[发明专利]一种原位研究水中重金属动态吸附反应的测试装置

说明书

本发明公开了一种原位研究水中重金属动态吸附反应的测试装置，所述装置包括反应器，反应器上开设有能将外部环境与反应器内部连通的入射窗口，将所述入射窗口所在面作为反应器的正面，反应器的背面对应入射窗口的位置上设有出射窗口，入射窗口和所述出射窗口上设有密封薄膜；反应器底部设有多维调节平台，多维调节平台可沿X、Y、Z三个方向平移，且可在水平方向上旋转；反应器顶部设有进料口，反应器内部对应进料口位置设有可翻转的电磁平板；所述装置还包括毛细管聚焦透镜，毛细管聚焦透镜位于反应器正面一侧。利用该装置能够实现原位同步辐射QXAFS方法研究材料对溶液中重金属动态吸附过程，提高了产率、质量、精度和效率。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种原位研究水中重金属动态吸附反应的测试装置。

背景技术

饮用水安全是当前人类面临的最富挑战性的问题之一，当前许多地区面临饮用水重金属超标的问题，去除水中重金属的方法和材料是目前国内外普遍关注的研究课题。当前，去除水中重金属的方法较多，如混凝法、吸附法、离子交换法、膜方法等。其中吸附法是近年来水处理工艺中采用较为普遍的方法，具有装置简单、使用简便、运行效果稳定等特点，同时利用吸附-解吸可以达到吸附材料再生的效果，实现资源再利用。吸附材料的吸附效率及使用成本是利用吸附法来处理水中重金属的关键所在，并且吸附材料对重金属的吸附机理对发展新的重金属高效吸附材料具有着重要的指导作用。

由于在吸附材料对重金属的吸附去除过程中，吸附材料-水界面上重金属吸附反应持续十几分钟至数小时不等，但早期吸附过程(分钟量级甚至以下)对揭示吸附机制至关重要，而目前常规实验技术(如XRD、XPS)很难在分钟量级时间内的吸附重金属早期过程中，对材料-水界面性质进行实时研究，难以揭示吸附材料对重金属的吸附机制。快速扫描X射线吸收精细结构谱(Quick-scanning XAFS,QXAFS)是一种时间分辨的实验方法。具有分钟量级时间分辨的原位QXAFS技术，能提供材料-水界面上重金属吸附反应早期事件的原子、分子结构信息，是目前能够研究材料对重金属吸附动态过程的有效方法。

然而一般原位QXAFS技术大多用来进行固体物质特性的测量，特殊的工作环境使得其无法用于对溶液体系的测量中，但是吸附材料对水中重金属吸附的动态过程是在溶液体系中完成的，并且这个动态吸附过程对于探索吸附材料对水中重金属的吸附机理、推进高效吸附材料的研发有着重要的指导作用，因此我们发明了一种利用同步辐射QXAFS技术原位研究在溶液体系中吸附材料对重金属的动态吸附过程的原位研究水中重金属动态吸附反应的测试装置，利用该装置能够实现原位QXAFS对吸附材料吸附重金属的动态过程进行实时的研究，这将有助于对材料吸附重金属机理的探索，进一步促进新的高效的重金属吸附材料的研发。

发明内容

为解决背景技术中目前没有能够将原位QXAFS技术用于在溶液体系中对材料吸附重金属的动态过程实时分析研究的装置的问题，无法实现对材料吸附重金属的动态过程进行实时的研究分析，进而很难有效探索出材料在吸附初始过程中对重金属的吸附机制，最终会影响高效去除水中重金属吸附材料的研发，提供一种原位研究水中重金属动态吸附反应的测试装置，能够利用原位同步辐射QXAFS方法研究材料对溶液中重金属动态吸附过程。

本发明采用如下技术方案：

一种原位研究水中重金属动态吸附反应的测试装置，所述装置包括反应器，反应器上开设有能将外部环境与反应器内部连通的入射窗口，将所述入射窗口所在面作为反应器的正面，反应器的背面对应入射窗口的位置上设有出射窗口，入射窗口和所述出射窗口上设有密封薄膜；反应器底部设有多维调节平台，多维调节平台可沿X、Y、Z三个方向平移，且可在水平方向上旋转；反应器顶部设有进料口，反应器内部对应进料口位置设有可翻转的电磁平板；所述装置还包括毛细管聚焦透镜，毛细管聚焦透镜位于反应器正面一侧。

作为优选，反应器为长方体结构，由聚四氟乙烯制成。

作为优选，密封薄膜为聚酰亚胺薄膜。