[發(fā)明專利]淡水水體中溶解有機(jī)質(zhì)的兩級(jí)堿洗式提取裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610920472.8
• 申請(qǐng)日: 2016-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN106396172B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白英臣;吳豐昌;吳斌;宋凡浩;李輝;吳迪;陳晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C02F9/04
• 分類號(hào): C02F9/04
• 代理公司: 北京精金石專利代理事務(wù)所(普通合伙)11470
• 代理人: 劉曄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)質(zhì)提取領(lǐng)域，尤其涉及淡水水體中溶解有機(jī)質(zhì)的兩級(jí)堿洗式提取裝置。

背景技術(shù)

溶解有機(jī)質(zhì)是水體中能通過孔徑為0.45μm濾膜的一類天然大分子可溶有機(jī)物混合物。研究表明，淡水水體中溶解有機(jī)質(zhì)主要包括腐殖酸、富里酸等酸性物質(zhì)以及多肽、多糖、氨基酸等小分子物質(zhì)。其中，多肽、多糖、氨基酸等小分子物質(zhì)，所占比例小，易于被水生生物利用而發(fā)生分解。溶解有機(jī)質(zhì)，主要包括腐殖酸、富里酸等酸性物質(zhì)分子量大，難于降解，是溶解有機(jī)質(zhì)中的主要成分和重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。溶解有機(jī)質(zhì)在淡水水體中含量極低，一般濃度介于0.1-10mg/L，其分離和富集是溶解有機(jī)質(zhì)研究的難點(diǎn)。

反滲透技術(shù)是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)大分子物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。反滲透具有脫鹽率高，機(jī)械強(qiáng)度大和使用壽命長(zhǎng)，化學(xué)或生化耐受性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明利用反滲透技術(shù)初步濃縮淡水水體中溶解有機(jī)質(zhì)。

中國(guó)實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01520012044.6，名稱：水中低濃度有機(jī)物組成分析的預(yù)處理裝置)公開了一種水中低濃度有機(jī)物組成分析的預(yù)處理裝置，包括原水箱、濃水箱以及淡水箱；原水箱和淡水箱之間設(shè)置第一管道并經(jīng)該第一管道連通，第一管道的管路上依次設(shè)置進(jìn)水閥、進(jìn)料增壓泵以及保安過濾器，進(jìn)料增壓泵位于保安過濾器的上游；濃水箱和淡水箱之間設(shè)置第二管道并經(jīng)該第二管道連通，第二管道的管路上依次設(shè)置有一級(jí)增壓泵和一級(jí)反滲透膜，一級(jí)增壓泵位于一級(jí)反滲透膜的上游，一級(jí)反滲透膜的淡水出口經(jīng)第二管道與淡水箱連通，一級(jí)反滲透膜的濃水出口和濃水箱之間設(shè)置第三管道并經(jīng)該第三管道連通，第三管道的管路上設(shè)置有一級(jí)陰陽離子混床樹脂過濾柱。

中國(guó)實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01020694245.6，名稱：一種水中溶解態(tài)有機(jī)物富集分離系統(tǒng))公開了一種水中溶解態(tài)有機(jī)物富集分離系統(tǒng)，包括預(yù)過濾裝置(1)、大孔樹脂填充柱(2)、陽離子樹脂填充柱(3)、陰離子樹脂填充柱(4)、有機(jī)碳在線分析儀(5)、蠕動(dòng)泵(6)、pH計(jì)(7)、計(jì)量泵(8-13)、電磁閥(14-17)、玻璃容器(18-25)、儲(chǔ)液瓶(26-29)；本實(shí)用新型通過控制電磁閥(14-17)和計(jì)量泵(8-13)的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)水中溶解態(tài)有機(jī)物在樹脂填充柱上的富集和分離，電磁閥和劑量泵的開關(guān)分別通過pH計(jì)(7)和有機(jī)碳在線分析儀(5)進(jìn)行控制。

第一個(gè)實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)通過陰陽離子交換混床過濾柱去除水中的陰離子、陽離子，能夠滿足紅外、核磁等有機(jī)物組成解析的需要；但是也存在如下缺陷：①有機(jī)質(zhì)主要亞組分為大分子有機(jī)酸(如腐殖酸、富里酸約占50-90％)，在中性和近中性水體中絕大部分富里酸和腐殖酸電離為陰離子，該實(shí)用新型使用陰離子交換樹脂去除水體中陰離子的同時(shí)，會(huì)大量吸附有機(jī)質(zhì)，造成有機(jī)質(zhì)中酸性成分損失。同時(shí)有機(jī)質(zhì)中的類蛋白類有機(jī)質(zhì)為兩性物質(zhì)，在水體中既可以電離為陰離子又可以電離為陽離子，該實(shí)用新型陰、陽離子混合交換樹脂會(huì)大量吸附類蛋白類有機(jī)質(zhì)，造成類蛋白類有機(jī)質(zhì)成分損失。②此實(shí)用新型專利只適用于淡水有機(jī)質(zhì)，而對(duì)于海水有機(jī)質(zhì)提取是不適用的，因?yàn)楹Ｋ泻写罅康拟c離子，反滲透極易引起氯化鈉的結(jié)晶沉淀，損害設(shè)備的運(yùn)行；③此實(shí)用新型專利采用陰陽離子混床樹脂過濾柱去除水中鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根離子等，而不是采用國(guó)際通用的XAD樹脂進(jìn)行吸附收集有機(jī)質(zhì)，這種方式收集的有機(jī)質(zhì)的濃度比較低，不能滿足實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)高濃度有機(jī)質(zhì)的需求。因此，該實(shí)用新型在設(shè)計(jì)過程中存在一定的缺陷，使占有機(jī)質(zhì)主要亞組分的大分子有機(jī)酸及類蛋白類有機(jī)質(zhì)丟失。因此，該實(shí)用新型不能提取全部水體全部有機(jī)質(zhì)組分，另外，此實(shí)用新型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)化控制，可實(shí)施性不佳。

第二個(gè)實(shí)用新型可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水中溶解態(tài)有機(jī)物的富集和分離，但只限于對(duì)有機(jī)物的分離，且自動(dòng)化程度不高，步驟繁瑣，操作不方便且不能獲取高濃度的有機(jī)質(zhì)；另外，首先上述實(shí)用新型專利只適用于污水及廢水中有機(jī)物的分離，對(duì)于淡水或海水是完全不適用的；其次，上述實(shí)用新型專利公開的系統(tǒng)中不存在納濾滲透過程，導(dǎo)致有機(jī)物的分離效率較低；再次，國(guó)際腐殖酸協(xié)會(huì)(IHSS)通用的有機(jī)質(zhì)分為腐殖酸和富里酸，不存在本實(shí)用新型中公開的親水酸性、親水中性、親水堿性、疏水堿性、疏水酸性、疏水中性等組分，且上述幾種組分與本發(fā)明保護(hù)的有機(jī)質(zhì)的組分不同。

發(fā)明內(nèi)容