模拟半挥发性有机污染物在多相体系中吸附行为的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于环境科学技术领域，具体设及一种在实验室条件下模拟半挥发性 有机污染物在多相体系中吸附行为的装置。
【背景技术】
[0002] 关于半挥发性有机污染物（如有机氯农药和多环芳控等）在水环境中分布及迁移 转化行为的已有研究表明，它们很少W真溶解态的形式存在于水中，绝大部分与水中的各 种无机和有机的、生命和非生命的固相物质结合，运些影响污染物环境行为的固相物质主 要W生物膜、悬浮颗粒物和表层沉积物=种形式存在，它们与水相一起组成了决定污染物 在水体中环境行为的复杂多相体系。
[0003] 长期W来，人们对水环境中的各类污染物同时在多种固相物质共存体系中的吸附 特征研究相对较少。污染物在自然水体固相物质上的吸附研究主要集中在特定污染物在特 定物质或组分上的吸附规律、影响因素及吸附机理的研究。运样的实验通常忽略了共存于 同一体系中作为吸附剂的多种固相物质间的相互作用对吸附的影响。在很大程度上并不能 达到对天然条件下水环境中多相体系的真实模拟。已有研究表明，同一水体中的=种固相 物质在一定条件下是可W相互转化的，例如，悬浮颗粒物通常是生物膜形成的核屯、骨架，而 随着生物膜的老化和脱落，生物膜的部分组分会进入水中发生悬浮而转化为悬浮颗粒物； 悬浮颗粒物的沉降与表层沉积物的再悬浮也是彼此形成的来源之一，此外，生物膜覆盖于 表层沉积物表面也会导致两者的相互作用及转化。因此，污染物在=者及水相间的分配规 律必然会由于各个固相的共存而与单一的固相与水相存在时的规律有所不同。并且开展污 染物在多相体系中环境行为研究对掲示污染物在真实水环境中的环境行为及作用机理具 有重要意义。
[0004] 本课题组于2006年研发了一种"模拟溶解态物质在多相体系中分配行为的装置 及应用（专利号：ZL200610016855.9)"，该装置被广泛应用于实验室内模拟研究溶解态的 污染物，特别是重金属等无机污染物，在水环境多相体系中分配行为领域。然而，由于半挥 发性有机污染物不同于重金属等无机污染物，其具有挥发性，会在开放体系中由于挥发作 用而导致其在体系中损失。此外，有机污染物更易于被各种材料（如滤膜、有机玻璃等） 所吸持。因此，目前并没有一种能够适用于开展半挥发性有机污染物在多相体系中吸附行 为研究的模拟多相体系装置。理想情况下的该类装置除能够对水相中的各个固相物质进行 隔离、溶解性物质能在整个体系内平衡分布外，还应避免体系中的有机污染物受其他作用 的影响而导致损失。 【实用新型内容】 阳0化]本实用新型的目的是提供一种实验装置，通过该实验装置可W隔离水相中多种固 相物质，并能使半挥发性有机污染物在该装置中的各相间达到分配平衡，进而通过此装置 对该类污染物在水环境多相体系中的吸附行为进行实验室模拟研究。
[0006] 本实用新型能够人工模拟在水环境中某种半挥发性有机污染物，如滴滴涕、林丹、 五氯酪等有机氯农药和多环芳控等，在一至=种固相物质间的分配行为，例如模拟天然水 环境条件下生物膜、悬浮颗粒物和表层沉积物=种固相物质和水相共存的多相体系，能够 使各固相物质始终保持隔离，半挥发性有机污染物可W在体系中自由移动，同时挥发性物 质由于挥发作用而导致的在体系中的损失会受到控制，研究某半挥发性有机污染物在该多 相共存体系中各固相物质上的吸附特征。
[0007] 本实用新型所述的模拟半挥发性有机污染物在多相体系中吸附行为的装置，其由 外室和内室组成，内室放置在外室内侧底部，且受外室空间的限制，内室始终保持稳定直立 状态，且每个内室彼此分立；固相物质分别加入到各内室中，能够保持隔离状态；外室和内 室中充满事先配制好的含某种半挥发性有机污染物的水溶液至瓶满，由密封材料对外室进 行密封，从而减少半挥发性有机污染物从水溶液中挥发。将该实验装置放置于恒溫（可控 制溫度范围5~30°C)振荡器中振荡一定时间（1~15天），振荡速率为40~l(K)r/m，使 污染物在装置中的各相间可达到分配平衡。
[0008] 进一步地，密封材料由内而外依次为锡纸薄膜（用途为防止有机污染，厚度为 0.Ol~0. 028mm)、Parattlni"M封口膜（用途为塑形固定，型号为PM996,厚度为0. 12~ 0. 13mm)和塑料保鲜膜（用途为进一步密封，厚度为0. 03~0. 07mm)，用橡胶皮筋对封口后 的外室瓶口进行捆绑密封。
[0009] 进一步地，外室是玻璃锥形瓶，个数为1，内室是玻璃烧杯，个数为3-4个；玻璃烧 杯通过玻璃锥形瓶的瓶口，放置在玻璃锥形瓶的底部。
[0010] 利用本实用新型所述装置，在实验室条件下模拟半挥发性有机污染物在多相体系 中吸附行为的应用：
[0011] (1)模拟多相体系中固相物质对半挥发性有机污染物吸附的动力学实验： 阳01引 A、根据研究需要，向内室中分别加入干重为3~IOOmg的固相物质，缓慢加入事先 配制好的含有浓度0~1000yg/L的某半挥发性有机污染物的水溶液至内、外室瓶满；其 中，固相物质是生物膜、悬浮颗粒物或表层沉积物；
[0013] B、用密封材料对外室瓶口进行密封，密封材料由内而外依次为锡纸薄膜、 Para创m'M封口膜和塑料保鲜膜，用橡胶皮筋对封口后的外室瓶口进行捆绑密封；
[0014] C、制备一组上述所有条件相同的装置，将它们放置于恒溫（可控制溫度范围5~ 30°C)振荡器中，根据研究要求，调节溫度和振荡转速等条件，每间隔30min取出一个或多 个该装置，分别测定装置内液相和固相中该半挥发性有机污染物的浓度和含量，可W得出 各固相物质对该污染物的吸附动力学曲线。
[0015] (2)模拟多相体系中固相物质对半挥发性有机污染物吸附的热力学实验：
[0016] A、根据研究要求，向内室中分别加入干重为3~IOOmg的固相物质，向不同装置分 别缓慢加入事先配制好的含有一定浓度梯队的某半挥发性有机污染物水溶液（例如配制 5、10、15、20、30和50yg/L的有机氯农药林丹的水溶液）至内、外室瓶满。其中，固相物质 为生物膜、悬浮颗粒物或表层沉积物。
[0017] B、用密封材料对外室瓶口进行密封，密封材料由内而外依次为锡纸薄膜、 化rat'ilm|'M封口膜和塑料保鲜膜，用橡胶皮筋对封口后的外室瓶口进行捆绑密封。
[0018] C、将运一组实验装置放置于恒溫（可控制溫度范围5~30°C)振荡器中，根据研 究要求，调节溫度和振荡转速等条件。待吸附达到平衡后，测定该组装置内液相和固相中该 有机污染物的浓度和含量，可W得出各固相物质对该污染物的吸附热力学曲线。
[0019] (3)模拟多相体系中环境因素对固相物质吸附半挥发性有机污染物的影响实验：
[0020] 在上述应用（1)和似的基础上，利用该实用新型装置可W开展环境因素（如溫 度、光照、动力条件、溶液化学特性等）的变化对多相体系中固相物质吸附半挥发性有机污 染物的动力学和热力学特征的影响的研究。不同的溫度、光照和动力条件可W通过调节恒 溫振荡器的条件进行控制，不同的溶液化学特性（如离子强度、抑和共存物质等）可W通 过配制含半挥发性有机污染物的水溶液时进行调控。
[0021] 本实用新型具有如下优点：
[0022] (1)简单方便，利于开展批量试验研究。整个装置取材简单，组装方便，可W在各种 实验条件下迅速开展研究，能重复利用。整个装置内部除玻璃材质和锡纸薄膜与含有半挥 发性有机污染物的溶解接触外，没有其他材料与之接触，减少了由于其他材料与有机污染 物的作用而导致的实验误差。
[002引 似实用性强，使用范围广。可W在实验室内对天然水环境多相体系进行模拟，进 而开展半挥发性有机污染物在多相体系中的吸附动力学和热力学行为，W及环境因素的变 化对吸附行为、相间分配等规律的影响研究。应用该装置开展上述研究有助于掲示半挥发 性有机污染物在真实水环境中的环境过程及作用机理。
【附图说明】
[0024]图1:多相体系装置示意图； 阳0巧]图2 :多相体系装置侧视图；
[0026] 图3 :-至立种固相物质存在于该装置内室中的示意图；其中a:单固相体系；b: 双固相共存体系；C:=固相共存体系；
[0027] 下面结合附图对本实用新型进一步说明，如图1、2所示，是本实用新型所述的一 种设及多相共存体系装置的示意图。该装置包括一个外室和四个规格相同的内室组成，外 室3是一个玻璃锥形瓶，内室为四个规格相同的玻璃烧杯，分别为内室4,内室5,内室6,内 室7,内室通过外室瓶口后放置于其底部，受外室空间的限制，四个内室能够在一定振荡条 件下保持稳定直立状态。外室和内室中充满事先配制好的含某半挥发性有机污染物的水溶 液后，由密封材料1和橡胶皮筋2对外室进行密封。密封材料1由锡纸薄膜、ParaWmBMT 封口膜及塑料保鲜膜组成。如图3所示，在四个内室中的一个，可W放置一种固相物质（固 相物质可W为生物膜、悬浮颗粒物或表层沉积物之一），设计成单固相体系（图3a);也可W 在四个内室中的两个，分别放置两种固相物质（固相物质为生物膜、悬浮颗粒物或表层沉 积物中的两个），设计成双固相共存体系（图3b);还可W在四个内室中的=个，分别放置= 种固相物质（固相物质为生物膜、悬浮颗粒物和表层沉积物），设计成=固相共存体系（图 3c)。
【具体实施方式】
[0028] 下列实施例将进一步说明本实用新型，但并不对本实用新型构成限制。
[0029] 实施例1 :研究滴滴涕在单固相体系和S固相共存体系中的吸附特征
[0030] 研