[发明专利]零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法

权利要求书

1.一种零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法，应用于零价铁渗透反应格栅模拟装置，所述装置包括顺次连接的供水机构、填装有零价铁介质的反应柱、气体收集器以及废液瓶；其特征在于，所述测量方法包括：

基于所述供水机构配置地下水溶液，并将配置好的地下水溶液持续送入所述反应柱；

待地下水溶液与零价铁介质反应设定时间后，获取所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量；

基于所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量，获取所述反应柱对应的沉淀物生成量；

获取所述设定时间内所述反应柱的质量变化值和所述气体收集器内收集的氢气体积；

基于所述沉淀物生成量、所述质量变化值以及所述氢气体积，获取所述反应柱对应的氢气产生量；

在“获取所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量”的步骤之前，所述方法还包括：

预设多个所述反应柱并作为试验 件，将配置好的地下水溶液持续送入每个所述试验件并记录反应时间；

在不同反应时刻分别取出一个所述试验件，并基于同步辐射X射线荧光探针技术扫描该试验件的岩芯，获取该试验 件中零价铁介质所含元素的二维像素分布图，每次扫描结束后立即取出该试验件内零价铁介质样品进行定量的元素测试，获取该零价铁介质所生成矿物的元素组成及含量；

基于不同反应时刻所获取的所述二维像素分布图和所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及含量，获取所述零价铁介质所生成矿物的元素含量和该元素对应所述二维像素分布图中像素强度的一一对应关系；

基于所述对应关系进行线性拟合，获取零价铁介质所生成矿物的元素含量与像素强度的关联函数；

其中，所述关联函数如下式所示：

其中，为所述零价铁介质所生成矿物的元素的含量，为所述二维分布图中元素对应的像素强度，分别为所述线性拟合得到的系数；

“获取所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量”的步骤包括：

基于同步辐射X射线荧光探针技术扫描所述反应柱的岩芯，获取所述零价铁介质所含元素的二维像素分布图；

基于该二维像素分布图并按所述关联函数获取所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量；

“基于所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量，获取所述反应柱对应的沉淀物生成量”的步骤包括：

按下式所示的方法获取所述反应柱对应的沉淀物生成量：

其中，为所述反应柱对应的沉淀物生成量，为所述零价铁介质中元素的初始含量；

“基于所述沉淀物生成量、所述质量变化值以及所述氢气体积，获取所述反应柱对应的氢气产生量”的步骤包括：

按下式所示方法获取所述反应柱对应的氢气产生量：

其中，为所述反应柱对应的氢气产生量，为所述反应柱内非溶解相的氢气体积，为所述气体收集器内收集的氢气体积，为所述反应柱内溶解相的氢气体积，为所述反应柱的质量变化值，为所述反应柱对应的沉淀物生成量，为所述地下水溶液的密度；

所述反应柱内溶解相的氢气体积如下式所示：

其中，为氢气在所述地下水溶液中的溶解度，为所述反应柱对应的进水量，为所述反应柱对应的出水量。

2.如权利要求1所述的零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于同步辐射X射线荧光探针技术和X射线吸收近边结构谱扫描所述反应柱的岩芯，获取所述反应柱内沉淀物对应的所含元素的二维像素分布图及X射线吸收近边结构谱的吸收谱；

基于所述二维像素分布图获取的零价铁介质所生成矿物的元素组成，将所述X射线吸收近边结构谱的吸收谱与标准谱图对比，获取所述反应柱内沉淀物的矿物类型。

3.如权利要求1所述的零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法，其特征在于，“基于所述供水机构配置地下水溶液，并将配置好的地下水溶液持续送入所述反应柱”的步骤包括：

基于所述供水机构配置模拟水化学条件的地下水溶液；

通过向所述供水机构中充入氮气驱除氧气，获取地下水溶液所需液相的氧化还原环境；

将配置好的地下水溶液通过蠕动泵持续送入所述反应柱。