[发明专利]一种热脱附和曝气修复过程的微观观测系统及方法

说明书

本发明公开了一种热脱附和曝气修复过程的微观观测系统及方法，该观测系统装置由显微观测试验台，温度控制模块，气相抽提模块，曝气流体输送模块组成，其中显微观测试验台是该装置的主体部分，能够实现显微观测和压实度的调节过程，温度控制模块能够实现对装置观测室的加热和控温，气相抽提模块能够实现对样品室内污染土进行气相抽提，而曝气流体输送模块能够实现对样品室内饱和污染土进行曝气修复。该热脱附和曝气修复过程的微观观测系统能从微观角度对热脱附过程（包括气相抽提和加热）和曝气过程进行微观控制与观测，进而对污染物在砂土中的传热传质以及污染物迁移过程进行微观分析。

技术领域

本发明属于环境岩土工程微观试验仪器研究领域，尤其涉及一种模拟土壤修复过程中的热脱附和曝气修复过程的微观观测系统及方法。

背景技术

近年来，随着国家对土壤修复的重视以及土壤污染物防治法的颁布，我国土壤污染修复行业进入了快速发展阶段。热脱附修复技术是目前污染场地修复中最受欢迎的土壤修复技术之一，其主要是通过高温将场地中的有机污染物进行热解吸，再通过真空抽提的过程将污染物从土壤中驱替出来。除此之外，曝气修复技术也是当前处理饱和区挥发性有机污染场地较为有效的修复技术之一，其在饱和区污染场地修复技术中占有重要的地位。无论是热脱附修复技术还是曝气修复技术，目前场地修复的施工工艺技术已经日渐成熟。但是两种修复技术对于污染物去除规律的研究上大都依靠经验方法，对于热脱附修复技术中热解吸和气相抽提过程中的传热、传质及迁移机理的研究上还处于探索阶段。目前，对热脱附修复和曝气修复过程中污染物去除机理的研究，特别是对于微观机理的研究上具有重要的意义。

目前，在岩土介质中微观机理的研究上目前主要采用的技术是扫描电镜、透射电子显微镜等设备的微观分析技术。但是这些技术一方面的检测费用较高，另一方面往往也不能观测污染土在修复过程中微观尺度的动态变化，很难对污染物传热传质过程进行显微分析。近年来，少部分研究学者发明了采用光学显微镜的观测装置用来观测岩土介质的力学变化。但是针对岩土介质特别是土的微观分析的显微观测设备比较少且往往存在一些问题。首先，砂土介质往往具有不透光性，即使采用透明砂土也往往难以达到较好的效果。另外，热脱附过程（包括热解吸和气相抽提）、曝气过程属于动态变化的过程，显微观测装置要同时兼顾加热、真空抽提的过程比较难实现，目前还没有针对热脱附和曝气修复的显微观测装置题。

发明内容

发明的目的：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种热脱附和曝气修复过程的微观观测系统及方法，该装置可以在显微镜下模拟热脱附和曝气修复的过程，进而研究热脱附和曝气修复中污染物在砂土中的传热传质规律及微观迁移特点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种热脱附和曝气修复过程的微观观测系统，包括内含样品室的密封容器，以及可压缩样品室容积的加热玻璃板，样品室其内部填充满砂土样品，加热玻璃板内置加热电阻丝；所述样品室两侧具有气体通道，一侧的气体通道连接微型空压机，另一侧的气体通道连接微型真空泵；所述样品室上方具有连接计算机的偏光显微镜，相机用于拍摄样品室内砂土；所述电阻丝外接温控仪。

作为更进一步的优选方案，所述样品室位于密封容器中间位置，两条气体通道分别位于样品室两侧的密封容器内；连接微型真空泵的气体通道依次包括相互连通的通道二、过滤室、过渡腔室、通道一，连接微型空压机的气体通道依次包括相互连通的通道二、过滤室、过渡腔室、通道三；其中两条通道二均连通样品室，通道一连通微型真空泵，通道三连通微型空压机。

作为更进一步的优选方案，所述样品室上部为上盖玻璃片，上盖玻璃片均覆盖样品室、过滤室、过渡腔室；所述加热玻璃板位于样品室下部，加热玻璃板上表面为调高玻璃板，调高玻璃板与上盖玻璃片之间形成的空间为样品室。