一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备制造技术

本发明专利技术提供了一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，包括反应釜、pH调节单元、过滤净化单元、酸化箱、酸碱度调节单元、有机质提取单元和总控制系统；pH调节单元和酸碱度调节单元进行pH调节过程为全自动的，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。本发明专利技术提供的土壤憎水性有机质提取装置结构简单，操作方便，自动化程度高，可以大规模有效地获取高浓度土壤憎水溶解有机质溶液，进而制备固态土壤憎水溶解有机质。

Equipment for extracting soil hydrophobic organic substance by two stage alkali washing

The present invention provides a device using two alkali washing type extracting soil hydrophobic organic matter, including reactor, pH control unit, filtration unit, acidification tank, pH adjusting unit, organic extraction unit and total control system; pH control unit and a pH adjusting unit for adjusting process for pH full automatic, not only save labor, reduce production costs, and the pH value adjusting accuracy is relatively high. The invention provides a soil hydrophobic organic matter extraction device has the advantages of simple structure, convenient operation, high degree of automation, can effectively obtain high mass concentration of soil water repellency of dissolved organic matter in solution, and the preparation of solid water repellent soil dissolved organic matter.

【技术实现步骤摘要】
一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备
本专利技术涉及有机质提取领域，尤其涉及一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备。
技术介绍
土壤憎水溶解有机质是指土壤中能溶于水，且能通过0.45μm滤膜的天然有机物。它是由动植物的残体、在微生物作用下形成的一类特殊的高分子化合物，主要成分为腐殖酸和富里酸。研究表明土壤憎水溶解有机质既是植物营养的来源，又是土壤中异养型微生物的能源来源。它直接影响着土壤的保肥力、保墒性、缓冲量、通气状况等，决定着土壤养分贮量和供应水平，是土壤肥力的重要标志。土壤憎水溶解有机质可以与重金属发生相互作用，进而影响重金属等有毒有害难降解物质在环境中的迁移、转化及归宿。此外，土壤憎水溶解有机质通过物质循环进入水生生态系统，参与水环境中的各个过程，它还能经微生物作用进入大气圈对全球气候产生巨大影响。土壤憎水溶解有机质相关研究成为农学、环境学和生态学研究的热点。但是土壤有机质含量较低，土壤类型繁多，如何实现从土壤中高效的提取有机质是亟需解决的问题。中国专利技术专利(201010289718.9：土壤有机物的提取装置及其使用方法)提供了一种土壤有机物的提取装置，包括提取瓶，该提取瓶由瓶体和瓶盖组成，其特征在于：它还包括翻转箱、转轴、固定杆、平板、封闭盖和箱体，所述固定杆由两根竖杆及两根连接竖杆的横杆组成，所述翻转箱的上部设有至少一个开孔，所述提取瓶置于该开孔内，翻转箱两个相对的平面分别焊接一平板，转轴从翻转箱一侧的平板穿过整个翻转箱并从翻转箱另一侧平板穿出，电机的转子通过传动装置与转轴一端连接，转轴的另一端插在固定杆的两根竖杆之间，封闭盖置于翻转箱上部，与翻转箱密封连接，翻转箱置于箱体内，传动装置置于箱体的隔层内。中国技术专利(201420455113.6：一种土壤有机物提取净化浓缩装置)提供了一种土壤有机物提取净化浓缩装置，其特征在于，包括提取管、连通管和浓缩管，提取管顶部设有冷凝管一，提取管与连通管分别通过气流管和回流管相连通，连通管底部与样品瓶相连；连通管的顶部与浓缩管的入口端相连，浓缩管的出口端连接冷凝管二，冷凝管二底部连接回收瓶，回收瓶上设有真空泵接口。上述专利技术专利提供的土壤有机物提取装置首先是将土壤样品置于提取瓶内，加入无水硫酸钠对其进行脱水处理，再加入提取试剂对土壤进行萃取，再将提取的萃取液通过装有无水硫酸钠的漏斗过滤提取土壤有机物。此装置采用丙酮、二氯甲烷和正己烷作为有机溶剂，土壤有机物提取不完全；装置自动化程度低，且提取的有机物的量较少；提取土壤有机物一般用于有机污染物测定不适用于大量固态土壤憎水有机质的制备。上述的技术专利提供的一种土壤有机物提取净化浓缩装置，主要是通过蒸汽对土壤有机物进行浸提，当提取足够时间时，提取液回流到样品瓶，再采用冷凝水对样品瓶中的提取液进行浓缩。此装置为小型实验室装置，适用于土壤中有机物的实验分析，不适用于大规模土壤憎水溶解有机质提取和固态土壤憎水溶解有机质制备；使用低熔点有机溶剂作为提取剂，土壤有机物提取不完全，提取有机质浓度低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，可以实现高效的提取土壤憎水溶解有机质，操作方便，自动化程度高。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供了一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，包括反应釜、pH调节单元、过滤净化单元、酸化箱、酸碱度调节单元、有机质提取单元和总控制系统；所述反应釜的入口与所述pH调节单元的出口连接；所述反应釜的出口与所述过滤净化单元的入口连接，所述过滤净化单元的出口与所述酸化箱的入口连接；所述酸化箱的入口还与所述酸碱度调节单元的出口连接，所述酸化箱的出口与所述有机质提取单元的入口连接；所述pH调节单元、酸碱度调节单元、真空泵与所述总控制系统连接；所述反应釜内设有土壤储存室，所述土壤储存室由支架支撑并位于反应釜内；所述土壤储存室的外壁上设有多个孔径小于1mm的孔，可以避免土壤中的杂质进入到反应釜内。优选地，所述有机质提取单元包括淋洗装置、第二加药装置、吸附富集装置和离子交换装置；所述淋洗装置的出口、第二加药装置的出口均与所述吸附富集装置的入口连接，所述吸附富集装置的出口与所述离子交换装置的入口连接；所述离子交换装置的入口还与所述淋洗装置的出口连接；所述吸附富集装置底部、离子交换装置的底部均设有废液排出阀。优选地，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树脂的一种或多种；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。所述有机质提取单元包括一级吸附富集装装置、第一离子交换装置、二级吸附富集装置、第二离子交换装置、淋洗装置、第三加药装置；所述一级吸附富集装置的入口与所述酸化箱的出口连接，所述一级吸附富集装置的出口分别与所述第一离子交换装置的入口、二级吸附富集装置的入口连接；所述二级吸附富集装置的出口与所述第二离子交换装置的入口连接；所述淋洗装置的出口分别与所述一级吸附富集装置的入口、第一离子交换装置的入口、二级吸附富集装置的入口、第二离子交换装置的入口连接；所述第三加药装置的出口分别与所述一级吸附富集装置的入口、二级吸附富集装置的入口连接；所述一级吸附富集装置的底部、第一离子交换装置的底部、二级吸附富集装置的底部、第二离子交换装置的底部均设有废液排出阀。优选地，所述一级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；所述第一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。优选地，所述二级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-4树脂；所述第二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。优选地，所述过滤净化单元包括过滤器和真空泵，所述过滤器的入口与所述反应釜的出口连接，所述过滤器的出口与所述酸化箱的入口连接，所述酸化箱的出口与所述吸附富集装置的入口连接；所述真空泵与所述酸化箱连接。优选地，所述酸化箱采用耐酸耐碱材料，其上面设有密封盖，下端为漏斗形状，所述密封盖的端面设有至少5个通孔。优选地，所述过滤器与所述酸化箱之间的管道伸入酸化箱内，所述伸入酸化箱的管道位于所述酸化箱中液面之上。优选地，所述过滤器包括杂质储存室、滤膜和砂芯，所述滤膜设于所述杂质储存室内，且由所述砂芯支撑；所述滤膜的孔径取值范围为0.1-0.7μm。优选地，所述酸碱度调节单元包括pH传感器、搅拌器、第一计量加药泵、第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱；所述pH传感器和搅拌器设于所述酸化箱内；所述第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱并列布置；所述第一计量加药泵的入口分别与所述第一酸液药剂箱的出口、第二酸液药剂箱的出口连接，第一计量加药泵的出口与所述酸化箱连接。优选地，所述反应釜采用耐碱材料，其上面设有密封盖，下端为漏斗形状，反应釜内还设有搅拌器、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。优选地，所述反应釜与所述过滤器之间的管道伸入反应釜中，所述伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，包括反应釜、pH调节单元、过滤净化单元、酸化箱、酸碱度调节单元、有机质提取单元和总控制系统；其特征在于，所述反应釜的入口与所述pH调节单元的出口连接；所述反应釜的出口与所述过滤净化单元的入口连接，所述过滤净化单元的出口与所述酸化箱的入口连接；所述酸化箱的入口还与所述酸碱度调节单元的出口连接，所述酸化箱的出口与所述有机质提取单元的入口连接；所述pH调节单元、酸碱度调节单元、真空泵与所述总控制系统连接；所述反应釜内设有土壤储存室，所述土壤储存室由支架支撑并位于反应釜内；所述土壤储存室的外壁上设有多个孔径小于1mm的孔。

【技术特征摘要】
1.一种采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，包括反应釜、pH调节单元、过滤净化单元、酸化箱、酸碱度调节单元、有机质提取单元和总控制系统；其特征在于，所述反应釜的入口与所述pH调节单元的出口连接；所述反应釜的出口与所述过滤净化单元的入口连接，所述过滤净化单元的出口与所述酸化箱的入口连接；所述酸化箱的入口还与所述酸碱度调节单元的出口连接，所述酸化箱的出口与所述有机质提取单元的入口连接；所述pH调节单元、酸碱度调节单元、真空泵与所述总控制系统连接；所述反应釜内设有土壤储存室，所述土壤储存室由支架支撑并位于反应釜内；所述土壤储存室的外壁上设有多个孔径小于1mm的孔。2.如权利要求1所述的采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，其特征在于，所述有机质提取单元包括淋洗装置、第二加药装置、吸附富集装置和离子交换装置；所述淋洗装置的出口、第二加药装置的出口均与所述吸附富集装置的入口连接，所述吸附富集装置的出口与所述离子交换装置的入口连接，所述离子交换装置的入口还与所述淋洗装置的出口连接；所述吸附富集装置底部、离子交换装置的底部均设有废液排出阀。3.如权利要求1所述的采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，其特征在于，所述有机质提取单元包括一级吸附富集装装置、第一离子交换装置、二级吸附富集装置、第二离子交换装置、淋洗装置、第三加药装置；所述一级吸附富集装置的入口与所述酸化箱的出口连接，所述一级吸附富集装置的出口分别与所述第一离子交换装置的入口、二级吸附富集装置的入口连接；所述二级吸附富集装置的出口与所述第二离子交换装置的入口连接；所述淋洗装置的出口分别与所述一级吸附富集装置的入口、第一离子交换装置的入口、二级吸附富集装置的入口、第二离子交换装置的入口连接；所述第三加药装置的出口分别与所述一级吸附富集装置的入口、二级吸附富集装置的入口连接；所述一级吸附富集装置的底部、第一离子交换装置的底部、二级吸附富集装置的底部、第二离子交换装置的底部均设有废液排出阀。4.如权利要求1所述的采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，其特征在于，所述过滤净化单元包括过滤器和真空泵，所述过滤器的入口与所述反应釜的出口连接，所述过滤器的出口与所述酸化箱的入口连接，所述酸化箱的出口与所述吸附富集装置的入口连接；所述真空泵与所述酸化箱连接；所述过滤器与所述酸化箱之间的管道伸入酸化箱内，所述伸入酸化箱的管道位于所述酸化箱中液面之上；所述过滤器包括杂质储存室、滤膜和砂芯，所述滤膜设于所述杂质储存室内，且由所述砂芯支撑；所述滤膜的孔径取值范围为0.1-0.7μm。5.如权利要求1所述的采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，其特征在于，所述酸碱度调节单元包括pH传感器、搅拌器、第一计量加药泵、第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱；所述pH传感器和搅拌器设于所述酸化箱内；所述第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱并列布置；所述第一计量加药泵的入口分别与所述第一酸液药剂箱的出口、第二酸液药剂箱的出口连接，第一计量加药泵的出口与所述酸化箱连接。6.如权利要求1所述的采用两级碱洗式提取土壤憎水有机质的设备，其特征在于，所述反应釜采用耐碱材料，其上面设有密封盖，下端为漏斗形状，反应釜内还设有搅拌器、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；所述反应釜与所述过滤器之间的管道伸入反应釜中，所述伸入反应釜的管道高度取值为反应釜高度的1/20-1/10，且其外设有保护罩，所述保护罩上设有多个孔径为1mm的孔。7.如权利要求1所述的采用两级碱洗式提...

【专利技术属性】
技术研发人员：白英臣，吴丰昌，吴代赦，冯承莲，朱维晃，施国兰，林道辉，张琛，赵天慧，朱元荣，
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