一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

一种淋溶模拟装置及系统的制作方法

2022-04-07 06:12:03 来源:中国专利 TAG:


1.本实用新型涉及模拟装置技术领域,尤其涉及一种淋溶模拟装置及系统。


背景技术:

2.土地作为地球上最重要的稀缺资源,是人类赖以生存的基础,也是构成生物圈的重要基本要素。在土壤当中富集和迁移转化重金属,很容易就会导致土壤污染,进入新世纪,重金属污染的情况逐渐增加,对我们国家的各项水质,生态环境以及人身安全造成伤害。重金属溶液在土层表面形成漫流时重金属将随着水分下渗,并在土壤中形成纵向的迁移扩散,由于重金属在土壤中存在有多种形态,造成土壤在纵向分层上的不同层次的重金属污染,并且通过植物吸收作用可以进入食物链中,危害人类健康。
3.重金属进入土壤中会发生一系列的物理和化学反应,土壤中的重金属将连续不断地进行溶解沉淀、吸附与解吸、络合与解离,氧化与还原及其反应,通过这些物理和化学变化,重金属在土壤中的空间位置和形态变化产生了迁移,由于田间实验收集滤液以及不同深度土样的困难性,因此研究土壤重金属纵向迁移特征大多采用室内模拟实验,然而当前实验室使用的土柱模拟装置仅仅考虑了单一环境下土壤元素的纵向迁移转化规律,对于多种环境干扰下的迁移转化规律少有研究,因而导致对土壤纵向淋溶迁移特征研究得不够全面,本装置则可以通过对环境的模拟,更加接近真实环境从而对土壤纵向淋溶分析元素迁移特征。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本实用新型的目的在于提出一种实施可靠、还原度和仿真度高的淋溶模拟装置及系统。
5.为了实现上述的技术目的,本实用新型所采用的技术方案为:
6.一种淋溶模拟装置,用于土壤中重金属纵向迁移的模拟,其包括:
7.淋溶柱,竖直设置,其上端设为进液端且依序设有缓冲层和第一过滤层,其下端设为出液端且设有第二过滤层,其中,第一过滤层和第二过滤层之间设置有柱状土壤样;
8.支架,设置在淋溶柱一侧,且与淋溶柱连接,将淋溶柱竖直固定;
9.出样机构,设置在淋溶柱的下端且其上端与淋溶柱下端之间形成有缓冲腔,所述出样机构的下端设有溶解样出样口和全样出样口;
10.全样收集容器,与出样机构的全样出样口连接;
11.溶解样收集容器,与溶解样出样口连接。
12.作为一种可能的实施方式,进一步,所述淋溶柱的侧面竖直间隔设置有多个取样口,且取样口上均连接有第一阀,所述淋溶柱内对应取样口位置还平铺设置有填料层。
13.作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述缓冲层为玻璃珠平铺形成的玻璃珠层,所述第一过滤层、第二过滤层和填料层均为石英砂平铺形成的石英砂层;所述第一过滤层和柱状土壤样上端之间还设有无纺纱布层,所述第二过滤层和出样机构之间还设有无磷
过滤网层;
14.其中,全样收集容器和溶解样收集容器的上端均设有弹性材质成型的封口膜,所述溶解样出样口穿过封口膜且穿入到溶解样收集容器内,所述全样出洋口穿过封口膜且穿入到全样收集容器内;
15.另外,所述溶解样出样口和全样出洋口上均设有电控阀。
16.作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述出样机构包括:
17.分样器,为上端面敞开的筒状结构,其内部通过分隔板分隔形成有相互并排的溶解样腔室和全样腔室,所述溶解样出样口设置在溶解样腔室下端,所述全样出样口设置在全样腔室下端,所述分样器上端与淋溶柱下端之间形成有缓冲腔;
18.挡板组件,设置在分样器上端,且由挡板组件将分样器与缓冲腔分隔或连通;
19.滤膜,可拆卸设置在溶解样腔室上端,且用于过滤流入至溶解样腔室的淋溶液。
20.作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述缓冲腔内设置有搅拌组件,所述搅拌组件包括:
21.第一电机,通过支架设置在缓冲腔上端中心,其驱动端竖直朝下;
22.搅拌件,与第一电机的驱动端连接,且用于搅拌进入到缓冲腔内的淋溶液。
23.作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述挡板组件包括:
24.第一连接套,其上端套接在淋溶柱的下端外壁,其下端设有一对相对设置的第一扇形阀板,一对第一扇形阀板之间形成一对第一扇形间隙且第一扇形阀板的弧度大于第一扇形间隙;
25.第二连接套,转动套接在第一连接套下端且其内部设有一对相对设置的第二扇形阀板,第二扇形阀板的弧度大于第一扇形间隙且与第一扇形阀板相贴,由第二连接套的旋转,带动一对第二扇形阀板与一对第一扇形间隙正对或错位,使第一扇形间隙被封闭或解除封闭;
26.其中,所述分样器的上端转动套接在第二连接套的下部,且分样器的溶解样腔室和全样腔室分别与一对第一扇形间隙一一对应并正对。
27.作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述挡板组件还包括:
28.第二电机,固定设置在分样器侧壁上,其驱动端延伸至第二连接套的上部;
29.环形齿轮,固定套设在第二连接套的外部外壁上;
30.驱动齿轮,设置在第二电机的驱动端上且与环形齿轮啮合连接,且用于驱动环形齿轮带动第二连接套旋转。
31.基于上述的装置,本实用新型还提供一种模拟重金属纵向迁移的系统,其包括上述所述的淋溶模拟装置,其还包括:
32.外壳,为下端敞开的壳体结构且将淋溶模拟装置罩设其中;
33.日照模拟组件,设置在外壳内的顶部且其光线输出端竖直朝下并用于提供光照模拟;
34.降雨模拟组件,其输出端设置在外壳内的顶部且用于输入淋溶液和模拟降雨;
35.气温模拟组件,其输出端连接至外壳内且用于输入预设湿度和温度的空气;
36.控制器,分别与电控阀、第一电机、第二电机、日照模拟组件、气温模拟组件和降雨模拟组件连接并控制工作启闭。
37.作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述外壳为透明材质成型;
38.所述日照模拟组件包括灯板和与灯板连接的调光模块,所述灯板固定在外壳内的顶部,所述调光模块与灯板和外部供电电源连接且用于调节灯板输出光强,所述调光模块还与控制器连接;
39.所述气温模拟组件包括进气管、风机、湿度传感器和气源,所述湿度传感器设置在外壳内的顶部,所述气源用于供应预设湿度和温度的空气,所述风机设置在外壳内且通过进气管与气源连接,且用于将气源引导输入至外壳内,所述气源、湿度传感器和风机还与控制器连接且由控制器控制启闭;
40.所述降雨模拟组件包括:
41.液体容器,为三个且分别用于容置预设ph的淋溶液、水和去离子水,其中,所述的水为非去离子水;
42.输送管,与液体容器的数量一一对应且一端与对应的液体容器连接,另一端延伸至外壳内的上部并位于淋溶柱上方;
43.喷头,与输送管一一对应且固定连接在输送管的另一端;
44.水泵,与输送管一一对应且连接在输送管上并用于将输送管对应液体容器内的液体送至喷头输出;
45.其中,所述水泵与控制器连接且由控制器控制启闭;
46.另外,所述分样器的溶解样腔室和全样腔室内均设有液位传感器,该液位传感器与控制器连接。
47.基于上述的系统,本实用新型还提供模拟重金属纵向迁移的系统的使用方法,其包括如下步骤:
48.s01、根据预设条件启闭日照模拟组件、气温模拟组件;
49.s02、根据预设条件启动液体容器之一对应的水泵,令该水泵对应输送管的喷头喷淋出淋溶液;
50.s03、淋溶液下落至淋溶柱上端,并依序经过缓冲层、第一过滤层、无纺纱布层、柱状土壤样、第二过滤层和无磷过滤网层后,进入到缓冲腔;
51.s04、第一电机启动,带动搅拌件对淋溶液进行搅拌处理预设时长;
52.s05、第二电机启动,带动第二连接套旋转,使一对第二扇形阀板与一对第一扇形间隙错位,令缓冲腔内经搅拌的淋溶液分别落入到分样器的溶解样腔室和全样腔室,其中,流入至溶解样腔室的淋溶液被滤膜过滤后,形成溶解样;
53.s06、液位传感器在感应到溶解样腔室和全样腔室中的液位达到预设高度时,控制溶解样腔室和全样腔室对应的电控阀启动,令溶解样腔室和/或全样腔室中的溶液落入到溶解样收集容器或全样收集容器。
54.采用上述的技术方案,本实用新型与现有技术相比,其具有的有益效果为:本方案巧妙性通过淋溶柱进行容置柱状土壤样,然后配合淋溶柱上端的缓冲层、第一过滤层和下端的第二过滤层进行模拟土壤结构,淋溶柱下端设置的出样机构和全样收集容器、溶解样收集容器能够进行辅助收集通过柱状土壤样的淋溶液,而出样机构的出样器设置为具有相互并排的溶解样腔室和全样腔室来进行分别收集溶解样和全样,使得可以直接通过出样机构来获取两种试样,而基于该装置,本方案进一步通过外壳、日照模拟组件、降雨模拟组件、
气温模拟组件来模拟室外环境,令所获取的试样能够更接近户外实地,提高了模拟场景与现实场景的一致性。
附图说明
55.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
56.图1是本实用新型装置的其中一种简要实施结构示意图;
57.图2是本实用新型装置的分样器与挡板组件的简要连接结构示意图;
58.图3为图2所示配合结构的简要三维爆炸结构示意图,其中,第二电机和驱动齿轮未示出;
59.图4为本实用新型方案装置的挡板组件的其中一种状态示意图,其示出了一对第二扇形阀板与一对第一扇形间隙错位,使第一扇形间隙解除封闭的状态;
60.图5为本实用新型方案装置的挡板组件的另一种状态示意图,其示出了一对第二扇形阀板与一对第一扇形间隙正对,使第一扇形间隙被封闭的状态;
61.图6为本实用新型方案系统的简要实施结构示意图;
62.图7为本实用新型方案系统的简要使用流程示意图。
具体实施方式
63.下面结合附图和实施例,对本实用新型作进一步的详细描述。特别指出的是,以下实施例仅用于说明本实用新型,但不对本实用新型的范围进行限定。同样的,以下实施例仅为本实用新型的部分实施例而非全部实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
64.如图1所示,本方案一种淋溶模拟装置,用于土壤中重金属纵向迁移的模拟,其包括:
65.淋溶柱1,竖直设置,其上端设为进液端且依序设有缓冲层11和第一过滤层12,其下端设为出液端且设有第二过滤层14,其中,第一过滤层12和第二过滤层14之间设置有柱状土壤样18;
66.支架2,设置在淋溶柱1一侧,且与淋溶柱1连接,将淋溶柱1竖直固定;
67.出样机构,设置在淋溶柱1的下端且其上端与淋溶柱1下端之间形成有缓冲腔19,所述出样机构的下端设有溶解样出样口35和全样出样口34;
68.全样收集容器4,与出样机构的全样出样口34连接;
69.溶解样收集容器5,与出样机构的溶解样出样口35连接
70.试验台101,设置在支架2、全样收集容器4和溶解样收集容器5下方,且用于支撑支架2、全样收集容器4和溶解样收集容器5。
71.其中,为了便于在试验模拟时进行对不同高度的淋溶液进行取样检测,本方案中,作为一种可能的实施方式,进一步,所述淋溶柱1的侧面竖直间隔设置有多个取样口,且取样口上均连接有第一阀16,所述淋溶柱1内对应取样口位置还平铺设置有填料层17,其中,
填料层17的主要作用在于对淋溶柱1内的淋溶液进行初步过滤,使经第一阀16输出的采样溶液能够尽可能少地夹带土壤,尤其是大颗粒土壤;本方案中,取样口的数量为5个,对应第一阀16的数量为5个,每个取样点的竖直高度间隔为20cm,每个第一阀16对应平铺的填料层17厚度为2cm。
72.另外,淋溶柱1的外壁上设置有不透光的封面膜,该封面膜的主要作用在于对淋溶柱1内部进行遮光,用以模拟柱状土壤样18处于深层土壤环境,防止外部光照的介入而影响各项检测元素,使其发生变化。
73.本方案中,作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述缓冲层11为玻璃珠平铺形成的玻璃珠层,其主要作用在于控制淋溶液的流速,使其尽可能地达到模拟外界地表流水的效果。
74.而在过滤层和填料层的选材上,本方案所述第一过滤层12、第二过滤层14和填料层17均为石英砂平铺形成的石英砂层;同时,所述第一过滤层12和柱状土壤样18上端之间还设有无纺纱布层13,所述第二过滤层14和出样机构之间还设有无磷过滤网层15。
75.其中,为了避免全样收集容器4和溶解样收集容器5的上端均设有弹性材质成型的封口膜,所述溶解样出样口穿过封口膜且穿入到溶解样收集容器5内,所述全样出洋口34穿过封口膜且穿入到全样收集容器4内;封口膜一方面作用在于避免外部空气进入到全样收集容器4和溶解样收集容器5,另一方面在于避免全样收集容器4和溶解样收集容器5内部的水分蒸发。
76.另外,所述溶解样出样口35和全样出洋口34上均设有电控阀36、37。
77.而作为一种实施规格,所述淋溶柱1可以为直径20cm,壁厚0.5cm的中空pvc圆柱体,而柱状土壤样18的高度可以为150cm。
78.在图1基础上,结合图2图5之一所示,本方案中,为了便于对经过柱状土壤样18的淋溶液进行输出和收集试样,作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述出样机构包括:
79.分样器3,为上端面敞开的筒状结构,其内部通过分隔板39分隔形成有相互并排的溶解样腔室32和全样腔室31,所述溶解样出样口35设置在溶解样腔室32下端,所述全样出样口34设置在全样腔室31下端,所述分样器3上端与淋溶柱1下端之间形成有缓冲腔19;
80.挡板组件6,设置在分样器3上端,且由挡板组件6将分样器3与缓冲腔19分隔或连通;
81.滤膜33,可拆卸设置在溶解样腔室32上端,且用于过滤流入至溶解样腔室32的淋溶液。
82.本方案中,作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述缓冲腔19内设置有搅拌组件7,所述搅拌组件7包括:
83.第一电机71,通过支架72设置在缓冲腔19上端中心,其驱动端竖直朝下;
84.搅拌件73,与第一电机71的驱动端连接,且用于搅拌进入到缓冲腔19内的淋溶液。
85.其中,挡板组件6可以应用手动操作启闭的现有装置,但手动操作的及时性和便利性存在局限性,因此,本方案,还提供一种方便控制且适用于本方案淋溶柱1的挡板组件,该挡板组件6包括:
86.第一连接套61,其上端套接在淋溶柱1的下端外壁,其下端设有一对相对设置的第一扇形阀板611,一对第一扇形阀板611之间形成一对第一扇形间隙612且第一扇形阀板611
的弧度大于第一扇形间隙612;
87.第二连接套62,转动套接在第一连接套61下端且其内部设有一对相对设置的第二扇形阀板621,第二扇形阀板621的弧度大于第一扇形间隙612且与第一扇形阀板611相贴,由第二连接套62的旋转,带动一对第二扇形阀板621与一对第一扇形间隙612正对或错位,使第一扇形间隙612被封闭或解除封闭。
88.其中,所述分样器3的上端转动套接在第二连接套62的下部,且分样器3的溶解样腔室32和全样腔室31分别与一对第一扇形间隙612一一对应并正对。
89.在该方案下,只需通过旋转第二连接套62即可实现缓冲腔19和分样器3的连通启闭,为了方便进行控制,本方案中,作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述挡板组件6还包括:
90.第二电机63,固定设置在分样器3侧壁上,其驱动端延伸至第二连接套62的上部;
91.环形齿轮622,固定套设在第二连接套62的外部外壁上;
92.驱动齿轮631,设置在第二电机63的驱动端上且与环形齿轮622啮合连接,且用于驱动环形齿轮622带动第二连接套62旋转。
93.其中,图1所示的挡板组件6为简要示意图,而没有附加环形齿轮622和第二电机63时,仅凭手动旋转第二连接套62亦可实现第一扇形间隙612的状态切换。
94.在图1至图5之一所示的基础上,进一步结合图6,本方案还提供一种模拟重金属纵向迁移的系统,其包括上述所述的淋溶模拟装置,其还包括:
95.外壳8,为下端敞开的壳体结构且将淋溶模拟装置罩设其中;
96.日照模拟组件81,设置在外壳8内的顶部且其光线输出端竖直朝下并用于提供光照模拟;
97.降雨模拟组件,其输出端设置在外壳8内的顶部且用于输入淋溶液和模拟降雨;
98.气温模拟组件,其输出端连接至外壳内且用于输入预设湿度和温度的空气;
99.控制器9,分别与电控阀36、37、第一电机71、第二电机63、日照模拟组件、气温模拟组件和降雨模拟组件连接并控制工作启闭。
100.在本方案中,作为一种较优的选择实施方式,优选的,所述外壳8为透明材质成型;
101.所述日照模拟组件81包括灯板811和与灯板811连接的调光模块812,所述灯板811固定在外壳8内的顶部,所述调光模块812与灯板811和外部供电电源连接且用于调节灯板811输出光强,所述调光模块812还与控制器9连接;
102.所述气温模拟组件包括进气管821、风机822、湿度传感器823和气源824,所述湿度传感器823设置在外壳8内的顶部,所述气源824用于供应预设湿度和温度的空气,所述风机822设置在外壳8内且通过进气管821与气源824连接,且用于将气源824引导输入至外壳8内,所述气源824、湿度传感器823和风机822还与控制器9连接且由控制器9控制启闭;
103.所述降雨模拟组件包括:
104.液体容器83-1、83-2、83-3,为三个且分别用于容置预设ph的淋溶液、水和去离子水,其中,所述的水为非去离子水;
105.输送管85-1、85-2、85-3,与液体容器83的数量一一对应且一端与对应的液体容器83-1、83-2、83-3连接,另一端延伸至外壳8内的上部并位于淋溶柱上方;
106.喷头86-1、86-2、86-3,与输送管85-1、85-2、85-3一一对应且固定连接在输送管
85-1、85-2、85-3的另一端;
107.水泵84-1、84-2、84-3,与输送管85-1、85-2、85-3一一对应且连接在输送管85-1、85-2、85-3上并用于将输送管85-1、85-2、85-3对应液体容器83-1、83-2、83-3内的液体送至喷头86-1、86-2、86-3输出;
108.其中,所述水泵84-1、84-2、84-3与控制器9连接且由控制器9控制启闭;
109.另外,所述分样器3的溶解样腔室32和全样腔室31内均设有液位传感器38,该液位传感器38与控制器9连接。
110.而为了方便控制,可以进一步设置控制子单元91来单独控制水泵84-1、84-2、84-3、第一电机71、第二电机63、第一阀16。
111.结合图7所示,基于上述的系统,本方案还提供模拟重金属纵向迁移的系统的使用方法,其包括如下步骤:
112.s01、根据预设条件启闭日照模拟组件、气温模拟组件;
113.s02、根据预设条件启动液体容器之一对应的水泵,令该水泵对应输送管的喷头喷淋出淋溶液;
114.s03、淋溶液下落至淋溶柱上端,并依序经过缓冲层、第一过滤层、无纺纱布层、柱状土壤样、第二过滤层和无磷过滤网层后,进入到缓冲腔;
115.s04、第一电机启动,带动搅拌件对淋溶液进行搅拌处理预设时长;
116.s05、第二电机启动,带动第二连接套旋转,使一对第二扇形阀板与一对第一扇形间隙错位,令缓冲腔内经搅拌的淋溶液分别落入到分样器的溶解样腔室和全样腔室,其中,流入至溶解样腔室的淋溶液被滤膜过滤后,形成溶解样;
117.s06、液位传感器在感应到溶解样腔室和全样腔室中的液位达到预设高度时,控制溶解样腔室和全样腔室对应的电控阀启动,令溶解样腔室和/或全样腔室中的溶液落入到溶解样收集容器或全样收集容器。
118.以上所述仅为本实用新型的部分实施例,并非因此限制本实用新型的保护范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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