本发明涉及工业固废再生材料生态风险评估，具体涉及一种用于模拟循环水压下固废基灌浆料重金属浸出的装置及方法。
背景技术：
1、工业固体废弃物经复合激发后可形成具有良好胶凝活性的全固废胶凝材料，将其用于地下工程中的灌浆与回填，不仅能实现固废的高值化资源利用，还能有效降低建筑行业的碳排放，具有显著的经济和环境效益。
2、目前，评价工业固废基胶凝材料环境安全性的标准方法，如gb/t30810《水泥胶砂中可浸出重金属离子的测定方法》中规定的水平振荡法、磁力搅拌法等，均是在常压或微动压条件下进行的浸出试验。然而，当此类材料应用于近地表潜水区时，其实际服役环境是处于地下水位频繁升降所导致的循环孔隙水压力作用下的。这种周期性的水压交变环境，会显著影响固化体孔隙结构和重金属离子的迁移溶出行为。显然，现有的常压浸出方法难以有效模拟这一动态压力工况，导致对工业固废基灌浆料在真实地下环境中的重金属浸出风险评估不准，可能导致对重金属长期释放潜力的评估不够充分，无法满足该类材料在复杂地下环境中应用的安全性评价需求。此外，现有的动态浸出装置缺乏有效的满液自动控制机制，难以实现液体的自动往复循环。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种能真实模拟循环压力作用的用于模拟循环水压下固废基灌浆料重金属浸出的装置及方法。
2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种用于模拟循环水压下固废基灌浆料重金属浸出的装置，包括：
3、循环气体加压系统和至少一个浸出单元；
4、所述循环气体加压系统包括双向气泵、气路切换阀、第一受控通断装置、第二受控通断装置、第一时间控制器、第二时间控制器，第一时间控制器和第二时间控制器用于控制气路的启闭；
5、所述双向气泵的打气口和抽气口均通过气路与所述气路切换阀连通；
6、所述气路切换阀通过气路与所述浸出单元连接；
7、所述浸出单元包括瓶口倒置的储液容器和样品反应容器；
8、所述储液容器的出口设置有进气管和出液管，储液容器内出液管的长度小于进气管的长度，所述进气管的入口与气路切换阀的第二接口连接，所述出液管与所述样品反应容器连通，所述储液容器用于盛放浸出液，所述样品反应容器用于盛放固体样品。
9、进一步的，所述第一受控通断装置连接于所述双向气泵的抽气口与大气环境之间；所述第二受控通断装置连接于所述双向气泵的打气口与大气环境之间；
10、所述气路切换阀和所述第一受控通断装置同步受控于所述第一时间控制器；所述第二受控通断装置受控于所述第二时间控制器。
11、进一步的，所述双向气泵的打气口通过气路与所述气路切换阀的第一接口连接，且在该气路上设有第二单向阀；
12、所述双向气泵的抽气口通过气路与所述气路切换阀的第三接口连接，且在该气路上设有第一单向阀。
13、进一步的，所述进气管的管口延伸至所述储液容器内腔的顶部，所述样品反应容器的瓶口设置有可拆卸的过滤头，所述过滤头与所述储液容器的出液管连接。
14、进一步的，所述第一受控通断装置和所述第二受控通断装置均为直动式两位两通电磁阀，所述气路切换阀为两位三通电磁阀。
15、进一步的，所述样品反应容器的顶部设有满液保护浮力阀，所述满液保护浮力阀包括密封堵头以及用于承托所述密封堵头的限位结构，所述密封堵头包括锥形顶和设置在锥形顶底部的封堵柱体，限位结构为限位网，密封堵头随液位下降利用自重降落在限位网上，此时阀口开启，允许浸出液流入；密封堵头随液位上升在浮力作用下上浮，直至密封堵头封闭满液保护浮力阀顶部的出口。
16、进一步的，还包括设备支架，所述设备支架包括用于固定循环气体加压系统的钢管架和用于悬吊所述浸出单元的吊篮。
17、进一步的，所述循环气体加压系统还包括第一气路接头和第二气路接头；
18、所述双向气泵的抽气口通过气路与所述第一气路接头的入口连接，所述第一气路接头的两个出口分别通过气路连接所述第一单向阀和所述第一受控通断装置；
19、所述双向气泵的打气口通过气路与所述第二气路接头的入口连接，所述第二气路接头的两个出口分别通过气路连接所述第二单向阀和所述第二受控通断装置。
20、进一步的，所述循环气体加压系统包括第三气路接头，第三气路接头的入口与气路切换阀的第二接口通过气路连接，第三气路接头的出口通过气路连接有压力表和多通连接器，多通连接器用于连接多个浸出单元。
21、本发明还提供了一种用于模拟固废基灌浆料的循环压力浸出方法，采用上述用于模拟循环水压下固废基灌浆料重金属浸出的装置实现，包括以下步骤：
22、步骤一、将硬化后的工业固废基灌浆料干燥、破碎并筛分，获取待浸出的固体颗粒；
23、步骤二、将浸出液注入所述储液容器中，将固体颗粒放入所述样品反应容器中，将所述储液容器的出液管与所述样品反应容器连通；
24、步骤三、在第一时间控制器启动且第二时间控制器关闭的时段，循环气体加压系统通过所述进气管向储液容器打气建立正压，迫使浸出液经出液管流入样品反应容器；
25、在第一时间控制器关闭且第二时间控制器启动的时段，循环气体加压系统通过所述进气管对储液容器抽气建立负压，引回浸出液经所述连接管道从样品反应容器回流至储液容器；
26、步骤四、在设定的时间周期内循环操作步骤三。
27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可真实模拟工业固废基灌浆、回填材料在深地层潜水区应用时，高压地下水循环作用下固化浆体的重金属离子溶出行为。本发明的应用弥补了传统设备对模拟循环高水压溶蚀环境的不足，避免了在深地层潜水区应用时对危险材料环境安全性的误判，完善了工业固废基胶凝及衍生材料的环境安全评价体系。具体地，在本发明的用于模拟循环水压下固废基灌浆料重金属浸出的装置中，通过循环气体加压系统与浸出单元的协同作用，能够准确模拟地下水位波动导致的循环孔隙水压力工况。该系统克服了现有标准浸出方法仅在常压条件下进行的局限性，通过两个时间控制器的交替运作，循环气体加压系统实现了正压注入与负压回流的自动循环，有效模拟了地下水位的周期性波动对材料产生的循环孔隙水压力作用，使对固废基灌浆料中重金属离子迁移行为的评估更符合其实际服役状态。通过采用双向气泵、电磁阀及时间控制器的组合，建立了完整的压力自动调控系统，该系统可根据预设程序自动切换加压与抽吸状态，实现浸出液的自动循环流动，减少了人工操作环节，提高了实验效率，并保证了实验条件的一致性。设备采用模块化设计，通过多通连接器可同时连接多套浸出单元，实现了多个样品的并行测试，这种设计显著提高了设备的测试通量，为批量样品的浸出特性研究提供了便利。
28、更进一步地，循环气体加压系统中设置有单向阀和浮力阀等多重保护机构，单向阀防止流体倒流，浮力阀及其密封堵头与限位网的配合，实现样品反应容器满液的自动检测与流路的自动切断，每个阶段的阀门状态配置既保证了工作时的密封性要求，又通过合理的补气与泄压设计确保了气泵的平稳运行和系统的长期可靠性。