在土壤中均匀扩散的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种模拟〇)2在±壤中均匀扩散的试验装置。
【背景技术】
[0002] 全球气候变暖已成为国际热点问题，c〇2因具有温室效应被认为是导致全球气候 变暖的重要原因之一。C〇2捕集、利用与封存技术（CCU巧是一项具有大规模减排c〇2的新兴 技术，近几年受到国内外的广泛关注。中国政府在"十二五"规划中也进一步明确了能源战 略和减排的基本思路，制定和实施了一系列节能减排方案，W应对日益严峻的能源和环境 问题。
[000引在ecus很多研究中，c02泄漏及其对生态环境的影响是普遍关屯、的重要问题，目前 大多采用田间实验结合数值模拟来分析其对农作物、±壤、地下水和生态的影响，但缺少有 效的物理模拟手段。2012年，ManalA^Tr油oulsi提出了田间试验中C02泄露导致气体浓 度呈现出中间高，周围逐步降低的同屯、圆扩散分布规律，且C02泄露的不稳定性会导致同屯、 圆带状区域的扩大或缩小，从而使得±壤性状不稳定，且同一浓度可采样区域少，可重复性 差，代表性不明确。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是模拟一种工艺简单，成本低廉，气体均一化程度高，实用性强 的模拟〇)2在±壤中均匀扩散的试验装置。
[0005] 本实用新型是通过W下技术方案实现的；一种模拟〇)2在±壤中均匀扩散的试验 装置，包括箱体、进气装置和输气系统，进气装置与输气系统连接；还包括由下至上设于箱 体内的粗砂碱层、细砂碱层、多孔陶瓷板和半透膜，试验±壤放置在半透膜上；所述多孔陶 瓷板与箱体固连，半透膜贴合固定在多孔陶瓷板顶面；所述进气装置的出气口设在粗砂碱 层中，且位于箱体的中屯、。
[0006] 所述进气装置由连接管与输气系统连接，连接管上设置气动转换接头。
[0007] 所述箱体的底面为圆形或正多边形，由有机透明玻璃组成，顶部为开口设计。
[000引所述粗砂碱层和细砂碱层厚度相等；粗砂碱的细度模数为3. 7~3. 1，平均粒径为 0. 5mmW上，细砂碱的细度模数为2. 2~1. 6,平均粒径为0. 35~0. 25mm。
[0009] 所述多孔陶瓷板的孔径为1mm，用玻璃胶与箱体固定。多孔陶瓷板抗压能力强，其 中纵向抗压强度〉35Mpa,横向抗压强度〉12Mpa。
[0010] 所述半透膜用玻璃胶固定于多孔陶瓷板上。它是一种只允许离子和小分子比如 水、氧气、二氧化碳等自由通过，而生物大分子不能自由通过的膜结构。
[0011] 所述进气装置设有环形套管，环形套管设于粗砂碱层，其顶面周向均布气孔，环形 套管由连接管与外部输气系统连接。
[0012] 所述环形套管的内侧面或外侧面均布气孔。
[0013] 所述环形套管通过支架与箱体连接。
[0014] 所述环形套管的半径不小于箱体底面内径的四分之一且不大于箱体底面内径的 ;分之一。
[0015] 所述环形套管为不诱钢管，其中管道外径为25mm，内径为20mm，所述气孔的直径 0. 5mm。
[0016] 一种模拟0)2在±壤中均匀扩散的试验方法，其特征在于包括如下步骤：
[0017] 步骤1)安装设备，截取一段圆形或多边形有机玻璃管作为箱体主体，另截取一块 与有机玻璃外径大小相同的圆形板作为箱体底板，并在底板上钻孔，进气装置的管体穿过 钻孔与底板固定；将多孔陶瓷板用玻璃胶与箱体内壁固定，并用玻璃胶将半透膜贴覆在多 孔陶瓷板的顶面；将箱体主体倒立，依次装入细砂碱和粗砂碱，使进气装置的出气口埋设于 粗砂碱层中，将底板与箱体主体粘结固定；将箱体正立，用连接管将进气装置与输气系统连 接起来；最后向箱体中装入试验±壤；
[0018] 步骤2)打开输气系统W及气动转换接头，向±壤内通入C〇2气体，气体通过进气 装置的出气口排出；
[0019] 步骤3) C〇2先经过粗砂碱层，再经过细砂碱层，扩散至多孔陶瓷板，由于砂碱层通 水透气性好，有利于将气流分散至不同的方向，近似地将气体由点源扩散变为面源扩散，使 C〇2气体较均匀地向上溢出，而后，多孔陶瓷板进一步地将CO2气体均化；
[0020] 步骤4)气流继续经过半透膜2,逸散于上方±壤中，半透膜的设置一方面有利于 下方C〇2气流向上扩散，一方面防止±壤堵塞多孔陶瓷板的小孔；
[0021] 步骤5)经过砂碱层、多孔陶瓷板W及半透膜的层层均匀化，使得C〇2气流均匀扩 散于覆于半透膜之上的±体中，改变了传统的点源气体通入的不均匀特点。
[0022] 在步骤1中，设置环形套管，并通过支架将环形套管固定在底板的中屯、，环形套管 设于粗砂碱层中，通过连接管与输气系统连接。打开输气系统W及气动转换接头，向上壤内 通入C〇2气体，气体通过环形套管的气孔排出，提前对气体进行均匀化处理，然后再经过砂 碱层、多孔陶瓷板W及半透膜的层层均匀化，使C〇2气流扩散的更均匀，进一步提高了C〇2气 体的均匀化效果。
[0023] 本实用新型的有益效果是；1)可W有效地获得一个稳定、均匀分布，又受控制的 C〇2流量，弥补先前研究的田间模拟实验中0)2在±壤中扩散均呈现同屯、圆状况，而该个同 屯、圆又受C02泄漏的不稳定导致同屯、圆带状区域的扩大或缩小反复影响±壤性状而造成 实验结果误差；2)避免了先前研究中同屯、圆带状面积过小导致采样量太小，可重复性差，代 表性不明确甚至后来无植物样品可采的情况发生；3)大大节省了实验费用和时间，减少了 实验误差。
【附图说明】
[0024] 图1是一种模拟CO进±壤中均匀扩散的试验装置的结构示意图。
[0025] 图2是带环形套管的模拟0)2在±壤中均匀扩散的试验装置的结构示意图。
[0026] 图3是图2的俯视图。
[0027] 图4是对照组C02含量等值线分布图。
[002引 图5是实验组C02含量等值线分布图。
【具体实施方式】
[0029] 在附图中，一种模拟0)2在±壤中均匀扩散的试验装置，包括箱体1、进气装置6和 输气系统9,进气装置6与输气系统9连接；还包括由下至上设于箱体内的粗砂碱层5、细砂 碱层4、多孔陶瓷板3和半透膜2,试验±壤12放置在半透膜2上；所述多孔陶瓷板5与箱 体1固连，半透膜2贴合固定在多孔陶瓷板3顶面；所述进气装置6的出气口设在粗砂碱层 5中，且位于箱体1的中屯、。
[0030] 所述进气装置6由连接管7与输气系统9连接，连接管7上设置气动转换接头8。
[0031] 所述箱体1的底面为圆形或正多边形，由有机透明玻璃组成，顶部为开口设计。
[0032]所述粗砂碱层5和细砂碱层4厚度相等；粗砂碱的细度模数为3. 7~3. 1，平均粒径 为0. 5mmW上，细砂碱的细度模数为2. 2~1. 6,平均粒径为0. 35~0. 25mm。
[0033] 所述多孔陶瓷板3的孔径为1mm，用玻璃胶与箱体1固定。多孔陶瓷板3抗压能力 强，其中纵向抗压强度〉35Mpa，横向抗压强度〉12Mpa。
[0034] 所述半透膜2用玻璃胶固定于多孔陶瓷板5上。它是一种只允许离子和小分子比 如水、氧气、二氧化碳等自由通过，而生物大分子不能自由通过的膜结构。
[0035] 所述进气装置6设有环形套管10,环形套管10设于粗砂碱层5中，其顶面周向均 布气孔11，环形套管10由连接管7与外部输气系统9连接。
[0036] 所述环形套管10的内侧面或外侧面均布气孔11。
[0037] 所述环形套管10通过支架与箱体连接。
[003引所述环形套管10的半径不小于箱体1底面内径的四分之一且不大于箱体1底面 内径的=分之一。
[0039] 所述环形套管10为不诱钢管，其中管道外径为25mm，内径为20mm，所述气孔11 的直径0. 5mm。
[0040] 一种模拟〇)2在±壤中均匀扩散的试验方法，其特征在于包括如下步骤：
[0041] 步骤1)安装设备，截取一段圆形或多边形有机玻璃管作为箱体1主体，另截取一 块与有机玻璃外径大小相同的圆形板作为箱体1底板，并在底板上钻孔，进气装置6的管体 穿过钻孔与底板固定；将多孔陶瓷板3用玻璃胶与箱体1内壁固定，并用玻璃胶将半透膜2 贴覆在多孔陶瓷板3的顶面；将箱体1主体倒立，依次装入细砂碱和粗砂碱，使进气装置6 的出气口埋设于粗砂碱层5中，将底板与箱体1主体粘结固定；将箱体1正立，用连接管7 将进气装置6与输气系统9连接起来；最后向箱体1中装入试验±壤12;
[0042] 步骤2)打开输气系统9W及气动转换接头8,向±壤12内通入C〇2气体，气体通 过进气装置6的出气口排出；
[0043] 步骤3) C〇2先经过粗砂碱层5,再经过细砂碱层4,扩散至多孔陶瓷板3,由于砂碱 层通水透气性好，有利于将气流分散至不同的方向，近似地将气体由点源扩散变为面源扩 散，使C〇2气体较均匀地向上溢出，而后，多孔陶瓷板3进一步地将CO 2气体均化；
[0044] 步骤4)气流继续经过半透膜2,逸散于上方±壤12中，半透膜2的设置一方面有 利于下方C〇2气流向上扩散，一方面防止±壤堵塞多孔陶瓷板3的小孔；
[0045] 步骤5)经过砂碱层、多孔陶瓷板3 W及半透膜2的层层均匀化，使得C〇2气流均 匀扩散于覆于半透膜2之上的±体中，改变了传统的点源气体通入的不均匀特点。
[0046] 在步骤1中，设置环形套管10,并通过支架将环形套管10固定在底板