[发明专利]一种污染物在岩石中的扩散反应实验方法

权利要求书

1.一种污染物在岩石中的扩散反应实验方法，其特征在于，采用岩石扩散反应实验装置进行实验，所述装置包括高浓度溶液回路管道、空白溶液回路管道、高浓度溶液腔室、空白溶液腔室、驱动机构、压力控制器和样品管；

所述高浓度溶液回路管道的第一端与高浓度溶液瓶相连通，所述高浓度溶液回路管道的第二端穿过所述高浓度溶液腔室后与所述高浓度溶液瓶相连通；

所述空白溶液回路管道的第一端与空白溶液瓶相连通，所述空白溶液回路管道的第二端穿过所述空白溶液腔室后与所述空白溶液瓶相连通；

所述驱动机构，用于驱动所述高浓度溶液回路管道和所述空白溶液回路管道中的溶液流动；

所述压力控制器，用于控制所述高浓度溶液回路管道和所述空白溶液回路管道的压力；

所述样品管的两端分别与所述高浓度溶液腔室和所述空白溶液腔室密封连接；其中，所述样品管的侧面设置有观察窗；

所述实验方法包括：

对采集的岩石样品进行预处理，得到待测岩石样品，并将所述待测岩石样品放入所述样品管内；

将所述样品管连接于所述岩石扩散反应实验装置；

将所述岩石扩散反应实验装置放置于检测设备中，并将所述观察窗放置于所述检测设备的检测光源和探测器之间，其中，所述检测光源和探测器之间具有预设角度；

启动实验，通过所述观察窗实时观察所述待测岩石样品内部的浓度和化学形态变化并测量所述待测岩石样品的有效扩散系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动实验，通过所述观察窗实时观察所述待测岩石样品内部的浓度和化学形态变化，包括：

启动所述驱动机构，调节所述压力控制器，使所述高浓度溶液回路管道和所述空白溶液回路管道的压力一致；

将所述检测光源对准所述观察窗，使检测光源发出的检测光线透过所述观察窗到达所述待测岩石样品，所述待测岩石样品反射的所述检测光线透过所述观察窗反射至所述探测器；

根据所述探测器收集到的所述待测岩石样品反射的所述检测光线的信号，获得待测元素在所述待测岩石样品内部的浓度和化学形态变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述岩石扩散反应实验装置放置于检测设备，包括：

将所述岩石扩散反应实验装置放置于三维运动平台上；

调整所述三维运动平台的位置，以使所述观察窗对准所述检测光源。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述测量待测岩石样品的有效扩散系数，包括：

收集所述空白溶液瓶内的待测溶液，对所述待测溶液中的示踪剂浓度进行测量，计算得到示踪剂在所述待测岩石样品的有效扩散系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算得到示踪剂在所述待测岩石样品的有效扩散系数，包括：

测量单位时间内穿过所述待测岩石样品的示踪剂的量；

根据测得的所述待测岩石样品的示踪剂的量，计算扩散通量；其中，所述扩散通量为：

根据所述扩散通量，计算得到所述待测岩石样品的有效扩散系数：

其中，J是扩散通量,M是单位时间扩散过所述待测岩石样品的示踪剂总量，A是所述待测岩石样品面积，t是扩散实验时间，D_e是有效扩散系数，l是扩散层厚度，C₀为高浓度溶液端示踪剂溶液浓度，C′是空白溶液端示踪剂浓度。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述预设角度的范围为40°～50°。

7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述对采集的岩石样品进行预处理，得到待测岩石样品，包括：

将岩石样品沿垂直层理方向切割为长方体状，将长方体状的岩石样品的上下表面进行切割并进行抛光，得到所述待测岩石样品。