[发明专利]一种蒸汽驱替过程中有机污染物的相变观测装置

说明书

本发明涉及一种蒸汽驱替过程中有机污染物的相变观测装置，包括耐高温高压钢化玻璃密封箱体、高温高压蒸汽发生器、高温高压空气发生器、第一流管、第二流管、气体流速控制器、流体分离器、第一称重器、第二称重器、相机、红外热成像仪。该装置可观测多孔介质中有污染物在热蒸驱替过程中的温度及相变状态变化，测试不同热蒸驱替方案对有机物驱替效率的影响。

技术领域

本发明涉及环境岩土工程技术领域，特别涉及一种蒸汽驱替过程中有机污染物的相变状态观测装置。

背景技术

土壤有机物污染修复已成为当今环境问题中的焦点问题之一。土体有机污染物在高温蒸汽驱替法是一种有效去除土体有机污染物方法，其过程涉及到不同介质的相变行为及多相介质温度-水力-化学耦合作用的动力学，及非水相流体相变效应、非水相流体产生与传输、环境土体化学固结、土体孔隙骨架变形及渗透性突变等问题。在有机污染土体相变过程中，多相介质相互作用行为包括固-液-气转化、包裹-捕捉、挥发-气化等物理过程，以及沉淀-溶解、氧化-还原、络合-鳌合、水解等化学过程，上述过程演化易导致有机流体突变、孔隙变化、粒径重组、力学及渗透性改变。由于有机污染土体内部介质成分复杂及土体细微观结构不确定和多样性，目前对有机污染土体物理及化学转化的演化机制和规律描述不清，尤其是对高温、化学及高压等长期环境下土体结构的相变规律认识不足，获知有机污染物在不同环境条件下的相变状态及迁移过程是分析热蒸驱替方案有效性的前提。

为了对有机污染物在多孔介质中的相变迁移过程进行观测，现有实验一般在室内采用一维土柱单向传输实验装置，模拟一种或几种污染物组分在多种动态状况下单向传输过程；及采用二维通用物理模拟实验台架针对简单条件下的驱替过程开展定性或概念性观测实验和分析。这些装置和实验缺乏对污染物空间传输过程中污染物相变物化指标变化和的运移定量描述和连续性表征，在联合水蒸汽与热空气注入强化修复方面缺乏装置精准控温与污染物实时监测，可视化结果局限性高。因此，有必要研发一套能有效观测热蒸驱替过程中污染有机物在多孔介质中相变运移过程的试验装置，开展有机污染物土体有效热蒸驱替方案的相关研究工作。

发明内容

本发明提供了一种蒸汽驱替过程中有机污染物的相变观测装置，能直接观测与测量多孔介质在不同热蒸驱替过程中有机物的相变转换与迁移过程。

本发明提供的一种蒸汽驱替过程中有机污染物的相变观测装置，包括：密封箱体、第一流管、第二流管、蒸汽发生器、空气发生器、冷凝器、流体分离器、第一称重器、第二称重器、图像采集设备，其中：

所述密封箱体包括敞口箱及密封隔板，所述密封隔板可拆卸固定在所述敞口箱的敞口端，将所述敞口箱内的容置空间密封；

所述第一流管及所述第二流管分别固定在所述密封箱体的两端，且所述第一流管的出口连通所述密封箱体内的容置空间，所述第二流管的进口连通所述密封箱体内的容置空间；

所述蒸汽发生器及所述空气发生器的输出端连接所述第一流管的进口；

所述冷凝器的输入端连接所述第二流管的出口；

所述流体分离器的输入端连接所述冷凝器的输出端；

所述第一称重器及所述第二称重器分别连接所述流体分离器的两个输出端；

所述图像采集设备设置在所述密封箱体的一侧。

作为优选，所述密封箱体由耐高温高压的钢化玻璃制成，用于放置实验用的透明颗粒多孔介质及有机物。

作为优选，所述蒸汽发生器用于生产高温高压蒸汽；所述蒸汽发生器通过耐高温高压管道连接所述第一流管的进口。

作为优选，还包括第一电子阀门，设置在所述蒸汽发生器与所述第一流管之间的所述耐高温高压管道上。

作为优选，所述空气发生器用于生产高温高压空气；所述空气发生器通过耐高温高压管道连接所述第一流管的进口。