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膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置，具有過流緩沖裝置，防止膠體在沙柱段非正常沉積。該裝置通過智能實(shí)時(shí)方式測(cè)得在沙柱中遷移的膠體的濃度、溫度、pH值，及實(shí)驗(yàn)終止時(shí)取樣測(cè)量沿程截留膠體的量和粒徑分布情況，能有效地揭示膠體在多孔介質(zhì)中的遷移機(jī)理。本發(fā)明還公開該實(shí)驗(yàn)裝置的操作方法，能夠測(cè)出截留膠體沿程的量和粒徑分布情況，解決了以往沙柱實(shí)驗(yàn)中膠體沿程參數(shù)難以測(cè)量的問題。
【專利說明】膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利工程、環(huán)境工程和農(nóng)業(yè)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去有很多的學(xué)者通過沙柱實(shí)驗(yàn)來探究了膠體在多孔介質(zhì)中的截留量，只測(cè)量實(shí)驗(yàn)尾水的濃度，推算膠體的截留量，而把膠體在沙柱中的遷移過程看似黑箱，沒有進(jìn)一步探索，無法探究膠體在遷移過程中分層情況以及粒徑變化狀況，并且在具體實(shí)施過程中，還有如下困難，很多的參數(shù)難以直接測(cè)得，需經(jīng)過繁瑣的操作過程，以及一定推理轉(zhuǎn)化才能獲得，指示測(cè)量誤差很大。為正確且方便的獲得這些參數(shù)，如今設(shè)計(jì)一套實(shí)時(shí)智能的實(shí)驗(yàn)裝置，并提供操作方法，以便更好的揭示膠體在沙柱中的遷移規(guī)律。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提供的一種膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置，包括進(jìn)水控制裝置、與進(jìn)水控制裝置一端相連的沙柱、與沙柱另一端相連的出水控制裝置以及實(shí)時(shí)測(cè)量裝置；所述沙柱包括實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)以及與實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)相連的過流緩沖區(qū)；所述進(jìn)水控制裝置與實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)之間的連接端部設(shè)有進(jìn)水閥門，所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)上設(shè)有一組取樣針孔、一組裝在沙柱中的孔隙水電導(dǎo)率探頭、每個(gè)孔隙水電導(dǎo)率探頭和每個(gè)針孔安裝位置對(duì)應(yīng)，且不影響針孔的正常抽樣，分別設(shè)置在實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)兩端一層尼龍網(wǎng)，所述過流緩沖區(qū)從進(jìn)水向出水方向依次設(shè)有吸光度探頭、出水電導(dǎo)率探頭、溫度pH探頭、流量計(jì)；過流緩沖區(qū)末端設(shè)有尾水出口以及設(shè)在尾水出口上的出水閥門；所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括計(jì)算機(jī)以及分別與計(jì)算機(jī)相連的數(shù)據(jù)采集器、激光粒度分析度儀、外接分光光度計(jì)；所述吸光度探頭、孔隙水電導(dǎo)率探頭、出水電導(dǎo)率探頭、溫度PH探頭、流量計(jì)分別與數(shù)據(jù)采集器相連。
[0005]本發(fā)明中，實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)為實(shí)驗(yàn)的主體部分，實(shí)驗(yàn)前在其中裝滿需要的沙體，作為實(shí)驗(yàn)測(cè)試段供膠體遷移的多孔介質(zhì)，沙柱兩端分別設(shè)一層尼龍網(wǎng)，以防止沙體散逸，取樣針孔在沙柱表面每隔一段距離布置一個(gè)，以便沿程抽取孔隙水中膠體樣品，孔隙水探頭在對(duì)應(yīng)取樣針孔處每隔一段距離布置一個(gè)，探頭插入沙柱內(nèi)部，以便沿程測(cè)量溶液鹽度，并在外部測(cè)量沿程的膠體濃度，過流緩沖柱有一定的長(zhǎng)度，防止實(shí)驗(yàn)段沙柱中膠體在尾段因沙柱形狀的變化，導(dǎo)致過流液體流態(tài)急劇變化，致使膠體非正常的沉積；出水閥門為可拆卸可調(diào)流量的螺旋閥門，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段可調(diào)節(jié)其開度，以得到需要的流量；在實(shí)驗(yàn)過程中保持開度，以穩(wěn)定流量；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，可拆下清洗，以防止膠體沉積而堵塞出水閥門。流量計(jì)為流量傳感器，可將裝置中的流量轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)操作人員可通過讀取計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)得到裝置中的流量。[0006]吸光度探頭可以測(cè)出該點(diǎn)該時(shí)膠體的吸光度，通過數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過預(yù)先導(dǎo)入的膠體一濃度標(biāo)定曲線，可將該點(diǎn)膠體吸光度轉(zhuǎn)化為其濃度。電導(dǎo)率探頭可以測(cè)出該點(diǎn)溶液的電導(dǎo)率，將數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)，通過預(yù)先導(dǎo)入計(jì)算機(jī)的溶液的電導(dǎo)率一濃度標(biāo)定曲線，可將該點(diǎn)溶液的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)化為其鹽度。穿透沙柱出口處溶液電導(dǎo)率探頭在吸光度探頭的后面，如此布置是為了讓電導(dǎo)率探頭不影響吸光度探頭。膠體濃度是實(shí)驗(yàn)中最重要的參數(shù)，其測(cè)量準(zhǔn)確性須較高，因?yàn)槲舛忍筋^靠穿透實(shí)驗(yàn)沙柱最近，膠體濃度的測(cè)量受影響最小。溫度及PH值為次要參數(shù)，放在緩沖柱中央附近，防止與其他探頭相互干擾。在整套裝置中，流量相等，流量計(jì)可布置在最靠出口處，以免影響其他探頭。多功能數(shù)據(jù)采集器可收集吸光度探頭、電導(dǎo)率探頭、溫度及PH探頭、流量計(jì)傳來的電信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為有用信息，并傳至計(jì)算機(jī)，供其處理；也可接受將計(jì)算機(jī)發(fā)出的測(cè)量方案，并控制各個(gè)探頭的實(shí)時(shí)測(cè)量方式及時(shí)間間隔，計(jì)算機(jī)可下達(dá)指令給數(shù)據(jù)采集器和其他各部件，控制其工作狀態(tài)；收集多功能數(shù)據(jù)采集器和其他各部件的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一處理分析。
[0007]作為優(yōu)選，沙柱根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆譃樗椒胖煤拓Q直放置，其中豎直放置中，液體流向包括從上往下和從下往上；不考慮重力影響時(shí)，可使用沙柱水平放置；為突出重力的影響，可采用沙柱豎直放置，液體從上往下過流，豎直放置是為了測(cè)量膠體自重引起的沉降作用。
[0008]作為優(yōu)選，所述進(jìn)水控制裝置包括進(jìn)水漏斗、設(shè)置在進(jìn)水漏斗上方的上水箱、設(shè)在上水箱一側(cè)的掛鉤架、與進(jìn)水漏斗相連的橡膠管，所述進(jìn)水漏斗上設(shè)有一溢流口和掛鉤；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，上水箱的所用膠體首先進(jìn)入進(jìn)水漏斗，故進(jìn)水漏斗、溢流口的共同作用是保持實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)水口的水頭穩(wěn)定，使實(shí)驗(yàn)過程中沙柱中有穩(wěn)定的流場(chǎng)。掛鉤，掛鉤架，橡膠管，可方便的調(diào)節(jié)進(jìn)水漏斗的高程，這種結(jié)構(gòu)可以寬范圍的調(diào)節(jié)進(jìn)流源的水頭，即可寬范圍的調(diào)節(jié)沙柱的流速，進(jìn)水閥門是控制整個(gè)裝置過流的總閥門，在正式實(shí)驗(yàn)時(shí)為打開狀態(tài)，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段可根據(jù)需要開關(guān)。
[0009]作為優(yōu)選，所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)、過流緩沖區(qū)、進(jìn)水閥門、橡膠管以及它們之間的連接段外表設(shè)有一黑色涂料層，防止外界光線對(duì)光度探頭的影響。
[0010]作為優(yōu)選，所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置中的外接分光光度計(jì)可測(cè)出取出孔隙水樣品的濃度，外接激光粒度分析儀可測(cè)出實(shí)驗(yàn)結(jié)束后截留膠體的粒徑分布。
[0011]上述膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置的操作方法，包括以下步驟:
(1)裝沙:將實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)沙柱中裝滿實(shí)驗(yàn)要求的沙(沙的種類、粒徑等物理性質(zhì)由實(shí)驗(yàn)者自定；裝沙的密實(shí)度也由實(shí)驗(yàn)者自定)，作為膠體的穿透介質(zhì)；
(2)組裝裝置:將整套儀器連接，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌?，可將穿透?shí)驗(yàn)沙柱水平放置或豎直放置;
(3)啟動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置:開啟實(shí)時(shí)測(cè)量裝置中的各部件；
(4)充水并調(diào)整流量:在進(jìn)水漏斗、橡膠管、實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)和過流緩沖區(qū)中充滿去離子水，調(diào)整并固定進(jìn)水漏斗高程，打開進(jìn)水閥門，調(diào)整出水閥門開度，使出水流量為預(yù)設(shè)值，流量信息通過流量計(jì)傳至計(jì)算機(jī)，可方便讀出；
(5)準(zhǔn)備穿透實(shí)驗(yàn)所用膠體:將制備好的待穿透膠體，置于上水箱中；將進(jìn)水口的閥門全部關(guān)閉，出水閥門保持其開度，并將進(jìn)水閥門以上的管道內(nèi)充滿待實(shí)驗(yàn)?zāi)z體，出水閥門保持其開度與步驟(4)開度大小相同，這樣做可使正式實(shí)驗(yàn)中過流流量和初設(shè)值一樣?！斑M(jìn)水的閥門關(guān)閉，出水閥門保持其開度”的狀態(tài)不會(huì)使原來裝置中的去離子水漏出，這是因?yàn)楫?dāng)液體將要從出水閥門流出時(shí)，由于進(jìn)水閥門是關(guān)閉的，整個(gè)裝置內(nèi)的壓強(qiáng)變小，由于外界氣壓的作用，即可頂住液體不使之流出。
[0012](6)膠體穿透:將實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)調(diào)試好，使之進(jìn)入工作狀態(tài)，打開進(jìn)水閥門，使膠體過流，以打開進(jìn)水閥門的瞬間作為初始時(shí)間，使計(jì)算機(jī)記錄進(jìn)口和出口的各個(gè)探頭傳來的數(shù)據(jù)，并做處理，此時(shí)出流膠體的濃度、溶液鹽度、pH值及溫度數(shù)據(jù)被計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄。如欲測(cè)得沿程孔隙水中膠體的參數(shù)，可每隔一定的時(shí)間用針筒插入沙柱沿程各個(gè)針孔，抽取孔隙水樣品，并放入外接分光光度計(jì)測(cè)量膠體的濃度，整個(gè)過程中出水閥門保持其開度與步驟(4)、(5) —樣，這樣做可使裝置中過流流量和初設(shè)值一樣。
[0013]( 7 )結(jié)束取樣:預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)后，將進(jìn)水口閥門關(guān)閉，接著打開進(jìn)水閥門、出水閥門，排空沙柱中的液體，再取出穿透實(shí)驗(yàn)沙柱，將沙柱中的沙分段取出，并用超聲波剝離截留在沙粒上的膠粒，先利用外接分光光度計(jì)測(cè)量截留膠體的量，再放入外接激光粒度分析儀測(cè)量器粒徑分布。這樣即可得出沿程截留膠體的量及粒徑分布。最后將其數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)統(tǒng)一處理。
[0014](8)整理清洗:將實(shí)驗(yàn)裝置拆除清洗，特別是將出水閥門拆下清洗，以防止膠體沉積而堵塞出水閥門。
[0015]有益效果:本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言具有以下優(yōu)點(diǎn):
(O能夠?qū)崟r(shí)得出被測(cè)膠體的濃度、溫度、PH值，解決了以往沙柱實(shí)驗(yàn)中膠體濃度測(cè)量難的問題。
[0016](2)能夠測(cè)出截留膠體沿程的量，解決了以往沙柱實(shí)驗(yàn)中膠體沿程參數(shù)難以測(cè)量的問題。
[0017](3)能夠測(cè)量膠體沿程粒徑分布情況，進(jìn)而能夠分析膠體沿程截留機(jī)制。
[0018](4)具有過流緩沖裝置，防止膠體在沙柱段非正常沉積。
[0019](5)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，自主選擇裝置沙柱的組裝方式，并且整個(gè)裝置組裝拆卸簡(jiǎn)單。
[0020](6)能夠考慮膠體的自重影響，可以分析在自重作用下的遷移機(jī)制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為沙柱豎直過流的過流部分裝置示意圖。
[0023]圖3為NaCl溶液濃度溶液電導(dǎo)率標(biāo)定曲線。
[0024]圖4膠體濃度與其吸光度標(biāo)定曲線。
[0025]圖5膠體及溶液穿透曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0027]如圖1所示，一種膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置，包括進(jìn)水控制裝置、與進(jìn)水控制裝置一端相連的沙柱、與沙柱另一端相連的出水控制裝置以及實(shí)時(shí)測(cè)量裝置；所述沙柱包括實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)以及與實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)相連的過流緩沖區(qū)；所述進(jìn)水控制裝置包括進(jìn)水漏斗2、設(shè)置在進(jìn)水漏斗2上方的上水箱1、設(shè)在上水箱一側(cè)的掛鉤架4、與進(jìn)水漏斗2相連的橡膠管5，所述進(jìn)水漏斗上設(shè)有一溢流口 22和掛鉤3，所述進(jìn)水控制裝置與實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)之間的連接端部設(shè)有進(jìn)水閥門8，所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)包括一組取樣針孔10、一組孔隙水電導(dǎo)率探頭7、一組尼龍網(wǎng)6 (a)、6 (b)，所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)和過流緩沖區(qū)連接處從進(jìn)水向出水方向依次設(shè)有吸光度探頭11尾水電導(dǎo)率探頭12，過流緩沖區(qū)末端設(shè)有出水閥門15，在出水電導(dǎo)率探頭12與出水閥門15之間從進(jìn)水向出水方向依次設(shè)有溫度pH探頭13、流量計(jì)14 ;所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括計(jì)算機(jī)19以及分別與計(jì)算機(jī)19相連的數(shù)據(jù)采集器9、激光粒度分析度儀16、外接分光光度計(jì)17 ;所述吸光度探頭11、孔隙水電導(dǎo)率探頭7、出水電導(dǎo)率探頭12、溫度pH探頭13、流量計(jì)14分別與數(shù)據(jù)采集器9相連。所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)20、過流緩沖區(qū)21、進(jìn)水閥門8的、橡膠管5以及它們之間的連接段外表設(shè)有一黑色涂料層。
[0028]如圖2所示，本實(shí)施例根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氐牟煌持梢詾樗椒胖煤拓Q直放置不考慮重力影響時(shí)，可使用沙柱水平放置；為突出重力的影響，可采用沙柱豎直放置，液體從上往下過流。
[0029]上述的膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置的操作方法，包括以下步驟:
(1)裝沙:將實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)沙柱中裝滿粒徑為1_的石英沙，不擠壓密實(shí)，松散裝入，以作為膠體的穿透介質(zhì)；
(2)組裝裝置:將整套儀器連接，將穿透實(shí)驗(yàn)沙柱水平放置；
(3)啟動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置:開啟實(shí)時(shí)測(cè)量裝置中的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器；
(4)充水并調(diào)整流量:在進(jìn)水漏斗、橡膠管、實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)和過流緩沖區(qū)中充滿去離子水，調(diào)整并固定進(jìn)水漏斗高程，打開進(jìn)水閥門，調(diào)整出水閥門開度，使流量計(jì)顯示出水流量為10mL/min,并保持出水閥門開度；
(5)準(zhǔn)備穿透實(shí)驗(yàn)所用膠體:將制備好的高嶺土膠體，置于上水箱中；將進(jìn)水口的閥門全部關(guān)閉，出水閥門保持其開度，并將進(jìn)水閥門以上的管道內(nèi)充滿待實(shí)驗(yàn)?zāi)z體，出水閥門保持其開度與步驟(4)開度大小相同；
(6)膠體穿透:將實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)調(diào)試完畢后，使之進(jìn)入工作狀態(tài)，打開進(jìn)水閥門，使膠體過流，以打開進(jìn)水閥門的瞬間作為初始時(shí)間，使計(jì)算機(jī)記錄進(jìn)口和出口的各個(gè)探頭傳來的數(shù)據(jù)，并依據(jù)溶液和膠體標(biāo)準(zhǔn)曲線(見圖3和圖4)做處理，此時(shí)出流膠體的濃度、溶液鹽度、PH值及溫度數(shù)據(jù)被計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄，如圖5所示，膠體和NaCl穿透曲線；每隔一定的時(shí)間用針筒插入沙柱沿程各個(gè)針孔，抽取孔隙水樣品，并放外接分光光度計(jì)測(cè)量膠體的濃度和溶液鹽度，整個(gè)過程中出水閥門保持其開度與步驟(4)、(5)相同，這樣做可使裝置中過流流量和初設(shè)值相同；
(7 )結(jié)束取樣:預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)后，將進(jìn)水口閥門關(guān)閉，接著打開進(jìn)水閥門、出水閥門，排空沙柱中的液體，再取出穿透實(shí)驗(yàn)沙柱，將沙柱中的沙分段取出，并用超聲波剝離截留在沙粒上的膠粒，先利用外接分光光度計(jì)測(cè)量截留膠體的量，再放入外接激光粒度分析儀測(cè)量器粒徑分布，最后將其數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
(8)整理清洗:將實(shí)驗(yàn)裝置拆除清洗。
[0030]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括進(jìn)水控制裝置、與進(jìn)水控制裝置一端相連的沙柱、與沙柱另一端相連的出水控制裝置以及實(shí)時(shí)測(cè)量裝置；所述沙柱包括實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)(20)以及與實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)(20)相連的過流緩沖區(qū)(21);所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)(20)兩側(cè)設(shè)有尼龍網(wǎng)(6 (a)、6 (b));所述進(jìn)水控制裝置與實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)(20)之間的連接端部設(shè)有進(jìn)水閥門(8 )，所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)(20 )上設(shè)有一組取樣針孔(10 )和一組裝在沙柱中孔隙水電導(dǎo)率探頭(7)，所述過流緩沖區(qū)(21)從進(jìn)水向出水方向依次設(shè)有吸光度探頭(11)、出水電導(dǎo)率探頭(12)、溫度pH探頭(13 )、流量計(jì)(14 );過流緩沖區(qū)(21)末端設(shè)有尾水出口(18)以及設(shè)在尾水出口(18)上的出水閥門(15);所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括計(jì)算機(jī)(19)以及分別與計(jì)算機(jī)(19)相連的數(shù)據(jù)采集器(9)、激光粒度分析度儀(16)、外接分光光度計(jì)(17);所述吸光度探頭(11)、孔隙水電導(dǎo)率探頭(7)、出水電導(dǎo)率探頭(12)、溫度pH探頭(13)、流量計(jì)(14)分別與數(shù)據(jù)采集器(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:沙柱根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆譃樗椒胖煤拓Q直放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述進(jìn)水控制裝置包括進(jìn)水漏斗(2)、設(shè)置在進(jìn)水漏斗(2)上方的上水箱(1)、設(shè)在上水箱一側(cè)的掛鉤架(4)、與進(jìn)水漏斗(2)相連的橡膠管(5)，所述進(jìn)水漏斗上設(shè)有一溢流口(22)和掛鉤(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者3所述的膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)(20)、過流緩沖區(qū)(21)、進(jìn)水閥門(8)、橡膠管(5)以及它們之間的連接段外表設(shè)有一黑色涂料層。
5.一種權(quán)利 要求1~4中任一權(quán)利要求所述的膠體在沙柱中穿透的實(shí)時(shí)測(cè)量智能實(shí)驗(yàn)裝置的操作方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)裝沙:將實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)沙柱中盛裝實(shí)驗(yàn)要求的沙，作為膠體的穿透介質(zhì)； (2)組裝裝置:將整套儀器連接，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌蓪⒋┩笇?shí)驗(yàn)沙柱水平放置或豎直放置; (3)啟動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置:開啟實(shí)時(shí)測(cè)量裝置中的各部件； (4)充水并調(diào)整流量:在進(jìn)水漏斗、橡膠管、實(shí)驗(yàn)穿透區(qū)和過流緩沖區(qū)中充滿去離子水，調(diào)整并固定進(jìn)水漏斗高程，打開進(jìn)水閥門，調(diào)整出水閥門開度，使出水流量為預(yù)設(shè)值，流量信息通過流量計(jì)傳至計(jì)算機(jī)； (5)準(zhǔn)備穿透實(shí)驗(yàn)所用膠體:將制備好的待穿透膠體，置于上水箱中；將進(jìn)水口的閥門全部關(guān)閉，出水閥門保持其開度，并將進(jìn)水閥門以上的管道內(nèi)充滿待實(shí)驗(yàn)?zāi)z體，出水閥門保持其開度與步驟(4)開度大小相同； (6)膠體穿透:將實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)調(diào)試完畢后，使之進(jìn)入工作狀態(tài)，打開進(jìn)水閥門，使膠體過流，以打開進(jìn)水閥門的瞬間作為初始時(shí)間，使計(jì)算機(jī)記錄進(jìn)口和出口的各個(gè)探頭傳來的數(shù)據(jù)，并做處理，此時(shí)出流膠體的濃度、溶液鹽度、PH值及溫度數(shù)據(jù)被計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄；每隔一定的時(shí)間用針筒插入沙柱沿程各個(gè)針孔，抽取孔隙水樣品，并放入外接分光光度計(jì)測(cè)量膠體濃度，整個(gè)過程中出水閥門保持其開度與步驟(4)、(5)相同，這樣做可使裝置中過流流量和初設(shè)值相同； (7)結(jié)束取樣:預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)后，將進(jìn)水口閥門關(guān)閉，接著打開進(jìn)水閥門、出水閥門，排空沙柱中的液體，再取出穿透實(shí)驗(yàn)沙柱，將沙柱中的沙分段取出，并用超聲波剝離截留在沙粒上的膠粒，先利用外接分光光度計(jì)測(cè)量截留膠體的量，再放入外接激光粒度分析儀測(cè)量器粒徑分布，最后將其數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； (8)整理清洗:將實(shí)驗(yàn)裝置拆除清洗。
【文檔編號(hào)】G01N15/00GK104034635SQ201410240772
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】金光球, 張中天, 唐洪武, 楊小全, 徐慧宇, 張沛, 姜啟豪, 李凌 申請(qǐng)人:河海大學(xué)