[发明专利]一种基于电渗析技术的海藻提取物中重金属离子的脱除方法及其装置

说明书

本发明公开了一种基于电渗析技术的海藻提取物中重金属离子脱除的方法及其装置，具体为经过预处理的海藻提取液经过由原料液储罐输送到淡化室，而后通过电渗析装置的运行使海藻提取物中的重金属离子在膜堆内定向迁移到电渗析装置的浓缩室，从而实现了海藻提取物中的重金属离子脱除，整个过程通过PLC自控装置进行全自动化操作，同时公开了本方法的相关装置。本发明具有工艺流程简单、脱除率高、能耗低、占地面积小和自动化程度高等优点。

技术领域

本发明属于膜分离领域，具体为一种基于电渗析技术的海藻提取物中重金属离子的脱除方法及其装置，通过电渗析技术实现海藻提取物中的重金属离子的脱除。

背景技术

海藻提取物是一种纯天然的海洋生物产品，它内含有藻胶酸，粗蛋白，多种维生素，酶和微量元素，此类营养经皮肤吸收后，能降低表面血脂，增进表面皮肤造血功能，而且还有减肥，保温，增稠的功能。海藻提取物用途广泛，在农业应用中，能够促进植物生长，改善土壤保水能力，促进有益微生物的生长而强化土壤健康；在医学应用中，具有抗肿瘤作用以及抗癌作用。海藻提取物是褐藻细胞壁的主要成分，而海藻细胞壁是重金属离子（汞、砷、铅、铬、铜、镍等）主要的积累场所，当海藻提取物中富集大量的重金属离子，会大大降低海藻提取物的功能作用，甚至会产生毒害作用，因此海藻提取物中重金属的去除成为发挥其作用的关键。

传统的重金属处理方法存在明显不足：化学沉淀法药剂投加量大，药剂费用高，还存在二次污染的风险；吸附法去除重金属一般情况下效率较高，但对反应条件要求比较严格，吸附剂再生通常比较困难，且存在难于固液分离和吸附剂的处置问题，不利于重金属离子的回收；生物法处理重金属离子存在功能菌繁殖速度和反应速率慢，处理料液难以回用的缺点，并且当重金属离子浓度很高时，微生物的繁殖会受到抑制；此外，专利CN107497502还公开了采用强酸性离子交换树脂去除海藻中的重金属离子，但离子交换树脂再生、洗脱需要大量的化学药剂和水。因此，如何能够高效去除海藻提取物中重金属离子且不降低其功能作用，不产生二次污染，降低重金属离子去除的成本，使海藻提取物发挥其最大作用，将成为本领域技术人员的亟待解决的问题。

发明内容

针对现有脱除海藻提取物中重金属离子的技术不足，本发明提出一种基于电渗析技术的海藻提取物中重金属离子脱除的方法及其装置，与现有的技术相比，本发明具有药剂耗量少、能量消耗低、分离效果好、设备紧凑耐用、离子回收率高且不产生二次污染等优点。

为达到上述目的，本发明提供一种基于电渗析技术的海藻提取物中重金属离子脱除的方法，具体包括以下步骤：

（1）将海藻提取物溶液经过预处理去除固体颗粒后输送到原料液储罐内；

（2）将原料液储罐内的海藻提取物溶液经泵输送到淡化室中，同时将浓缩室中注入等量的水，然后开启淡化室循环泵、极室循环泵和浓缩室循环泵，将电渗析膜堆加入直流电场，在直流电场和阴、阳离子交换膜的作用下，海藻提取物中的重金属离子（汞、砷、铅、铬、铜、镍等）不断地从淡化室迁移到浓缩室内，进而实现了海藻提取物中的重金属离子的脱除。

（3）根据淡化室和浓缩室的电导率仪的数值来判断电渗析装置是否达到运行的终点，达到设定的电导率值之后，电渗析装置停止工作，开启淡化室出料阀和浓缩室出料阀将海藻提取物溶液和浓缩液从电渗析装置中排出。

（4）在电渗析装置的运行过程中，需定期对膜堆进行清洗以提高离子交换膜的使用寿命，清洗时通过清洗水箱经过原料液储罐进入电渗析装置中，在不加直流电场的情况下进行循环清洗，一般物理清洗通过蒸馏水清洗，化学清洗通过配置的化学药剂进行清洗。化学药剂可以为柠檬酸、盐酸、次氯酸钠和氢氧化钠等试剂。清洗水箱包括物理清洗储罐和化学清洗储罐。

进一步地，步骤（1）中的海藻提取物可以为海藻提取过程的消化液，无需酸化或钙化的处理过程，具体为：将海藻用水洗净，去除其中的无机盐等水溶性杂质，切碎后，加入碳酸钠进行消化，过滤或者气浮后，得到海藻酸钠溶液，即为海藻酸钠提取物。