[发明专利]淡水水体中有机质浓缩提纯装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机质提取领域，尤其涉及淡水水体中有机质浓缩提纯装置及其制备方法。

背景技术

淡水水体有机质是能通过孔径为0.45μm滤膜的一类天然大分子有机混合物，它来源于动植物分泌物及其残体分解产物。淡水水体中有机质具有重要生态和环境作用。例如淡水水体中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。有机质可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，淡水水体中的有机质引起了广泛的关注。研究表明，淡水水体中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，是有机质中的主要成分和重点关注对象。此外，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。本发明利用了反渗透技术初步浓缩淡水水体中有机质。

中国实用新型专利(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。

此实用新型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，该实用新型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，该实用新型阴、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此实用新型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此实用新型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，该实用新型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，该实用新型不能提取全部水体全部有机质组分，另外，此实用新型结构复杂，不能实现有效的自动化控制，可实施性不佳。

发明内容

为了获取一定浓度的淡水水体有机质提取液，并获取高纯度有机质固体，本发明提供的淡水水体中有机质浓缩提纯装置及其制备方法，可以有效方便地提取原水中的有机质。

为了解决上述技术问题，本发明的淡水水体中有机质浓缩提纯装置，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、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、离子交换装置、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，吸附富集装置的出口与离子交换装置的入口连接，吸附富集装置的底部设有废液排出开关；

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；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；