一种用于含铝水铁矿制备的pH值调节装置的制作方法

一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置
技术领域
1.本实用新型涉及溶液ph值调节技术领域，具体涉及一种含铝水铁矿制备过程中所使用的简便ph值调节装置。


背景技术：

2.水铁矿是一种普遍存在于天然土壤、水体沉积物、酸性矿山废水及淡水湖泊等环境中的铁羟基氧化物。它在自然界分布范围广，颗粒尺寸小，比表面积大，可作为一种高效的吸附剂，去除水体等环境中的多种污染物；同时，它具有的较高的吉布斯自由能使其表面反应活性大大增强，因此，水铁矿本身及其晶相转化能够控制和影响环境中多种物质和元素的存在形态和迁移转化。然而，自然界中实际环境复杂，矿物富含杂质，铝作为地壳环境中含量最多的金属元素，能通过与水铁矿共沉淀或表面吸附包含在水铁矿中的形式共存于自然界中。因此，研究含铝水铁矿及其晶相转化对环境中重金属、有机物等多种污染物的形态转化、吸附降解及迁移去除具有重要意义。由于环境中存在的天然矿物成分极其复杂，无法直接用于科学研究，需要我们在实验室制备含铝水铁矿。不同地质环境条件下沉积物中水铁矿的铝含量不同，摩尔分数可高达50％。因此，在实验室需要制备不同铝含量的水铁矿，且要研究含铝水铁矿对某种污染物不同浓度及其他环境因素影响下的去除效果，需要进行批量实验。常用adra提出的共沉淀法改变al/fe摩尔比来制备含铝水铁矿，制备过程中需要严格控制反应液的ph值，反应液在未经调节ph值前小于3，需要将ph值调节至7.5
±
0.2，且该调节过程要控制在20min之内(在之后的30min内可微调)，ph值的调节直接影响合成含铝水铁矿的形态，决定着制备产物(2线铝代水铁矿)的合格与否。
3.目前含铝水铁矿的制备一般采用在磁力搅拌器搅拌过程中，人工手动向反应液中滴加碱液的方式调节ph值，由于调节过程有严格的时间限制，对滴加碱液的速度也有一定的要求，大批量合成矿物时所需滴加的碱液量大，对实验操作人员的滴加速度和时间把控要求较高，操作也费时费力；另外，碱液具有一定的腐蚀性，人工进行手动操作时存在一定的安全隐患。所以，相关工作者对一种适用于含铝水铁矿制备过程中安全高效的ph值调节装置的需求日益增加。


技术实现要素：

4.本实用新型针对含铝水铁矿制备过程中人工手动调节反应液ph值时存在的费时费力及实验人员安全隐患等问题，提供了一种安全高效的ph值调节装置，该装置对实验操作人员友好，可实现在含铝水铁矿制备过程中安全高效地调节反应液ph值的目的。
5.本实用新型提供的一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置是采取如下技术方案实现的：
6.一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置，包括一个水平放置的磁力搅拌器，磁力搅拌器的托盘上放置有用于盛装反应液的带烧杯盖的反应烧杯，反应烧杯内放置有磁力搅拌转子，烧杯盖上设有一个位于左侧的圆形通孔结构的输液软管插孔和一个位于右侧的
圆形通孔结构的ph计电极探头插孔，一个ph计固定设置在磁力搅拌器的右侧，该ph计包含有一个电极探头和一个用于支撑固定该电极探头的多段式折叠支撑臂，电极探头通过烧杯盖上的ph计电极探头插孔深入反应烧杯用于测定反应烧杯内的反应液的ph值，一个带有碱液储存罐盖的小型碱液储存罐支撑固定于磁力搅拌器的左上方，下端配有导流管的锥形漏斗支撑固定在小型碱液储存罐的上方，导流管通过碱液储存罐盖上靠近左侧的圆形通孔结构的导流管插孔深入小型碱液储存罐内；一个滴液管道的前端通过储存罐盖上靠近右侧的圆形通孔结构的滴液管道插孔深入小型碱液储存罐内，滴液管道的后端通过烧杯盖上的输液软管插孔深入反应烧杯的内部。
7.进一步的技术方案包括：
8.磁力搅拌器的左侧设置有一个铁质底座，铁质底座中心处固定设置有竖直向上的纵向支撑杆，纵向支撑杆上从下至上依次套装有3个高度调整套，每个高度调整套上均连接有一个水平调整套，每个水平调整套和每个高度调整套的外壁上均穿设有带手动旋拧部的顶紧螺栓，在纵向支撑杆上距离反应烧杯开口所在的水平面上方20-30cm的高度固定拧紧有第一高度调整套和第一水平调整套，第一水平调整套内穿设有一根第一水平支撑杆，水平支撑杆的右端固连有一个用于承托小型碱液储存罐的方形托板；在纵向支撑杆上距离碱液储存罐盖所在的水平面上方5cm的高度固定拧紧第二高度调整套和第二水平调整套，第二水平调整套内穿设有一根第二水平支撑杆，第二水平支撑杆的右端固连有一个用于固定滴液管道的铁环；在纵向支撑杆上距离第二支撑杆5cm的高度固定拧紧第三高度调整套和第三水平调整套，第三水平调整套内穿设有一根第三水平支撑杆，第三水平支撑杆的右端固连有一用于承托锥形漏斗并使锥形漏斗的导流管穿过的圆环形结构的托环，导流管穿过托环并使锥形漏斗承托在托环中。
9.磁力搅拌器为85-2型恒温数显磁力搅拌器。
10.ph计是型号为phs-3c型的ph计。
11.磁力搅拌转子为聚四氟乙烯磁力搅拌子。
12.导流管的下端管口的切面为斜面。
13.滴液管道由一次性输液器改装后得到，滴液管道包括输液软管、位于输液软管上部的滴壶和位于输液软管下部的流量调节器，输液软管的前端通过储存罐盖上的滴液管道插孔深入小型碱液储存罐内，输液软管的后端通过烧杯盖上的输液软管插孔深入反应烧杯的内部。
14.托环的内环面上覆有一层防止与锥形漏斗硬性碰撞的保护垫。
15.第二水平支撑杆右端的铁环的内圆环面上带有多组间隔均匀设置的输液软管夹持部用于夹住输液软管，每组输液软管夹持部由两条间隔设置的向铁环圆心方向延伸的竖条形的夹持肋条组成。
16.与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
17.(1)本实用新型提供的一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置，可代替人工手动滴加碱液来实现反应液ph值的调节，在到达终点之前，相比手动滴加，本装置可实现匀速滴加，能够消除由于滴加速度引起的反应液中和速率不同而导致所制备矿物形态不同的误差。
18.(2)本实用新型提供的一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置，可避免碱液对
实验操作人员的腐蚀性危害，只需将碱液加入到小型碱液储存罐内，调节输液软管上的流量调节器，即可实现反应液ph值的调节。
19.(3)本实用新型提供的一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置，操作简单，实用性强，省时省力，适于开展批量矿物制备。
附图说明
20.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
21.图1为本实用新型提供的一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置的结构示意图。
22.图2为铁环的剖面图。
23.图中：1.磁力搅拌器，2.烧杯，3.转速显示屏，4.转速调节按钮，5.电源开关键，6.磁力搅拌转子，7.烧杯盖，8.输液软管插孔，9.ph计电极探头插孔，10.ph计，11.电极探头，12.多段式折叠支撑臂，13.ph值显示屏，14.控制按键，15.小型碱液储存罐，16.碱液储存罐盖，17.导流管，18.锥形漏斗，19.导流管插孔，20.滴液管道插孔，21.滴液管道，22.滴壶，23.输液软管，24.流量调节器，25.铁质底座，26.纵向支撑杆，27.第一高度调整套，28.第一水平调整套，29.第一水平支撑杆，30.方形托板，31.铁环，32.托环。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
25.本实施例以制备50％的含铝水铁矿为例，进一步描述本装置的结构和工作原理。
26.本实用新型提供了一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置，如图1所示，包括一个水平放置的磁力搅拌器1，磁力搅拌器1为85-2型恒温数显磁力搅拌器，磁力搅拌器1上设置有转数显示屏3、转速调节按钮4及电源开关键5，磁力搅拌器1的托盘上放置有用于盛装反应液的带烧杯盖7的反应烧杯2，反应烧杯2内放置有由磁力搅拌器1控制的磁力搅拌转子6，磁力搅拌转子6为聚四氟乙烯磁力搅拌子。
27.烧杯盖7上设有一个位于左侧的圆形通孔结构的输液软管插孔8和一个位于右侧的圆形通孔结构的ph计电极探头插孔9；ph计10是型号为phs-3c型的ph计，ph计10设置有控制按键14和ph值显示屏13。ph计10固定设置在磁力搅拌器1的右侧，该ph计10包含有一个电极探头11和一个用于支撑固定该电极探头11的多段式折叠支撑臂12，电极探头11通过烧杯盖7上的ph计电极探头插孔9深入反应烧杯2用于测定反应烧杯2内的反应液的ph值。
28.一个带有碱液储存罐盖16的小型碱液储存罐15支撑固定于磁力搅拌器1的左上方，下端配有导流管17的锥形漏斗18支撑固定在小型碱液储存罐15的上方，导流管17通过碱液储存罐盖16上靠近左侧的圆形通孔结构的导流管插孔19深入小型碱液储存罐15内，导流管17的下端管口的切面为斜面。
29.滴液管道21由一次性输液器改装后得到，滴液管道21包括输液软管23、位于输液软管23上部的滴壶22和位于输液软管23下部的流量调节器24，输液软管23的前端通过储存罐盖16上靠近右侧的圆形通孔结构的滴液管道插孔20深入小型碱液储存罐15内，输液软管23的后端通过烧杯盖7上的输液软管插孔8深入反应烧杯2的内部。
30.磁力搅拌器1的左侧设置有一个铁质底座25，铁质底座25中心处固定设置有竖直
向上的纵向支撑杆26，纵向支撑杆26上从下至上依次套装有3个高度调整套，每个高度调整套上均连接有一个水平调整套，每个水平调整套和每个高度调整套的外壁上均穿设有带手动旋拧部的顶紧螺栓，在纵向支撑杆26上距离反应烧杯2开口所在的水平面上方20-30cm的高度固定拧紧有第一高度调整套27和第一水平调整套28，第一水平调整套28内穿设有一根第一水平支撑杆29，水平支撑杆29的右端固连有一个用于承托小型碱液储存罐15的方形托板30。
31.在纵向支撑杆26上距离碱液储存罐盖16所在的水平面上方5cm的高度固定拧紧第二高度调整套和第二水平调整套，第二水平调整套内穿设有一根第二水平支撑杆，第二水平支撑杆的右端固连有一个铁环31，铁环31的内圆环面上带有多组间隔均匀设置的输液软管夹持部用于夹住输液软管23，每组输液软管夹持部由两条间隔设置的向铁环31圆心方向延伸的竖条形的夹持肋条组成。
32.在纵向支撑杆26上距离第二支撑杆5cm的高度固定拧紧第三高度调整套和第三水平调整套，第三水平调整套内穿设有一根第三水平支撑杆，第三水平支撑杆的右端固连有一用于承托锥形漏斗18并使锥形漏斗18的导流管17穿过的圆环形结构的托环32，导流管17穿过托环32并使锥形漏斗18承托在托环32中。托环32的内环面上覆有一层防止与锥形漏斗18硬性碰撞的保护垫。
33.使用本实用新型所述的一种用于含铝水铁矿制备的ph值调节装置进行实验的过程如下：
34.首先，分别称取40.4g的fe(no3)3·
9h2o和37.5g的al(no3)3·
9h2o固体于反应烧杯2中，配成1l的反应液，此时fe/al的摩尔比为1:1。打开磁力搅拌器1的电源开关键5，转动转速调节按钮4调节转速为300r/min，其充分溶解后，开启ph计10，由ph值显示屏13读出反应液的ph值在2.8左右。通过锥形漏斗18在小型碱液储存罐15中加入1mol/l的naoh溶液，调节由一次性输液器改装后的滴液管道21上的流量调节器24，在滴壶22中观察滴速，控制碱液以连续的液滴状滴入反应烧杯2中，持续15min，待ph调至6.5时，调节流量调节器24，保持较慢滴速滴入碱液，此时由于反应液变的粘稠，磁力搅拌转子6的转动变慢，调节磁力搅拌器1的转速调节按钮4调节转速为350r/min，以5秒一滴的滴速继续滴加碱液，待ph稳定后再滴加下一滴，直至反应液的ph值调节至7.3～7.7之间，关闭流量调节器24，持续磁力搅拌30min，在此期间继续用碱液微调ph值使其稳定在7.5
±
0.2。然后，停止磁力搅拌，将悬浊液静置30min后倒出上清液并用去离子水洗涤沉淀物至少三次。洗涤过后，将沉淀物倒入离心管中以10000r/min的转速离心10min。将所获得的沉淀物冷冻干燥，然后研磨并过100目标准筛，制得含铝水铁矿颗粒，放进4℃的冰箱中暂存，用于研究其对重金属等污染物的吸附作用及其晶相转化过程中对某些有机污染物的降解作用。