一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置的制作方法

1.本发明涉及实验设备技术领域，具体涉及一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置。


背景技术：

2.重金属的不可降解性决定了其将长期存在于土壤中，为了降低重金属污染物的生物有效性以及迁移性，在众多重金属污染治理技术中，重金属的稳定化技术被认为是经济有效、且对环境扰动较小的修复技术，已日渐受到重视，并逐渐应用于重金属污染场地的修复，零价铁技术因其操作工艺简单、处理效率高、运行费用低、能耗小、材料易得等特点，被视为一种较有潜力的土壤稳定修复技术。其中，纳米级别的零价铁具有普通毫米级或微米级零价铁不能比拟的还原吸附能力，能高效得将环境污染物，如含氯有机物、有毒金属、无机化合物转变为低毒或惰性的物质，越来越受到科研工作者的关注。
3.在改性纳米零价铁在土壤中的稳定性和迁移性研究过程中，需要配制多个实验样本，然而传统的实验装置每一次仅能够对一个实验样本进行试验研究，严重影响了改性纳米零价铁在土壤中的稳定性和迁移性的实验效率。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置。
5.本发明的技术方案为：一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置，包括实验箱、土样加注组件、试剂加注组件和渗透液收集组件；实验箱内部从上至下依次设置有第一凸台和第二凸台；实验箱内底部且位于第二凸台下端设置有限位板，限位板呈矩阵分布有数个限位孔；
6.土样加注组件包括试管架和土壤试管；试管架包括分别活动卡接在第一凸台和第二凸台上的上卡板和下卡板、设置在上卡板和下卡板之间的拉杆；上卡板和下卡板上均设置与有限位孔数量对应一致的试管插孔；土壤试管的数量与试管插孔的数量对应一致，且各个土壤试管依次贯穿上卡板和下卡板上的试管插孔后与对应位置处的限位孔抵接；各个土壤试管底部均设置有连接管，连接管上设置有出液槽；
7.试剂加注组件包括活动卡接在实验箱上端的支撑架、滑动卡接在支撑架内部上端且外壁上滑动卡接有滑动套的导向横杆和通过连接板活动卡接在滑动套一侧的试剂管；
8.渗透液收集组件包括活动卡接在实验箱内底部的移动座和数个均匀分布在移动座上的收集瓶；移动座的两侧均设置有贯穿实验箱且与实验箱滑动卡接的延伸板，实验箱的两个侧壁上均设置有与延伸板连接的电动推杆；收集瓶的数量与土壤试管的数量对应一致；各个收集瓶的上端均设置有贯穿对应位置处的限位孔后与连接管活动插接的对接插管，各个对接插管上均设置有进液槽。
9.进一步地，还包括超声震荡组件，超声震荡组件包括超声波发生器、超声换能板和
第一微型电机；超声波发生器设置在实验箱的侧壁上，超声换能板成对设置有数组，且分别与超声波发生器电性连接，每一组的两个超声换能板分别设置在每一列的各个土壤试管的两侧，各个超声换能板靠近土壤试管的一侧均设置有试管夹持槽，每一组的两个超声换能板的两端均设置有贯穿实验箱且与实验箱滑动卡接的推动板，位于实验箱同侧且同一组的两个推动板上均活动铰接有调节板，两个调节板的端部活动铰接；实验箱外部两侧且与超声换能板位置对应处均设置有第一设备箱，两个第一设备箱内部均滑动卡接有压板，压板与对应侧的各个调节板的铰接点活动铰接；第一微型电机设置有两个，两个第一微型电机分别一一对应设置在两个第一设备箱内部，两个第一微型电机的输出轴上均设置有与对应侧的压板螺纹连接的推动丝杠；通过两个第一微型电机分别带动两个推动丝杠旋转，从而使两个压板相互远离，利用压板拉动对应位置处调节板靠近第一设备箱，从而使每一组的两个超声换能板相互靠近后与土壤试管接触，对土壤样本与试剂进行超声处理，有利于提高试剂与土壤样本的混合效果。
10.进一步地，还包括离心组件，离心组件包括第二微型电机和旋转套；旋转套的数量与限位孔的数量对应一致，且各个旋转套分别一一对应转动卡接在各个限位孔内部；各个旋转套上端均设置有与对应位置处的土壤试管卡接的固定套，各个旋转套外部下端均套设有连接带轮；实验箱的侧壁上设置有第二设备箱，第二微型电机设置有数个，各个第二微型电机均匀分布在第二设备箱内部，且各个第二微型电机的输出轴上均设置有主带轮，各个主带轮与每一列的各个连接带轮之间通过皮带连接；通过第二微型电机带动旋转套旋转，从而使得各个土壤试管转动，有利于试剂与土壤样本的快速分离，从而提高实验效率。
11.进一步地，固定套内部通过夹紧弹簧设置有数个弹性夹持块，弹性夹持块上设置有防滑凸起；通过在固定套上设置弹性夹持块，有利于提高土壤试管与固定套连接的的稳定性。
12.进一步地，各个试管插孔内部均设置有旋转套，各个旋转套的内壁上均设置有橡胶防护圈；通过设置旋转套和橡胶防护圈能够避免土壤试管旋转过程中与上卡板和下卡板之间摩擦而损坏，从而提高装置的可靠性。
13.进一步地，对接插管与收集瓶螺纹连接，对接插管内部滑动卡接有密封塞，密封塞上设置有贯穿对接插管上端且套设有密封弹簧的浮动杆；螺纹连接的接插管便于对收集瓶内部渗透液进行转移；同时，当浮动杆脱离试管插孔时，密封塞在密封弹簧的作用下密封进液槽，从而避免了收集瓶内部渗透液转移过程中受外界环境干扰，从而提高了实验结果的准确性。
14.进一步地，移动座上滑动卡接有抽拉板，收集瓶设置在抽拉板上，实验箱的侧壁上且与移动座位置对应处活动铰接有箱门；通过设置抽拉板和箱门，便于对收集瓶进行批量化转移。
15.进一步地，试剂管上设置有刻度标识；通过在试剂管上设置刻度标识，便于对试剂用量进行精准控制，从而促进了实验结果代表性。
16.进一步地，还包括plc控制器，plc控制器分别与电动推杆、声波发生器和第一微型电机电性连接；通过设置plc控制器，有利于提高本发明的自动化程度，从而提高了工作效率。
17.进一步地，抽拉板与收集瓶连接处设置有定位座；通过设置定位座有利于提高收
集瓶与土壤试管对接的可靠性。
18.进一步地，出液槽上设置有过滤网；通过设置过滤网能够避免土壤试管内部土壤样本通过出液槽进入收集瓶内部而对实验结果产生干扰。
19.本发明的使用方法包括以下步骤：
20.s1、根据实验需求选择土壤试管的数量，并将各个土壤试管插入上卡板和下卡板上对应的试管插孔内部，然后将试管架置入实验箱内部，并使上卡板和下卡板分别与第一凸台、第二凸台卡接；
21.s2、在移动座上放置与各个土壤试管位置对应处放置收集瓶，并通过电动推杆带动移动座在试验箱内部向上移动，并最终使收集瓶上的对接插管插入土壤试管上的连接管，此时进液槽与出液槽相互错开；
22.s3、向各个土壤试管中注入不同的土壤样本，然后向试剂管中加入改性纳米零价铁试剂，并使改性纳米零价铁试剂通过试剂管进入土壤试管中，与土壤样本混合；
23.s4、当改性纳米零价铁试剂与土壤样本反应一定时间后，通过电动推杆带动移动座在试验箱内部向下移动，使得进液槽与出液槽相互重合，此时土壤样本中渗透液进入收集瓶中进行收集；
24.s5、对收集瓶中渗透液进行转移，并进行实验检测。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：
26.第一、本发明结构设计合理，能够同时对多个土壤样本进行实验研究，有效提高了有机污染土壤修复机理的实验研究效率，对于有机污染土壤的修复治理具有指导意义；
27.第二、本发明的能够同时对不同改性纳米零价铁的自身稳定性以及在重金属污染土壤中的稳定性和迁移性进行实验研究，从而便于研究稳定剂性质的不同对改性纳米零价铁性质的影响；
28.第三、通过本发明能够进行多组平行试验，为改性纳米零价铁稳定化重金属复合污染土壤的可行性提供理论依据。
附图说明
29.图1是本发明的纵剖图；
30.图2是本发明的主视图；
31.图3是本发明的俯视图；
32.图4是本发明的超声波发生器与实验箱的连接示意图；
33.图5是本发明图1中a处的局部放大示意图；
34.图6是本发明图1中b处的局部放大示意图；
35.图7是本发明的抽拉板与移动座的连接示意图；
36.图8是本发明的超声换能板与实验箱的连接示意图；
37.图9是发明的旋转套与土壤试管的连接示意图；
38.图10是本发明的第二微型电机与旋转套的连接示意图；
39.其中，1-实验箱、10-第一凸台、11-第二凸台、12-限位板、120-限位孔、2-土样加注组件、20-试管架、200-上卡板、201-下卡板、202-拉杆、203-试管插孔、204-旋转套、205-橡胶防护圈、21-土壤试管、22-连接管、220-出液槽、3-试剂加注组件、30-支撑架、31-导向横
杆、32-试剂管、320-连接板、33-滑动套、4-渗透液收集组件、40-移动座、400-延伸板、41-收集瓶、410-对接插管、411-进液槽、412-密封塞、413-密封弹簧、414-浮动杆、42-电动推杆、43-抽拉板、430-箱门、431-定位座、5-超声震荡组件、50-超声波发生器、51-超声换能板、510-试管夹持槽、511-推动板、512-调节板、52-第一微型电机、520-推动丝杠、53-第一设备箱、530-压板、6-离心组件、60-第二微型电机、600-主带轮、61-旋转套、610-固定套、611-连接带轮、612-夹紧弹簧、613-弹性夹持块、62-第二设备箱。
具体实施方式
40.实施例1
41.如图1所示的一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置，包括实验箱1、土样加注组件2、试剂加注组件3和渗透液收集组件4；实验箱1内部从上至下依次设置有第一凸台10和第二凸台11；实验箱1内底部且位于第二凸台11下端设置有限位板12，限位板10呈5
×
3矩阵分布有15个限位孔120；
42.如图1、3、5、6所示，土样加注组件2包括试管架20和土壤试管21；试管架20包括分别活动卡接在第一凸台10和第二凸台11上的上卡板200和下卡板201、设置在上卡板200和下卡板201之间的拉杆202；上卡板200和下卡板201上均设置与有限位孔120数量对应一致的试管插孔203；土壤试管21的数量与试管插孔203的数量对应一致，且各个土壤试管21依次贯穿上卡板200和下卡板201上的试管插孔203后与对应位置处的限位孔120抵接；各个土壤试管21底部均设置有连接管22，连接管22上设置有出液槽220；
43.如图1、2所示，试剂加注组件3包括活动卡接在实验箱1上端的支撑架30、滑动卡接在支撑架30内部上端且外壁上滑动卡接有滑动套33的导向横杆31和通过连接板320活动卡接在滑动套33一侧的试剂管32；
44.如图1、6所示，渗透液收集组件4包括活动卡接在实验箱1内底部的移动座40和15个均匀分布在移动座40上的收集瓶41；移动座40的两侧均设置有贯穿实验箱1且与实验箱1滑动卡接的延伸板400，实验箱1的两个侧壁上均设置有与延伸板400连接的电动推杆42；收集瓶41的数量与土壤试管21的数量对应一致；各个收集瓶41的上端均设置有贯穿对应位置处的限位孔120后与连接管22活动插接的对接插管410，各个对接插管410上均设置有进液槽411，电动推杆42为市售产品，且由于外部电源供电。
45.实施例2
46.如图1所示的一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置，包括实验箱1、土样加注组件2、试剂加注组件3、渗透液收集组件4和超声震荡组件5；实验箱1内部从上至下依次设置有第一凸台10和第二凸台11；实验箱1内底部且位于第二凸台11下端设置有限位板12，限位板10呈5
×
3矩阵分布有15个限位孔120；
47.如图1、3、5、6所示，土样加注组件2包括试管架20和土壤试管21；试管架20包括分别活动卡接在第一凸台10和第二凸台11上的上卡板200和下卡板201、设置在上卡板200和下卡板201之间的拉杆202；上卡板200和下卡板201上均设置与有限位孔120数量对应一致的试管插孔203；土壤试管21的数量与试管插孔203的数量对应一致，且各个土壤试管21依次贯穿上卡板200和下卡板201上的试管插孔203后与对应位置处的限位孔120抵接；各个土壤试管21底部均设置有连接管22，连接管22上设置有出液槽220；
48.如图1、2所示，试剂加注组件3包括活动卡接在实验箱1上端的支撑架30、滑动卡接在支撑架30内部上端且外壁上滑动卡接有滑动套33的导向横杆31和通过连接板320活动卡接在滑动套33一侧的试剂管32；
49.如图1、6所示，渗透液收集组件4包括活动卡接在实验箱1内底部的移动座40和15个均匀分布在移动座40上的收集瓶41；移动座40的两侧均设置有贯穿实验箱1且与实验箱1滑动卡接的延伸板400，实验箱1的两个侧壁上均设置有与延伸板400连接的电动推杆42；收集瓶41的数量与土壤试管21的数量对应一致；各个收集瓶41的上端均设置有贯穿对应位置处的限位孔120后与连接管22活动插接的对接插管410，各个对接插管410上均设置有进液槽411；
50.如图1、2、4、8所示，超声震荡组件5包括超声波发生器50、超声换能板51和第一微型电机52；超声波发生器50设置在实验箱1的侧壁上，超声换能板51成对设置有5组，且分别与超声波发生器50电性连接，每一组的两个超声换能板51分别设置在每一列的各个土壤试管21的两侧，各个超声换能板51靠近土壤试管21的一侧均设置有试管夹持槽510，每一组的两个超声换能板51的两端均设置有贯穿实验箱1且与实验箱滑动卡接的推动板511，位于实验箱1同侧且同一组的两个推动板511上均活动铰接有调节板512，两个调节板512的端部活动铰接；实验箱1外部两侧且与超声换能板51位置对应处均设置有第一设备箱53，两个第一设备箱53内部均滑动卡接有压板530，压板530与对应侧的各个调节板512的铰接点活动铰接；第一微型电机52设置有两个，两个第一微型电机52分别一一对应设置在两个第一设备箱53内部，两个第一微型电机52的输出轴上均设置有与对应侧的压板53螺纹连接的推动丝杠520；电动推杆42、超声波发生器50和第一微型电机52均为市售产品，且均由于外部电源供电。
51.实施例3
52.如图1所示的一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置，包括实验箱1、土样加注组件2、试剂加注组件3、渗透液收集组件4、超声震荡组件5和离心组件6；实验箱1内部从上至下依次设置有第一凸台10和第二凸台11；实验箱1内底部且位于第二凸台11下端设置有限位板12，限位板10呈5
×
3矩阵分布有15个限位孔120；
53.如图1、3、5、6所示，土样加注组件2包括试管架20和土壤试管21；试管架20包括分别活动卡接在第一凸台10和第二凸台11上的上卡板200和下卡板201、设置在上卡板200和下卡板201之间的拉杆202；上卡板200和下卡板201上均设置与有限位孔120数量对应一致的试管插孔203；土壤试管21的数量与试管插孔203的数量对应一致，且各个土壤试管21依次贯穿上卡板200和下卡板201上的试管插孔203后与对应位置处的限位孔120抵接；各个土壤试管21底部均设置有连接管22，连接管22上设置有出液槽220；
54.如图1、2所示，试剂加注组件3包括活动卡接在实验箱1上端的支撑架30、滑动卡接在支撑架30内部上端且外壁上滑动卡接有滑动套33的导向横杆31和通过连接板320活动卡接在滑动套33一侧的试剂管32；
55.如图1、6所示，渗透液收集组件4包括活动卡接在实验箱1内底部的移动座40和15个均匀分布在移动座40上的收集瓶41；移动座40的两侧均设置有贯穿实验箱1且与实验箱1滑动卡接的延伸板400，实验箱1的两个侧壁上均设置有与延伸板400连接的电动推杆42；收集瓶41的数量与土壤试管21的数量对应一致；各个收集瓶41的上端均设置有贯穿对应位置
处的限位孔120后与连接管22活动插接的对接插管410，各个对接插管410上均设置有进液槽411；
56.如图1、2、4、8所示，超声震荡组件5包括超声波发生器50、超声换能板51和第一微型电机52；超声波发生器50设置在实验箱1的侧壁上，超声换能板51成对设置有5组，且分别与超声波发生器50电性连接，每一组的两个超声换能板51分别设置在每一列的各个土壤试管21的两侧，各个超声换能板51靠近土壤试管21的一侧均设置有试管夹持槽510，每一组的两个超声换能板51的两端均设置有贯穿实验箱1且与实验箱滑动卡接的推动板511，位于实验箱1同侧且同一组的两个推动板511上均活动铰接有调节板512，两个调节板512的端部活动铰接；实验箱1外部两侧且与超声换能板51位置对应处均设置有第一设备箱53，两个第一设备箱53内部均滑动卡接有压板530，压板530与对应侧的各个调节板512的铰接点活动铰接；第一微型电机52设置有两个，两个第一微型电机52分别一一对应设置在两个第一设备箱53内部，两个第一微型电机52的输出轴上均设置有与对应侧的压板53螺纹连接的推动丝杠520；
57.如图1、4、9、10所示，离心组件6包括第二微型电机60和旋转套61；旋转套61的数量与限位孔120的数量对应一致，且各个旋转套61分别一一对应转动卡接在各个限位孔120内部；各个旋转套61上端均设置有与对应位置处的土壤试管21卡接的固定套610，各个旋转套61外部下端均套设有连接带轮611；实验箱1的侧壁上设置有第二设备箱62，第二微型电机60设置有3个，各个第二微型电机60均匀分布在第二设备箱62内部，且各个第二微型电机60的输出轴上均设置有主带轮600，各个主带轮600与每一列的各个连接带轮611之间通过皮带连接；固定套610内部通过夹紧弹簧612设置有数个弹性夹持块613，弹性夹持块613上设置有防滑凸起；电动推杆42、超声波发生器50、第一微型电机52和第二微型电机60均为市售产品，且均由于外部电源供电。
58.实施例4
59.如图1所示的一种改性纳米零价铁多样本分析用一体化实验装置，包括实验箱1、土样加注组件2、试剂加注组件3、渗透液收集组件4、超声震荡组件5、离心组件6和plc控制器；实验箱1内部从上至下依次设置有第一凸台10和第二凸台11；实验箱1内底部且位于第二凸台11下端设置有限位板12，限位板10呈5
×
3矩阵分布有15个限位孔120；
60.如图1、3、5、6所示，土样加注组件2包括试管架20和土壤试管21；试管架20包括分别活动卡接在第一凸台10和第二凸台11上的上卡板200和下卡板201、设置在上卡板200和下卡板201之间的拉杆202；上卡板200和下卡板201上均设置与有限位孔120数量对应一致的试管插孔203；土壤试管21的数量与试管插孔203的数量对应一致，且各个土壤试管21依次贯穿上卡板200和下卡板201上的试管插孔203后与对应位置处的限位孔120抵接；各个土壤试管21底部均设置有连接管22，连接管22上设置有出液槽220；出液槽220上设置有过滤网；各个试管插孔203内部均设置有旋转套204，各个旋转套204的内壁上均设置有橡胶防护圈205；
61.如图1、2所示，试剂加注组件3包括活动卡接在实验箱1上端的支撑架30、滑动卡接在支撑架30内部上端且外壁上滑动卡接有滑动套33的导向横杆31和通过连接板320活动卡接在滑动套33一侧的试剂管32；试剂管32上设置有刻度标识；
62.如图1、6、7所示，渗透液收集组件4包括活动卡接在实验箱1内底部的移动座40和
15个均匀分布在移动座40上的收集瓶41；移动座40的两侧均设置有贯穿实验箱1且与实验箱1滑动卡接的延伸板400，实验箱1的两个侧壁上均设置有与延伸板400连接的电动推杆42；收集瓶41的数量与土壤试管21的数量对应一致；各个收集瓶41的上端均设置有贯穿对应位置处的限位孔120后与连接管22活动插接的对接插管410，各个对接插管410上均设置有进液槽411；对接插管410与收集瓶41螺纹连接，对接插管410内部滑动卡接有密封塞412，密封塞412上设置有贯穿对接插管410上端且套设有密封弹簧413的浮动杆414；移动座40上滑动卡接有抽拉板43，收集瓶41设置在抽拉板43上，实验箱1的侧壁上且与移动座40位置对应处活动铰接有箱门430；抽拉板43与收集瓶41连接处设置有定位座431；
63.如图1、2、4、8所示，超声震荡组件5包括超声波发生器50、超声换能板51和第一微型电机52；超声波发生器50设置在实验箱1的侧壁上，超声换能板51成对设置有5组，且分别与超声波发生器50电性连接，每一组的两个超声换能板51分别设置在每一列的各个土壤试管21的两侧，各个超声换能板51靠近土壤试管21的一侧均设置有试管夹持槽510，每一组的两个超声换能板51的两端均设置有贯穿实验箱1且与实验箱滑动卡接的推动板511，位于实验箱1同侧且同一组的两个推动板511上均活动铰接有调节板512，两个调节板512的端部活动铰接；实验箱1外部两侧且与超声换能板51位置对应处均设置有第一设备箱53，两个第一设备箱53内部均滑动卡接有压板530，压板530与对应侧的各个调节板512的铰接点活动铰接；第一微型电机52设置有两个，两个第一微型电机52分别一一对应设置在两个第一设备箱53内部，两个第一微型电机52的输出轴上均设置有与对应侧的压板53螺纹连接的推动丝杠520；
64.如图1、4、9、10所示，离心组件6包括第二微型电机60和旋转套61；旋转套61的数量与限位孔120的数量对应一致，且各个旋转套61分别一一对应转动卡接在各个限位孔120内部；各个旋转套61上端均设置有与对应位置处的土壤试管21卡接的固定套610，各个旋转套61外部下端均套设有连接带轮611；实验箱1的侧壁上设置有第二设备箱62，第二微型电机60设置有3个，各个第二微型电机60均匀分布在第二设备箱62内部，且各个第二微型电机60的输出轴上均设置有主带轮600，各个主带轮600与每一列的各个连接带轮611之间通过皮带连接；固定套610内部通过夹紧弹簧612设置有数个弹性夹持块613，弹性夹持块613上设置有防滑凸起；
65.plc控制器分别与电动推杆42、超声波发生器50、第一微型电机52和第二微型电机60电性连接，plc控制器、电动推杆42、超声波发生器50、第一微型电机52和第二微型电机60均为市售产品。