一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备制造技术

本发明专利技术提供了一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，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、成品液提取单元、水箱和总控制系统；其中，所述成品液提取单元包括吸附富集装置、淋洗装置和加药装置，所述吸附富集装置的入口与水箱连接，淋洗装置的出口、加药装置的出口与吸附富集装置的入口连接，吸附富集装置的底部设有液体排出开关；成品液提取单元中吸附富集装置对浓水中淡水有机质进行吸附、纯化，有机溶剂去除后即得高纯淡水有机质淡水有机质固体粉末。本发明专利技术提供的一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备结构简单、操作方便，且产量高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机质提取领域，尤其涉及一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备。
技术介绍
淡水有机质(简称淡水有机质)是指淡水水体中能通过孔径为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。淡水有机质具有重要生态和环境作用。例如淡水有机质是影响淡水水体颜色和味道的主要物质，是水体酸碱度的重要调节剂。它可以与氮磷等营养盐相互作用，影响淡水水生生态系统。淡水有机质与淡水水体中的大量有毒有害污染物发生相互作用，从而改变污染物的迁移、转化规律和生物可利用性。它还能与自来水消毒剂发生反应，产生三卤甲烷等致癌致畸消毒副产物。因此近年来，淡水有机质引起了环境学、地球化学和毒理学的广泛的关注。研究表明，淡水有机质主要包括腐殖酸、富里酸等酸性物质以及多肽、多糖、氨基酸等小分子物质。其中，多肽、多糖、氨基酸等小分子物质，所占比例小，易于被水生生物利用而发生分解。腐殖酸、富里酸等酸性物质分子量大，难于降解，是淡水有机质中的主要成分和重点关注对象。此外，淡水有机质在淡水水体中含量极低，一般浓度介于0.1-10mg/L，其分离和富集是淡水有机质研究的难点。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实现对淡水水体中淡水有机质初步浓缩。中国技术专利(申请号：201020694245.6，名称：一种水中溶解态有机物富集分离系统)公开了一种水中溶解态有机物富集分离系统，包括预过滤装置(1)、大孔树脂填充柱(2)、阳离子树脂填充柱(3)、阴离子树脂填充柱(4)、有机碳在线分析仪(5)、蠕动泵(6)、pH计(7)、计量泵(8-13)、电磁阀(14-17)、玻璃容器(18-25)、储液瓶(26-29)；本技术通过控制电磁阀(14-17)和计量泵(8-13)的开关，实现水中溶解态有机物在树脂填充柱上的富集和分离，电磁阀和剂量泵的开关分别通过pH计(7)和有机碳在线分析仪(5)进行控制。中国技术专利(申请号：201520012044.6，名称：水中低浓度有机物组成分析的预处理装置)公开了一种水中低浓度有机物组成分析的预处理装置，包括原水箱、浓水箱以及淡水箱；原水箱和淡水箱之间设置第一管道并经该第一管道连通，第一管道的管路上依次设置进水阀、进料增压泵以及保安过滤器，进料增压泵位于保安过滤器的上游；浓水箱和淡水箱之间设置第二管道并经该第二管道连通，第二管道的管路上依次设置有一级增压泵和一级反渗透膜，一级增压泵位于一级反渗透膜的上游，一级反渗透膜的淡水出口经第二管道与淡水箱连通，一级反渗透膜的浓水出口和浓水箱之间设置第三管道并经该第三管道连通，第三管道的管路上设置有一级阴阳离子混床树脂过滤柱。上述第一个技术可以自动实现水中溶解态有机物的富集和分离，但只限于对有机物的分离，且自动化程度不高，步骤繁琐，操作不方便且不能获取高浓度的有机质；另外，首先上述技术专利只适用于污水及废水中有机物的分离，对于淡水或海水是完全不适用的；其次，上述技术专利公开的系统中不存在纳滤渗透过程，导致有机物的分离效率较低；再次，国际腐殖酸协会(IHSS)通用的有机质分为腐殖酸和富里酸，不存在本技术中公开的亲水酸性、亲水中性、亲水碱性、疏水碱性、疏水酸性、疏水中性等组分，且上述几种组分与本专利技术保护的有机质的组分不同。第二个技术可以实现通过阴阳离子交换混床过滤柱去除水中的阴离子、阳离子，能够满足红外、核磁等有机物组成解析的需要；但是也存在如下缺陷：①有机质主要亚组分为大分子有机酸(如腐殖酸、富里酸约占50-90％)，在中性和近中性水体中绝大部分富里酸和腐殖酸电离为阴离子，该技术使用阴离子交换树脂去除水体中阴离子的同时，会大量吸附有机质，造成有机质中酸性成分损失。同时有机质中的类蛋白类有机质为两性物质，在水体中既可以电离为阴离子又可以电离为阳离子，该技术阴、阳离子混合交换树脂会大量吸附类蛋白类有机质，造成类蛋白类有机质成分损失。②此技术专利只适用于淡水有机质，而对于海水有机质提取是不适用的，因为海水中含有大量的钠离子，反渗透极易引起氯化钠的结晶沉淀，损害设备的运行；③此技术专利采用阴阳离子混床树脂过滤柱去除水中钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根离子等，而不是采用国际通用的XAD树脂进行吸附收集有机质，这种方式收集的有机质的浓度比较低，不能满足实验过程中对高浓度有机质的需求。因此，该技术在设计过程中存在一定的缺陷，使占有机质主要亚组分的大分子有机酸及类蛋白类有机质丢失。因此，该技术不能提取全部水体全部有机质组分，另外，此技术结构复杂，不能实现有效的自动化控制，可实施性不佳。
技术实现思路
为了获取一定浓度的淡水有机质提取液，并获取高纯度有机质固体，本专利技术提供了一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，可以有效方便地提取原水中的淡水有机质。为了解决上述技术问题，本专利技术的一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，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、成品液提取单元、水箱和总控制系统；所述成品液提取单元包括吸附富集装置、淋洗装置和加药装置，所述吸附富集装置的入口与水箱连接，淋洗装置的出口、加药装置的出口与吸附富集装置的入口连接，吸附富集装置的底部设有液体排出开关；所述吸附富集装置包括吸附柱和填料，所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为XAD-8树脂、DAX-8树脂和XAD-7树脂中的一种或多种。优选地，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；所述水箱与所述吸附富集装置之间的管道深入水箱中，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。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，一级精密微过滤器中精密滤芯的孔径为5μm，二级精密微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，所述反渗透浓缩单元包括反渗透单元、高压泵及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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，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、成品液提取单元、水箱和总控制系统；其特征在于，所述成品液提取单元包括吸附富集装置、淋洗装置和加药装置，所述吸附富集装置的入口与水箱连接，淋洗装置的出口、加药装置的出口与吸附富集装置的入口连接，吸附富集装置的底部设有液体排出开关；所述吸附富集装置包括吸附柱和填料，所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为XAD‑8树脂、DAX‑8树脂和XAD‑7树脂中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，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、成品液提取单元、水箱和总控制系统；其特征在于，所述成品液提取单元包括吸附富集装置、淋洗装置和加药装置，所述吸附富集装置的入口与水箱连接，淋洗装置的出口、加药装置的出口与吸附富集装置的入口连接，吸附富集装置的底部设有液体排出开关；所述吸附富集装置包括吸附柱和填料，所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为XAD-8树脂、DAX-8树脂和XAD-7树脂中的一种或多种。2.如权利要求1所述的一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，其特征在于，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；所述水箱与所述吸附富集装置之间的管道深入水箱中，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。3.如权利要求1所述的一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，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，一级精密微过滤器中精密滤芯的孔径为5μm，二级精密微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1所述一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，其特征在于，所述反渗透浓缩单元包括反渗透单元、离子交换装置、高压泵及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；所述离子交换装置包括吸附柱和填料，所述填料设于所述吸附柱内，所述填料为氢型阳离子交换树脂；所述第一电导率探头设于所述反渗透单元浓水出口与水箱之间，第二电导率探头设于反渗透单元的纯水出口与淋洗装置之间。5.如权利要求4所述一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，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，所述浓水出口与所述离子交换装置入口连接，所述离子交换装置出口与水箱连接；所述纯水出口与淋洗装置的入口连接；所述反渗透单元浓水和纯水出口均设有安保阀；所述淋洗装置上端设有排水口。6.如权利要求1所述的一种反渗透与树脂联用提取淡水有机质的设备，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、第二酸液药剂箱与水箱之间，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。7.如权利要求1所述一种反渗透与树脂联用提...

【专利技术属性】
技术研发人员：白英臣，吴丰昌，吴斌，穆云松，冯伟英，张琛，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