一种测量岩石对水样中组分变化影响的装置和方法与流程

1.本发明一种工程岩体试验技术方法，具体涉及一种测量岩石对水样中组分变化影响的装置和方法。


背景技术：

2.我国西部煤炭开采过程中，矿区面临着缺水严重和生态脆弱的问题。在许多煤矿井工开采过程中，通过修建地下水库将采区附近的地下水资源和矿井水资源保存于地下结构中，避免了矿井水外排蒸发损失浪费，并且在一定处理后能够满足工业成产和一般日常生活的需求。实际中，地下水库中的岩体、煤体会与矿井水之间发生一系列的作用，包括吸附、过滤和离子交换等。对于岩石与水中组分相互作用的研究，有利于理解岩石对水体净化的机理，降低原有的矿井水处理成本，提高矿井水的资源化利用。
3.现有技术方法，常关注于岩石与水作用后的物理化学特性，或是关注于水体经过人工材料处理、净化的效果，基本没有涉及天然岩石对于水中组分影响的试验测量方法，对于地下水库中岩石的作用效果也无法准确、定量的进行测试分析。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种测量岩石对水样中组分变化影响的装置和方法。关注于试验过程中水样中组分的变化特征，以及天然岩石成分和结构对于水中组分变化的影响，有利于系统的评价地下水库中岩体对储水中各组分含量变化的影响，该测量方法操作简单，结果可靠。
5.本发明第一方面提供了一种测量岩石对水样中组分变化影响的装置，所述装置包括依次连通的储样箱(i)、试验箱(ii)和收集容器(iv)，其中，所述储样箱(i)用于储存待测水样；所述试验箱(ii)用于提供放置岩石以及岩石与待测水样的场所；所述收集容器(iv)用于收集来自于所述试验箱(ii)的水样。
6.根据本发明的一些实施方式，所述试验箱(ii)上设置有至少两个出水口，优选地所述试验箱的侧壁上设置有至少一个出水口(9)，所述试验箱底部设置有至少一个出水口(10)，更优选地，所述试验箱的侧壁上设置有三个出水口(9)。
7.根据本发明的一些实施方式，所述装置还包括实时监测模块(iii)。
8.根据本发明的一些实施方式，所述储样箱(i)与所述试验箱(ii)相连通，所述试验箱(ii)与所述收集容器(iv)相连通，所述试验箱(ii)上连接有实时监测模块(iii)，优选地，所述试验箱(ii)的出水口(9)与所述收集容器(iv)相连通。
9.根据本发明的一些实施方式，所述储样箱(i)内设置有搅动装置(6)。
10.在本发明的一些优选实施方式中，所述储样箱(i)设置有一个注水口(1)、一个排气口(2)和三个出水口(3)，水出、入口上配有管路，管路上串联有水流止水阀(4)和流量计(5)。
11.根据本发明的一些实施方式，所述储样箱(i)的三个出水口(3)包括设置于储样箱
(i)相对的两侧面的出口(3a)和出口(3b)，以及设置底部的出口(3c)。
12.根据本发明的一些实施方式，所述储样箱(i)的一侧出口(3a)连接所述试验箱(ii-a)，另一侧出口(3b)可并联另外一个试验箱(ii-b)，底部出口(3c)用于排出多余水样和清洁容器使用。
13.根据本发明的一些实施方式，所述储样箱(i)采用密封透明容器，所述容器壁面标有刻度。
14.根据本发明的一些实施方式，所述试验箱(ii)设置有可打开的上顶盖(7)，顶盖上部设有排气口(7a)和预留接口(7b)连接所述实时监测模块(iii)，顶盖下沿配备密封胶条(7c)，周围配有加压密封卡扣(7d)。
15.根据本发明的一些实施方式，所述试验箱(ii)的第一侧面设进水口(8)与储样箱(i)相连，与第一侧面相对的第二侧面设三个出水口(9)与所述收集容器(iv)相连接，分别用以获取上层、中层和底层的液体样品，进、出水口均串联有水流止水阀(4)和流量计(5)，底部设有排水除淤口(10)。
16.根据本发明的一些实施方式，所述实时监测模块(iii)中包括液体ph值探头、浊度监测探头或温度探头等其他实时监测所需部件，所述监测探头等设备由外壳连接固定，固定处设有密封胶条，所述监测模块上部引出导线与相应设备主机连接。
17.根据本发明的一些实施方式，所述收集容器(iv)为上部有密封盖(11)，所述密封盖上有进水口(11a)可与所述试验箱(ii)出水口(9)连接。
18.本发明第二方面提供了一种测量岩石对水样中组分变化影响的方法，所述方法包括采用第一方面所述的装置测试岩石样品对水样中待测组分变化的影响。
19.根据本发明的一些实施方式，所述方法包括以下步骤：
20.步骤a，提供岩石样品和含待测组分的水样；
21.步骤b，将含待测组分的水样通入未放置岩石样品的所述装置中进行测试；
22.步骤c，将岩石样品放入所述装置中，将与步骤b中相同的水样通入放置了岩石样品的所述装置中进行测试；
23.步骤d，根据步骤b和步骤c中的测试结果，计算岩石样品对水样中待测组分变化的影响。
24.根据本发明的一些实施方式，所述步骤b包括以下步骤：
25.步骤b-1，将含待测组分的水样通入储样箱(i)中，采用搅动装置(6)使所述水样混合均匀；
26.步骤b-2，将步骤b-1中混合均匀后的水样通入试验箱(ii)中，静置第一时间，所述注入试验箱(ii)中的水样体积记为v；
27.步骤b-3，将步骤b-2中静置后的全部水样由试验箱(ii)的出水口(9)通入收集容器(iv)中，进行待测组分检测，检测值记为s
2b
；
28.步骤b-4，采用清洗液清洗排空后的试验箱(ii)，所述清洗液由出水口(10)排出后，进行待测组分检测，检测值记为s
3b
，所述清洗液的体积记为v
洗b
。
29.根据本发明的一些实施方式，所述步骤c包括以下步骤：
30.步骤c-0，将岩石样品放入试验箱(ii)中，所述岩石样品的质量记为m1；
31.步骤c-1，将与步骤b-1相同的含待测组分的水样通入储样箱(i)中，采用搅动装置
(6)使所述水样混合均匀；
32.步骤c-2，将步骤c-1中混合均匀后的水样通入试验箱(ii)中，静置第一时间，所述注入试验箱(ii)中的水样体积记为v；
33.步骤c-3，将步骤c-2中静置后的全部水样由试验箱(ii)的出水口(9)通入收集容器(iv)中，进行待测组分检测，检测值记为s
2c
；
34.步骤c-4，取出试验箱(ii)中的岩石样品，测试所述岩石样品的质量，记为m2；
35.步骤c-5，采用清洗液清洗排空后的试验箱(ii)，所述清洗液由出水口(10)排出后，进行待测组分检测，检测值记为s
3c
，所述清洗液的体积记为v
洗c
。
36.本发明中所述检测值s
2b
指的是水样中所有的待测组分的检测值，即s
2b
包括中包括多个数值。同理s
2c
、s
3c
和s
3b
中也包括多个数值。
37.根据本发明的一些实施方式，所述岩石样品对水样中待测组分变化的影响包括岩石样品块体对水样中待测组分变化的影响和岩石样品空间结构水样中待测组分变化的影响，其中
38.根据公式(1)计算所述岩石样品对水样中待测组分变化的总影响：
39.sr＝s
2b-s
2c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1)；
40.根据公式(2)计算所述岩石样品块体对水样中待测组分变化的影响：
41.s
ra
＝(m
1-m2)/v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(2)；
42.根据公式(3)计算所述岩石样品空间结构对水样中待测组分变化的影响：
43.s
rf
＝(s
3bv洗b-s
3cv洗c
)/v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(3)；
44.其中，所述待测组分包括悬浮物、无机盐和有机质中的一种或多种。
45.根据本发明的一些实施方式，所述岩石样品选自岩块样品、破碎岩石样品和由岩石碎块与人工碎块堆积成的样品。
46.根据本发明的一些实施方式，所述含待测组分的水样包括天然水样，或是配制水样，所述配制水样可以为在蒸馏水中添加特定组分均匀混合形成的液体样品，其中所述添加特定组分包括但不局限于不溶性固体、特征离子盐、微生物和有机物等。
47.根据本发明的一些实施方式，所述待测组分包括悬浮物含量、水样硬度和特定盐含量中的一种或多种。
48.根据本发明的一些实施方式，上述式(3)中针对的待测组分为水不溶物，包括但不限于固态悬浮物、有机质等。
49.根据本发明的一些实施方式，所述岩石样品的块度为大于0且小于100mm。在实际测试中，可以根据实际研究需要进行常规选择。
50.根据本发明的一些实施方式，所述第一时间为可以根据实际研究需要进行常规选择。
51.根据本发明的一些实施方式，所述水样体积v为可以根据实际研究需要进行常规选择，但需保证水样水量足够多，以没过试验箱(ii)中的岩石样品为基本要求。
52.在本发明的一些优选实施方式中，所述方法包括以下具体步骤：
53.步骤a：提供岩石样品和含待测组分的水样；
54.步骤a-01：所述岩石样品的准备，采用蒸馏水冲洗所述岩石样品后进行干燥，优选地，若所述岩石样品为石膏质岩，则采用的烘干温度为45-50℃，其余种类的岩石样品则采
用烘干温度为105-110℃，烘干时间为20-30h；测量岩石块体的干重和体积，计算块体密度；将所有岩石块体保存在干燥的密封箱内；
55.步骤a-02：所述含组分的水样的准备；若所述水样为天然水样，则在确保样品混合均匀的情况下取一部分进行水样中目标组分含量检测，所述目标组分含量检测包括液体ph值测定、液体中悬浮物测量(依照gb11901)、水样硬度测量(gb/t 6909)或特定盐含量测量(gb/t 5750.5)等项目，测量完毕后将其余水样存入干燥的封口容器内，并存放于恒温处以备后续试验使用；
56.若所述水样为配制水样，取一种或几种组分混合入蒸馏水中，充分混合均匀后取上部均匀混合液体，一部分水样进行目标组分含量检测，其余待测水样存入干燥的封口容器内，置于恒温处以备后续试验使用；所述含组分水样使用前应保证水样中组分充分混合均匀。
57.步骤b：将含待测组分的水样通入未放置岩石样品的所述装置中进行测试
58.步骤b-01：打开储水箱(i)进水口(1)阀门和排气口(2)，关闭其他出水口(3)阀门，将所述水样注入储样箱中，记录储水箱内水样体积v1，启动搅动装置(6)使水样保持均匀混合，以备后续试验使用；
59.步骤b-02：将未放置所述岩石样品的试验箱(ii)顶盖(7)密封，打开排气口(7a)，关闭出水口(7b)，开启储水箱阀门将测试水样注入试验箱中，记录储水箱内水样刻度v2，关闭排气口(7a)，依照第一选定时间将水样静置于试验箱内；
60.步骤b-03：待试验第一选定时间结束，打开试验箱(ii)排气口(7a)，开启出水口，将测试结束水样储存入收集容器(iv)中；
61.步骤b-04：取收集容器(iv)中的水样进行目标组分含量检测，记为s
2b
，优选地，所述目标组分含量检测包括进行液体ph值测定，液体中悬浮物测量(依照gb11901)，水样硬度测量(gb/t 6909)或特定盐含量测量(gb/t 5750.5)等；
62.步骤b-05：清洗试验箱(ii)，关闭进、出水口阀门，保持下部排水除淤口(10)开启，利用蒸馏水清洗试验箱，对排水口液体进行收集、记录体积v
洗b
和目标组分测量，记为s
3b
。优选地，所述目标组分含量检测包括进行液体ph值测定，液体中悬浮物测量(依照gb11901)，水样硬度测量(gb/t 6909)或特定盐含量测量(gb/t 5750.5)等。
63.步骤c：将岩石样品放入所述装置中，将与步骤b中相同的水样通入放置了岩石样品的所述装置中进行测试
64.步骤c-01：打开储水箱(i)进水口(1)阀门和排气口(2)，关闭其他出水口(3)阀门，将所述水样注入储样箱中，记录箱内水样体积v1，启动搅动装置(6)使水样保持均匀混合，以备后续试验使用；
65.步骤c-02：将所述岩石试样称重，依照选定尺寸放入所述试验箱(ii)中，记录放入试验箱中的岩石试样总重m1；将试验箱顶盖(7)盖紧密封，打开排气口(7a)，关闭出水口(7b)，开启储水箱阀门将测试水样注入试验箱中，记录储水箱内水样刻度v2，关闭排气口(7a)，依照第一选定时间将水样静置于试验箱内；
66.步骤c-03：待试验第一选定时间结束，打开试验箱(ii)排气口(7a)，开启出水口，将测试结束水样储存入收集容器(iv)中；
67.步骤c-04：取收集容器(iv)中的水样进行目标组分含量检测，记为s
2c
，优选地，所
述目标组分含量检测包括进行液体ph值测定，液体中悬浮物测量(依照gb11901)，水样硬度测量(gb/t 6909)或特定盐含量测量(gb/t 5750.5)等；
68.步骤c-05：取试验箱(ii)内的所述岩石样品，依次烘干称重，记录所述岩石样品试验后总干重m2，依照需要对试验后的所述岩石进行其他类型的测试；
69.步骤c-06：清洗试验箱(ii)，关闭进、出水口阀门，保持下部排水除淤口开启，利用蒸馏水清洗试验箱，可依据试验设计需要对排水口液体进行收集、记录体积v
洗c
和目标组分测量，记为s
3c
。优选地，所述目标组分含量检测包括进行液体ph值测定，液体中悬浮物测量(依照gb11901)，水样硬度测量(gb/t 6909)或特定盐含量测量(gb/t 5750.5)等。
70.步骤d，根据步骤b和步骤c中的测试结果，计算岩石样品对水样中待测组分变化的影响
71.通过测定试验前水样、试验后水样、岩石样品和清洗液中特定参数，计算岩石样品对水样中特定组分变化的影响值，其中，单次测试中某一组分的含量变化关系为：
72.sr＝s
2b-s
2c
73.其中，sr为岩石样品对水样中待测组分变化的总影响值，s
2b
为将步骤b-2中静置后的全部水样由试验箱(ii)的出水口(9)通入收集容器(iv)中，进行待测组分检测得到的检测值；s
2c
为将步骤c-2中静置后的全部水样由试验箱(ii)的出水口(9)通入收集容器(iv)中，进行待测组分检测得到的检测值；
74.s
ra
＝(m
1-m2)/v
75.其中，s
ra
为岩石样品块体对水样中待测组分变化的影响值，m1为放入试验箱(ii)中的岩石样品总干重；m2为试验后从试验箱(ii)中取出的岩石样品干燥后总重；其中，v＝v
1-v2，v为注入试验箱(ii)中的水样体积，v1为试验前储液箱(i)内含组分水样体积；v2为步骤b或c中将所述含组分水样注入试验箱后储样箱中剩余的水样体积；
76.s
rf
＝(s
3bv洗b-s
3cv洗c
)/v
77.其中，s
rf
为所述岩石样品空间结构对水样中待测组分变化的影响值，s
3b
为采用清洗液清洗排空后的试验箱(ii)，所述清洗液由出水口(10)排出后，进行待测组分检测得到的检测值，v
洗b
为该清洗液的体积；s
3c
为采用清洗液清洗排空后的试验箱(ii)，所述清洗液由出水口(10)排出后，进行待测组分检测得到的检测值，v
洗c
为该清洗液的体积，v为注入试验箱(ii)中的水样体积。
78.根据本发明，在试验过程中，试验箱中堆积岩石的空间结构会对水样中待测组份起到一定的影响作用。例如，水样在流经试验装置时，岩石堆积形成的空间结构会对水样中的悬浮物产生一定的阻力，致使悬浮物发生沉降，沉积在岩石的空间结构中，因此试验装置在一定程度上对水样中的悬浮物起到了去除作用。为了测量岩石空间结构对水样中待测组会的影响，需要对空间结构中的悬浮物含量进行定量，即在取出岩石的过程中，空间结构沉积的悬浮物会留在试验箱里，清洗试验箱后可计算得到。据此，s
3bv洗b
表示未放置岩石样品时清洗试验箱所得到的清洗液中所含有的待测组分；s
3cv洗c
表示放置岩石样品后清洗试验箱所得到的清洗液中所含有的待测组分；s
3bv洗b
与s
3cv洗c
差值的绝对值即为岩石的空间结构导致的水样中待测组会的变化量。
79.本发明第三方面提供了第一方面所述的装置或第二方面所述的方法在测量地下水库尤其是煤矿地下水库中岩石对水样中组分变化影响中的应用。
80.本发明的有益效果至少在于以下几个方面：
81.(1)本发明能够从岩体块度、结构分布、作用时间等影响因素，分别测试其对地下水库影响储水水质的作用程度。
82.(2)利用该装置可得到准确的数据，利用试验数据能够定量揭示地下水库中岩体对储水的水质指标的影响。
83.(3)本发明首次利用试验装置来定量研究地下水库对储水水质的影响。
84.(4)本发明采用的测量方法操作简单，结果可靠。
附图说明
85.图1是本发明一个实施方式的工艺流程图。
86.图2是本发明装置的示意图，其中
87.(i)为储样箱、1为注水口、2为排气口、3a-3c为出水口、4为水流止水阀、5为流量计、6为搅动装置6；
88.(ii)为试验箱、7为上顶盖、7a为排气口、7b为预留接口、7c为密封胶条、7d为加压密封卡扣、8为进水口、9为出水口、10为排水除淤口；
89.(iii)为实时监测模块；
90.(iv)为收集容器、11为密封盖、11a为进水口、11b为排气口。
具体实施方式
91.以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述说明。
92.实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购途径获得的常规产品。
93.实施例1
94.在实验室搭建如图2的实验系统后，利用以下步骤开始测量岩石对水样中悬浮物含量变化的影响。
95.步骤a：试验测试样品准备
96.步骤a-01：取神东矿区大柳塔矿的岩石，利用蒸馏水连续浸泡48小时后冲洗，去除可溶性盐的影响，随后利用烘干箱在50℃下进行干燥24小时。在上述处理后的岩石中选择尺寸为3-50mm粒径的岩石作为测试样品，质量为1000g，将测试样品保存在干燥的密封箱内，以备使用；
97.步骤a-02：取1g煤粉混入1l蒸馏水中，充分混合均匀后测得悬浮物含量为1000mg/l，水样存入干燥的封口容器内以备后使用；所述含组分水样使用前应保证水样中组分充分混合均匀。
98.步骤b：利用未填装所述岩石样品的试验装置进行水样悬浮物含量变化的测量试验，即将含待测组分的水样通入未放置岩石样品的所述装置中进行测试；
99.步骤b-01：打开储水箱(i)进水口(1)阀门和排气口(2)，关闭其他出水口(3)阀门，将水样注入储样箱中，记录箱内水样刻度v1为1l，启动搅动装置(6)使水样保持均匀混合；
100.步骤b-02：将未放置所述岩石样品的试验箱(ii)顶盖(7)密封，打开排气口(7a)，
关闭出水口(7b)，开启储水箱阀门将测试水样注入试验箱中，记录储水箱内水样刻度v2为500ml，关闭排气口(7a)，将水样静置于试验箱内24h时间。
101.步骤b-03：24h后，打开试验箱(ii)排气口(7a)，开启出水口，将测试结束水样储存入收集容器(iv)中；
102.步骤b-04：取收集容器(iv)中的水样进行液体中悬浮物含量测量，测得所述悬浮物含量s
2b
为100mg/l；
103.步骤b-05：清洗试验箱(ii)，关闭进、出水口阀门，保持下部排水除淤口开启，利用蒸馏水清洗试验箱，对排水口液体进行收集，得到v3为1l的清洗液，记为v
洗b
；测量清洗液中的悬浮物含量为s
3b
为900mg/l。
104.步骤c：进行岩石样品对水样中悬浮物变化影响的测量，即将岩石样品放入所述装置中，将与步骤b中相同的水样通入放置了岩石样品的所述装置中进行测试；
105.步骤c-01：打开储水箱(i)进水口(1)阀门和排气口(2)，关闭其他出水口(3)阀门，将所述水样注入储样箱中，记录箱内水样刻度为v1为1l，启动搅动装置(6)使水样保持均匀混合；
106.步骤c-02：将m1＝1000g岩石样品放入所述试验箱(ii)中；将试验箱顶盖(7)盖紧密封，打开排气口(7a)，关闭出水口(7b)，开启储水箱阀门将测试水样注入试验箱中，记录储水箱内水样刻度v2为500ml，关闭排气口(7a)，将水样静置于试验箱内24h时间；
107.步骤c-03：24h后，打开试验箱(ii)排气口(7a)，开启出水口，将测试结束水样储存入收集容器(iv)中；
108.步骤c-04：取收集容器(iv)中的水样进行液体中悬浮物测量，测得所述悬浮物含量s
2c
为50mg/l；
109.步骤c-05：取试验箱(ii)内的所述岩石样品，依次烘干称重，测试所述岩石样品试验后总干重为m2＝1000.01g；
110.步骤c-06：清洗试验箱(ii)，关闭进、出水口阀门，保持下部排水除淤口开启，利用蒸馏水清洗试验箱，得到v4为1l的清洗液，记为v
洗c
；测量清洗液中的悬浮物含量为s
3c
为940mg/l。
111.步骤d：测算岩石样品对水样中悬浮物含量变化的影响；通过测定试验前水样、试验后水样、岩石样品和清洗液中特定参数，计算岩石样品对水样中悬浮物含量变化的影响值。
112.其中，岩石样品对水样中悬浮物的净化效果：
113.sr＝s
2b-s
2c
＝100-50＝50mg/l
114.所述岩石样品块体对所述水样中悬浮物净化效果为：
115.s
ra
＝(m
1-m2)/(v
1-v2)＝[(1000.01-1000)
×
1000]/(1-0.5)＝20mg/l
[0116]
所述岩石样品空间结构(裂隙、空隙)对所述水样中悬浮物净化效果为：
[0117]srf
＝(s
3bv洗b-s
3cv洗c
)/(v
1-v2)＝(900
×
1-940
×
1)/(1-0.5)＝-80mg/l
[0118]
数值为负，说明岩石样品空间结构有利于去除水样中的悬浮物含量，且数值绝对值越大，去除效果越明显。
[0119]
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性
和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

技术特征：
1.一种测量岩石对水样中组分变化影响的装置，其包括依次连通的储样箱(i)、试验箱(ii)和收集容器(iv)，其中，所述储样箱(i)用于储存待测水样；所述试验箱(ii)用于提供放置岩石以及岩石与待测水样接触的场所；所述收集容器(iv)用于收集来自于所述试验箱(ii)的水样。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试验箱(ii)上设置有至少两个出水口，优选地所述试验箱的侧壁上设置有至少一个出水口(9)，所述试验箱底部设置有至少一个出水口(10)，更优选地，所述试验箱的侧壁上设置有三个出水口(9)。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括实时监测模块(iii)；和/或所述储样箱(i)与所述试验箱(ii)相连通，所述试验箱(ii)与所述收集容器(iv)相连通，所述试验箱(ii)上连接有实时监测模块(iii)，优选地，所述试验箱(ii)的出水口(9)与所述收集容器(iv)相连通；和/或所述储样箱(i)内设置有搅动装置(6)。4.一种测量岩石对水样中组分变化影响的方法，包括采用权利要求1-3中任意一项所述的装置测试岩石样品对水样中待测组分变化的影响；优选地，包括以下步骤：步骤a，提供岩石样品和含待测组分的水样；步骤b，将含待测组分的水样通入未放置岩石样品的所述装置中进行测试；步骤c，将岩石样品放入所述装置中，将与步骤b中相同的水样通入放置了岩石样品的所述装置中进行测试；步骤d，根据步骤b和步骤c中的测试结果，计算岩石样品对水样中待测组分变化的影响。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：步骤b-1，将含待测组分的水样通入储样箱(i)中，采用搅动装置(6)使所述水样混合均匀；步骤b-2，将步骤b-1中混合均匀后的水样通入试验箱(ii)中，静置第一时间，所述注入试验箱(ii)中的水样体积记为v；步骤b-3，将步骤b-2中静置后的全部水样由试验箱(ii)的出水口(9)通入收集容器(iv)中，进行待测组分检测，检测值记为s
2b
；步骤b-4，采用清洗液清洗排空后的试验箱(ii)，所述清洗液由出水口(10)排出后，进行待测组分检测，检测值记为s
3b
，所述；记为v
洗b
。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述步骤c包括以下步骤：步骤c-0，将岩石样品放入试验箱(ii)中，所述岩石样品的质量记为m1；步骤c-1，将与步骤b-1相同的含待测组分的水样通入储样箱(i)中，采用搅动装置(6)使所述水样混合均匀；步骤c-2，将步骤c-1中混合均匀后的水样通入试验箱(ii)中，静置第一时间，所述注入试验箱(ii)中的水样体积记为v；步骤c-3，将步骤c-2中静置后的全部水样由试验箱(ii)的出水口(9)通入收集容器(iv)中，进行待测组分检测，检测值记为s
2c
；步骤c-4，取出试验箱(ii)中的岩石样品，测试所述岩石样品的质量，记为m2；
步骤c-5，采用清洗液清洗排空后的试验箱(ii)，所述清洗液由出水口(10)排出后，进行待测组分检测，检测值记为s
3c
，所述清洗液的体积记为v
洗c
。7.根据权利要求4-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述岩石样品对水样中待测组分变化的影响包括岩石样品块体对水样中待测组分变化的影响和岩石样品空间结构水样中待测组分变化的影响，其中根据公式(1)计算所述岩石样品对水样中待测组分变化的总影响：s
r
＝s
2b-s
2c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1)；根据公式(2)计算所述岩石样品块体对水样中待测组分变化的影响：s
ra
＝(m
1-m2)/v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(2)；根据公式(3)计算所述岩石样品空间结构对水样中待测组分变化的影响：s
rf
＝(s
3bv洗b-s
3cv洗c
)/v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(3)；其中，所述待测组分包括悬浮物、无机盐和有机质中的一种或多种。8.根据权利要求4-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述岩石样品的块度为大于0且小于100mm。9.根据权利要求4-8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述岩石样品选自岩块样品、破碎岩石样品和由岩石碎块与人工碎块堆积成的样品；和/或所述待测组分包括悬浮物含量、水样硬度和特定盐含量中的一种或多种。10.一种权利要求1-3中任意一项所述的装置或权利要求4-9中任意一项所述的方法在测量地下水库尤其是煤矿地下水库中岩石对水样中组分变化影响中的应用。

技术总结
本发明提供一种测量岩石对水样中组分变化影响的装置和方法。本发明关注于试验过程中水样中组分的变化特征，以及天然岩石成分和结构对于水中组分变化的影响，有利于系统的评价地下水库中岩体对储水中各组分含量变化的影响，该测量方法操作简单，结果可靠。结果可靠。结果可靠。


技术研发人员：蒋斌斌 郭强 卞伟 王霄 张海琴 李井峰
受保护的技术使用者：北京低碳清洁能源研究院 国家能源投资集团有限责任公司
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2023/9/20