一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置及提取方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，包括原水供给单元、预处理单元、反渗透浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱、总控制系统和腐殖酸提取单元；本发明专利技术中反渗透浓缩单元可以将纯水和浓水分离，浓水再次进入水箱，循环浓缩，直到浓缩比合适时关闭浓缩系统；酸碱度调节单元对浓缩后水体pH值进行自动调节，不仅节省了劳动力，降低了生产成本，而且pH值调节的准确率比较高；腐殖酸提取单元中通过滤膜过滤将腐殖酸和其它溶解性有机质分离，再通过淋洗装置淋洗纯化，提取腐殖酸。本发明专利技术提供的一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置结构简单、自动化程度高、操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及浓缩
，尤其涉及一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置。
技术介绍
溶解有机质是能通过孔径为0.45μm滤膜的一类天然大分子有机物混合物，它来源于动植物分泌物及其残体分解产物，组成和结构随时空和来源而变化。根据其在水体中的溶解情况，溶解有机质可以分为：富里酸(fulvicacid任何pH值条件下都溶于水)和腐殖酸(humicacid在pH1时不溶于水)。在淡水水体中，腐殖酸具有重要生态和环境作用。由于技术限制，国内和国际腐殖酸协会主要集中在研究疏水腐殖酸。研究表明，疏水腐殖酸中含有的酚羟基、羰基等基团可以与水中的重金属及有毒有害物质发生相互作用，进而影响其在环境中的转化、迁移及归宿。然而水体中的腐殖酸既包括疏水腐殖酸，也包括亲水腐殖酸，受技术限制对全体腐殖酸进行研究较少。仅仅对疏水腐殖酸进行研究，不能全面反映水体中腐殖酸的性质和作用。由于水体中腐殖酸含量低，提取水体中腐殖酸难度较大，获取充足腐殖酸样品，对包括亲水腐殖酸和疏水腐殖酸在内的所有腐殖酸进行全面研究是重大国际科学难题。因此，目前如何实现从江河湖泊及地下水等淡水水体中高效地提取高浓度的腐殖酸是亟需解决的问题。反渗透技术是在高于溶液渗透压的作用下，依据大分子物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。反渗透具有脱盐率高，机械强度大和使用寿命长，化学或生化耐受性强等优点。本专利技术利用反渗透技术初步浓缩淡水水体中溶解腐殖酸。彭安、王安华发表了一种关于腐殖酸提取方法的文章，其论文题目：水体腐殖酸及其络合物I.蓟运河腐殖酸的提取和表征(环境科学学报，第一卷第2期，1981.06)，公开了一种腐殖酸提取的方法，其提取方法主要是在实验室手工操作完成，腐殖酸提取和纯化包括两个步骤：(1)吸附树脂的预处理处理过的吸附树脂装柱，树脂高和直径比为10:1，上下口用玻璃棉充填，既可起到支持作用又可起到过滤作用。(2)河水腐殖酸的提取河水腐殖酸(FA)的提取流程如附图2。该论文公开的腐殖酸提取方法操作过程复杂，且提取的腐殖酸量较少，不适合大规模样品采集；另外，本论文公开的腐殖酸提取方法受人为操作影响较大，不能广泛的用于江河湖泊及地下水等淡水水体中腐殖酸的提取及比对，可实施性不佳。
技术实现思路
为了获取高纯度的腐殖酸，本专利技术提供了一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，此装置可以广泛的用于江河湖泊及地下水等淡水水体中腐殖酸的提取，结构简单、自动化程度高、操作方便。为了解决上述技术问题，本专利技术的一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，包括原水供给单元、预处理单元、反渗透浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱、总控制系统和腐殖酸提取单元；所述水箱采用耐酸材料，其上面设有密封盖，下端为漏斗形状，其内设有搅拌器、液位传感器和pH传感器；所述密封盖的端面设有至少5个通孔；所述水箱与所述过滤器之间的管道伸入水箱中，伸入水箱中的管道顶部为密封结构，管道壁设有多个孔径为50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10处，所述伸入水箱管道外设有过滤罩，所述过滤罩的孔径为100μm；所述腐殖酸提取单元包括液体储存器、过滤器、真空泵和淋洗装置；所述过滤器入口与所述水箱的出口连接；所述过滤器出口与液体储存器入口连接；过滤器包括样品室、滤膜，并以砂芯作为滤膜支撑物；所述滤膜的孔径取值范围是0.1-0.7μm；所述淋洗装置的出口与过滤器的入口连接；所述真空泵的入口与所述液体储存器连接。优选地，所述反渗透浓缩单元包括反渗透单元、高压泵、第一电导率探头和第二电导率探头；其中反渗透单元包括反渗透膜和不锈钢膜壳，所述反渗透膜的孔径取值为0.1nm；所述第一电导率探头设于所述反渗透单元浓水出口处，第二电导率探头设于反渗透膜单元的纯水出口与淋洗装置之间；通过对比2个电导率探头检测数值，可以判断反渗透膜工作状态是否良好。优选地，原水供给单元采用自吸泵供水，原水主要为江河湖泊及地下水等淡水水体，原水水质的浊度在1000NTU之内，溶解有机碳的取值在1000mg/L之内，电导率取值在30000μS/cm之内；自吸泵的前端设有过滤袋，所述过滤袋的孔径为10μm。优选地，所述预处理单元包括一级精密微滤过滤器、二级精密微滤过滤器和三级精密微滤过滤器，一级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为5μm，二级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为1μm，三级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.45μm；所述一级精密微滤过滤器的入口与自吸泵的出口连接，一级精密微滤过滤器的出口与二级精密微滤过滤器的入口连接，二级精密微滤过滤器的出口与三级精密微滤过滤器的入口连接，三级精密微滤过滤器的出口与水箱连接。优选地，一级、二级和三级精密滤芯均采用聚丙烯滤芯，精密滤芯需要及时更换，可以避免堵塞和过多污染物聚集滋生微生物。优选地，所述反渗透单元设有液体进口，浓水出口和纯水出口；所述液体进口通过高压泵与水箱连接，所述浓水出口与水箱连接，所述纯水出口与淋洗装置连接。优选地，所述反渗透单元浓水和纯水出口都设有安保阀，原水浓缩过程中，所述反渗透单元纯水和浓水电导率差异小于预设值时，所述安保阀开启，说明此时系统无法进行反渗透浓缩。优选地，所述酸碱度调节单元中包括pH传感器、搅拌器、计量加药泵、第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱；所述pH传感器设于水箱中，所述第一酸液药剂箱与所述第二酸液药剂箱并列布置；所述计量加药泵设于第一酸液药剂箱、第二酸液药剂箱和水箱之间；计量加药泵的入口分别与第一酸液药剂箱的出口、第二酸液药剂箱的出口连接，计量加药泵的出口与水箱连接。优选地，所述总控制系统包括控制单元和触屏器，所述控制单元与触屏器连接，所述控制单元与自吸泵、液位传感器、pH传感器、计量加药泵和高压泵连接；所述水箱中设有液位传感器和pH传感器；pH传感器设有升降台，必要时可以升至水箱外。本专利技术还提供了一种利用所述淡水水体中溶解腐殖酸提取装置进行腐殖酸提取的方法，其包括如下步骤：(1)启动总控制系统的总电源启动按钮；(2)启动自吸泵启动按钮，自吸泵通过管道吸取原水，自吸泵前端的过滤袋对原水进行初步过滤，初步过滤后的原水通过自吸泵的增压进入预处理单元中的一级精密微滤过滤器对原水进行一次过滤，经一次过滤后的原水进入二级精密微滤过滤器进行二次过滤，经二次过滤后的原水进入三级精密微滤过滤器进行三次过滤；经三次过滤后的原水通过管道进入水箱；当水箱中的水位达到4/5水箱高度时，自吸泵停止工作；(3)水箱中的原水经高压泵增压通过管道进入到反渗透浓缩单元，反渗透膜可对原水中的溶解盐和天然溶解有机物进行浓缩，得到纯水和浓水；经过反渗透膜的纯水直接排放到淋洗装置中进行存储，浓水循环进入水箱，当位于水箱中的溶解有机碳在线测定装置测定的溶解有机碳的含量达到预设值时，停止浓缩；反渗透膜将江河湖泊地表水分离为纯水和浓水，纯水比越高，浓水含盐率和有机物浓度越高，但过高的纯水比例对反渗透膜造成伤害，因此，反渗透膜排出的纯水量与排出的浓水量的比值为1:9-9:1，优选为2:1-1:2；(4)启动酸碱度调节单元，计量加药泵接收pH传感器信号启动酸液加入程序，通过第一通道从第一酸液药剂箱抽取酸液通过第一耐酸管道向水箱中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，包括原水供给单元、预处理单元、反渗透浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱、总控制系统和腐殖酸提取单元；所述水箱采用耐酸材料，其上面设有密封盖，下端为漏斗形状，其内设有搅拌器、液位传感器和pH传感器；所述密封盖的端面设有至少5个通孔；所述水箱与所述过滤器之间的管道伸入水箱中，伸入水箱中的管道顶部为密封结构，管道壁设有多个孔径为50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100‑1/10处，所述伸入水箱管道外设有过滤罩，所述过滤罩的孔径为100μm；所述腐殖酸提取单元包括液体储存器、过滤器、真空泵和淋洗装置；所述过滤器入口与所述水箱的出口连接；所述过滤器出口与液体储存器入口连接；所述过滤器包括样品室、滤膜，并以砂芯作为滤膜支撑物；所述滤膜的孔径取值范围是0.1‑0.7μm；所述淋洗装置的出口与过滤器入口连接；所述真空泵与所述液体储存器连接。

【技术特征摘要】
1.一种淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，包括原水供给单元、预处理单元、反渗透浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱、总控制系统和腐殖酸提取单元；所述水箱采用耐酸材料，其上面设有密封盖，下端为漏斗形状，其内设有搅拌器、液位传感器和pH传感器；所述密封盖的端面设有至少5个通孔；所述水箱与所述过滤器之间的管道伸入水箱中，伸入水箱中的管道顶部为密封结构，管道壁设有多个孔径为50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10处，所述伸入水箱管道外设有过滤罩，所述过滤罩的孔径为100μm；所述腐殖酸提取单元包括液体储存器、过滤器、真空泵和淋洗装置；所述过滤器入口与所述水箱的出口连接；所述过滤器出口与液体储存器入口连接；所述过滤器包括样品室、滤膜，并以砂芯作为滤膜支撑物；所述滤膜的孔径取值范围是0.1-0.7μm；所述淋洗装置的出口与过滤器入口连接；所述真空泵与所述液体储存器连接。2.如权利要求1所述的淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，其特征在于，所述反渗透浓缩单元包括反渗透单元、高压泵、第一电导率探头和第二电导率探头；所述反渗透单元包括反渗透膜和不锈钢膜壳，所述反渗透膜的孔径取值为0.1nm；所述第一电导率探头设于所述反渗透单元浓水出口处，第二电导率探头设于反渗透膜单元的纯水出口与淋洗装置之间。3.如权利要求1所述淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，其特征在于，所述预处理单元包括一级精密微滤过滤器、二级精密微滤过滤器和三级精密微滤过滤器，一级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为5μm，二级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为1μm，三级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.45μm；所述一级精密微滤过滤器的入口与自吸泵的出口连接，一级精密微滤过滤器的出口与二级精密微滤过滤器的入口连接，二级精密微滤过滤器的出口与三级精密微滤过滤器的入口连接，三级精密微滤过滤器的出口与水箱连接。4.如权利要求2所述淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，其特征在于，所述反渗透单元设有液体进口，浓水出口和纯水出口；所述液体进口通过高压泵与水箱连接，所述浓水出口与水箱连接，所述纯水出口与淋洗装置连接；所述反渗透单元浓水和纯水出口均设有安保阀。5.如权利要求1所述淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，其特征在于，所述酸碱度调节单元中包括pH传感器、搅拌器、计量加药泵、第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱；所述pH传感器设于水箱中，所述第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱并列布置；所述计量加药泵设于第一酸液药剂箱、第二酸液药剂箱和水箱之间，计量加药泵的入口分别与第一酸液药剂箱的出口、第二酸液药剂箱的出口连接，计量加药泵的出口与水箱连接。6.如权利要求1所述淡水水体中溶解腐殖酸提取装置，其特征在于，所述总控制系统包...

【专利技术属性】
技术研发人员：白英臣，吴丰昌，郭飞，李红，常明，陈晨，李政，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11