重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置和試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置和試驗方法，該裝置包括液體室（1）、氣體室（2）、漏斗（3）、容器（4）和滲透膜（8），液體室（1）設在固化產(chǎn)物的上方，氣體室（2）設在固化產(chǎn)物四周，固化產(chǎn)物通過滲透膜（8）與氣體室（2）相連通，液體室（1）內設有提取液，液體室（1）的上方設有密封蓋（5），氣體室（2）內設有CO2氣體。該方法包括以下步驟：將滲透膜貼敷于固化產(chǎn)物四周，1d后將固化產(chǎn)物置于漏斗上方；向液體室注入提取液；在氣體室中充入CO2氣體；調整施加在密封蓋上方的壓力的大小，實現(xiàn)碳化?酸?滲流環(huán)境的模擬。本裝置成本低廉，結構簡單，實現(xiàn)了碳化?酸?滲流環(huán)境的模擬。
【專利說明】
重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置和試驗方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程技術領域，尤其涉及一種重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置和試驗方法。
【背景技術】
[0002]據(jù)有關資料統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生工業(yè)固體廢棄物7.84億噸，其中危險廢棄物1015萬噸。并且以8-10%左右的速度逐年遞增，這些廢棄物大都含有對人類及生存環(huán)境有嚴重威脅的重金屬元素，重金屬的污染已嚴重阻礙了國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展，威脅了人類的健康，不容忽視。如何科學合理處理重金屬污染，實現(xiàn)無害化和資源化，成為全社會關注的熱點。
[0003]固化技術適用于多達56種工業(yè)廢棄物中重金屬的處理，是一種可用范圍廣、具有前景的重金屬處理途徑，但仍存在較多問題急需解決。在實際環(huán)境中碳化、酸環(huán)境及滲流作用不可避免，且常常三者同時作用于固化產(chǎn)物，加劇了重金屬固化產(chǎn)物的分解速度。目前，關于碳化-酸-滲流耦合作用下重金屬固化及穩(wěn)定性的研究成果未見報道，迫切需要實現(xiàn)碳化-酸-滲流耦合作用下重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置和試驗方法。
[0004]由HJ/T299-2007等相關規(guī)范提供現(xiàn)有的技術只是模擬在酸性溶液的侵蝕下重金屬從固體廢棄物或固化產(chǎn)物中浸出而進入環(huán)境的過程。而實際環(huán)境卻是碳化-酸-滲流三者的耦合，對真實環(huán)境模擬的實驗裝置和方法還是個空白。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種模擬實際環(huán)境中碳化-酸-滲流耦合作用下重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置和試驗方法，該裝置結構簡單，成本低廉。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置，包括液體室、氣體室、漏斗、容器和滲透膜；液體室設在固化產(chǎn)物的上方，漏斗設在固化產(chǎn)物和氣體室連接處的下方且漏斗位于容器內，氣體室設在固化產(chǎn)物四周，固化產(chǎn)物通過滲透膜與氣體室相連通，液體室內設有提取液，提取液是pH=3.20 ± 0.5的酸溶液，液體室的上方設有密封蓋，氣體室內設有(》2氣體。
[0007]作為優(yōu)選，所述的酸溶液采用質量比為2:1的濃硫酸和硝酸配制。
[0008]作為優(yōu)選，滲透膜為PVDF膜。CO2可以通過，由于滲透膜孔隙和液體表面張力的作用，液體不能透過。
[0009]作為優(yōu)選，液體室和氣體室之間通過螺栓和固定圈連接。本裝置中容器支撐氣體室，氣體室和液體室固定連接，提高結構穩(wěn)定性。
[0010]為防止?jié)B漏，在密封蓋與液體室接觸處，液體室與氣體室接觸處，氣體室與固化產(chǎn)物上翼緣接觸處，氣體室與固化產(chǎn)物下翼緣接觸處均設有密封圈密封。
[0011]作為優(yōu)選，漏斗通過防腐膠粘結在固化產(chǎn)物和氣體室的下方作為優(yōu)選，滲透膜通過防腐膠貼敷于固化產(chǎn)物。
[0012]作為優(yōu)選，防腐膠為丁基膠。
[0013]—種重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗方法，以上述裝置為基礎，包括以下步驟:
第一步，將硬化后的固化產(chǎn)物表面的浮漿層打磨掉，把滲透膜貼敷于固化產(chǎn)物四周，Id后將固化產(chǎn)物置于漏斗上方；
第二步，向液體室注入提取液；
第三步，在氣體室中充入CO2氣體，使氣壓大于滲透膜的滲透阻力，CO2氣體經(jīng)滲透膜擴散進入固化產(chǎn)物，導致固化產(chǎn)物碳化。
[0014]第四步，調整施加在密封蓋上方的壓力的大小，使提取液以不同的速度通過固化產(chǎn)物，滲透過固化產(chǎn)物的提取液通過漏斗收集在容器中，獲得浸出液，實現(xiàn)碳化-酸-滲流環(huán)境的模擬。
[0015]作為優(yōu)選，固化產(chǎn)物的直徑與高之比為0:H =1:1，提取液的注入體積/固化產(chǎn)物的質量為1L:1Kg。使酸滲漏和氣體的擴散更加均勻。
[0016]作為優(yōu)選，第一步固化產(chǎn)物硬化28d。
[0017]作為優(yōu)選，第三步CO2的濃度為0.38%。采用該濃度能夠較好的模擬現(xiàn)實環(huán)境。
[0018]作為優(yōu)選，所述的固化產(chǎn)物尺寸為09.5mmXH9.5mm。試驗表明，按照這樣的技術方案可以達到最好的模擬效果。
[0019]作為優(yōu)選，提取液以0.0lmL/min和0.03mL/min的速度通過固化產(chǎn)物。
[0020]本發(fā)明通過上述試驗裝置和試驗方法實現(xiàn)了碳化-酸-滲流環(huán)境的模擬:通過對液體室施加壓力，使提取液緩慢滲入固化產(chǎn)物中，模擬酸和滲流的作用。通過在固化產(chǎn)物上貼敷PVDF膜，該膜僅能透過氣體，實現(xiàn)碳化的作用，三種作用同時發(fā)生，實現(xiàn)了耦合模擬。
[0021 ]本裝置成本低廉，結構簡單，操作方便;該試驗方法實現(xiàn)了碳化-酸-滲流環(huán)境的模擬，能夠取得良好的經(jīng)濟和社會效益。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置的結構示意圖。
[0023]其中:1、液體室;2、氣體室;3、漏斗;4、容器;5、密封蓋;6、螺栓;7、固定圈；8、滲透膜;9、密封圈。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置包括液體室I，氣體室2，漏斗3和容器4。
[0026]固化產(chǎn)物位于液體室I的正下方，滲透膜8貼敷于固化產(chǎn)物的四周，固體產(chǎn)物通過滲透膜與氣體室2相連通。液體室I的上方設有密封蓋5，氣體室2位于固化產(chǎn)物的四周，液體室I和氣體室2之間通過螺栓6和固定圈7連接。
[0027]氣體室2下方設有容器4支撐，容器4內設有漏斗3，漏斗3設在固化產(chǎn)物和氣體室2連接處的下方，且漏斗3和氣體室2之間采用防腐膠粘結。容器4用來收集浸出液。
[0028]為防止?jié)B漏，在密封蓋5與液體室I接觸處、液體室I與氣體室2接觸處、氣體室2與固化產(chǎn)物上翼緣接觸處、氣體室2與固化產(chǎn)物下翼緣接觸處均設有密封圈9密封。
[0029]液體室I內設有提取液，提取液是pH=3.20±0.5的酸溶液和去離子水，酸溶液采用質量比為2:1的濃硫酸和硝酸配制而成。
[0030]氣體室2內通入CO2氣體。
[0031]滲透膜8為PVDF膜，CO2可以通過，由于滲透膜孔隙和液體表面張力的作用，液體不能透過。
[0032]—種重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗方法，以上述裝置為基礎，具體實施步驟如下:
將硬化28d的固化產(chǎn)物上下表面和四周用鋼刷打磨掉表面浮漿層(由于成型振動，表面浮漿層水灰比偏大)，把滲透膜貼敷于固化產(chǎn)物四周，用丁基膠把滲透膜的上翼緣和下翼緣固定在固化產(chǎn)物上，Id后將固化產(chǎn)物置于氣體室中間。
[0033]按照提取液的體積/固化產(chǎn)物的質量為10:1L/Kg向液體室注入提取液。
[0034]在氣體室中充入⑶2氣體，CO2的濃度為0.38%，氣壓大于滲透膜的滲透阻力。CO2氣體經(jīng)滲透膜擴散進入固化產(chǎn)物，導致固化產(chǎn)物碳化。
[0035]調整壓力F的大小使提取液以不同的速度通過固化產(chǎn)物，由于滲透膜的作用，提取液不能進入氣體室中。滲透過固化產(chǎn)物的提取液通過漏斗收集在容器中，獲得浸出液。
[0036]本實施例固化產(chǎn)物的直徑與高之比為0: H =1:1，尺寸為09.5111111\!19.5111111。提取液以0.0lmL/min和0.03mL/min的速度通過提取液。
[0037]本發(fā)明通過上述方法實現(xiàn)了碳化-酸-滲流環(huán)境的模擬。
【主權項】
1.重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置，包括液體室(I)、氣體室(2)、漏斗(3)、容器(4)和滲透膜(8)，其特征在于:液體室(I)設在固化產(chǎn)物的上方，漏斗(3)設在固化產(chǎn)物和氣體室(2)連接處的下方且漏斗(3)位于容器(4)內，氣體室(2)設在固化產(chǎn)物四周，固化產(chǎn)物通過滲透膜(8 )與氣體室(2 )相連通，液體室(I)內設有提取液，提取液是pH=3.20 ± 0.5的酸溶液，液體室(I)的上方設有密封蓋(5)，氣體室(2)內設有CO2氣體。2.根據(jù)權利要求1所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置，其特征在于:所述的酸溶液采用質量比為2:1的濃硫酸和硝酸配制。3.根據(jù)權利要求1所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置，其特征在于:滲透膜(8)為PVDF膜。4.根據(jù)權利要求1所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置，其特征在于:液體室(I)和氣體室(2)之間通過螺栓(6)和固定圈(7)連接。5.根據(jù)權利要求1所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置，其特征在于:在密封蓋(5 )與液體室(I)接觸處，液體室(I)與氣體室(2 )接觸處，氣體室(2 )與固化產(chǎn)物上翼緣接觸處，氣體室(2)與固化產(chǎn)物下翼緣接觸處均設有密封圈(9)密封。6.根據(jù)權利要求1所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置，其特征在于:漏斗(3)通過防腐膠粘結在固化產(chǎn)物和氣體室(2)的下方，滲透膜(8)通過防腐膠貼敷于固化產(chǎn)物。7.基于權利要求1所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟: 第一步，將硬化后的固化產(chǎn)物表面的浮漿層打磨掉，把滲透膜(8)貼敷于固化產(chǎn)物四周，Id后將固化產(chǎn)物置于漏斗(3)上方； 第二步，向液體室(I)注入提取液； 第三步，在氣體室(2 )中充入CO2氣體，使CO2氣體經(jīng)滲透膜(8 )擴散進入固化產(chǎn)物； 第四步，調整施加在密封蓋(5)上方的壓力的大小，使提取液以不同的速度通過固化產(chǎn)物，滲透過固化產(chǎn)物的提取液通過漏斗(3)收集在容器(4)中，獲得浸出液，實現(xiàn)碳化-酸-滲流環(huán)境的模擬。8.根據(jù)權利要求7所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置的試驗方法，其特征在于:第一步固化產(chǎn)物硬化28d。9.根據(jù)權利要求7所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置的試驗方法，其特征在于:固化產(chǎn)物的直徑與高之比為0: H =1:1，提取液的注入體積/固化產(chǎn)物的質量為10L:lKgo10.根據(jù)權利要求9所述的重金屬離子固化產(chǎn)物長期穩(wěn)定性試驗裝置的試驗方法，其特征在于:所述的固化產(chǎn)物尺寸為09.5mm X H9.5mm。
【文檔編號】G01N33/00GK105911221SQ201610229989
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】李中華, 付豪豪, 房德民, 李陽, 陸秋權, 蘇超, 徐輝, 楊興龍, 徐政
【申請人】河海大學