CN115096760A - 一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置及方法，属于实验设备技术领域。本发明一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，包括污染物迁移与转化实验装置、污染物投加单元、多孔介质清洗***和废液收集装置。本发明所提供的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置可实现污染物在多种多孔介质中和模拟天气条件下的迁移与转化实验，以及对所用介质材料进行操作简易的清洗，避免了现有技术中介质更换和清洗困难的问题，保证了实验的便利性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，特别涉及一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置及方法。
背景技术
地下水由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源。随着经济社会的发展，不合理的开发利用使得地下水资源面临着埋藏环境污染严重的问题，地下水的理化性质发生变化，从而限制它在各方面的应用。
地下水环境组成复杂多样，通过实地采样对土壤的污染程度进行测定是不可行的。通过室内土柱装置模拟多种污染物在多孔介质的迁移与转化实验是研究地下水污染机理并对用水管理提出指导性意见的重要手段，但对于实验条件的模拟和介质清洗依然存在着技术难题。例如，公开号为CN109668809 A的中国专利申请文献报道了廖梓龙等人设计的“河谷平原带溶质累积与迁移模拟实验装置及方法”，其虽然能实现对土壤介质溶质迁移与累积过程的模拟，但由于其装置组分复杂，实验类型多样，对介质材料频繁的清洗和更换有着操作上的不便，且只能模拟降雨的一种天气条件而无法模拟其他情况下的迁移转化实验。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术中装置所用多孔介质材料清洗困难以及只能模拟降雨的一种天气条件而无法模拟其它情况下的迁移转化实验等问题，本发明提供一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置及方法，所述装置用以室内模拟不同天气条件下污染物在多孔介质迁移与转化的模型研究，可实现对污染物在多种多孔介质中迁移与转化实验，天气模式的快速切换以及对所用介质材料进行操作简易的清洗，避免了现有技术中介质更换和清洗困难的问题，保证了实验的便利性和安全性。
技术方案：一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，包括污染物迁移与转化实验装置、污染物投加单元、多孔介质清洗***和废液收集装置；
所述污染物迁移与转化实验装置包括实验箱体、保护壳体、溢流结构和取水单元组，所述保护壳体套设于实验箱体外侧，且与实验箱体呈双套筒结构，所述实验箱体为顶端开口、内部中空、底端密闭的腔体，保护壳体为顶端密闭且高于实验箱体顶端、内部中空、底端密闭且与实验箱体同底的腔体，溢流结构嵌设于保护壳体内壁和实验箱体外壁之间，且溢流结构设于实验箱体中上部，所述溢流结构为四周均匀分布孔眼的圆环，圆环内径与实验箱体外壁连接，圆环外径与保护壳体内壁连接，实验箱体内部从下到上包括依次连接的底部空腔、介质托板、多孔介质材料层c、多孔介质材料层b、多孔介质材料层a和中上部空腔，所述介质托板为大孔径介质托板，所述取水单元组包括取样水管a、设于取样水管a上的止水夹a、取样水管b、设于取样水管b上的止水夹b、取样水管c和设于取样水管c上的止水夹c，取样水管a进水端穿过保护壳体和实验箱体的一侧与多孔介质材料层a的底部连通，取样水管b进水端穿过保护壳体和实验箱体的一侧与多孔介质材料层b的底部连通，取样水管c进水端穿过保护壳体和实验箱体的一侧与多孔介质材料层c的底部连通；
所述污染物投加单元包括污染物储液箱，所述污染物储液箱包括储液箱体、污染物出水管、进水蠕动泵、储液箱供水阀c、储液箱供水阀b、污染物储液箱防尘塞（进水口）和污染物储液箱出水口，污染物储液箱防尘塞活动连接于储液箱体顶端，污染物储液箱出水口设于储液箱体底部一侧，所述污染物出水管的进水端与储液箱体底部连通，进水蠕动泵和储液箱供水阀c依次设于污染物出水管的始端，污染物出水管的一个出水端穿过保护壳体和实验箱体的一侧，设于多孔介质层a的上方且靠近多孔介质层a的顶端；
所述多孔介质清洗***包括清洗液管、清洗剂储液箱a、清洗剂储室防尘塞a、清洗剂出水口a、清洗剂储室防尘塞b、清洗剂出水口b、清洗剂储液箱b、清洗剂储室防尘塞c、清洗剂出水口c、清洗剂储液箱c、反冲洗供水阀a、反冲洗供水阀b、反冲洗供水阀c、流量计、变频泵和清洗喷头装置，所述清洗剂储室防尘塞a活动连接于清洗剂储液箱a顶端，清洗剂出水口a设于清洗剂储液箱a底部一侧，所述清洗剂储室防尘塞b活动连接于清洗剂储液箱b顶端，清洗剂出水口b设于清洗剂储液箱b底部一侧，所述清洗剂储室防尘塞c活动连接于清洗剂储液箱c顶端，清洗剂出水口c设于清洗剂储液箱c底部一侧，所述清洗液管的进水端分别与清洗剂储液箱a、清洗剂储液箱b和清洗剂储液箱c的底部连通，反冲洗供水阀a、反冲洗供水阀b和反冲洗供水阀c分别设于清洗液管和清洗剂储液箱a、清洗剂储液箱b、清洗剂储液箱c连接处的始端，三路清洗液管汇集成一路后形成供水干管穿过保护壳体和实验箱体的一侧与清洗喷头装置底部进水口连接，变频泵和流量计从始端到末端依次设于供水干管上，所述清洗喷头装置设于实验箱体底部空腔内部，用于反向冲洗实验箱体；
所述废液收集装置包括废液箱、废液出水控制阀门、废液出水蠕动泵和废液出水管，所述废液箱包括废液箱体、废液箱防尘塞和废液箱出水口，所述废液箱防尘塞活动连接于废液箱体顶端，废液箱出水口设于废液箱体底部一侧，废液出水管出水端与废液箱体底部连通、进水端穿过保护壳体一侧与实验箱体底部一侧连通，并且废液出水管在实验箱体和保护壳体之间的管道上设有支管，支管尾端设有止回阀，废液出水控制阀门和废液出水蠕动泵从始端到末端依次设于废液出水管上。
作为优选，所述污染物迁移与转化实验装置还包括孔盘，所述孔盘表面贯穿若干组滴孔，孔盘嵌设于实验箱体中上部，所述污染物投加单元还包括储液箱供水阀a，所述污染物出水管的另一个出水端穿过保护壳体的顶端悬设于实验箱体顶端开口处中心，且靠近孔盘的顶端，所述储液箱供水阀a设于污染物出水管的另一个出水端管道始端。
作为优选，所述污染物投加单元还包括雾化室，所述雾化室包括雾化室出水口、雾化室注水口、超声波雾化头a、超声波雾化头b、超声波雾化头c、水雾室进气管、水雾室出气管、实验箱体输气管、轴流风机、水雾室供气阀、水雾室输气阀和水雾室通气阀，所述雾化室出水口设于雾化室底端，所述雾化室注水口设于雾化室中下部，所述超声波雾化头a、超声波雾化头b、超声波雾化头c均匀铺设在雾化室内部底端，所述水雾室进气管尾端与雾化室中雾化室注水口的对立面连通，进气端通入空气，所述轴流风机和水雾室供气阀依次设于水雾室进气管的始端，所述水雾室出气管进气端与雾化室顶部连通，出气端与实验箱体内部连通，且设于孔盘的底部，所述水雾室通气阀设于水雾室出气管道上，所述实验箱体输气管一端与实验箱体内部连通，且设于介质托板的底端，另一端伸出保护壳体并排空，所述水雾室输气阀设于实验箱体输气管上。
作为优选，所述雾化室还包括液位报警器a，所述液位报警器a设于雾化室内部、雾化室注水口的底部。
作为优选，所述雾化室还包括半导体制冷片a、半导体制冷片b、半导体制冷片c、方形铝管组、散热片、水雾室上层固定板、隔板、水雾室下层固定板，所述水雾室上层固定板设于雾化室内部中部的上部，所述水雾室下层固定板设于雾化室内部中部的下部，水雾室上层固定板和水雾室下层固定板为镂空板，所述方形铝管组设于水雾室上层固定板和水雾室下层固定板之间，且方形铝管组铺设于雾化室一侧，所述隔板设于由方形铝管组成的方形铝管组外侧面，所述散热片设于隔板外侧面，所述半导体制冷片a、半导体制冷片b和半导体制冷片c均匀设于方形铝管组夹层内。
作为优选，所述自清洁的污染物迁移与转化实验装置还包括电控***，所述电控***包括电源控制模块和传感器模块，所述传感器模块包括布置在设于雾化室内部的液位警报器a、设于污染物储液箱内部的液位警报器b、加热棒和水温传感器，所述液位警报器a和液位警报器b设于警戒水位处，所述加热棒设于污染物储液箱底部一侧，所述水温传感器设于污染物储液箱底部另一侧，电源控制模块分别与液位警报器a、液位警报器b、加热棒、水温传感器、变频泵、进水蠕动泵、废液出水蠕动泵、超声波雾化头a、超声波雾化头b、超声波雾化头c、半导体制冷片a、半导体制冷片b、半导体制冷片c和轴流风机连接。
作为优选，所述清洗喷头装置包括若干组配水支管和均匀分布于配水支管上表面的配水孔眼，若干组配水支管一端连通，连通中心处底端设有与供水干管连通，另一端位于同一水平面均匀向外发散形成圆周状，且相邻的配水支管另一端等距。
进一步的，基于上述装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c，每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门和废液出水蠕动泵，向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 依次打开进水蠕动泵、储液箱供水阀c和储液箱供水阀b，使得污染物储液箱中的污染物溶液通过进水端依次从多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c上方浸入，此时模式调节为漫灌模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a、取样水管b和取样水管c上的止水夹a、止水夹b和止水夹c，依次对经多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a、清洗剂储液箱b和清洗剂储液箱c之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a、反冲洗供水阀b和反冲洗供水阀c之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体，使多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c在实验箱体中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体和保护壳体之间，依次打开废液出水控制阀门和废液出水蠕动泵，使得废液进入废液箱；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
进一步的，基于上述装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c，每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门和废液出水蠕动泵，向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 依次打开进水蠕动泵、储液箱供水阀c和储液箱供水阀a，使得污染物储液箱中的污染物溶液通过进水端进入实验箱体顶部的孔盘中，通过滴孔均匀分布并形成水滴状下落，此时模式调节为降雨模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a、取样水管b和取样水管c上的止水夹a、止水夹b和止水夹c，依次对经多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a、清洗剂储液箱b和清洗剂储液箱c之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a、反冲洗供水阀b和反冲洗供水阀c之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体，使多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c在实验箱体中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体和保护壳体之间，依次打开废液出水控制阀门和废液出水蠕动泵，使得废液进入废液箱；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
进一步的，基于上述装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c，每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门和废液出水蠕动泵，向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 根据需要选择大雾模式或者大雪模式，当选择大雾模式时，依次打开水雾室供气阀、水雾室输气阀、水雾室通气阀和轴流风机，将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口注入雾化室中，依次打开超声波雾化头a、超声波雾化头b和超声波雾化头c，使其形成水雾进入位于孔盘下方的进气端，此时模式调节为大雾模式；当选择大雪模式时，依次打开水雾室供气阀、水雾室输气阀、水雾室通气阀和轴流风机，将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口注入雾化室中，依次打开半导体制冷片a、半导体制冷片b和半导体制冷片c，方形铝管组使得冷源均匀分布，制冷装置运行正常后，依次打开超声波雾化头a、超声波雾化头b和超声波雾化头c，形成的水雾通过方形铝管组受冷形成冰晶，进入位于孔盘下方的进气端，此时模式调节为大雪模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a、取样水管b和取样水管c上的止水夹a、止水夹b和止水夹c，依次对经多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a、清洗剂储液箱b和清洗剂储液箱c之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a、反冲洗供水阀b和反冲洗供水阀c之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体，使多孔介质材料层a、多孔介质材料层b和多孔介质材料层c在实验箱体中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体和保护壳体之间，依次打开废液出水控制阀门和废液出水蠕动泵，使得废液进入废液箱；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
有益效果：本发明所提供的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置可实现对污染物在不同天气条件下在多种多孔介质中迁移与转化实验，以及对所用介质材料进行操作简易的清洗，避免了现有技术中介质更换和清洗困难的问题，保证了实验的便利性和安全性。本发明适用于水文地质、土壤学、环境科学与工程等方面的实验。
附图说明
附图用于提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本自清洁的污染物迁移与转化实验装置的俯视图；
图2是图1的A-A向剖视图；
图3是大雾模式下水雾过滤示意图；
图4是漫灌模式下污染物储液箱过滤示意图a；
图5是降雨模式下储液箱过滤示意图b；
图6是反冲洗示意图；
图7是孔盘俯视图；
图8是方形铝管组俯视图；
图9是图1的B-B向剖视图；
图10是应用例1中污染物储液箱内液体的扫描电镜图，其中a为 PSNPs，b为PSNPs与BPA，c为PSNPs与2,4-D的扫描电镜图；
图11是应用例 1中PSNPs，PSNPs与BPA，PSNPs与2,4-D在纯水中的穿透曲线图；
图12是清洗喷头装置俯视图。
其中各数字标号代表如下：1.雾化室；2.雾化室出水口；3.雾化室注水口；4.污染物储液箱；5.污染物储液箱出水口；6.污染物储液箱防尘塞；7.废液箱；8.废液箱出水口；9.废液箱防尘塞；10.反冲洗供水阀a；11.反冲洗供水阀b；12.反冲洗供水阀c；13.清洗剂储液箱a；14.清洗剂储室防尘塞a；15.清洗剂出水口a；16.清洗剂储室防尘塞b；17.清洗剂出水口b；18.清洗剂储液箱b；19.清洗剂储室防尘塞c；20.清洗剂出水口c；21.清洗剂储液箱c；22.水雾室上层固定板；23.方形铝管组；24.散热片；25.隔板；26.水雾室下层固定板；27.液位报警器a；28.超声波雾化头a；29.超声波雾化头b；30.超声波雾化头c；31.进水蠕动泵；32.实验箱体；33.孔盘；34.溢流结构；35.水雾室通气阀；36.储液箱供水阀a；37.储液箱供水阀b；38.水雾室供气阀；39.轴流风机；40.储液箱供水阀c；41.水雾室输气阀；42.废液出水控制阀门；43.废液出水蠕动泵；44.保护壳体；45.多孔介质材料层a；46.多孔介质材料层b；47.多孔介质材料层c；48.止水夹a；49.止水夹b；50.止水夹c；51.取样水管a；52.取样水管b；53.取样水管c；54.介质托板；55.清洗喷头装置；56.流量计；57.变频泵；58.半导体制冷片a；59.半导体制冷片b；60.半导体制冷片c；61.液位警报器b；62.加热棒；63.水温传感器；64.配水支管；65.配水孔眼；66.滴孔；67.方形铝管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步描述。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中用到的装置均为普通市售产品，实施例中提到的变频泵和进出水蠕动泵的动力源均为电源，由于此为本领域技术人员公知常识，故在此省略。
实施例1
一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，参见图1、2、4和6，包括污染物迁移与转化实验装置、污染物投加单元、多孔介质清洗***和废液收集装置。
所述污染物迁移与转化实验装置包括实验箱体32、保护壳体44、溢流结构34和取水单元组，所述保护壳体44套设于实验箱体32外侧，且与实验箱体32呈双套筒结构，所述实验箱体32为顶端开口、内部中空、底端密闭的腔体，保护壳体44为顶端密闭且高于实验箱体32顶端、内部中空、底端密闭且与实验箱体32同底的腔体，溢流结构34嵌设于保护壳体44内壁和实验箱体32外壁之间，且溢流结构34设于实验箱体中上部，所述溢流结构34为四周均匀分布孔眼的圆环，圆环内径与实验箱体32外壁连接，圆环外径与保护壳体44内壁连接，实验箱体内部从下到上包括依次连接的底部空腔、介质托板54、多孔介质材料层c 47、多孔介质材料层b 46、多孔介质材料层a 45和中上部空腔，所述介质托板54为大孔径介质托板，所述取水单元组包括取样水管a 51、设于取样水管a 51上的止水夹a 48、取样水管b 52、设于取样水管b 52上的止水夹b 49、取样水管c 53和设于取样水管c 53上的止水夹c 50，取样水管a 51进水端穿过保护壳体44和实验箱体32的一侧与多孔介质材料层a 45的底部连通，取样水管b 52进水端穿过保护壳体44和实验箱体32的一侧与多孔介质材料层b 46的底部连通，取样水管c 53进水端穿过保护壳体44和实验箱体32的一侧与多孔介质材料层c 47的底部连通。
所述污染物投加单元包括污染物储液箱4，所述污染物储液箱4包括储液箱体、污染物出水管、进水蠕动泵31、储液箱供水阀c 40、储液箱供水阀b 37、污染物储液箱防尘塞6和污染物储液箱出水口5，污染物储液箱防尘塞6活动连接于储液箱体顶端，污染物储液箱出水口5设于储液箱体底部一侧，所述污染物出水管的进水端与储液箱体底部连通，进水蠕动泵31和储液箱供水阀c 40依次设于污染物出水管的始端，污染物出水管的一个出水端穿过保护壳体44和实验箱体32的一侧，设于多孔介质层a 45的上方且靠近多孔介质层a 45的顶端。
所述多孔介质清洗***包括清洗液管、清洗剂储液箱a 13、清洗剂储室防尘塞a14、清洗剂出水口a 15、清洗剂储室防尘塞b 16、清洗剂出水口b 17、清洗剂储液箱b 18、清洗剂储室防尘塞c 19、清洗剂出水口c 20、清洗剂储液箱c 21、反冲洗供水阀a 10、反冲洗供水阀b 11、反冲洗供水阀c 12、流量计56、变频泵57和清洗喷头装置55，所述清洗剂储室防尘塞a 14活动连接于清洗剂储液箱a 13顶端，清洗剂出水口a 15设于清洗剂储液箱a 13底部一侧，所述清洗剂储室防尘塞b 16活动连接于清洗剂储液箱b 18顶端，清洗剂出水口b17设于清洗剂储液箱b 18底部一侧，所述清洗剂储室防尘塞c 19活动连接于清洗剂储液箱c 21顶端，清洗剂出水口c 20设于清洗剂储液箱c 21底部一侧，所述清洗液管的进水端分别与清洗剂储液箱a 13、清洗剂储液箱b 18和清洗剂储液箱c 21的底部连通，反冲洗供水阀a 10、反冲洗供水阀b 11和反冲洗供水阀c 12分别设于清洗液管和清洗剂储液箱a 13、清洗剂储液箱b 18、清洗剂储液箱c 21连接处的始端，三路清洗液管汇集成一路后形成供水干管穿过保护壳体44和实验箱体32的一侧与清洗喷头装置55底部进水口连接，变频泵57和流量计56从始端到末端依次设于供水干管上，所述清洗喷头装置55设于实验箱体底部空腔内部，用于反向冲洗实验箱体。
所述废液收集装置包括废液箱7、废液出水控制阀门42、废液出水蠕动泵43和废液出水管，所述废液箱7包括废液箱体、废液箱防尘塞9和废液箱出水口8，所述废液箱防尘塞9活动连接于废液箱体顶端，废液箱出水口8设于废液箱体底部一侧，废液出水管出水端与废液箱体底部连通、进水端穿过保护壳体一侧与实验箱体底部一侧连通，并且废液出水管在实验箱体和保护壳体之间的管道上设有支管，支管尾端设有止回阀，废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43从始端到末端依次设于废液出水管上。
所述自清洁的污染物迁移与转化实验装置还包括电控***，所述电控***包括电源控制模块和传感器模块，所述传感器模块包括布置在设于雾化室1内部的液位警报器a27、设于污染物储液箱内部的液位警报器b 61、加热棒62和水温传感器63，所述液位警报器a 27和液位警报器b 61设于警戒水位处，所述加热棒62设于污染物储液箱4底部一侧，所述水温传感器63设于污染物储液箱4底部另一侧。电源控制模块分别与液位警报器a 27、液位警报器b 61、加热棒62、水温传感器63、变频泵57、进水蠕动泵31、废液出水蠕动泵43、超声波雾化头a 28、超声波雾化头b（29）、超声波雾化头c 30、半导体制冷片a 58、半导体制冷片b 59、半导体制冷片c 60和轴流风机39连接。
参见图12，所述清洗喷头装置55包括若干组配水支管64和均匀分布于配水支管64上表面的配水孔眼65，若干组配水支管64一端连通，连通中心处底端设有与供水干管连通，另一端位于同一水平面均匀向外发散形成圆周状，且相邻的配水支管64另一端等距。
基于上述装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体32中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47，每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 依次打开进水蠕动泵31、储液箱供水阀c 40和储液箱供水阀b 37，使得污染物储液箱4中的污染物溶液通过进水端依次从多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b46和多孔介质材料层c 47上方浸入，此时模式调节为漫灌模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a 51、取样水管b 52和取样水管c 53上的止水夹a 48、止水夹b 49和止水夹c 50，依次对经多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a 13、清洗剂储液箱b 18和清洗剂储液箱c 21之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a 10、反冲洗供水阀b 11和反冲洗供水阀c12之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体32，使多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47在实验箱体32中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体32和保护壳体44之间，依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，使得废液进入废液箱7；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
实施例2
同实施例1，区别在于，本实施例中所述污染物迁移与转化实验装置还可模拟污染物在降雨天气条件下在多孔介质中的迁移转化实验。
参见图2、图5和图7，所述污染物迁移与转化实验装置还包括孔盘33，所述孔盘33表面贯穿若干组滴孔66（滴孔66的孔径模拟雨水的大小），孔盘33嵌设于实验箱体32中上部，所述污染物投加单元还包括储液箱供水阀a 36，所述污染物出水管的另一个出水端穿过保护壳体44的顶端悬设于实验箱体32顶端开口处中心，且靠近孔盘33的顶端，所述储液箱供水阀a 36设于污染物出水管的另一个出水端管道始端。
基于上述装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体32中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47，每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 依次打开进水蠕动泵31、储液箱供水阀c 40和储液箱供水阀a 36，使得污染物储液箱4中的污染物溶液通过进水端进入实验箱体32顶部的孔盘33中，通过滴孔66均匀分布并形成水滴状下落，此时模式调节为降雨模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a 51、取样水管b 52和取样水管c 53上的止水夹a 48、止水夹b 49和止水夹c 50，依次对经多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a 13、清洗剂储液箱b 18和清洗剂储液箱c 21之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a 10、反冲洗供水阀b 11和反冲洗供水阀c12之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体32，使多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47在实验箱体32中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体32和保护壳体44之间，依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，使得废液进入废液箱7；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
实施例3
同实施例1，区别在于，本实施例中所述污染物迁移与转化实验装置还可模拟污染物在大雾天气条件下在多孔介质中的迁移转化实验。
参见图2和图3，所述污染物投加单元还包括雾化室1，所述雾化室1包括雾化室出水口2、雾化室注水口3、超声波雾化头a 28、超声波雾化头b 29、超声波雾化头c 30、水雾室进气管、水雾室出气管、实验箱体输气管、轴流风机39、水雾室供气阀38、水雾室输气阀41和水雾室通气阀35，所述雾化室出水口2设于雾化室1底端，所述雾化室注水口3设于雾化室1中下部，所述超声波雾化头a 28、超声波雾化头b 29、超声波雾化头c 30均匀铺设在雾化室1内部底端，用于将水雾化，以模拟大雾情景，所述水雾室进气管尾端与雾化室1中雾化室注水口3的对立面连通，进气端通入空气，所述轴流风机39和水雾室供气阀38依次设于水雾室进气管的始端，所述水雾室出气管进气端与雾化室1顶部连通，出气端与实验箱体32内部连通，且设于孔盘33的底部，所述水雾室通气阀35设于水雾室出气管道上，所述实验箱体输气管一端与实验箱体32内部连通，且设于介质托板54的底端，另一端伸出保护壳体44并排空，所述水雾室输气阀41设于实验箱体输气管上。
所述雾化室1还包括液位报警器a 27，所述液位报警器a 27设于雾化室1内部、雾化室注水口3的底部。
所述传感器模块还包括布置在设于雾化室1内部的液位警报器a 27，所述液位警报器a 27分别与电源模块和控制模块电连接。基于上述装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体32中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47，每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 依次打开水雾室供气阀38、水雾室输气阀41、水雾室通气阀35和轴流风机39，将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口3注入雾化室1中，依次打开超声波雾化头a 28、超声波雾化头b 29和超声波雾化头c 30，使其形成水雾进入位于孔盘33下方的进气端，此时模式调节为大雾模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a 51、取样水管b 52和取样水管c 53上的止水夹a 48、止水夹b 49和止水夹c 50，依次对经多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a 13、清洗剂储液箱b 18和清洗剂储液箱c 21之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a 10、反冲洗供水阀b 11和反冲洗供水阀c12之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体32，使多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47在实验箱体32中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体32和保护壳体44之间，依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，使得废液进入废液箱7；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
实施例4
同实施例3，区别在于，本实施例中所述污染物迁移与转化实验装置还可模拟污染物在大雪天气条件下在多孔介质中的迁移转化实验。
参见图8和图9，所述雾化室1还包括半导体制冷片a 58、半导体制冷片b 59、半导体制冷片c 60、方形铝管组23、散热片24、水雾室上层固定板22、隔板25、水雾室下层固定板26，所述水雾室上层固定板22设于雾化室1内部中部的上部，所述水雾室下层固定板26设于雾化室1内部中部的下部，水雾室上层固定板22和水雾室下层固定板26为镂空板，所述方形铝管组23设于水雾室上层固定板22和水雾室下层固定板26之间，且方形铝管组23铺设于雾化室1一侧，所述隔板25设于由方形铝管67组成的方形铝管组23外侧面，所述散热片24设于隔板25外侧面，所述半导体制冷片a 58、半导体制冷片b 59和半导体制冷片c 60均匀设于方形铝管组23夹层内。
基于上述装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体32中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47，每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三.依次打开水雾室供气阀38、水雾室输气阀41、水雾室通气阀35和轴流风机39，将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口3注入雾化室1中，依次打开半导体制冷片a 58、半导体制冷片b 59和半导体制冷片c 60，方形铝管组23使得冷源均匀分布，制冷装置运行正常后，依次打开超声波雾化头a 28、超声波雾化头b 29和超声波雾化头c 30，形成的水雾通过方形铝管组23受冷形成冰晶，进入位于孔盘33下方的进气端，此时模式调节为大雪模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a 51、取样水管b 52和取样水管c 53上的止水夹a 48、止水夹b 49和止水夹c 50，依次对经多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a 13、清洗剂储液箱b 18和清洗剂储液箱c 21之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a 10、反冲洗供水阀b 11和反冲洗供水阀c12之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体32，使多孔介质材料层a 45、多孔介质材料层b 46和多孔介质材料层c 47在实验箱体32中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体32和保护壳体44之间，依次打开废液出水控制阀门42和废液出水蠕动泵43，使得废液进入废液箱7；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
应用例1
本应用例采用实施例1的装置，应用环境：微塑料与内分泌干扰物在砂层中迁移与转化实验的装置。
根据实验目的，选用2，4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）和双酚A（BPA）作为环境中典型内分泌干扰物，300nm平均粒径的聚苯乙烯塑料微球（PSNPs）作为纳米塑料颗粒代表。选用石英砂作为多孔介质材料，向实验箱体32中按实验要求土壤成分填充石英砂，使得石英砂层的孔隙率保持在0.45，每层多孔介质铺设后需根据研究区域砂层真实情况进行压实，以模拟微塑料与内分泌干扰物单独或共存情况下在石英砂层的迁移和转化情况。电控***，所采用的电源模块为12 V开关电源，电源控制模块采用Arduino mega单片机编程，依据污染物储液箱内部的液位警报器及水温传感器反馈信号进行调节，以实现对漫灌模式下迁移转化和自清洁步骤中加热棒62，变频泵57，进水蠕动泵31的控制。
迁移转化实验过程如下：以超纯水作为溶剂，依次分别向污染物储液箱4单独投放1×108Nc/mL PSNPs，1×108Nc/mL PSNPs与5mg/L 2,4-D混合液，1×108Nc/mL PSNPs与5mg/L BPA混合液进行实验效果对比，对应的扫描电镜图像如图10所示。依次打开进水蠕动泵31、储液箱供水阀c 40和储液箱供水阀b 37，通过蠕动泵控制进样的速度，使得溶液以2.0mL/min的恒定流速注入饱和多孔介质。打开加热棒62、水温传感器63和液位警报器b 61，待水温到达20℃后打开进水蠕动泵31；试验运行稳定后，打开保护外壳44上取样水管a 51的止水夹a 48，对经石英砂层过滤后的污染物溶液进行取样，对所取样品进行实验室分析；迁移实验分为三步进行：（1）先注入5个多孔介质孔隙体积（PV）的超纯水，再注入20个PV的背景电解质溶液，以稳定砂柱的化学条件；（2）将5个PV的PSNPs，PSNPs与2,4-D混合溶液，PSNPs与BPA混合溶液依次泵入砂柱中；（3）注入若个PV的背景电解质溶液冲洗砂柱，直至取样水管a 51流出物中检测不到PSNPs，2,4-D和BPA。在取样水管a 51不间断地收集出流液，每隔10mL收集一管，采用差减法测定混合悬浮液中PSNPs，2,4-D和BPA的浓度。其穿透曲线如图11所示，其中C0表示测出的物质浓度，C表示测出的物质浓度。从图中可看出，单独的PSNPs最大归一化浓度大于PSNPs与2,4-D组大于PSNPs与BPA组，说明了在内分泌干扰物存在的情况下，PSNPs的迁移受到了抑制。迁移转化试验后进行自清洁步骤，在清洗剂储液箱a13中投加30 wt.%过氧化氢溶液，依次打开反冲洗供水阀a 10、变频泵57和流量计56；通过调节变频泵57功率改变过氧化氢流量，维持在4.0 mL/min的流量，保证多孔介质在实验箱体中处于悬浮状态，过氧化氢从顶部溢流进箱体底部，打开废液出水控制阀门42后使废液通过出水管进入废液箱7；重复上述步骤四次，每次反冲洗耗时5 min。并再次通过迁移转化的实验结果，检查实验装置的重复性以及自清洁效果，结果表明三种不同的物质投加后，其最大归一化浓度变化小于1%，验证了该装置的自清洁功能效果优异。
应用例2
本应用例采用实施例2的装置，应用环境：微塑料在砂层中迁移与转化实验的装置。
根据实验目的，选用对乙酰氨基酚作为抗生素污染物代表。选用石英砂作为多孔介质材料，向实验箱体32中按实验要求土壤成分填充石英砂，使得石英砂层的孔隙率保持在0.5，每层多孔介质铺设后需根据研究区域砂层真实情况进行压实，以模拟微塑料在石英砂层的迁移和转化情况。电控***，所采用的电源模块为12 V开关电源，控制模块采用Arduino mega单片机编程，依据污染物储液箱内部的液位警报器及水温传感器反馈信号进行调节，以实现降雨模式下对迁移转化和自清洁步骤中加热棒62，变频泵57，进水蠕动泵31的控制。
迁移转化实验过程如下：以超纯水作为溶剂，依次分别向污染物储液箱4单独投放50mg/L，100mg/L，150mg/L，200mg/L的对乙酰氨基酚进行实验效果对比。依次打开进水蠕动泵31、储液箱供水阀c 40和储液箱供水阀a 36，使得污染物储液箱4中的对乙酰氨基酚溶液通过进水端进入实验箱体32顶部的孔盘33中，通过滴孔66均匀分布并形成水滴状溶液下落，此时模式调节为降雨模式。打开加热棒62、水温传感器63和液位警报器b 61，待水温到达20℃后打开进水蠕动泵 31；试验运行稳定后，打开取样水管a 51的止水夹a 48，对经石英砂层过滤后的污染物溶液进行取样，对所取样品进行实验室分析，直至取样水管a 51流出物中检测不到对乙酰氨基酚。在取样水管a 51不间断地收集出流液，每隔15mL收集一管，并测定对乙酰氨基酚浓度。迁移转化试验后进行自清洁步骤，在清洗剂储液箱a 13中投加超纯水，依次打开反冲洗供水阀a 10、变频泵57和流量计56；通过调节变频泵57功率改变流量，维持在4.0 mL/min，保证多孔介质在实验箱体中处于悬浮状态，过氧化氢从顶部溢流进箱体底部，打开废液出水控制阀门42后使废液通过出水管进入废液箱7；重复上述步骤四次，每次反冲洗耗时5 min。
应用例3
本应用例采用实施例3的装置，应用环境：微塑料在砂层中迁移与转化实验的装置。
根据实验目的，选用亚甲基蓝作为印染废水污染物代表。选用石英砂作为多孔介质材料，向实验箱体32中按实验要求土壤成分填充石英砂，使得石英砂层的孔隙率保持在0.45，每层多孔介质铺设后需根据研究区域砂层真实情况进行压实，以模拟亚甲基蓝在石英砂层的迁移和转化情况。电控***，所采用的电源模块为12 V开关电源，控制模块采用Arduino mega单片机编程，依据雾化室内部的液位警报器a27反馈信号进行调节，以实现对大雾模式下超声波雾化头a28、超声波雾化头b29、超声波雾化头c30和轴流风机39的控制。
迁移转化实验过程如下：以超纯水作为溶剂，依次分别向污染物储液箱4单独投放50mg/L，100mg/L，150mg/L，200mg/L的亚甲基蓝进行实验效果对比。依次打开水雾室供气阀38、水雾室输气阀41、水雾室通气阀35和轴流风机39，将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口3注入雾化室1中，依次打开超声波雾化头a28、超声波雾化头b 29和超声波雾化头c 30，使其形成水雾进入位于孔盘33下方的进气端，此时模式调节为大雾模式。打开液位警报器a 27，打开进水蠕动泵31；试验运行稳定后，打开取样水管a 51的止水夹a 48，对经石英砂层过滤后的污染物溶液进行取样，对所取样品进行实验室分析，直至取样水管a 51流出物中检测不到亚甲基蓝。在取样水管a 51不间断地收集出流液，每隔5mL收集一管，并测定亚甲基蓝浓度。迁移转化试验后进行自清洁步骤，在清洗剂储液箱a 13中投加30 wt.%过氧化氢溶液，依次打开反冲洗供水阀a 10、变频泵57和流量计56；通过调节变频泵57功率改变过氧化氢流量，维持在4.0 mL/min的流量，保证多孔介质在实验箱体中处于悬浮状态，过氧化氢从顶部溢流进箱体底部，打开废液出水控制阀门42后使废液通过出水管进入废液箱7；重复上述步骤四次，每次反冲洗耗时3 min。
应用例4
本应用例采用实施例4的装置，应用环境：锑在砂层中迁移与转化实验的装置。
根据实验目的，选用五价锑作为常见污染物代表。选用石英砂作为多孔介质材料，向实验箱体32中按实验要求土壤成分填充石英砂，使得石英砂层的孔隙率保持在0.45，每层多孔介质铺设后需根据研究区域砂层真实情况进行压实，以模拟五价锑在石英砂层的迁移和转化情况。电控***，所采用的电源模块为12 V开关电源，控制模块采用Arduino mega单片机编程，依据雾化室内部的液位警报器a27反馈信号进行调节，以实现对大雪模式下超声波雾化头a28、超声波雾化头b29、超声波雾化头c30、半导体制冷片a58、半导体制冷片b59和半导体制冷片c60和轴流风机39的控制。
迁移转化实验过程如下：以超纯水作为溶剂，依次分别向污染物储液箱4单独投放150μg/L，200μg/L，250μg/L，300μg/L的五价锑进行实验效果对比。依次打开水雾室供气阀38、水雾室输气阀41、水雾室通气阀35和轴流风机39，将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口3注入雾化室1中，依次打开半导体制冷片a 58、半导体制冷片b 59和半导体制冷片c 60，方形铝管组23使得冷源均匀分布。制冷装置运行正常后，依次打开超声波雾化头a28、超声波雾化头b 29和超声波雾化头c 30，形成的水雾通过方形铝管组23受冷形成冰晶，进入位于孔盘33下方的进气端，此时模式调节为大雪模式。打开水温传感器63、液位警报器a 27和进水蠕动泵31；试验运行稳定后，打开取样水管a 51的止水夹a 48，对经石英砂层过滤后的污染物溶液进行取样，对所取样品进行实验室分析，直至取样水管a 51流出物中检测不到五价锑。在取样水管a 51不间断地收集出流液，每隔5mL收集一管，并测定五价锑浓度。迁移转化试验后进行自清洁步骤，在清洗剂储液箱a 13中投加30 wt.%过氧化氢溶液，依次打开反冲洗供水阀a 10、变频泵57和流量计56；通过调节变频泵57功率改变过氧化氢流量，维持在4.0 mL/min的流量，保证多孔介质在实验箱体中处于悬浮状态，过氧化氢从顶部溢流进箱体底部，打开废液出水控制阀门42后使废液通过出水管进入废液箱7；重复上述步骤四次，每次反冲洗耗时5 min。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，其特征在于，包括污染物迁移与转化实验装置、污染物投加单元、多孔介质清洗***和废液收集装置；
所述污染物迁移与转化实验装置包括实验箱体（32）、保护壳体（44）、溢流结构（34）和取水单元组，所述保护壳体（44）套设于实验箱体（32）外侧，且与实验箱体（32）呈双套筒结构，所述实验箱体（32）为顶端开口、内部中空、底端密闭的腔体，保护壳体（44）为顶端密闭且高于实验箱体（32）顶端、内部中空、底端密闭且与实验箱体（32）同底的腔体，溢流结构（34）嵌设于保护壳体（44）内壁和实验箱体（32）外壁之间，且溢流结构（34）设于实验箱体中上部，所述溢流结构（34）为四周均匀分布孔眼的圆环，圆环内径与实验箱体（32）外壁连接，圆环外径与保护壳体（44）内壁连接，实验箱体内部从下到上包括依次连接的底部空腔、介质托板（54）、多孔介质材料层c（47）、多孔介质材料层b（46）、多孔介质材料层a（45）和中上部空腔，所述介质托板（54）为大孔径介质托板，所述取水单元组包括取样水管a（51）、设于取样水管a（51）上的止水夹a（48）、取样水管b（52）、设于取样水管b（52）上的止水夹b（49）、取样水管c（53）和设于取样水管c（53）上的止水夹c（50），取样水管a（51）进水端穿过保护壳体（44）和实验箱体（32）的一侧与多孔介质材料层a（45）的底部连通，取样水管b（52）进水端穿过保护壳体（44）和实验箱体（32）的一侧与多孔介质材料层b（46）的底部连通，取样水管c（53）进水端穿过保护壳体（44）和实验箱体（32）的一侧与多孔介质材料层c（47）的底部连通；
所述污染物投加单元包括污染物储液箱（4），所述污染物储液箱（4）包括储液箱体、污染物出水管、进水蠕动泵（31）、储液箱供水阀c（40）、储液箱供水阀b（37）、污染物储液箱防尘塞（6）和污染物储液箱出水口（5），污染物储液箱防尘塞（6）活动连接于储液箱体顶端，污染物储液箱出水口（5）设于储液箱体底部一侧，所述污染物出水管的进水端与储液箱体底部连通，进水蠕动泵（31）和储液箱供水阀c（40）依次设于污染物出水管的始端，污染物出水管的一个出水端穿过保护壳体（44）和实验箱体（32）的一侧，设于多孔介质层a（45）的上方且靠近多孔介质层a（45）的顶端；
所述多孔介质清洗***包括清洗液管、清洗剂储液箱a（13）、清洗剂储室防尘塞a（14）、清洗剂出水口a（15）、清洗剂储室防尘塞b（16）、清洗剂出水口b（17）、清洗剂储液箱b（18）、清洗剂储室防尘塞c（19）、清洗剂出水口c（20）、清洗剂储液箱c（21）、反冲洗供水阀a（10）、反冲洗供水阀b（11）、反冲洗供水阀c（12）、流量计（56）、变频泵（57）和清洗喷头装置（55），所述清洗剂储室防尘塞a（14）活动连接于清洗剂储液箱a（13）顶端，清洗剂出水口a（15）设于清洗剂储液箱a（13）底部一侧，所述清洗剂储室防尘塞b（16）活动连接于清洗剂储液箱b（18）顶端，清洗剂出水口b（17）设于清洗剂储液箱b（18）底部一侧，所述清洗剂储室防尘塞c（19）活动连接于清洗剂储液箱c（21）顶端，清洗剂出水口c（20）设于清洗剂储液箱c（21）底部一侧，所述清洗液管的进水端分别与清洗剂储液箱a（13）、清洗剂储液箱b（18）和清洗剂储液箱c（21）的底部连通，反冲洗供水阀a（10）、反冲洗供水阀b（11）和反冲洗供水阀c（12）分别设于清洗液管和清洗剂储液箱a（13）、清洗剂储液箱b（18）、清洗剂储液箱c（21）连接处的始端，三路清洗液管汇集成一路后形成供水干管穿过保护壳体（44）和实验箱体（32）的一侧与清洗喷头装置（55）底部进水口连接，变频泵（57）和流量计（56）从始端到末端依次设于供水干管上，所述清洗喷头装置（55）设于实验箱体底部空腔内部，用于反向冲洗实验箱体；
所述废液收集装置包括废液箱（7）、废液出水控制阀门（42）、废液出水蠕动泵（43）和废液出水管，所述废液箱（7）包括废液箱体、废液箱防尘塞（9）和废液箱出水口（8），所述废液箱防尘塞（9）活动连接于废液箱体顶端，废液箱出水口（8）设于废液箱体底部一侧，废液出水管出水端与废液箱体底部连通、进水端穿过保护壳体一侧与实验箱体底部一侧连通，并且废液出水管在实验箱体和保护壳体之间的管道上设有支管，支管尾端设有止回阀，废液出水控制阀门（42）和废液出水蠕动泵（43）从始端到末端依次设于废液出水管上。
2.根据权利要求1所述的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，其特征在于，所述污染物迁移与转化实验装置还包括孔盘（33），所述孔盘（33）表面贯穿若干组滴孔（66），孔盘（33）嵌设于实验箱体（32）中上部，所述污染物投加单元还包括储液箱供水阀a（36），所述污染物出水管的另一个出水端穿过保护壳体（44）的顶端悬设于实验箱体（32）顶端开口处中心，且靠近孔盘（33）的顶端，所述储液箱供水阀a（36）设于污染物出水管的另一个出水端管道始端。
3.根据权利要求2所述的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，其特征在于，所述污染物投加单元还包括雾化室（1），所述雾化室（1）包括雾化室出水口（2）、雾化室注水口（3）、超声波雾化头a（28）、超声波雾化头b（29）、超声波雾化头c（30）、水雾室进气管、水雾室出气管、实验箱体输气管、轴流风机（39）、水雾室供气阀（38）、水雾室输气阀（41）和水雾室通气阀（35），所述雾化室出水口（2）设于雾化室（1）底端，所述雾化室注水口（3）设于雾化室（1）中下部，所述超声波雾化头a（28）、超声波雾化头b（29）、超声波雾化头c（30）均匀铺设在雾化室（1）内部底端，所述水雾室进气管尾端与雾化室（1）中雾化室注水口（3）的对立面连通，进气端通入空气，所述轴流风机（39）和水雾室供气阀（38）依次设于水雾室进气管的始端，所述水雾室出气管进气端与雾化室（1）顶部连通，出气端与实验箱体（32）内部连通，且设于孔盘（33）的底部，所述水雾室通气阀（35）设于水雾室出气管道上，所述实验箱体输气管一端与实验箱体（32）内部连通，且设于介质托板（54）的底端，另一端伸出保护壳体（44）并排空，所述水雾室输气阀（41）设于实验箱体输气管上。
4.根据权利要求3所述的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，其特征在于，所述雾化室（1）还包括液位报警器a（27），所述液位报警器a（27）设于雾化室（1）内部、雾化室注水口（3）的底部。
5.根据权利要求3所述的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，其特征在于，所述雾化室（1）还包括半导体制冷片a（58）、半导体制冷片b（59）、半导体制冷片c（60）、方形铝管组（23）、散热片（24）、水雾室上层固定板（22）、隔板（25）、水雾室下层固定板（26），所述水雾室上层固定板（22）设于雾化室（1）内部中部的上部，所述水雾室下层固定板（26）设于雾化室（1）内部中部的下部，水雾室上层固定板（22）和水雾室下层固定板（26）为镂空板，所述方形铝管组（23）设于水雾室上层固定板（22）和水雾室下层固定板（26）之间，且方形铝管组（23）铺设于雾化室（1）一侧，所述隔板（25）设于由方形铝管（67）组成的方形铝管组（23）外侧面，所述散热片（24）设于隔板（25）外侧面，所述半导体制冷片a（58）、半导体制冷片b（59）和半导体制冷片c（60）均匀设于方形铝管组（23）夹层内。
6.根据权利要求1所述的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，其特征在于，所述自清洁的污染物迁移与转化实验装置还包括电控***，所述电控***包括电源控制模块和传感器模块，所述传感器模块包括布置在设于雾化室（1）内部的液位警报器a（27）、设于污染物储液箱内部的液位警报器b（61）、加热棒（62）和水温传感器（63），所述液位警报器a（27）和液位警报器b（61）设于警戒水位处，所述加热棒（62）设于污染物储液箱（4）底部一侧，所述水温传感器（63）设于污染物储液箱（4）底部另一侧，电源控制模块分别与液位警报器a（27）、液位警报器b（61）、加热棒（62）、水温传感器（63）、变频泵（57）、进水蠕动泵（31）、废液出水蠕动泵（43）、超声波雾化头a（28）、超声波雾化头b（29）、超声波雾化头c（30）、半导体制冷片a（58）、半导体制冷片b（59）、半导体制冷片c（60）和轴流风机（39）连接。
7.根据权利要求1所述的一种自清洁的污染物迁移与转化实验装置，其特征在于，所述清洗喷头装置（55）包括若干组配水支管（64）和均匀分布于配水支管（64）上表面的配水孔眼（65），若干组配水支管（64）一端连通，连通中心处底端设有与供水干管连通，另一端位于同一水平面均匀向外发散形成圆周状，且相邻的配水支管（64）另一端等距。
8.基于权利要求1所述的装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体（32）中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47），每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门（42）和废液出水蠕动泵（43），向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 依次打开进水蠕动泵（31）、储液箱供水阀c（40）和储液箱供水阀b（37），使得污染物储液箱（4）中的污染物溶液通过进水端依次从多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47）上方浸入，此时模式调节为漫灌模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a（51）、取样水管b（52）和取样水管c（53）上的止水夹a（48）、止水夹b（49）和止水夹c（50），依次对经多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47）过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a（13）、清洗剂储液箱b（18）和清洗剂储液箱c（21）之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a（10）、反冲洗供水阀b（11）和反冲洗供水阀c（12）之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体（32），使多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47）在实验箱体（32）中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体（32）和保护壳体（44）之间，依次打开废液出水控制阀门（42）和废液出水蠕动泵（43），使得废液进入废液箱（7）；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
9.基于权利要求2所述的装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体（32）中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47），每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门（42）和废液出水蠕动泵（43），向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 依次打开进水蠕动泵（31）、储液箱供水阀c（40）和储液箱供水阀a（36），使得污染物储液箱（4）中的污染物溶液通过进水端进入实验箱体（32）顶部的孔盘（33）中，通过滴孔（66）均匀分布并形成水滴状下落，此时模式调节为降雨模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a（51）、取样水管b（52）和取样水管c（53）上的止水夹a（48）、止水夹b（49）和止水夹c（50），依次对经多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47）过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a（13）、清洗剂储液箱b（18）和清洗剂储液箱c（21）之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a（10）、反冲洗供水阀b（11）和反冲洗供水阀c（12）之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体（32），使多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47）在实验箱体（32）中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体（32）和保护壳体（44）之间，依次打开废液出水控制阀门（42）和废液出水蠕动泵（43），使得废液进入废液箱（7）；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
10.基于权利要求5所述的装置自清洁的污染物迁移与转化实验方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一.根据实验目的，向实验箱体（32）中按照实验要求依次填充多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47），每层多孔介质铺设后根据真实土壤环境进行压实；
步骤二. 依次打开废液出水控制阀门（42）和废液出水蠕动泵（43），向污染物投加单元内装入纯水或者含一定浓度污染物的溶液；
步骤三. 根据需要选择大雾模式或者大雪模式，当选择大雾模式时，依次打开水雾室供气阀（38）、水雾室输气阀（41）、水雾室通气阀（35）和轴流风机（39），将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口（3）注入雾化室（1）中，依次打开超声波雾化头a（28）、超声波雾化头b（29）和超声波雾化头c（30），使其形成水雾进入位于孔盘（33）下方的进气端，此时模式调节为大雾模式；当选择大雪模式时，依次打开水雾室供气阀（38）、水雾室输气阀（41）、水雾室通气阀（35）和轴流风机（39），将含一定浓度污染物的溶液通过雾化室注水口（3）注入雾化室（1）中，依次打开半导体制冷片a（58）、半导体制冷片b（59）和半导体制冷片c（60），方形铝管组（23）使得冷源均匀分布，制冷装置运行正常后，依次打开超声波雾化头a（28）、超声波雾化头b（29）和超声波雾化头c（30），形成的水雾通过方形铝管组（23）受冷形成冰晶，进入位于孔盘（33）下方的进气端，此时模式调节为大雪模式；
步骤四. 试验运行稳定后，依次打开分别位于取样水管a（51）、取样水管b（52）和取样水管c（53）上的止水夹a（48）、止水夹b（49）和止水夹c（50），依次对经多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47）过滤后的污染物溶液进行取样，测定相关理化性质，进行实验室分析；
步骤五. 在清洗剂储液箱a（13）、清洗剂储液箱b（18）和清洗剂储液箱c（21）之一中投加指定清洗剂，然后打开相对应的反冲洗供水阀a（10）、反冲洗供水阀b（11）和反冲洗供水阀c（12）之一；
步骤六. 清洗剂从底部反向冲洗实验箱体（32），使多孔介质材料层a（45）、多孔介质材料层b（46）和多孔介质材料层c（47）在实验箱体（32）中处于悬浮状态，然后清洗剂从实验箱顶部溢流至实验箱体（32）和保护壳体（44）之间，依次打开废液出水控制阀门（42）和废液出水蠕动泵（43），使得废液进入废液箱（7）；
步骤七. 重复步骤三到五，对介质材料进行多次清洗直到检测***中测得的滤后溶液水质基本没有发生变化。
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