一种多试剂可控量添加的土壤样本全量消解装置及其方法与流程

本发明涉及土壤处理，具体是涉及一种多试剂可控量添加的土壤样本全量消解装置及其方法。

背景技术：

1、近年来，电感耦合等离子体发射光谱(icp-aes)、电感耦合等离子质谱仪(icp-ms)等先进技术被应用于土壤中重金属元素的测定。同时样品前处理方法的选择在重金属的测定中具有重要意义，合适的消解方法不但能够准确测定重金属含量，而且能够节省时间，简化实验操作，提高消解效率。

2、对土壤采用四酸全量消解相对王水消解来说，对重金属的提取率较高，因此全量消解更为普遍。但现有的全量消解装置中，因为所需添加试剂较多，土壤未定量的情况下，需要根据每次消解的土壤量对多个试剂的添加量进行调整，从而导致消解过程较为繁琐。

3、因此，本发明设计了一种多试剂可控量添加的土壤样本全量消解装置来优化上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种多试剂可控量添加的土壤样本全量消解装置及其方法。

2、本发明的技术方案是：一种多试剂可控量添加的土壤样本全量消解装置，包括壳体、多个消解筒以及用于支撑壳体的底座，所述壳体内部被第一隔板从上到下依次分隔为处理区、消解区，所述处理区被第二隔板左右分隔为粉碎区和净化区，壳体顶部设有与粉碎区连通的入料管，粉碎区通过第一隔板上设置的出料管与消解区连通，消解区通过出气管与净化区连通；

3、所述消解区内设有与第一隔板固定连接的固定板、与所述固定板上设置的滑槽滑动连接的转移筒以及伸缩杆，所述伸缩杆两端分别与转移筒一侧、消解区侧壁铰接；固定板下方设有通过中心轴与消解区底部转动密封连接的第一齿轮，所述消解筒设有多个且以第一齿轮圆心环绕设置在第一齿轮的端面上，第一齿轮上方设有与其啮合传动的第一棘轮，所述第一棘轮与消解区内壁转动连接；

4、所述滑槽包括依次连通的第一纵向滑槽、横向滑槽以及用于向消解筒转移土壤的第二纵向滑槽，所述第一纵向滑槽位于出料口正下方，消解区外壁上设有储水筒，沿横向滑槽方向的固定板上设有水泵，所述水泵一端通过软管与转移筒一端连通，水泵另一端通过水管与储水筒连通；转移筒另一端设有用于开闭转移筒的开闭结构，第一纵向滑槽和第二纵向滑槽侧壁上设有用于驱动开闭结构开闭的驱动件；

5、所述消解筒外壁套设有加药筒，且消解筒侧壁上设有加热组件，消解筒内底部设有一端与消解筒内壁滑动密封连接的推杆，加药筒内底部与推杆另一端之间设有储存消解剂的气囊，所述气囊两端分别通过传液管与消解筒内部连通；

6、所述消解区侧壁上设有出气口且消解区外壁上设有多个装有不同试剂的试剂盒，多个所述试剂盒分别通过导液弯管贯穿消解区侧壁并延伸至消解筒上方，所述导液弯管上套设有用于开闭导液弯管的第二棘轮，且第二棘轮通过弹簧与消解区侧壁固定连接，位于每两个消解筒之间的第一齿轮端面上均设有用于驱动第二棘轮的单向齿。

7、进一步地，所述粉碎区内设有与粉碎区内壁固定连接的滤板以及设置在粉碎区内壁上的振动器。

8、说明：通过设置振动器将粘结在一块的土壤进行振动粉碎，再将振动粉碎后的土壤通过滤板过滤，从而提高土壤与试剂的反应均匀程度，增大对土壤全量消解的消解效率。

9、进一步地，所述净化区内装有用于吸收废气的吸收溶液，且第二隔板内设有集气瓶，所述集气瓶通过进气管与净化区连通，集气瓶侧壁通过延长管与位于消解区侧壁内部的水管连通；

10、所述净化区底部通过回收管与延长管连通，所述回收管内设有过滤膜。

11、说明：通过设置吸收溶液，使废气被吸收溶液吸收，而吸收溶液不足量时，废气与吸收溶液反应转化为另一废气，再将另一废气收集至集气瓶并溶解于水，再额外处理；吸收溶液与废气反应生成的水则通过回收管回收至集气瓶中再利用。

12、进一步地，所述滤板与第一隔板之间设有拨料杆，所述拨料杆一端与滤板转动连接，拨料杆另一端与第一隔板内部空腔的底部转动连接，位于第一隔板内部空腔内的拨料杆上套设有第二齿轮，位于第二齿轮一侧的所述延长管内设有一侧与水流接触的叶轮，所述叶轮通过中心轴贯穿延长管侧壁且中心轴上设有与第二齿轮啮合传动的第四齿轮。

13、说明：通过转移筒对水泵的挤压恢复，使一部分水流从水管进入延长管中，从而经过第四齿轮使其转动，再通过叶轮带动第二齿轮转动，从而带动拨料杆对粉碎区内的土壤进行拨动，使土壤能够聚集在出料管附近，从而提高土壤转移的效率，减少土壤在粉碎区中的残留。

14、进一步地，所述消解筒包括与加药筒侧壁固定连接的固定部以及与所述固定部转动连接的转动部，所述推杆设有与转动部下端螺纹连接的螺纹，所述转动部上端通过转动块与固定部下端侧壁内设置的转动槽转动连接。

15、说明：通过设置与推杆螺纹连接的转动部，使在加入试剂的过程中，能够同时带动消解筒内的土壤转动，加强与试剂的反应效果，且设置固定部可以使固定部与传液管连通，不影响试剂的添加。

16、进一步地，所述加热组件包括设置在第一齿轮的中心轴内的加热器以及设置在消解筒侧壁内的加热片，所述加热器通过多个导线与对应的加热片连接；

17、所述第一齿轮底部设有多个与消解筒一一对应的储酸瓶，所述气囊底部通过吸液管与储酸瓶连通。

18、说明：通过设置加热器和加热片，使一个加热器可以同时控制多个消解筒内的土壤消解温度，且与消解筒可以同步转动，不会在转动时产生导线缠绕脱离的情况，且气囊底部设置储酸瓶，在减少温度对备用试剂的影响的同时，也解决了消解筒转动而带来的影响。

19、进一步地，位于第二纵向滑槽一侧的固定板内设有与第二纵向滑槽连通的通槽，所述通槽内设有与第一棘轮啮合传动的第一齿板，所述第一齿板靠近第二纵向滑槽的一侧设有滑块，第一齿板顶部通过弹簧杆与通槽顶部固定连接。

20、说明：通过设置齿板，使得转移筒在转移土壤完恢复的过程可以自动带动第一棘轮传动，从而自动在完成一次土壤转移后调节消解筒的位置，提高了自动化效率。

21、进一步地，所述开闭结构包括与转移筒内壁转动密封连接的翻转板以及转动杆，所述转动杆的两端贯穿翻转板两侧并与转移筒侧壁转动连接，且位于转移筒外的转动杆的两端套设有第三齿轮，所述驱动件为与齿轮啮合传动的第二齿板。

22、说明：通过设置翻转板、第三齿轮和第二齿板，使得在消解筒在土壤转移时，可以通过第二齿板和第三齿轮的自动啮合而转动翻转板，从而自动调整翻转板与转移筒的开闭情况。

23、本发明还提供了一种利用上述多试剂可控量添加的土壤样本全量消解装置的消解方法，包括以下步骤：

24、s1、过滤粉碎：

25、将土壤样本从入料管倒入壳体内的粉碎区，土壤样本被粉碎至细小颗粒；

26、s2、土壤转移：

27、启动伸缩杆，用转移筒将粉碎过滤后的土壤样本从粉碎区的出料管接收到转移筒内进行定量转移，转移筒依次通过固定板上的第一纵向滑槽、横向滑槽以及第二纵向滑槽，在从横向滑槽转移至第二纵向滑槽时，转移筒压缩水泵从而将储水筒里的水吸入转移筒内对土壤进行湿润，再通过第二纵向滑槽时被驱动件驱动打开转移筒，将转移筒内的土壤样本转移到对应的消解筒中；

28、当转移筒转移完成进行下一次的土壤转移时，转动第一棘轮，从而转动第一齿轮，使下一个消解筒转至第二纵向滑槽的正下方；

29、s3、全量消解：

30、土壤样本进入消解筒后，因土壤重力而使消解筒内的推杆下移，推杆下移压缩气囊，从而将气囊内的盐酸溶液通过传液管转移至消解筒内，并开启加热组件进行加热消解；

31、加热至盐酸溶液的体积蒸发70％后，使第一齿轮反向转动，从而在转动过程中通过与第二棘轮啮合传动打开试剂盒的导液弯管，向消解筒内滴加相应剂量的硝酸、氢氟酸以及高氯酸，并调节加热组件的加热温度，进行全量消解；

32、s4、废气处理：

33、当消解筒内液面下降到可以摇动时，每隔30min使第一齿轮转动多圈，使消解筒内产生的sif4气体通过出气管进入净化区而被处理。

34、本发明的有益效果是：

35、(1)本发明土壤样本全量消解装置通过设置粉碎区、消解区以及净化区，在对土壤样本全量消解前，对土壤样本进行粉碎细化处理，从而增强了土壤样本与试剂的接触面积，进而增强了全量消解的效率；并将全量消解时产生的废气进行净化处理，对环境友好，且不需要额外收集废气额外处理。

36、(2)本发明土壤样本全量消解装置通过设置转移筒和伸缩杆，使转移筒能够实现对土壤样本的定量转移，并通过设置固定板和储水筒，使得在土壤的定量转移过程中可以实现对土壤样本的湿润作用，进而增强土壤样本与试剂的反应效率。

37、(3)本发明土壤样本全量消解装置通过设置消解筒和加药筒，能够通过土壤样本的重量来自动自主调节第一批试剂的添加量，且通过设置单向齿和第二棘轮，能够调节第二批试剂的添加量，实现了多试剂的控量添加。