[发明专利]一种用于模拟土壤-地下水非均质系统的微流控芯片

说明书

本发明提供了一种用于模拟土壤‑地下水非均质系统的微流控芯片，微流控芯片主体由两块玻璃键合而成，包括匀流区与非匀流区，非匀流区两端分别与匀流区的入液匀流区和出液匀流区相连接，入液匀流区通过进液通道与进液口相连接，出液匀流区通过出液通道与出液口相连接；非匀流区由高渗区和低渗区组成，高渗区夹于两层低渗区中间并与低渗区相连通，匀流区与非匀流区内均设置有多个圆柱体，各圆柱体间的空隙为流体流通通道。本发明还提出了一种模拟土壤‑地下水非均质系统中非水相污染物的形成及修复的方法，解决了因难以确定非水相污染物地下分布情况而导致修复效果欠佳的问题，为制定经济高效非水相污染物修复方案奠定了基础。

技术领域

本发明涉及土壤有机污染形成与修复技术领域，具体涉及一种用于模拟土壤-地下水非均质系统的微流控芯片。

背景技术

近年来，原油泄漏事故频发，导致大量有毒物质进入土壤中，使得土壤石油污染成为全球性的问题。原油作为典型的非水相污染物(Non-Aqueous Phase Liquid，简称NAPL)对人体健康危害极大，且其在水中的溶解度低、化学活性弱，具有很高的辛醇/水分配系数(Kow)，与土壤有机质结合能力强，抗脱附能力强，因此原油可以在土壤中长期存在。针对土壤-地下水NAPL污染，一些原位(in-situ)修复技术(如地下水循环井技术，表面活性剂强化含水层修复技术)也被相应提出，但在污染形成后，由于土壤-地下水系统的埋藏性和非均质性，人们往往不能掌握非水相污染物在地下的分布情况，致使修复效果欠佳。因此，了解非水相污染物的污染层在土壤-地下水中的形成机理对于提出经济高效修复方案至关重要，微流控模型能够精确刻蚀如土壤的多孔介质中的微观孔隙结构，实时监测多孔介质中的多相流体流动与分布情况，从而可以被广泛应用于非均质多孔介质研究中。

发明内容

针对现有技术难以掌握非水相污染物的地下分布情况，导致修复效果欠佳的问题，本发明提供了一种用于模拟土壤-地下水非均质系统的微流控芯片。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于模拟土壤-地下水非均质系统的微流控芯片，所述微流控芯片主体由两块等厚的玻璃键合而成，包括匀流区与非匀流区，匀流区包括入液匀流区3与出液匀流区6，非匀流区一端与入液匀流区3相连接，另一端与出液匀流区6相连接，入液匀流区3通过进液通道2与进液口1相连接，出液匀流区6通过出液通道7与出液口8相连接；

所述非匀流区由高渗区5和低渗区4组成，呈三层结构，高渗区5夹于两层低渗区4中间并与低渗区4相连通；所述入液匀流区3与出液匀流区6均呈梯形结构；

所述高渗区5、低渗区4、入液匀流区3与出液匀流区6内均设置有多个圆柱体，各圆柱体间的空隙为流体流通通道。

优选地，所述玻璃厚度为1mm。

优选地，所述匀流区、非匀流区、进液通道2和出液通道7均通过湿法刻蚀于微流控芯片主体的顶层玻璃。

优选地，所述高渗区5、低渗区4和匀流区内的圆柱体均呈等边三角形矩阵排列，其中，高渗区5内圆柱体的直径为1.0575mm，高度为15μm，各圆柱体间的间距为0.3mm；低渗区4内圆柱体的直径为0.2mm，高度为15μm，各圆柱体间的间距为0.005mm；匀流区内圆柱体的直径为1mm，高度为15μm，各圆柱体间的间距为0.2115mm。

优选地，所述进液口1与出液口8均设置为直径1mm、高度1mm的圆柱体。

优选地，所述进液通道2与出液通道7均设置为长度4.3439mm、宽度0.95mm、高度15μm的长方体。

一种模拟土壤-地下水非均质系统中非水相污染物的形成方法，采用如上所述的一种用于模拟土壤-地下水非均质系统的微流控芯片，具体包括以下步骤：

步骤1，利用PEEK接头将微流控芯片的进液口1与外部管线相连接；