一种土壤中金属离子富集装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿产资源勘查领域，具体涉及一种土壤中金属离子富集装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]在地球自然电场的作用下，元素能够以离子形式从地下深部迀移到地表并在地表土壤中富集。例如铀元素在土壤中通常以铀酰络阳离子(U0/+)以及uo2(co3)34—、uo2(oh)3—、(uo2)2co3(oh)3—等阴离子形式存在。这些铀离子大多数是在漫长的地质时期内，在各种地质营力的作用下由地下深部矿体运移到近地表土壤的。因此地表土壤中铀元素的活动态离子含量情况对深部铀矿勘查具有重要的意义。
[0003]针对地表土壤中这些金属离子的提取，前苏联学者Ryss提出了电化学提取的方法。国内学者将前苏联的地电提取方法作了改进和发展，在提取装置上更加小型化和轻便。目前常用的地电提取材料是聚氨脂泡塑，事先需要对其进行去本底。同时，在埋置和取出过程中容易粘染到周围的土壤，而且分析测试步骤也较为复杂。因此，一种能够避免外界干扰、操作简便的土壤中金属离子富集装置亟待开发。同时，传统中使用聚氨脂泡塑、泡海绵和脱脂棉作为吸附材料的技术，聚氨脂泡塑、泡海绵和脱脂棉在一次使用后需要完全灰化进行分析测试，无法留存副样以供质量检查使用;且聚氨脂泡塑、泡海绵和脱脂棉易毁损残留在土壤中，造成环境污染。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种能够避免外界干扰、操作简便、对环境友好的土壤中金属离子富集装置。
[0005]为了简化表述，本发明中引入了上下左右等方位概念。本发明中的上下左右等方位概念以附图1中所示的土壤中金属离子富集装置相应的上下左右等方位为准。
[0006]本发明的土壤中金属离子富集装置包括固定板、阳电极和阴电极，所述阳电极的上端与所述固定板的左端固定连接，所述阴电极的上端与所述固定板的右端固定连接。
[0007]本发明提供的土壤中金属离子富集装置具体使用时，直接填埋进入待勘查点土壤，浇注上电解质溶液即可进行通电富集，通电完毕，取电极周围土壤即可。整个富集取样过程方便快捷，使用简便。同时，本发明中的土壤中金属离子富集装置清洁简单，且并未使用到泡海绵和脱脂棉等材质，对环境友好。
[0008]为了便于电源的连接，作为优选，所述阳电极的上端固定设置有导电的阳极环，所述阴电极的上端固定设置有导电的阴极环。电源的输出端有可能为线夹形式或者导线形式等，无论何种结构的电源输出端，通过环状结构的阴极环和阳极环均能实现电源的快速稳定连接。进一步的，所述阳极环和所述阴极环的材质均为金属。金属材质的阳极环和阴极环能够在起到导电作用的同时，坚固度高耐磨耐用，使用寿命长。
[0009]本发明中的土壤中金属离子富集装置中的阳电极和阴电极竖直布置时，能够获得更好更准确的富集取样效果，因此作为优选，所述阳电极和阴电极的下端均呈锥形。锥形的阳电极和阴电极能够顺利的插入土壤，以方便富集装置整体的固定，使用更为简便。
[0010]作为优选，所述阳电极和阴电极的中部均为中空的腔体，且所述中部的侧壁为栅格状。可替代的，所述阳电极和阴电极亦可均为内设空腔的长方体形状，长方体的阳电极和阴电极的四周侧壁均分别为栅格状。尤其优选的，栅格状侧壁上的栅格孔与内部空腔连通。栅格状的阳电极和阴电极表面与土壤的接触面积更大，对土壤中金属离子的富集效果更好和富集效率更高。同时，假如将电极整体做成内设空腔的栅格状结构，会降低电极的强度，尤其是电极下端为圆锥状时下端的强度;仅仅中部部位的栅格状及内设空腔的设计在保证了电极强度的同时，提升了富集效果和富集效率。
[0011]为了降低电极对勘查准确率的影响，作为优选，所述阳电极和阴电极均为碳纤维棒。金属作为电极时，会存在意外引入金属离子，进而影响勘查准确率。优选的碳纤维棒作为电极能够很好避免外界干扰，进一步提升勘查准确率。
[0012]作为优选，所述固定板为塑料板。
[0013]作为优选，还包括正负极分别与阳电极和阴电极电连接的电源。进一步优选的，所述电源的电压为6V?12V。较高的电源电压可能会对操作者安全造成影响，较低的电源电压会影响金属离子富集的效率和效果。本发明中优选的6V?12V电压能够很好的兼顾操作者安全和富集效率效果。
[0014]本发明还同时提供了使用前述本发明的土壤中金属离子富集装置进行矿产资源勘查的方法，包括如下步骤:
[0015]S1、在勘查点挖掘取样坑；
[0016]S2、将前述本发明所述土壤中金属离子富集装置放入取样坑，并将S1中挖掘出的土壤回填在取样坑内所述土壤中金属离子富集装置的周围；
[0017]S3、向所述土壤中金属离子富集装置周围的土壤浇注不含金属离子的电解质溶液，然后将阳电极和阴电极分别与电源的正负极电连通进行电解；
[0018]S4、电解完毕，取所述土壤中金属离子富集装置周围的土壤送检分析即可。
[0019]本发明提供的方法，步骤简洁，使用简便，能够增强深部铀矿化信息，为寻找地下深部隐伏金属矿产提供依据。
[0020]作为不带有金属离子的电解质溶液的优选，S3中所述电解质溶液为5?20^%的NH4C1水溶液。NH4C溶液可以起到提高土壤内金属离子流动速度的效果，同时还能够促进金属离子在溶液中的溶解，进而提升土壤中金属离子的迀移效率，提升金属离子富集效果和效率。
[0021]作为优选，S3中所述电源的电压为6V?12V，S3中电解时间为12?48小时。
[0022]作为优选，S4中所取土壤先过80目筛，并经自然晒干或低温烘干后，再送检分析；所述低温烘干的烘干温度不高于60°C。烘干温度过高会造成所取土壤样品内金属离子的散失，烘干温度以不高于60°C为佳。
[0023]作为优选，S1中所述取样坑为圆柱状，其深度为40?60cm，其直径为30?40cm; S3中向土壤中浇注的电解质溶液的体积为500?1500ml ； S4中所取土壤的重量为500g。翻挖过后的土壤会变得松软，更易吸收电解质溶液。设定规格下的取样坑与电解质溶液的用量相配合，能够较好的完全浸润富集装置周围土壤，顺利形成电解体系，进而提升富集效果和效率。取样量的多少对分析测定的结果影响很大。根据本发明提供的方法，以取样量为500g为佳，此取样量既能完整的反应勘查点的真实金属含量情况，又能降低样品分析工作量，为本发明方法的最适取样量。
[0024]综上所述，本发明提供的土壤中金属离子富集装置及其使用方法能够避免外界干扰、简便的获取勘查地域样品信息、样品成分相对干净方便了后续样品的分析测试，同时避免了使用聚氨酯海绵等材料带来的环境污染。同时，本发明提供的土壤中金属离子富集装置及其使用方法还兼具有富集效果好富集效率高的优点。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的土壤中金属离子富集装置的结构示意图。
[0026]图中:1为固定板;2为阳电极;3为阴电极;4为阳极环;5为阴极环。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐释。
[0028]实施例1:一种土壤中金属离子富集装置
[0029]如图1所示，本实施例的土壤中金属离子富集装置包括固定板1、阳电极2和阴电极3，所述阳电极2的上端与所述固