表层床沙污染物吸附/解吸特性测量装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种表层床沙对污染物吸附/解吸的测量装置及其使用方法，表层床沙对污染物吸附/解吸的测量装置自内而外包括样品沙盘、样品架、反应筒、集液筒和液体循环部件，液体循环部件由橡胶管和蠕动泵组成。所述的表层床沙对污染物吸附/解吸测量装置的使用方法，通过液体的循环实现床沙与孔隙水的充分接触和上覆水与孔隙水的充分交换，同时又不会改变床沙的赋存形态；可以对任意厚度的床沙进行实验，尤其是薄层床沙；可以简便得通过调节蠕动泵流量和排气孔的开关实现床沙自然渗透和加速渗透的切换，模拟天然条件，更加科学有效得获得床沙的吸附/解吸特性模拟天然条件。

权利要求

1.表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置，其特征在于：自内而外包括样品沙盘(4)、样品架(3)、反应筒(2)、集液筒(1)和液体循环部件(6)，液体循环部件(6)由橡胶管(7)和蠕动泵(8)组成，集液筒(1)为上部开洞的圆筒，反应筒(2)为集液筒(1)上部的开洞，反应筒(2)的外壁是集液筒(1)的内壁，反应筒(2)底部开孔并悬空位于集液筒(1)内，反应筒(2)底部与集液筒(1)底部距离大于集液筒(1)总高度的二分之一，反应筒(2)的筒壁上设有排气孔(5)；样品架(3)套置在反应筒(2)内，样品架(3)为框架结构且底部镂空并与反应筒(2)底部的开孔相接；样品沙盘(4)置于样品架(3)上，样品沙盘(4)为中空圆筒且直径与样品架(3)底部直径相同，样品沙盘(4)底部套有塑料编织套；自蠕动泵(8)延伸出的两根橡胶管(7)，一根连接到集液筒(1)底部，另一根连接到反应筒(2)筒壁上，紧贴筒壁固定，上部反应筒(2)内液体通过样品沙进入下部集液筒(1)内，集液筒(1)内液体通过蠕动泵(8)提供动力，进入上部反应筒(2)，形成装置内水循环。

2.根据权利要求1所述的表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置，其特征在于：

反应筒(2)下底面开孔直径＜样品架(3)底面直径＜反应筒(2)顶面开孔直径，使得反应筒(2)底部支撑样品架(3)，并跟样品架(3)底部紧密相接，实现反应筒(2)内的液体都通过样品沙盘(4)底部渗透到集液筒(1)中。

3.根据权利要求1所述的表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置，其特征在于：

反应筒(2)筒壁距底部三分之二处有对称的两个排气孔(5)。

4.根据权利要求1所述的表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置，其特征在于：

样品沙盘(4)从底部套上塑料编织套，在编织套外侧扎上橡皮筋。

5.根据权利要求1或3所述的表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置，其特征在于：可以通过控制反应筒(2)筒壁的排气孔(5)的开关和蠕动泵(8)的流量来控制样品沙的渗透速率，实现了床沙的渗透压可控。

6.根据权利要求1所述的表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)准备床沙样品，根据设定的实验床沙厚度，将沙样转移到已固定好塑料编织套的样品沙盘(4)内，或者将现场采集的表层床沙样品按照设定的实验床沙厚度铺设到固定好塑料编织套的样品沙盘(4)内，将样品沙盘(4)放置到样品架(3)上，将样品架(3)放到反应筒(2)中；

2)设定好蠕动泵(8)的流量，若液体通过床沙样品的渗透方式选择为自然渗透，则打开反应筒(2)侧壁排气孔(5)，蠕动泵(8)流量取自然渗透速率根据下式进行计算，一般使蠕动泵(8)流量略大于渗透流量；若液体通过床沙样品的渗透方式选择为加速渗透，则关闭反应筒(2)侧壁排气孔(5)，蠕动泵(8)流量根据下式取设定的加速渗透速率进行计算，实验开始后，蠕动泵(8)流量缓慢增加到预设值；

蠕动泵(8)流量Q的计算公式为：

Q＝π/4×d2×υ×60

式中Q——蠕动泵流量，mL/min，d——样品沙盘内径，cm,

-4

υ——渗透速率，cm/s，自然渗透速率可初步选为5×10 cm/s；

3)将准备好的待反应液体全部倒入反应筒(2)中，打开蠕动泵(8)，实验开始计时；

4)在固定时间内通过针管在反应筒(2)中取10mL液体，过0.45μm水系滤膜，测定该时段的液体浓度，以初始浓度与实验结束时液体浓度差计算泥沙吸附/解吸量，记录床沙的吸附/解吸动力学曲线和固定时间内的吸附/解吸量；实验结束后，将样品沙盘(4)中的床沙风干称量，得到表层床沙干重，可以得到单位质量或单位面积床沙吸附/解吸量，结合液体浓度变化，可以得到表层床沙的吸附/解吸特性。

说明书

表层床沙污染物吸附/解吸特性测量装置及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于泥沙特性测量领域，涉及泥沙对污染物的吸附/解吸特性的测量装置及其使用方法。

背景技术

[0002] 近年来，泥沙的环境效应得到越来越多的重视，在不同的环境条件下，泥沙会对污染物进行吸附/解吸，可成为河流污染物的源和汇，从而实现对水环境的调节。表层床沙和上覆水体直接接触，且粒径相对较细，是床沙对污染物吸附解吸的主要部分，环境效应显著，因此对其吸附/解吸特性的测量对水生态环境的评估意义重大。尤其是平原河流和湖泊，其河床大部分是由粘细泥沙组成，吸附容量大，对水生态自我调节能力的作用极大。因此，有必要针对表层床沙的特征提出一种合理有效的污染物吸附/解吸特性的测量装置及方法。

[0003] 表层床沙主要通过与孔隙水的相互作用吸附污染物，而上覆水体中的污染物主要通过离子扩散以及上覆水与孔隙水的水体交换向床沙吸附/解吸污染物，因此在设计测量装置时模拟表层床沙对上覆水体污染物的吸附，必须要充分考虑表层床沙与孔隙水和上覆水与孔隙水的作用特点。另外，在污染物迁移转化过程中起关键作用的表层床沙厚度通常很薄。目前提出的几种泥沙吸附/解吸性能实验装置均未充分考虑到这一特点：

[0004] 最常用的方法是恒温振荡箱批量处理法，通过恒温振荡的方法对一定量的泥沙在较小容器内进行吸附/解吸污染物的实验，可以获得泥沙的等温吸附曲线和吸附动力学曲线。此法主要适用于泥沙颗粒本身吸附/解吸能力的探究，无法针对床沙的赋存状态以及与孔隙水的作用特点给出其吸附特性。由于高频振荡和较小的反应空间，泥沙与污染物充分接触，极大得增大了水沙接触面积，造成床沙对污染物吸附量的高估，不利于对水生态环境的预测；另外此法无法模拟床沙的厚度特性及边界可渗透的情况，所测的泥沙吸附/解吸曲线与实际必然相差很大。

[0005] 传统的土柱实验，是在盛有土柱的容器侧壁开孔，从一端注入污染物，另外一端接收，主要用于观测污染物在土柱中迁移转化和土壤对污染物的截留能力。此法考虑了孔隙水在泥层中的渗透性，但其并非定量测量泥层吸附/解吸能力的装置，水沙接触不充分，无法定量给出某层床沙的吸附解吸量，因此无法绘制相应的等温吸附曲线和吸附动力学曲线；另外，此法所模拟的床沙渗透性只是重力作用下的自然渗透，无法针对不同工况对床沙渗透压进行控制和调节。通常情况下，土柱/沙柱厚度较厚，长达几十厘米，无法针对薄层床沙进行实验研究。

[0006] 专利号为“CN 102590479 A”的发明专利公开了一种基于扩散理论的河湖底泥污染物通量测试方法及装置，此法是将河床底泥置于底座圆筒中，然后注入上覆水，然后在不同时间段内对上覆水分层取样，然后依据扩散理论计算底泥的污染物释放通量。此法主要针对床沙释放通量的计算，床沙在装置底部，处于完全静止状态，上覆水与孔隙水只能通过离子扩散进行作用，没有上覆水与孔隙水的动态交换，因此较适用于水动力弱的水体，比如上覆水和孔隙水交换较弱的湖泊；底部边界不可渗透，必然会影响到下层床沙与孔隙水的接触，这与自然条件不符，与传统的土柱实验一样，无法定量给出某层床沙的吸附解吸量，因此无法绘制相应的等温吸附曲线和吸附动力学曲线，同时该方法适用于底泥厚度大于5cm的情况，不适用于薄层床沙。

[0007] 循环水槽实验，是将泥沙铺在水槽底部，通过水泵或者轮机提供动力，使水在床沙表面循环。此法主要针对水动力对泥沙吸附/解吸的影响进行探究，虽然更符合天然条件下的水动力作用情况，但是没有考虑到床沙底部具有可渗透，且具有一定渗透压的边界条件，导致孔隙水与上覆水交换受限，另外其实验装置不适用于批量实验，因此无法针对表层床沙给出其吸附特征曲线。

发明内容

[0008] 本发明提供了一种测量表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置及方法，解决了现有技术中无法同时满足表层床沙与孔隙水充分作用和上覆水与孔隙水充分交换的特点，以及无法同时模拟床沙下部边界可渗透且渗透压可控的情况；同时，本发明可以对任意厚度的表层床沙进行吸附解吸实验。具体技术问题描述如下：

[0009] 恒温震荡箱虽然可以进行批量实验，方便地给出泥沙的吸附/解吸特征曲线，但是高频振荡使水沙接触过于充分，造成水沙接触面积显著增大，使泥沙吸附/解吸量明显偏大；传统的沙柱实验可以考虑到泥层的渗透性，但无法针对某一沙层绘制相应的等温吸附曲线和吸附动力学曲线，所模拟的床沙渗透性只是重力作用下的自然渗透，无法对渗透压进行调节和控制；一种基于扩散理论的河湖底泥污染物通量测试方法及装置，忽略了上覆水与孔隙水的动态交换，底部边界不可渗透，无法得到底泥的等温吸附曲线和相应的特征参数；循环水槽实验，虽然更符合天然条件下的水动力作用情况，但很少考虑到床沙底部的可渗透，且具有一定渗透压的边界条件，导致孔隙水与上覆水交换受限，另外其实验装置不适用于批量实验，因此无法针对表层床沙给出其吸附特征曲线。

[0010] 为了解决上述技术问题，本发明可以通过以下技术方案实现：

[0011] 提供一种表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置，自内而外包括反应筒、集液筒和液体循环部件，集液筒为上部开洞的圆筒，反应筒为集液筒上部的开洞，反应筒底部开孔悬空位于集液筒内，反应筒筒壁距底部三分之二处有对称的两个排气孔，反应筒内部放置样品架和样品沙盘，溶液循环部件由橡胶管和蠕动泵组成。

[0012] 如上所述的集液筒，其上部开洞形成反应筒，即反应筒的外壁是集液筒的内壁，反应筒底部与集液筒底部距离大于集液筒总高度的二分之一，保证反应筒总体积小于集液筒下部体积。实验时使反应液体的总体积低于反应筒体积，既可防止排气孔关闭后反应筒内液面过高溢出，又可防止集液筒内液面过高时，浸没样品沙盘。

[0013] 如上所述的反应筒，是集液筒上部的开洞，其下底面开孔直径小于顶面开孔直径和样品架底面直径，用于支撑样品架并跟样品架底部紧密相接，实现反应筒内的液体都通过样品沙盘底部渗透到集液筒中。

[0014] 如上所述的样品架为框架结构，样品沙盘置于样品架底部，底部镂空，可由尼龙绳编织而成，可用于支撑样品沙盘，既能透水又不会改变样品沙的渗透性，方便样品沙的转移。样品架底部直径略小于反应筒顶部开孔直径，大于反应筒底部开孔直径。

[0015] 如上所述的样品沙盘位于样品架上，其为中空圆筒，直径与样品架底部直径相同，实验时从底部套上塑料编织套，然后在编织袋外侧扎上橡皮筋。塑料编织套可以保证床沙样品的透水性，可以模拟床沙下边界的透水特性，同时又能将床沙固定在反应筒内。

[0016] 如上所述的液体循环部件，自蠕动泵延伸出的两根橡胶管，一根连接到集液筒底部，另一根连接到反应筒筒壁上，紧贴筒壁固定，上部反应筒内液体通过样品沙进入下部集液筒内，集液筒内液体通过蠕动泵提供动力，进入上部反应筒，形成装置内水循环，同时满足了床沙与孔隙水充分接触，孔隙水与上覆水充分交换。

[0017] 如上所述的测量表层床沙污染物吸附/解吸特性的装置，可以通过控制反应筒侧壁排气孔的开关和蠕动泵流量控制样品沙的渗透速率(水溶液循环速率)，实现了床沙的渗透压可控。

[0018] 基于上述使用该装置测量表层床沙污染物吸附/解吸特性的方法，包括如下步骤：

[0019] 1)准备床沙样品，根据设定的床沙厚度，将设定厚度的床沙样品转移到已固定好塑料编织套的样品沙盘内，或者将现场采集的表层床沙样品按照设定厚度铺设到固定好塑料编织套的样品沙盘内，将样品沙盘放置到样品架上，将样品架放到反应筒中；

[0020] 2)设定好蠕动泵的流量，若溶液通过床沙样品的渗透方式选择为自然渗透，则打开反应筒侧壁排气孔，蠕动泵流量根据下式取自然渗透速率进行计算，一般使蠕动泵流量略大于渗透流量，若反应筒内液位过高，会通过侧壁排气孔排入集液筒内；若溶液通过床沙样品的渗透方式选择为加速渗透(设定的渗透速率大于自然渗透速率)，则关闭反应筒侧壁排气孔，使集液筒内形成负压，加速孔隙水的渗透，蠕动泵流量Q的计算公式为：

[0021] Q＝π/4×d2×υ×60                                 (1)

[0022] 式中Q——蠕动泵流量，mL/min；d——样品沙盘内径，cm；

[0023] υ——渗透速率，cm/s，自然渗透速率可初步选为5×10-4cm/s。

[0024] 3)将准备好的设定浓度和体积的液体全部倒入反应筒中，打开蠕动泵，实验开始计时，集液筒内溶液通过橡胶管进入反应筒，反应筒内溶液通过样品沙滴入集液筒，形成床沙与循环的溶液相互作用。

[0025] 4)在固定时间内通过针管在反应筒中取10mL液体，过0.45μm水系滤膜，测定该时段的液体浓度，以初始浓度与实验结束时液体浓度差计算泥沙吸附/解吸量，记录床沙的吸附/解吸动力学曲线和固定时间内的吸附/解吸量；实验结束后，将样品沙盘中的床沙风干称量，得到表层床沙干重，可以得到单位质量或单位面积床沙吸附/解吸量，结合液体浓度变化，可以得到表层床沙的吸附/解吸特性。

[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0027] 该表层床沙污染物吸附/解吸特性测量装置，最显著的优势是既能实现床沙与孔隙水的充分接触和上覆水与孔隙水的充分交换，又不会改变床沙的赋存形态；可以对任意厚度的床沙进行实验，尤其是薄层床沙(5cm以下)；同时也可以模拟天然条件，实现了床沙底部可渗透且渗透压可控的边界条件，并且可以简便得通过调节蠕动泵流量和排气孔的开关实现床沙的自然渗透和加速渗透的切换。另外，蠕动泵可以实现多管路并联工作，而本装置结构简单易于加工，为沙样批量处理提供可能，从而可以更加方便快捷得获得符合床沙天然特性的吸附动力学曲线、等温吸附曲线和吸附解吸容量。通过本装置和方法得到的吸附特征参数可为水质模型提供符合床沙自然赋存条件的、更加科学合理的数据支撑，具有显著的环境效益。

附图说明

[0028] 图1为本发明的表层床沙污染物吸附/解吸特性测量装置的结构示意图；

[0029] 图2为样品架和样品沙盘的结构示意图；

[0030] 图3为装置主体部分反应筒和集液筒的正视图和俯视图。

[0031] 图4本发明测量装置所获得的单位面积床沙的动力学吸附曲线。

[0032] 其中1-集液筒；2-反应筒；3-样品架；4-样品沙盘；5-排气孔；6-溶液循环部件；7-橡胶管；8-蠕动泵。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

[0034] 如图1所示，一种表层床沙对污染物吸附/解吸特性的测量装置，自内而外包括样品沙盘4、样品架3、反应筒2、集液筒1和液体循环部件6，液体循环部件6由橡胶管7和蠕动泵8组成，集液筒1为上部开洞的圆筒，反应筒2为集液筒1上部的开洞，反应筒2底部开孔悬空位于集液筒1内，反应筒2筒壁距底部三分之二处有对称的两个排气孔5；样品架3套置在反应筒2内，样品架3为框架结构且底部镂空并与反应筒2底部的开孔相接；样品沙盘4置于样品架3上，样品沙盘4为中空圆筒且直径与样品架3底部直径相同；自蠕动泵8延伸出的两根橡胶管7，一根连接到集液筒1底部，另一根连接到反应筒2筒壁上，紧贴筒壁固定，上部反应筒2内液体通过样品沙进入下部集液筒1内，集液筒1内液体通过蠕动泵8提供动力，进入上部反应筒2，形成装置内水循环。

[0035] 所述的集液筒1上部开洞形成反应筒2，即反应筒2的外壁是集液筒1的内壁，见图3，反应筒2底部与集液筒1底部距离大于集液筒1总高度的二分之一，保证反应筒2总体积小于集液筒1下部体积。实验时使反应液体的总体积低于反应筒2体积，既可防止排气孔关闭后反应筒内液面过高溢出，又可防止集液筒1内液面过高时，浸没样品沙盘4。

[0036] 所述的反应筒2下底面开孔直径＜样品架3底面直径＜反应筒2顶面开孔直径，使得反应筒2底部支撑样品架3，并跟样品架3底部紧密相接，实现反应筒2内的液体都通过样品沙盘4底部渗透到集液筒1中。

[0037] 所述的样品架3的框架结构见图2，主要用于床沙样品的铺设和转移，底部镂空，可通过尼龙绳编织而成，用于支撑样品沙盘4，样品架3底部直径略小于反应筒2顶部开孔直径，大于反应筒2底部开孔直径。

[0038] 所述的样品沙盘4置于样品架3上，样品沙盘4为中空圆筒，见图2，其直径与样品架3底部直径相同；实验时需要从底部套上塑料编织套，塑料编织套透水性强，编织致密，不会造成沙样流失；然后在编织袋外侧套上橡皮筋，用于固定塑料编织套；然后放置到样品架3上，铺设床沙样品，通过样品架3将样品沙盘4转移到反应筒2内。

[0039] 所述的液体循环部件6的橡胶管7，套接在集液筒1底部向外的开孔上，见图3，实验时上部紧贴反应筒2侧壁，使液体沿反应筒2侧壁注入，避免对反应筒2内液面的扰动。

[0040] 在实际操作过程中，若液体通过样品沙盘4的渗透方式选择为自然渗透，即渗透速率为自然渗透速率(对于一般粘性土可以选为5×10-4cm/s)，则打开反应筒2侧壁排气孔5。当蠕动泵8从集液筒1内抽取液体后，集液筒1内外气压相等，孔隙水在自重作用下渗透滴入集液筒1。同时，在设定蠕动泵8流量时，使其略大于由公式(1)计算所得的渗透流量，当反应筒2内液位过高时，可通过侧壁排气孔5排入集液筒1内，保持反应筒2内水位在中部以上，保证床沙样品所承受的水压基本不变。

[0041] 在实际操作过程中，若液体通过样品沙盘4的渗透方式选择为加速渗透，即渗透速率为加速渗透速率，则关闭反应筒2侧壁排气孔5。当蠕动泵8从集液筒1内抽取液体后，集液筒1内压强降低，形成负压，孔隙水在负压作用下加速渗透滴入集液筒1，蠕动泵8流量越大，集液筒1内压降降低越快，负压越大，形成的渗透压越大，渗透速度越快，装置本身可通过自调节使系统正常运行。蠕动泵渗透流量根据所设定的渗透速率可由公式(1)计算可得。具体实施过程中，要缓慢增大蠕动泵流量，根据沙样渗透能力，调整加速渗透速率。

[0042] 在具体实施例中，通常根据现场所采床沙特点选定实验参数，从而确定床沙样品铺设厚度、反应液体总体积和渗透速率。当液体渗透方式为自然渗透时，液体总体积不能超过排气孔5到反应筒2底部到之间的容量(即反应筒总容积的三分之二)，确保液体可以正常循环。具体设计反应筒尺寸时，尽量使反应筒直径与深度的比值取大，可以增大渗透流量，减少液体在装置内循环一次所用的时间。若样品为现场柱状采样器所取，则根据柱状采样器尺寸确定装置反应筒2、样品架3和样品沙盘4的尺寸，可直接将柱状采样器表层沙样转移到样品沙盘4中，得到现场原状沙的吸附/解吸特性。

[0043] 实验参数选定后，使用装置测量表层床沙污染物吸附/解吸特性的方法包括以下步骤：

[0044] 1)准备床沙样品，根据设定的床沙厚度，将设定厚度的床沙转移到已固定好塑料编织套的样品沙盘4内，或者将现场采集的表层床沙样品按照设定的实验床沙厚度铺设到固定好塑料编织套的样品沙盘4内，将样品沙盘4放置到样品架3上，将样品架3放到反应筒2中；

[0045] 2)设定好蠕动泵8的流量，若液体通过床沙样品的渗透方式选择为自然渗透，则打开反应筒2侧壁排气孔5，蠕动泵8流量根据公式(1)取自然渗透速率进行计算，一般使蠕动泵8流量略大于渗透流量；若液体通过床沙样品的渗透方式选择为加速渗透，则关闭反应筒2侧壁排气孔5，蠕动泵8流量根据公式(1)取设定的加速渗透速率进行计算，实验开始后，蠕动泵8流量缓慢增加到预设值；

[0046] 3)准备好实验所需的浓度和体积的液体，将液体全部倒入反应筒2中，打开蠕动泵8，实验开始计时；

[0047] 4)在固定时间内通过针管在反应筒2中取10mL液体，过0.45μm水系滤膜，用钼-锑-抗比色法测定上清液中溶解性磷酸盐的含量，以初始浓度与实验结束时磷液体浓度差作为泥沙吸附量测量浓度，记录床沙的吸附/解吸动力学曲线和固定时间内的吸附/解吸量；实验结束后，将样品沙盘4中的床沙风干称量，得到表层床沙干重，可以得到单位质量或单位面积床沙吸附/解吸量，结合液体浓度变化，可以得到表层床沙的吸附/解吸特性。

[0048] 批量恒温振荡实验是目前普遍采用的确定泥沙吸附特性的方法，由于其水沙反应空间小，水沙接触过于充分，得到的结果显著偏大，在多篇文献中均有报道，而CN 102590479 A装置所提供的方法，床沙吸附污染物只能依靠离子扩散，且厚度不能小于5cm，覆盖在下层的床沙的吸附作用被极大地限制，使得测量结果偏小。通过本装置所得到的泥沙平衡吸附值，基本位于上述两种手段所得的测量值之间，尤其是对于细颗粒泥沙。

[0049] 另外，蠕动泵可以实现多管路并联工作，且装置结构简单易于加工，可实现沙样批量处理，从而可以更加方便快捷得获得符合床沙天然特性的等温吸附曲线和吸附解吸容量。

[0050] 实施例1

[0051] 床沙样品为淮河现场采集的沉积物沙柱，取其表层淤泥质床沙进行动力学吸附曲线测量和平衡吸附量的测定。由于一般柱状采样器的直径为9cm或12cm，样品沙盘的直径可依其确定。反应筒直径与深度比尽量取大，此实施例中选取的反应筒直径为13cm，高度为9cm，容积的三分之二是3.2L，筒壁排气孔直径为1.5cm，集液筒直径为17cm，集液筒底部距离反应筒底部距离为10cm；样品沙盘直径为12cm(与柱状采样器直径相同)。样品沙中值粒径为60μm，实验中样品沙厚度取为2cm，待吸附溶质选为正磷酸盐，浓度为2mg/L，体积为2L，小于反应筒容积的三分之二，样品床沙渗透方式选为自然渗透。具体实施步骤为：

[0052] 1)准备床沙样品，将表层2cm内的现场采集的沉积柱直接转移到已固定好塑料编织套的样品沙盘内，将样品沙盘放置到样品架上，将样品架放到反应筒中；

[0053] 2)蠕动泵流量根据公式(1)进行计算为3.39mL/min，取略大于公式计算结果的3.5mL/min，由于液体通过床沙样品的渗透方式选择为自然渗透，打开反应筒侧壁排气孔；

[0054] 3)将2L浓度为2mg/L磷酸盐溶液倒入反应筒中，打开蠕动泵，实验开始计时，集液筒内溶液通过橡胶管进入反应筒，反应筒内溶液通过样品沙滴入集液筒，形成床沙与循环的溶液相互作用。

[0055] 4)每隔4h通过针管在反应筒中取10mL液体，过0.45μm水系滤膜，用钼-锑-抗比色法测定上清液中磷酸盐的含量，测量该时刻水液体中的磷浓度，直到液体浓度保持不变，72h后实验结束，将样品沙盘中的床沙风干称量，得到床沙干重为215.4g。以反应筒内不同时刻与初始时刻磷液体浓度差作为该时刻泥沙吸附量，则可绘出单位面积床沙磷吸附量随时间变化的动力学吸附曲线；以初始浓度与实验结束时磷液体浓度差作为床沙的吸附量，可以得到该浓度下单位面积床沙的吸附量。单位面积床沙的动力学吸附曲线如图4所示，平衡吸附量为358mg P/m2，换算成单位质量泥沙吸附量为18.7mg P/kg。

[0056] 在相同工况下，将批量恒温振荡实验法和CN 102590479 A装置所提供的方法测得的泥沙平衡吸附量，与本装置测得结果进行对比。，恒温震荡实验(泥沙浓度选为10g/L，磷溶液浓度为2mg/L)所得单位质量床沙吸附量为81.3mg P/kg，远远大于本装置所测的结果；CN 102590479 A装置所提供的方法(床沙厚度5cm，直径12cm，干重532g，磷溶液5L)得到的单位质量床沙磷吸附量为10.6mg P/kg，明显低于本装置所测结果。本装置所测结果位于两种装置之间，避免了床沙吸附/解吸量过大或过小的问题。

[0057] 若需要绘制等温吸附曲线，样品沙盘直径要设计得较小，方便统一铺沙，蠕动泵可采用多通道蠕动泵，在不同液体浓度下进行吸附实验，得到平衡吸附量，绘制等温吸附曲线，利用等温吸附模型计算吸附特征参数。

[0058] 对于床沙解吸实验，可将液体浓度设定为零或者极地浓度，在不同时间测量液体浓度变化，计算床沙解吸量。

[0059] 本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

[0060] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。