[发明专利]胶体在沙柱中穿透的实时测量智能实验装置及其操作方法

权利要求书

1.一种胶体在沙柱中穿透的实时测量智能实验装置，其特征在于：包括进水控制装置、与进水控制装置一端相连的沙柱、与沙柱另一端相连的出水控制装置以及实时测量装置；所述沙柱包括实验穿透区（20）以及与实验穿透区（20）相连的过流缓冲区（21）；所述实验穿透区（20）两侧设有尼龙网（6（a）、6（b））；所述进水控制装置与实验穿透区（20）之间的连接端部设有进水阀门（8），所述实验穿透区（20）上设有一组取样针孔（10）和一组装在沙柱中孔隙水电导率探头（7），所述过流缓冲区（21）从进水向出水方向依次设有吸光度探头（11）、出水电导率探头（12）、温度pH探头（13）、流量计（14）；过流缓冲区（21）末端设有尾水出口（18）以及设在尾水出口（18）上的出水阀门(15)；所述实时测量装置包括计算机（19）以及分别与计算机（19）相连的数据采集器（9）、激光粒度分析度仪（16）、外接分光光度计（17）；所述吸光度探头（11）、孔隙水电导率探头（7）、出水电导率探头（12）、温度pH探头（13） 、流量计（14）分别与数据采集器（9）相连。

2.    根据权利要求1所述的胶体在沙柱中穿透的实时测量智能实验装置，其特征在于：沙柱根据实验目的分为水平放置和竖直放置。

3.根据权利要求1所述的胶体在沙柱中穿透的实时测量智能实验装置，其特征在于：所述进水控制装置包括进水漏斗（2）、设置在进水漏斗（2）上方的上水箱（1）、设在上水箱一侧的挂钩架（4）、与进水漏斗（2）相连的橡胶管（5），所述进水漏斗上设有一溢流口（22）和挂钩（3）。

4.根据权利要求1或者3所述的胶体在沙柱中穿透的实时测量智能实验装置，其特征在于：所述实验穿透区（20）、过流缓冲区（21）、进水阀门（8）、橡胶管（5）以及它们之间的连接段外表设有一黑色涂料层。

5.一种权利要求1~4中任一权利要求所述的胶体在沙柱中穿透的实时测量智能实验装置的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）装沙：将实验穿透区沙柱中盛装实验要求的沙，作为胶体的穿透介质； 

（2）组装装置：将整套仪器连接，根据实验目的不同，可将穿透实验沙柱水平放置或竖直放置；

（3）启动实时测量装置：开启实时测量装置中的各部件；

（4）充水并调整流量：在进水漏斗、橡胶管、实验穿透区和过流缓冲区中充满去离子水，调整并固定进水漏斗高程，打开进水阀门，调整出水阀门开度，使出水流量为预设值，流量信息通过流量计传至计算机；

（5）准备穿透实验所用胶体：将制备好的待穿透胶体，置于上水箱中；将进水口的阀门全部关闭，出水阀门保持其开度，并将进水阀门以上的管道内充满待实验胶体，出水阀门保持其开度与步骤（4）开度大小相同；

（6）胶体穿透：将实时测量系统调试完毕后，使之进入工作状态，打开进水阀门，使胶体过流，以打开进水阀门的瞬间作为初始时间，使计算机记录进口和出口的各个探头传来的数据，并做处理，此时出流胶体的浓度、溶液盐度、pH值及温度数据被计算机实时记录；每隔一定的时间用针筒插入沙柱沿程各个针孔，抽取孔隙水样品，并放入外接分光光度计测量胶体浓度，整个过程中出水阀门保持其开度与步骤（4）、（5）相同，这样做可使装置中过流流量和初设值相同；

（7）结束取样：预设时间到达后，将进水口阀门关闭，接着打开进水阀门、出水阀门，排空沙柱中的液体，再取出穿透实验沙柱，将沙柱中的沙分段取出，并用超声波剥离截留在沙粒上的胶粒，先利用外接分光光度计测量截留胶体的量，再放入外接激光粒度分析仪测量器粒径分布，最后将其数据导入计算机统一进行数据处理；

（8）整理清洗：将实验装置拆除清洗。