[发明专利]一种多通道数字式土壤酸化模拟装置及方法在审
申请号: | 201710447113.X | 申请日: | 2017-06-14 |
公开(公告)号: | CN107389771A | 公开(公告)日: | 2017-11-24 |
发明(设计)人: | 於修龄;卢升高 | 申请(专利权)人: | 浙江大学 |
主分类号: | G01N27/416 | 分类号: | G01N27/416 |
代理公司: | 杭州天勤知识产权代理有限公司33224 | 代理人: | 胡红娟 |
地址: | 310013 浙江*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 通道 数字式 土壤 酸化 模拟 装置 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种土壤酸化模拟装置,具体地说,涉及一种多通道数字式土壤酸化模拟装置及方法。
背景技术
土壤酸化是农田土壤的一种常见现象。在实验室条件下对土壤酸化进行模拟研究时,通常采用添加酸性物质的方式来降低土壤pH值。但是添加酸性物质会干扰和破坏土壤原有的理化性质,且与土壤在自然条件下的酸化过程差异较大,难以获得满意的酸化效果。通过对土壤通直流电,通过离子迁移的方式达到改变土壤酸度的方式来进行酸化模拟是一种效果较好的方式。不仅能够避免外源添加酸性物质对土壤理化性质的破坏,而且能够更为真实的模拟农田土壤的酸化。
然而,目前尚无商品化和实用化的土壤酸化装置。在公开的学术论文中使用的均使用了自制简易的酸化装置。这类装置采用普通固定输出电压的直流电源和简易电解槽对土壤进行酸化,通常存在着酸化效率低下,可靠性较差,酸化速率不可控制等缺点。同时也无法对酸化过程中的电压和电流进行自动化的监控和记录,难以达到理想的酸化效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种多通道数字式土壤酸化模拟装置,能够控制酸化速率,记录土壤酸化过程,有效提高酸化效果;
本发明的另一目的是提供一种高效稳定的土壤酸化模拟方法。
为了实现上述目的,本发明提供的多通道数字式土壤酸化模拟装置包括电源和电解槽,电源为稳压电源;电解槽包括可装载不同类型土壤的多个独立电解槽,每个电解槽的土壤中插入有一对接入稳压电源形成酸化通道的电极;还包括电流显示电路及数字式电流记录装置,稳压电源、电流显示电路及数字式电流记录装置构成装置主机;电流显示电路包含与独立电解槽个数相同且串联在各酸化通道内的电流表;电流表的信号输出端接入数字式电流记录装置,用以记录各电解槽内酸化过程中的电流变化。
上述技术方案中,可以同时对多组土壤样品进行酸化处理,采用稳压电源能够实现大范围的电压调节,具有过压保护,过硫保护,短路保护等多种安全措施,通过调节稳压电源的输出电压来控制土壤的酸化速率,并通过电流表和数字式电流记录装置来动态监测和实时记录土壤酸化过程中电流的变化情况。该装置可靠性高,酸化速率可控,可广泛应用于土壤研究实验室。
具体的方案为每个独立电解槽内分为若干电压探测区,并设有可插入各电压探测区内的电压探测电极,所述电压探测电极接入一用于记录各电压探测区内电压数值的数字化电压记录装置。通过数字化电压记录装置可动态监测和记录土壤酸化过程中电压的变化情况。
另一个具体的方案为电极为石墨电极。通过石墨电极为土壤供电,能有效降低装置在工作过程中的发热,并避免产生额外的离子迁移对土壤酸化的干扰。
另一个具体的方案为每个酸化通道内设有独立控制用的开关。以实现每个酸化通道的独立控制。
另一个具体的方案为电流记录装置的记录时间间隔在1秒-120秒间。以满足不同土壤以及不同酸化速率条件下电流值的记录要求。
再一个具体的方案为还设有pH值计,用以测量所述独立电解槽内各区域土样的pH值。
为了实现上述另一个目的,本发明提供的多通道数字式土壤酸化模拟方法包括以下步骤:
步骤1,在不同的独立电解槽内放置不同的类型的土壤,并在土壤内安装一对石墨电极以及若干电压探测电极;
步骤2,将各独立电解槽内的石墨电极分别与稳压电源相连形成若干酸化通道,将电压探测电极连接数字化电压记录装置;
步骤3,在每个酸化通道内串联一个电流表,显示各酸化通道的电流值,同时将含有多个独立的电流监控和记录通道的数字式电流记录装置的每个通道分别与各酸化通道内的电流表并联;
步骤4,设定稳压电源的输出电压并打开各酸化通道内的开关对各独立电解槽供电;
步骤5,通过数字式电流记录装置记录土壤酸化过程中的电流值,通过数字化电压记录装置记录土壤酸化过程中的电压值;
步骤6,通电一段时间后采集电解槽各区域的土样,用pH值计对土样进行测定。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
该装置为酸化土壤提供了大范围的电压调整,从而实现酸化速率的调节。对低电阻的土壤来说,能通过降低酸化电压,有效降低酸化过程中的额发热现象。对高电阻土壤来说,能通过提高酸化电压,有效缩短酸化时间。此外,本发明还提供了自动化的电压电流记录功能,能够实时记录酸化过程中的电压和电流变化,为土壤酸化过程中离子迁移规律的研究提供了有力的保障。
附图说明
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