CN106336515A - 一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱、总控制系统、过滤净化单元和富里酸提取单元，所述富里酸提取单元包括淋洗装置、碱液药剂箱、有机液药剂箱、一级吸附富集装置、第一离子交换装置、二级吸附富集装置和第二离子交换装置；过滤净化单元可将富里酸与不溶杂质分离，富里酸提取单元中的一级吸附富集装置、二级吸附富集装置及各自对应的离子交换装置对浓水中溶解有机质吸附、纯化，得高浓度富里酸提取液。本发明提供一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备结构简单、自动化程度高、操作方便。

Description

一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备

技术领域

本发明涉及浓缩技术领域，尤其涉及一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备。

背景技术

在淡水和海水水体中，富里酸具有重要生态和环境作用。富里酸与水中的重金属等有毒有害物质发生相互作用，从而影响污染物在环境中的转化、迁移及归宿。在天然水体中，富里酸绝对含量非常低，浓度一般为0.1-5mg/L。但是，目前如何实现从水体中高效地提取高浓度的腐殖酸是亟需解决的问题。

李会杰发表了一篇硕士学位论文，论文题目是：腐殖酸和富里酸的提取与表征研究(华中科技大学，建筑与土木工程专业)，公开了一种富里酸的提取、纯化方法，其提取和纯化主要是依赖于实验室条件和一些简单的设备完成的，该方法包括富里酸的提取和富里酸的纯化两个步骤。

详细的提取纯化流程如附图2所示。

本硕士论文公开的富里酸提取纯化方法主要是依赖于实验室条件和一些简单的设备完成的，操作过程复杂，自动化程度低，受人为影响大，在整个提取的过程中不能形成一个完整且操作方便的系统；另外，本论文公开的富里酸提取方法不能广泛的用于淡水和海水水体中溶解有机质富里酸的提取，可实施性不佳。

发明内容

为了实现从水中分离富里酸并对其进行浓缩和纯化，本发明提供了一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，可以有效方便地提取所需的富里酸。

为了解决上述技术问题，本发明的一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱、总控制系统、过滤净化单元和富里酸提取单元；

所述富里酸提取单元包括碱液药剂箱、淋洗装置、有机液药剂箱、第一吸附富集装置、第一离子交换装置、第二吸附富集装置和第二离子交换装置，所述第一吸附富集装置的入口与所述淋洗装置的出口、碱液药剂箱的出口、有机液药剂箱的出口连接，所述第一吸附富集装置的出口与所述第一离子交换装置的入口、第二吸附富集装置的入口连接，且底部设有废液排出开关；

所述第二吸附富集装置的入口还与所述淋洗装置的出口、碱液药剂箱的出口、有机液药剂箱的出口连接，第二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，且底部设有废液排出开关；

所述淋洗装置的出口还与所述第一离子交换装置的入口、第二离子交换装置的入口连接；

所述第一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；

所述第二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，优选地，所述原水供给单元采用自吸泵供水，原水为海水或淡水，原水水质的浊度在1000NTU之内，TOC的取值在1000mg/l之内，电导率取值在40000μS/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，所述水箱采用耐酸材料，其上面设有密封盖，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；所述水箱与所述过滤器之间的管道深入水箱中，伸入水箱的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，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，一级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.45μm，二级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.22μm；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水箱连接。

优选地，一级、二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，所述所述纳滤浓缩单元包括纳滤单元、高压泵、第一TOC在线监测探头和第二TOC在线监测探头；其中纳滤单元包括纳滤膜和不锈钢膜壳，所述纳滤膜的孔径取值为1-2nm；

所述第一TOC在线监测探头设于所述纳滤单元浓水出口处，第二TOC在线监测探头设于纳滤单元的废水出口处，通过对比两个TOC在线监测探头检测数值，可以判断纳滤膜工作状态是否良好。

优选地，所述纳滤单元设有液体进口，浓水出口和废水出口；所述液体进口通过高压泵与水箱连接，所述浓水出口与水箱连接，所述废水通过管道排出；所述纳滤单元与高压泵之间设有安保阀，浓水出口设有安保阀。

优选地，所述酸碱度调节单元中包括pH传感器、搅拌器、计量加药泵、酸液药剂箱；所述pH传感器设于水箱中，计量加药泵的入口与酸液药剂箱的出口连接，计量加药泵的出口与水箱连接。

优选地，过滤净化单元包括过滤器、液体储存器和真空泵，所述过滤器的入口与所述水箱的出口连接，所述过滤器的出口与所述液体储存器的入口连接；所述真空泵与所述液体储存器连接，所述液体储存器的出口与所述第一吸附富集装置的入口连接；

所述过滤器包括杂质室、滤膜和砂芯，所述滤膜设于杂质室内，并由砂芯作支撑；所述滤膜的孔径取值范围是0.1-0.7μm。

优选地，所述总控制系统包括控制单元和触屏器，所述控制单元与触屏器连接，所述控制单元与自吸泵、液位传感器、pH传感器、计量加药泵、高压泵和酸碱度调节单元连接；所述pH传感器设有升降台，必要时可将pH传感器升至水箱外。

利用采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备进行富里酸提取的方法，包括如下步骤：

(1)开启总控制开关

启动总控制系统的总电源启动按钮；

(2)原水预处理

启动自吸泵启动按钮，自吸泵通过管道吸取原水，自吸泵前端的过滤袋对原水进行初步过滤，初步过滤后的原水通过自吸泵的增压进入预处理单元中的一级精密微滤过滤器对原水进行一次过滤，经一次过滤后的原水进入二级精密微滤过滤器进行二次过滤；经二次过滤后的原水通过管道进入水箱；当水箱中的水位达到4/5水箱高度时，自吸泵停止工作；

(3)纳滤浓缩

水箱中的原水经高压泵增压通过管道进入到纳滤浓缩单元，纳滤膜可对原水中天然溶解有机物进行浓缩，得到废水和浓水；经过纳滤膜的废水直接排放，浓水循环进入水箱，当位于水箱中的溶解有机碳在线测定装置测定的有机碳的含量达到预设值时，停止浓缩；

(4)酸碱度调节

启动酸碱度调节单元，计量加药泵接收pH传感器信号启动酸液加入程序，通过管道从酸液药剂箱抽取酸液通过耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同时水箱中搅拌马达启动，使得酸液和浓水均匀混合，直到达到预设的pH值，计量加药泵加酸液程序停止工作；

(5)过滤提纯

打开水箱的出口阀门，同时启动真空泵，通过真空泵施压，水箱中的浓水通过过滤器流入液体储存器中，酸不溶杂质被滤膜截留而去除，粗提富里酸溶液通过滤膜流入液体储存器中；

(6)吸附富集

过滤完成后，关闭水箱的出口阀门，打开液体储存器的出口阀门，关闭第一吸附富集装置与第一离子交换装置之间的连通阀门，关闭第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀门，液体储存器中的液体依次流入第一吸附富集装置和第二吸附富集装置，富里酸被吸附在树脂上；

(7)碱液洗脱

①第一吸附富集装置碱液洗脱

(7)吸附完成后，关闭第一吸附富集装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开第一吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第一吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一吸附富集装置的冲洗，关闭第一吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀；

打开淋洗装置与第一离子交换装置之间的连通阀，打开第一离子交换装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第一离子交换装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一离子交换装置的冲洗，关闭第一离子交换装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第一离子交换装置之间的连通阀；

冲洗完成后，打开碱液药剂箱与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开第一吸附富集装置与第一离子交换装置之间的连通阀，碱液药剂箱中的碱液通过耐碱管道向第一吸附富集装置中注入碱液，被树脂吸附的富里酸在碱液的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第一离子交换装置中的氢型阳离子交换树脂后排出，提取所排出的液体，直接冷冻干燥标记为富里酸亚组分1；

②第二吸附富集装置碱液洗脱

关闭第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀门，打开淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开第二吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第二吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二吸附富集装置的冲洗，关闭第二吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀；

打开淋洗装置与第二离子交换装置之间的连通阀，打开第二离子交换装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第二离子交换装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二离子交换装置的冲洗，关闭第二离子交换装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第二离子交换装置之间的连通阀；

打开碱液药剂箱与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀，碱液药剂箱通过耐碱管道向第二吸附富集装置中注入碱液，被树脂吸附后的富里酸在碱液的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第二离子交换装置中的氢型阳离子交换树脂后排出，提取所排出的液体，直接冷冻干燥标记为富里酸亚组分2；

(8)有机液洗脱

①第一吸附富集装置有机液洗脱

关闭第一吸附富集装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开第一吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第一吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一吸附富集装置的冲洗，关闭第一吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀；

打开有机液药剂箱和第一吸附富集装置之间的连通阀，有机液药剂箱通过耐有机管道向第一吸附富集装置中注入有机溶剂，被树脂吸附的富里酸在有机溶剂的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第一吸附富集装置底部的废液排出开关排出，提取所排出的液体，经旋转蒸发浓缩后，氮吹固化标记为富里酸亚组分3；

②第二吸附富集装置有机液洗脱

关闭第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀门，打开淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开第二吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第二吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二吸附富集装置的冲洗，关闭第二吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀；

打开有机液药剂箱和第二吸附富集装置之间的连通阀，有机液药剂箱通过耐有机管道向第二吸附富集装置中注入有机溶剂，被树脂吸附的富里酸在有机溶剂的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第二吸附富集装置底部的废液排出开关排出，提取所排出的液体，经旋转蒸发浓缩后，氮吹固化标记为富里酸亚组分4；

先进行步骤(7)碱液洗脱再进行步骤(8)有机液洗脱，或先进行步骤(8)有机液洗脱再进行步骤(7)碱液洗脱，均可获取等浓度的富里酸；

合并富里酸亚组分1、2、3、4为富里酸固态样品。

优选地，纳滤单元废液排出管道上设有调速阀，所述纳滤单元浓水的排出管道上设有调速阀，纳滤膜排出的废水量与排出的浓水量的比值为1:9-9:1，优选为2:1-1:2。

优选地，所述耐酸管道的度能承受10mol/L的非氧化性酸；所述pH的预设值为0.5-3；所述碱液药剂箱中的碱液为0.1mol/L的氢氧化钠；所述耐碱管道的度能承受0.5mol/L的强碱；所述耐有机管道要求能承受甲醇、乙醇、环己烷易挥发弱极性有机溶剂。

优选地，进行步骤(7)中第一吸附富集装置碱液洗脱、第二吸附富集装置碱液洗脱、步骤(8)中第一吸附富集装置有机液洗脱、第二吸附富集装置有机液洗脱中的一项或多项，获取部分富里酸亚组分。

优选地，若所提取原水中含硅颗粒较多，导致提取富里酸灰分过高，可在富里酸提取方法步骤(4)酸碱度调节完成后，加入浓度为0.1-0.5mol/L的氢氟酸，再静置4-24h。

优选地，所述高压泵的前端设有压力表和安全阀，原水浓缩过程中，所述高压泵前压力大于预设值时，所述安全阀开启，避免高压泵损坏和管道爆裂现象。

优选地，纳滤膜不可干燥存储，必须保证膜壳中有水，若设备因故闲置超过70h，应将纳滤膜浸泡于干净的水中，若长期闲置须按纳滤膜要求存储方式封存。

优选地，总控制系统采用低压配电，供配电设备的电压等级为220VAC，且设低压配电柜，向工艺系统动力设备供电；控制系统中的电源开关与电控柜门联锁保护，可以达到防尘、散热快且易于安装的效果。

优选地，所述自吸泵的前端设有安全阀，所述水箱中设有液位传感器，其水位在水箱4/5水箱体积时，所述安全阀开启，自吸泵停止运转，避免水箱水位过高。

与现有技术相比本发明产生的有益效果是：

(1)本发明提供一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备结构简单、自动化程度高、操作方便，可以方便有效地将富里酸其它杂质分离，提取大量的富里酸，更好的利用所提取的富里酸；

(2)本发明中的一级精密滤芯孔径为0.45μm，二级精密滤芯孔径为0.22μm，更有效地滤除了水中较大颗粒的悬浮物等杂质，更好地避免了颗粒杂物对膜造成的划伤、堵塞和高压冲击；

(3)酸碱度调节单元调节pH值的整个过程是全自动的，节省了劳动力，降低了生产成本，调制的pH值的准确率比较高；

(4)纳滤浓缩单元中纳滤单元中排出的纯水量与排出的浓水量的比值为2:1-1:2，进而可以避免纯水流出量过大或过小对膜造成的伤害或设备效率降低；

(5)富里酸提取单元采用二级树脂柱联用技术进行富里酸溶液提取，可以更有效地富集有机质溶液中的富里酸，提高富里酸的提取率。

附图说明

图1是本发明一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备结构示意图。

图2是背景技术中富里酸提取纯化流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细的说明。

参图1所示，图1是本发明采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备的工艺流程图。本发明提供的采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱7、总控制系统4、过滤净化单元和富里酸提取单元；其中原水供给单元主要包括自吸泵1；预处理单元包括一级精密微滤过滤器2、二级精密微滤过滤器3；纳滤浓缩单元包括纳滤单元9、高压泵8和TOC在线监测设备，其中纳滤单元9包括纳滤膜和不锈钢膜壳；酸碱度调节单元包括PH传感器、计量加药泵5、酸液药剂箱6；过滤净化单元包括液体储存器16、过滤器、真空泵15，其中过滤器包括样品室12、滤膜13和砂芯14，滤膜13位于样品室12内，且由砂芯14支撑；富里酸提取单元包括淋洗装置17、碱液药剂箱18、有机液药剂箱19、第一吸附富集装置20、第一离子交换装置21、第二吸附富集装置22和第二离子交换装置23；；总控制系统4主要采用电气设备控制，其中的集控操作在控制柜中统一进行，可使整个系统实现自动控制操作和手动操作。

其中，一级精密微滤过滤器2的入口与自吸泵1的出口连接，一级精密微滤过滤器2的出口与二级精密微滤过滤器3的入口连接，二级精密微滤过滤器3的出口与水箱7连接；pH传感器位于水箱7中，计量加药泵5的入口与酸液药剂箱6的出口连接，计量加药泵5的出口与水箱7连接；纳滤单元9设有液体进口，浓水出口和废水出口；液体进口通过高压泵8与水箱7连接，浓水出口与水箱7连接，废水直接排放；液体储存器16的入口与过滤器出口连接，过滤器的入口与水箱7的出口连接；真空泵15的吸气口置于液体储存器16的腔体内；液体储存器16的出口与第一吸附富集装置20的入口连接；

第一吸附富集装置20的入口还与淋洗装置17的出口、碱液药剂箱18的出口、有机液药剂箱19的出口连接，第一吸附富集装置20的出口与第一离子交换装置21的入口、第二吸附富集装置22的入口连接；第二吸附富集装置22的入口还与淋洗装置17的出口、碱液药剂箱18的出口、有机液药剂箱19的出口连接，第二吸附富集装置22的出口与第二离子交换装置23的入口连接；淋洗装置17的出口还与第一离子交换装置21的入口、第二离子交换装置23的入口连接；第一吸附富集装置20的底部，第二吸附富集装置22底部均设有废液排出开关；

总控制系统4包括控制单元和触屏器，控制单元与触屏器连接，控制单元与自吸泵1、液位传感器、pH传感器、计量加药泵5、高压泵8和真空泵15连接。

本发明提供的采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，其水体水源为海水或淡水，原水的水质要求浊度在1000NTU之内，TOC的取值在1000mg/L之内，电导率取值在40000μS/cm之内；自吸泵的前端设有过滤袋，过滤袋的孔径为10μm。

总控制系统采用低压配电，供配电设备的电压等级为220VAC，且设低压配电柜，向工艺系统动力设备供电。另外，控制系统中配备独立操作的控制柜，以及电器开关和电气元件都集中在控制柜内，电源开关与电控柜门联锁保护，可以达到防尘、散热快且易于安装的效果。

首先开启总电源和启动按钮，使整个系统处于工作状态，自吸泵1通过管道吸取原水，原水通过位于自吸泵前端的过滤袋进行初步过滤，过滤袋的孔径为10μm，经过初步过滤的原水通过自吸泵的增压进入预处理单元中的一级精密微滤过滤器2对原水进行一次过滤，经一次过滤后的原水进入二级精密微滤过滤器3进行二次的过滤，一级精密微滤过滤器2中的滤芯孔径为0.45μm，二级精密微滤过滤器3中的滤芯孔径为0.22μm，此种滤芯孔径设置可以更好地滤除水中较大颗粒的悬浮物等杂质，提高水质，更有效地避免颗粒物杂质对膜造成的划伤、堵塞和高压冲击。另外，精密滤芯需要及时更换，避免堵塞和过多污染物集聚滋生微生物。

经过二级精密过滤装置过滤后的原水通过连接管道进入水箱7，水箱7中的液位传感器对水箱中的水位进行检测，当水位达到水箱体积的4/5时，液位传感器向总控制系统发送液位信号，总控制系统接收液位信号后，向自吸泵发送控制信号，使其停止工作，即停止向水箱中注水。

所述水箱采用耐酸材料，其上面设有密封盖，其内设有搅拌器和pH传感器；所述密封盖的端面设有至少5个通孔。

水箱7中的原水经过高压泵8加压进入纳滤单元9中的纳滤膜，纳滤膜可将淡水或海水分离为浓水和废水，经纳滤膜的含盐和小分子有机质的废水直接排出，在纳滤单元9的废水排出口上设有调速阀，可以调节废水流出纳滤膜的速度，其速度调节范围为0-200L/h；经纳滤膜分离的浓水经过管道回流到水箱7中，在纳滤单元9与水箱7连接管道上设有调速阀，可以调节浓水流出纳滤膜的速度，其速度调节范围为0-200L/h；废水流出纳滤膜的速度和浓水流出纳滤膜的速度取值设置在适当的范围内，使纳滤膜排出的废水量与排出的浓水量的比值为1:9-9:1，进而可以避免因废水流出的速度过快或过慢对纳滤膜造成的伤害或设备效率降低。浓水进水水箱可以循环浓缩，如此反复，原水箱中的水越来越少，有机质含量的浓度越来越高，当水箱中的TOC在线监测探头测定的有机碳含量达到预设值时，停止浓缩，关闭浓缩系统。

在原水浓缩的过程中，尽量避免浓缩比过高，浓缩比越高，含有机质浓度越高，过高的浓度会对纳滤膜造成伤害，因此，将浓水中有机质含量控制在10000mg/L以下。

纳滤单元9废水排出管道上设有第二TOC在线监测探头11，纳滤单元浓水排出管道处设有第一TOC在线监测探头10，通过对比第一TOC在线监测探头10与第二TOC在线监测探头11检测的数值，可以判定纳滤膜是否渗漏；即如果第一TOC在线监测探头10与第二TOC在线监测探头10检测的数值差小于预设值，可以判定纳滤膜出现渗漏现象。纳滤单元浓水和废水的出口处还设有安保阀，在原水浓缩过程中，纳滤单元浓水和废水的溶解有机碳差异小于预设值时，安保阀开启，此时系统停止运行。

高压泵8的前端设有安保阀，在浓缩的过程中，当水位低于水箱的1/5时，安保阀开启，高压泵8停止运转，由此可以避免高压泵空转时导致高压泵烧毁的现象；高压泵的前端还设有压力表，当高压泵前的压力大于预设值时，安保阀开启，可以避免高压泵损坏和管道爆裂现象。

原水浓缩结束后，启动酸碱度调节单元。在总控制系统4中设置所需的pH值，其设定的pH值为0.5-3，pH传感器将pH值信号传递给计量加药泵5，计量加药泵启动酸液加入程序，从酸液药剂箱6抽取酸液通过耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同时水箱7中的搅拌马达启动，使得酸液和浓水均匀混合，进行pH值调节，直到pH值达到预先设置的值，计量加药泵加酸液程序停止工作，计量加药泵和水箱搅拌马达停止工作，溶液静置4-24h。

整个pH值调节的过程为全自动的，节省了劳动力，降低了生产成本，并且调制的pH值的精确度比较高，配制的过程效率也较高。在pH调节过程中，开启搅拌器马达使搅拌器搅拌水箱7中的水，使得流入其中的酸液药剂均匀溶入水中，可避免局部的pH值偏高或偏低。

，由于水箱7采用耐酸材料，且其上面设有密封盖，密封盖的端面设有至少5个通孔；下端为漏斗形状，有利于浓水的输出；其内设有搅拌器和pH传感器；pH传感器设有升降台，pH值调节完成后，升降台可将pH传感器升至水面之上。

水箱与过滤器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，更有利于沉淀浓水中的杂质。

打开水箱7的出口阀门，同时启动真空泵15，通过真空泵15施压，水箱7中的浓水通过溶液过滤器流入液体储存器16中，酸不溶杂质被滤膜13截留而去除，粗提富里酸溶液通过滤膜流入液体储存器16中。

过滤完成后，关闭水箱7的出口阀门，打开液体储存器16的出口阀门，液体储存器16中的液体依次流入第一吸附富集装置20和第二吸附富集装置22，富里酸被吸附在树脂上；

第一吸附富集装置碱液洗脱：关闭第一吸附富集装置20与第二吸附富集装置22之间的连通阀，关闭第一吸附富集装置20与第一离子交换装置21之间的连通阀门，打开淋洗装置17与第一吸附富集装置20之间的连通阀，打开第一吸附富集装置20底部的废液排出开关，淋洗装置17中的纯水通过管道冲洗第一吸附富集装置20，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一吸附富集装置20的冲洗，关闭第一吸附富集装置20底部的废液排出开关，关闭淋洗装置17与第一吸附富集装置20之间的连通阀；

打开淋洗装置17与第一离子交换装置21之间的连通阀，打开第一离子交换装置21底部的废液排出开关，淋洗装置17中的纯水通过管道冲洗第一离子交换装置21，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一离子交换装置21的冲洗，关闭第一离子交换装置21底部的废液排出开关，关闭淋洗装置17与第一离子交换装置21之间的连通阀；

打开碱液药剂箱18与第一吸附富集装置20之间的连通阀，打开第一吸附富集装置20与第一离子交换装置21之间的连通阀，碱液药剂箱18中的碱液通过耐碱管道向第一吸附富集装置20中注入碱液，被树脂吸附的富里酸在碱液的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第一离子交换装置21中的氢型阳离子交换树脂后排出，提取所排出的液体，直接冷冻干燥标记为富里酸亚组分1；

第二吸附富集装置碱液洗脱：关闭第二吸附富集装置22与第二离子交换装置23之间的连通阀门，打开淋洗装置17与第二吸附富集装置22之间的连通阀，打开第二吸附富集装置22底部的废液排出开关，淋洗装置17中的纯水通过管道冲洗第二吸附富集装置22，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二吸附富集装置22的冲洗，关闭第二吸附富集装置22底部的废液排出开关，关闭淋洗装置17与第二吸附富集装置22之间的连通阀；

打开淋洗装置17与第二离子交换装置23之间的连通阀，打开第二离子交换装置23底部的废液排出开关，淋洗装置17中的纯水通过管道冲洗第二离子交换装置23，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二离子交换装置23的冲洗，关闭第二离子交换装置23底部的废液排出开关，关闭淋洗装置17与第二离子交换装置23之间的连通阀；

打开碱液药剂箱18与第二吸附富集装置22之间的连通阀，打开第二吸附富集装置22与第二离子交换装置23之间的连通阀，碱液药剂箱18通过耐碱管道向第二吸附富集装置22中注入碱液，被树脂吸附后的富里酸溶液在碱液的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第二离子交换装置23中的氢型阳离子交换树脂后排出，提取所排出的液体，直接冷冻干燥标记为富里酸亚组分2；

第一吸附富集装置有机液洗脱：关闭碱液药剂箱18的出口阀门，关闭第一吸附富集装置20与第二吸附富集装置22之间的连通阀，打开淋洗装置17与第一吸附富集装置20之间的连通阀，打开第一吸附富集装置20底部的废液排出开关，淋洗装置17中的纯水通过管道冲洗第一吸附富集装置20，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一吸附富集装置20的冲洗，关闭第一吸附富集装置20底部的废液排出开关，关闭淋洗装置17与第一吸附富集装置20之间的连通阀；

打开有机液药剂箱19与第一吸附富集装置20之间的连通阀，有机液药剂箱19通过耐有机管道向第一吸附富集装置20中注入有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在有机溶剂的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第一吸附富集装置20底部的废液排出开关排出，提取所排出的液体，经旋转蒸发浓缩后，氮吹固化标记为富里酸亚组分3；

第二吸附富集装置有机液洗脱：关闭第二吸附富集装置22与第二离子交换装置23之间的连通阀门，打开淋洗装置17与第二吸附富集装置22之间的连通阀，打开第二吸附富集装置22底部的废液排出开关，淋洗装置17中的纯水通过管道冲洗第二吸附富集装置22，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二吸附富集装置22的冲洗，关闭第二吸附富集装置22底部的废液排出开关，关闭淋洗装置17与第二吸附富集装置22之间的连通阀；

打开有机液药剂箱19和第二吸附富集装置22之间的连通阀，有机液药剂箱19通过耐有机管道向第二吸附富集装置22中注入有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在有机溶剂的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第二吸附富集装置22底部的废液排出开关排出，提取所排出的液体，经旋转蒸发浓缩后，氮吹固化标记为富里酸亚组分4；

合并富里酸亚组分1,、2、3和4为富里酸固态样品。

如果所提取原水中硅颗粒较多，会导致提取富里酸灰分过高，可在富里酸提取方法步骤(4)酸碱度调节完成后，加入浓度为0.1-0.5mol/L的氢氟酸，再静置4-24h。

其中，第一吸附富集装置20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21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；

所述第二吸附富集装置22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23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。

富里酸提取结束后，关闭水箱7与过滤器之间的阀门，将淋洗装置17中的纯水倒入水箱7，启动浓缩，将浓水阀开到最大，利用纯水对膜的冲刷实现纳滤膜的清洗。纳滤膜严禁干燥储存，必须保证膜壳中有水，若因故超过70h不使用，应将纳滤膜浸泡于干净的水中，若长期闲置须按纳滤膜要求存储方式封存。

所述纳滤过滤单元使用滤膜为一次性滤膜，滤膜需要能耐受0.2-0.4mol/L强酸，滤膜按要求存储及使用，但不可使用玻璃纤维滤膜等含硅滤膜。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，包括原水供给单元、预处理单元、纳滤浓缩单元、酸碱度调节单元、水箱、总控制系统、过滤净化单元和富里酸提取单元；

所述富里酸提取单元包括碱液药剂箱、淋洗装置、有机液药剂箱、第一吸附富集装置、第一离子交换装置、第二吸附富集装置和第二离子交换装置，所述第一吸附富集装置的入口与所述淋洗装置的出口、碱液药剂箱的出口、有机液药剂箱的出口连接，所述第一吸附富集装置的出口与所述第一离子交换装置的入口、第二吸附富集装置的入口连接，且底部设有废液排出开关；

所述第二吸附富集装置的入口还与所述淋洗装置的出口、碱液药剂箱的出口、有机液药剂箱的出口连接，第二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，且底部设有废液排出开关；

所述淋洗装置的出口还与所述第一离子交换装置的入口、第二离子交换装置的入口连接；

所述第一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；

所述第二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。

2.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，其特征在于，所述水箱采用耐酸材料，其上面设有密封盖，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；所述水箱与所述过滤器之间的管道深入水箱中，伸入水箱的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所述的采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，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，一级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.45μm，二级精密微滤过滤器中精密滤芯的孔径为0.22μm；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水箱连接。

4.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，其特征在于，所述所述纳滤浓缩单元包括纳滤单元、高压泵、第一TOC在线监测探头和第二TOC在线监测探头；其中纳滤单元包括纳滤膜和不锈钢膜壳，所述纳滤膜的孔径取值为1-2nm；

所述第一TOC在线监测探头设于所述纳滤单元浓水出口处，第二TOC在线监测探头设于纳滤单元的废水出口处；

所述纳滤单元设有液体进口，浓水出口和废水出口；所述液体进口通过高压泵与水箱连接，所述浓水出口与水箱连接，所述废水通过管道排出；所述纳滤单元与高压泵之间设有安保阀，浓水出口设有安保阀。

5.如权利要求1所述采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，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、酸液药剂箱；所述pH传感器设于水箱中，计量加药泵的入口与酸液药剂箱的出口连接，计量加药泵的出口与水箱连接。

6.如权利要求1所述采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，其特征在于，过滤净化单元包括过滤器、液体储存器和真空泵，所述过滤器的入口与所述水箱的出口连接，所述过滤器的出口与所述液体储存器的入口连接；所述真空泵与所述液体储存器连接，所述液体储存器的出口与所述第一吸附富集装置的入口连接；

所述过滤器包括杂质室、滤膜和砂芯，所述滤膜设于杂质室内，并由砂芯作支撑；所述滤膜的孔径取值范围是0.1-0.7μm。

7.如权利要求1所述采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备，其特征在于，所述总控制系统包括控制单元和触屏器，所述控制单元与触屏器连接，所述控制单元与自吸泵、液位传感器、pH传感器、计量加药泵、高压泵和酸碱度调节单元连接；所述pH传感器设有升降台。

8.利用权利要求1-7任一所述采用两级树脂联用提取水体富里酸的设备进行富里酸提取的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)开启总控制开关

启动总控制系统的总电源启动按钮；

(2)原水预处理

启动自吸泵启动按钮，自吸泵通过管道吸取原水，自吸泵前端的过滤袋对原水进行初步过滤，初步过滤后的原水通过自吸泵的增压进入预处理单元中的一级精密微滤过滤器对原水进行一次过滤，经一次过滤后的原水进入二级精密微滤过滤器进行二次过滤；二次过滤后的原水通过管道进入水箱；当水箱中的水位达到4/5水箱高度时，自吸泵停止工作；

(3)纳滤浓缩

水箱中的原水经高压泵增压通过管道进入到纳滤浓缩单元，纳滤膜可对原水中天然溶解有机物进行浓缩，得到废水和浓水；经过纳滤膜的废水直接排放，浓水循环进入水箱，当位于水箱中的TOC在线测定装置测定的有机碳的含量达到预设值时，停止浓缩；

(4)酸碱度调节

启动酸碱度调节单元，计量加药泵接收pH传感器信号启动酸液加入程序，通过管道从酸液药剂箱抽取酸液通过耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同时水箱中搅拌马达启动，使得酸液和浓水均匀混合，直到达到预设的pH值，计量加药泵加酸液程序停止工作；

(5)过滤提纯

打开水箱的出口阀门，同时启动真空泵，通过真空泵施压，水箱中的浓水通过过滤器流入液体储存器中，酸不溶杂质被滤膜截留而去除，粗提富里酸溶液通过滤膜流入液体储存器中；

(6)吸附富集

过滤完成后，关闭水箱的出口阀门，打开液体储存器的出口阀门，关闭第一吸附富集装置与第一离子交换装置之间的连通阀门，关闭第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀门，液体储存器中的液体依次流入第一吸附富集装置和第二吸附富集装置，富里酸被吸附在树脂上；

(7)碱液洗脱

①第一吸附富集装置碱液洗脱

吸附完成后，关闭第一吸附富集装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开第一吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第一吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一吸附富集装置的冲洗，关闭第一吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀；

打开淋洗装置与第一离子交换装置之间的连通阀，打开第一离子交换装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第一离子交换装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一离子交换装置的冲洗，关闭第一离子交换装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第一离子交换装置之间的连通阀；

冲洗完成后，打开碱液药剂箱与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开第一吸附富集装置与第一离子交换装置之间的连通阀，碱液药剂箱中的碱液通过耐碱管道向第一吸附富集装置中注入碱液，被树脂吸附的富里酸在碱液的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第一离子交换装置中的氢型阳离子交换树脂后排出，提取所排出的液体，直接冷冻干燥标记为富里酸亚组分1；

②第二吸附富集装置碱液洗脱

关闭第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀门，打开淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开第二吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第二吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二吸附富集装置的冲洗，关闭第二吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀；

打开淋洗装置与第二离子交换装置之间的连通阀，打开第二离子交换装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第二离子交换装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二离子交换装置的冲洗，关闭第二离子交换装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第二离子交换装置之间的连通阀；

打开碱液药剂箱与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀，碱液药剂箱通过耐碱管道向第二吸附富集装置中注入碱液，被树脂吸附后的富里酸在碱液的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第二离子交换装置中的氢型阳离子交换树脂后排出，提取所排出的液体，直接冷冻干燥标记为富里酸亚组分2；

(8)有机液洗脱

①第一吸附富集装置有机液洗脱

关闭第一吸附富集装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开第一吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第一吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第一吸附富集装置的冲洗，关闭第一吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀；

打开有机液药剂箱和第一吸附富集装置之间的连通阀，有机液药剂箱通过耐有机管道向第一吸附富集装置中注入有机溶剂，被树脂吸附的富里酸在有机溶剂的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第一吸附富集装置底部的废液排出开关排出，提取所排出的液体，经旋转蒸发浓缩后，氮吹固化标记为富里酸亚组分3；

②第二吸附富集装置有机液洗脱

关闭第二吸附富集装置与第二离子交换装置之间的连通阀门，打开淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，打开第二吸附富集装置底部的废液排出开关，淋洗装置中的纯水通过管道冲洗第二吸附富集装置，冲洗废液通过废液排出开关排出，完成第二吸附富集装置的冲洗，关闭第二吸附富集装置底部的废液排出开关，关闭淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀；

打开有机液药剂箱和第二吸附富集装置之间的连通阀，有机液药剂箱通过耐有机管道向第二吸附富集装置中注入有机溶剂，被树脂吸附的富里酸在有机溶剂的作用下发生解吸，解吸后的流出液经第二吸附富集装置底部的废液排出开关排出，提取所排出的液体，经旋转蒸发浓缩后，氮吹固化标记为富里酸亚组分4；

先进行步骤(7)碱液洗脱再进行步骤(8)有机液洗脱，或先进行步骤(8)有机液洗脱再进行步骤(7)碱液洗脱，获取等浓度的富里酸；

合并富里酸亚组分1、2、3、4为富里酸固态样品。

9.如权利要求8所述的水体中富里酸提取方法，其特征在于，所述耐酸管道的度能承受10mol/L的非氧化性酸；所述pH的预设值为0.5-3；所述碱液药剂箱中的碱液为0.1mol/L的氢氧化钠；所述耐碱管道的度能承受0.5mol/L的强碱；所述耐有机管道要求能承受甲醇、乙醇、环己烷易挥发弱极性有机溶剂。

10.如权利要求8所述的水体中富里酸提取方法，其特征在于，

进行步骤(7)中第一吸附富集装置碱液洗脱、第二吸附富集装置碱液洗脱、步骤(8)中第一吸附富集装置有机液洗脱、第二吸附富集装置有机液洗脱中的一项或多项，均可获取部分富里酸亚组分。