与溶液相互作用，而在渗透条件下，±样是不揽动的，吸附 作用仅在颗粒与溶液接触的那部分表面进行。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种基于弱吸附污染物的包气带±壤吸附参数测定仪，该装置解决 了现有技术存在的问题，可准确测定较弱吸附作用污染物在包气带±壤中的阻滞系数及分 配系数，同时该方法简单可靠。
[0006] 实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
[0007] 一种基于弱吸附污染物的包气带±壤吸附参数测定仪，包括密封盖、实验段、取样 装置、定水头固定装置、定水头供水装置、定水头供液装置和供水供液切换装置，其中实验 段由±柱、纱网、带孔有机玻璃板、石英砂滤层W及上柱支架组成，上柱为内部放置有上样 的圆筒状的有机玻璃柱，±柱支架位于±柱的底部，密封盖安装于±柱的顶端且将±柱的 顶部密封；取样装置设置于±柱的上部用于从±柱中取样；纱网、带孔有机玻璃板、石英砂 滤层均位于±柱中，且纱网设置有上下两层，±样的下方由上至下依次为上层纱网、石英砂 滤层、带孔有机玻璃板W及下层纱网，其中上层纱网与±样相接触，带孔有机玻璃板位于有 机玻璃柱的底面的上方8?12cm处，有机玻璃柱的底面上设置有入口，入口处连接有输入 管；所述的定水头固定装置由定水头固定架和铁棍组成，铁棍设有4根且竖直安装在定水 头固定架上，定水头供水装置、定水头供液装置均安装与定水头固定装置上且两者的上下 位置可调节；定水头供水装置的底部连接有出水管，定水头供液装置的底部连接有出液管， 出水管、出液管W及输入管均与供水供液切换装置连接，所述的供水供液切换装置由=通 接头、控制阀A和控制阀B组成，出水管、出液管W及输入管均与=通接头连接，在出水管上 有控制阀A，在出液管上有控制阀B ;控制阀A开、控制阀B关，为向±柱供水状态；控制阀A 关、控制阀B开，为向±柱供液状态。
[000引密封盖由圆形有机玻璃板、娃胶圈W及固定环组成，娃胶圈固定于圆形有机玻璃 板的底面上，且娃胶圈的直径与±柱内径相同；固定环为空屯、圆环有机玻璃板，固定环用氯 仿固定在±柱的顶部边沿上；在固定环和圆形有机玻璃板上设有相对应的6个螺孔，将密 封盖盖在±柱上，娃胶圈刚好扣入±柱内，通过固定螺丝可保证±柱的密封。
[0009] 所述的取样装置由铜宝塔和密封头组成，铜宝塔装在距±柱顶部5cm处，密封头 上有与铜宝塔相匹配的螺纹。
[0010] 所述的定水头供水装置由挡板、供水溢流管、供水管、出水管和内旋螺丝组成，定 水头供水装置为高10cm的缺顶面的长方体盒，挡板的高度为8cm，挡板竖直固定于长方体 盒中，将整个定水头供水装置分为左右两室，左室底部最左边设有出水孔，出水管与出水孔 相连；左室底部右侧设有供水孔，供水管与供水孔相连；右室底部设有溢流孔，供水溢流管 与溢流孔相连；定水头供水装置的后壁有两个供铁棍通过的孔，通过旋紧内旋螺丝可将定 水头供水装置固定在定水头固定架上。
[0011] 所述的定水头供液装置由挡板、供液溢流管、供液管、出液管和内旋螺丝组成，定 水头供液装置为高10cm的缺顶面的长方体盒，挡板的高度为8cm，挡板竖直固定于长方体 盒中，将整个定水头供液装置分为左右两室，左室底部最左边设有出液孔，出液管与出液孔 相连；左室底部右侧设有供液孔，供液管与供液孔相连；右室底部设有溢流孔，供液溢流管 与溢流孔相连；定水头供液装置的后壁有两个供铁棍通过的孔，通过旋紧内旋螺丝可将定 水头供液装置固定在定水头固定架上。
[0012] 本发明的一种基于弱吸附污染物的包气带±壤吸附参数测定仪的工作原理如 下：
[0013] 当溶质的运移速度低于±壤中水分的运动速度时，溶质运移是受阻滞的。±壤中 水分的运动速度与溶质的运移速度之间的差是由±壤吸附溶质所引起的，通常用阻滞因子 Rd来评估受阻滞的溶质的运移速度：
[0014] 《=些 (1)
[001引式中；Rd-为上壤中溶质运移的阻滞因子；
[0016] U ,-为±壤中水分的平均孔隙流速，cm/min ;
[0017] U。一为±壤溶质的平均运移速度，cm/min。
[0018] 通过测定和U。，即可求算出Rd。然后，利用式（2)可计算出分配系数Kd:
[0019] 义二k ^足 9 (2)
[0020] 式中；Rd-为阻滞因子；
[0021] P d-为上壤的干密度，g/cm3;
[0022] 0 -为上壤的体积含水率，cm3/cm3;
[0023] Kd-为溶质在±壤-水体系中的分配系数，cmVg。
[0024] 本发明的基于弱吸附污染物的包气带±壤吸附参数测定仪与现有技术相比具有 如下的优点：
[0025] (1)本发明的测定仪是通过动态±柱吸附法确定的包气带±壤吸附参数，吸附作 用仅在颗粒与溶液接触的那部分表面进行，而静态吸附法±壤颗粒的全部表面均与溶液相 互作用，该方法比静态吸附法相比更准确可靠。
[0026] (2)本发明的测定仪的定水头供水装置与定水头供液装置，通过供水供液切换装 置可灵活控制对±柱进行供水和供液。
[0027] 做本发明的测定仪结构简单，使用方便，具有广泛的应用前景。可W广泛用于包 气带水文研究中，作为教学仪器有助于学生更好理解弱吸附污染物包气带±壤吸附参数的 原理及其适用范围；而在生产中可W用来测定弱吸附污染物包气带上壤吸附参数，为农田 ±壤改良提供研究参数，为弱吸附污染物在包气带±壤的运移提供研究参数。
【附图说明】
[002引图1为一种基于弱吸附污染物的包气带±壤吸附参数测定仪结构示意图。
[0029] 图2为本发明的顶盖结构示意图。
[0030] 图3为本发明中的定水头供水装置俯视图。
[0031] 图中；1-±柱，2-取样装置，3-密封盖，4-纱网、5-石英砂滤层，6-带孔有机玻 璃板，7- S通接头，8-控制阀A，9-控制阀B，10-定水头供液装置，11-挡板，12-供液溢流 管，13-供液管，14-出液管，15-定水头供水装置，16-供水溢流管，17-供水管，18-出水管， 19-定水头固定架，20-入口，21-±柱支架，22-铜宝塔，23-密封头，24-有机玻璃板，25-娃 胶圈，26-固定环，27-螺孔A，28-固定螺丝，29-螺孔B，30-后壁，31-铁棍，32-内旋螺丝， 33-溢流孔，34-供水孔，35-出水孔。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局 限于W下实施例。
[0033] 本发明提供的一种基于弱吸附污染物的包气带±壤吸附参数测定仪，其结构如图 1所示。包括密封盖、实验段、取样装置、定水头固定装置、定水头供水装置、定水头供液装 置和供水供液切换装置。所述的密封盖由顶盖3、固定环26和固定螺丝28组成，如图2所 示。密封盖3的顶部为直径为28cm的圆形有机玻璃板24,下部为与实验±柱内径相同直径 为20cm的娃胶圈25 ;固定环26为内径22畑1、外径28cm的空屯、圆环有机玻璃板，固定环25 用氯仿固定在上柱1上；在固定环26设有相对应的6个0. 5cm的螺孔A27,在顶盖3有机 玻璃板上设有相对应的6个0. 5cm的螺孔B29,螺孔A27与螺孔B28的位置相互对应；将顶 盖3盖在±柱1上，娃胶圈25刚好扣入±柱1内，通过固定螺丝28可保证±柱1的密封。
[0034] 所述的实验段由±柱1、纱网、带孔有机玻璃板6、石英砂滤层5、±柱支架21和入 口 20组成。±柱1为内径为120cm壁厚1cm的有机玻璃柱，在±柱顶部设有取样装置2 ;在 距±柱底部10cm处设有带孔有机玻璃板6,有机玻璃板下粘有纱网4 ;在带孔有机玻璃板6 上设有5cm厚的石英砂滤层5 ;石英砂滤层5、带孔有机玻璃6、纱网4可缓冲水流；±柱支 架21为四根高5cm的有机玻璃板，通过氯仿与±柱1底部连接；在±柱底部设有入口 20， 可供水、液供入±柱内。
[0035] 所述的取样装置2由铜宝塔22和密封头23组成。铜宝塔22装在距±柱1顶部 5cm处，密封头23上有与铜宝塔22相匹配的螺纹。
[0036] 所述的定水头固定装置由定水头固定架19和铁棍31组成。定水头固定架由角钢 做成，在定水头固定架19上设有4根铁棍31。
[0037] 所述的定水头供水装置的结构如图3所示，由挡板11、供水溢流管16、供水管17、 出水管18、溢流孔33、供水