一種土壤中金屬離子富集裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于礦產資源勘查領域，具體涉及一種土壤中金屬離子富集裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]在地球自然電場的作用下，元素能夠以離子形式從地下深部迀移到地表并在地表土壤中富集。例如鈾元素在土壤中通常以鈾酰絡陽離子(U0/+)以及uo2(co3)34—、uo2(oh)3—、(uo2)2co3(oh)3—等陰離子形式存在。這些鈾離子大多數是在漫長的地質時期內，在各種地質營力的作用下由地下深部礦體運移到近地表土壤的。因此地表土壤中鈾元素的活動態離子含量情況對深部鈾礦勘查具有重要的意義。
[0003]針對地表土壤中這些金屬離子的提取，前蘇聯學者Ryss提出了電化學提取的方法。國內學者將前蘇聯的地電提取方法作了改進和發展，在提取裝置上更加小型化和輕便。目前常用的地電提取材料是聚氨脂泡塑，事先需要對其進行去本底。同時，在埋置和取出過程中容易粘染到周圍的土壤，而且分析測試步驟也較為復雜。因此，一種能夠避免外界干擾、操作簡便的土壤中金屬離子富集裝置亟待開發。同時，傳統中使用聚氨脂泡塑、泡海綿和脫脂棉作為吸附材料的技術，聚氨脂泡塑、泡海綿和脫脂棉在一次使用后需要完全灰化進行分析測試，無法留存副樣以供質量檢查使用;且聚氨脂泡塑、泡海綿和脫脂棉易毀損殘留在土壤中，造成環境污染。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術存在的上述問題，本發明目的在于提供一種能夠避免外界干擾、操作簡便、對環境友好的土壤中金屬離子富集裝置。
[0005]為了簡化表述，本發明中引入了上下左右等方位概念。本發明中的上下左右等方位概念以附圖1中所示的土壤中金屬離子富集裝置相應的上下左右等方位為準。
[0006]本發明的土壤中金屬離子富集裝置包括固定板、陽電極和陰電極，所述陽電極的上端與所述固定板的左端固定連接，所述陰電極的上端與所述固定板的右端固定連接。
[0007]本發明提供的土壤中金屬離子富集裝置具體使用時，直接填埋進入待勘查點土壤，澆注上電解質溶液即可進行通電富集，通電完畢，取電極周圍土壤即可。整個富集取樣過程方便快捷，使用簡便。同時，本發明中的土壤中金屬離子富集裝置清潔簡單，且并未使用到泡海綿和脫脂棉等材質，對環境友好。
[0008]為了便于電源的連接，作為優選，所述陽電極的上端固定設置有導電的陽極環，所述陰電極的上端固定設置有導電的陰極環。電源的輸出端有可能為線夾形式或者導線形式等，無論何種結構的電源輸出端，通過環狀結構的陰極環和陽極環均能實現電源的快速穩定連接。進一步的，所述陽極環和所述陰極環的材質均為金屬。金屬材質的陽極環和陰極環能夠在起到導電作用的同時，堅固度高耐磨耐用，使用壽命長。
[0009]本發明中的土壤中金屬離子富集裝置中的陽電極和陰電極豎直布置時，能夠獲得更好更準確的富集取樣效果，因此作為優選，所述陽電極和陰電極的下端均呈錐形。錐形的陽電極和陰電極能夠順利的插入土壤，以方便富集裝置整體的固定，使用更為簡便。
[0010]作為優選，所述陽電極和陰電極的中部均為中空的腔體，且所述中部的側壁為柵格狀。可替代的，所述陽電極和陰電極亦可均為內設空腔的長方體形狀，長方體的陽電極和陰電極的四周側壁均分別為柵格狀。尤其優選的，柵格狀側壁上的柵格孔與內部空腔連通。柵格狀的陽電極和陰電極表面與土壤的接觸面積更大，對土壤中金屬離子的富集效果更好和富集效率更高。同時，假如將電極整體做成內設空腔的柵格狀結構，會降低電極的強度，尤其是電極下端為圓錐狀時下端的強度;僅僅中部部位的柵格狀及內設空腔的設計在保證了電極強度的同時，提升了富集效果和富集效率。
[0011]為了降低電極對勘查準確率的影響，作為優選，所述陽電極和陰電極均為碳纖維棒。金屬作為電極時，會存在意外引入金屬離子，進而影響勘查準確率。優選的碳纖維棒作為電極能夠很好避免外界干擾，進一步提升勘查準確率。
[0012]作為優選，所述固定板為塑料板。
[0013]作為優選，還包括正負極分別與陽電極和陰電極電連接的電源。進一步優選的，所述電源的電壓為6V?12V。較高的電源電壓可能會對操作者安全造成影響，較低的電源電壓會影響金屬離子富集的效率和效果。本發明中優選的6V?12V電壓能夠很好的兼顧操作者安全和富集效率效果。
[0014]本發明還同時提供了使用前述本發明的土壤中金屬離子富集裝置進行礦產資源勘查的方法，包括如下步驟:
[0015]S1、在勘查點挖掘取樣坑；
[0016]S2、將前述本發明所述土壤中金屬離子富集裝置放入取樣坑，并將S1中挖掘出的土壤回填在取樣坑內所述土壤中金屬離子富集裝置的周圍；
[0017]S3、向所述土壤中金屬離子富集裝置周圍的土壤澆注不含金屬離子的電解質溶液，然后將陽電極和陰電極分別與電源的正負極電連通進行電解；
[0018]S4、電解完畢，取所述土壤中金屬離子富集裝置周圍的土壤送檢分析即可。
[0019]本發明提供的方法，步驟簡潔，使用簡便，能夠增強深部鈾礦化信息，為尋找地下深部隱伏金屬礦產提供依據。
[0020]作為不帶有金屬離子的電解質溶液的優選，S3中所述電解質溶液為5?20^%的NH4C1水溶液。NH4C溶液可以起到提高土壤內金屬離子流動速度的效果，同時還能夠促進金屬離子在溶液中的溶解，進而提升土壤中金屬離子的迀移效率，提升金屬離子富集效果和效率。
[0021]作為優選，S3中所述電源的電壓為6V?12V，S3中電解時間為12?48小時。
[0022]作為優選，S4中所取土壤先過80目篩，并經自然曬干或低溫烘干后，再送檢分析；所述低溫烘干的烘干溫度不高于60°C。烘干溫度過高會造成所取土壤樣品內金屬離子的散失，烘干溫度以不高于60°C為佳。
[0023]作為優選，S1中所述取樣坑為圓柱狀，其深度為40?60cm，其直徑為30?40cm; S3中向土壤中澆注的電解質溶液的體積為500?1500ml ； S4中所取土壤的重量為500g。翻挖過后的土壤會變得松軟，更易吸收電解質溶液。設定規格下的取樣坑與電解質溶液的用量相配合，能夠較好的完全浸潤富集裝置周圍土壤，順利形成電解體系，進而提升富集效果和效率。取樣量的多少對分析測定的結果影響很大。根據本發明提供的方法，以取樣量為500g為佳，此取樣量既能完整的反應勘查點的真實金屬含量情況，又能降低樣品分析工作量，為本發明方法的最適取樣量。
[0024]綜上所述，本發明提供的土壤中金屬離子富集裝置及其使用方法能夠避免外界干擾、簡便的獲取勘查地域樣品信息、樣品成分相對干凈方便了后續樣品的分析測試，同時避免了使用聚氨酯海綿等材料帶來的環境污染。同時，本發明提供的土壤中金屬離子富集裝置及其使用方法還兼具有富集效果好富集效率高的優點。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的土壤中金屬離子富集裝置的結構示意圖。
[0026]圖中:1為固定板;2為陽電極;3為陰電極;4為陽極環;5為陰極環。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步闡釋。
[0028]實施例1:一種土壤中金屬離子富集裝置
[0029]如圖1所示，本實施例的土壤中金屬離子富集裝置包括固定板1、陽電極2和陰電極3，所述陽電極2的上端與所述固