CN106706404B - 采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，包括反应釜、pH调节单元、第一过滤净化单元、酸化箱、酸碱度调节单元、第二过滤净化单元、液体储存器、富里酸提取单元和总控制系统；其中，反应釜的入口与pH调节单元的出口连接，其出口与第一过滤净化单元的入口连接；酸化箱的入口与第一过滤净化单元出口、酸碱度调节单元连接，其出口与第二净化单元的入口连接；第二过滤净化单元的出口与液体储存器的入口连接，液体储存器的出口与富里酸提取单元的入口连接；pH调节单元、酸碱度调节单元与总控制系统连接。本发明提供的提取土壤憎水富里酸的设备结构简便，自动化程度高，可以有效地提取所需浓度的溶液。

Description

采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备

技术领域

本发明涉及富里酸提取领域，尤其涉及采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备。

背景技术

富里酸是一类多分散的酸性天然有机物质，一般呈棕色或棕黄色，它广泛分布于土壤、水体和底泥等环境介质，是腐殖质的主要成分之一。富里酸含有大量酚羟基、羰基等，既溶于酸又溶于碱，可与金属离子和有机污染物发生相互作用，从而影响污染物化学降解、光催化降解、生物吸收、迁移及挥发行为。富里酸还能改善土壤板结，影响土壤肥力。憎水富里酸更容易与有机农药和持久性污染物发生相互作用，目前是农学、地学和环境科学共同关注的重点和热点。由于憎水富里酸含量低，提取难度大，憎水富里酸的富集和分离是富里酸研究的瓶颈。

中国发明专利(201510586221.6：一种土壤富里酸亚组分分级提取方法)公开了一种土壤富里酸亚组分分级提取方法，其包括如下步骤：

1.一种土壤富里酸亚组分分级提取方法，其特征在于，所述提取方法包括如下步骤：

步骤a：土壤样品预处理：称取天然土壤，剔除树根和石子，风干，碾磨过筛，得到预处理土壤样品；

步骤b：土壤有机质的分级萃取：

向步骤a中的预处理土壤样品中加入去离子水，使其固液比介于1:10～3:10之间，连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液1及土壤样品1；

向土壤样品1中加入去离子水，使其固液比介于1:10～3:10之间，连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液2及土壤样品2；

向土壤样品2中加入去离子水，使其固液比介于1:5～3:10之间，用盐酸和氢氧化钠调节溶液pH介于1.0～3.0之间，继续加入0.1～1.0mol/L的盐酸溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液3及土壤样品3；

向土壤样品3中加入0.1～1.0mol/L的盐酸溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液4及土壤样品4；

向土壤样品4中加入去离子水，使其固液比介于1:5～1:3之间，用盐酸和氢氧化钠调节其pH值介于6.0～8.0之间，在氮气保护下，向溶液中加入焦磷酸钠溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间且焦磷酸钠浓度介于0.1～0.2mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液5及土壤样品5；

在氮气保护下，向土壤样品5中加入焦磷酸钠溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间且焦磷酸钠浓度介于0.1～0.2mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液6及土壤样品6；

在氮气保护下，向土壤样品6中加入焦磷酸钠溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间且焦磷酸钠浓度介于0.1～0.2mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置静置20～28h后，离心分离，得到上清液7及土壤样品7；

向土壤样品7中加入去离子水，使其固液比介于1:5～3:10之间，用盐酸和氢氧化钠调节其pH介于6.0～8.0之间，在氮气保护下，向溶液中加入氢氧化钠溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间且氢氧化钠浓度介于0.1～0.3mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液8及土壤样品8；

在氮气保护下，向土壤样品8中加入氢氧化钠溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间且氢氧化钠浓度介于0.1～0.3mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液9及土壤样品9；

在氮气保护下，向土壤样品9中加入氢氧化钠溶液，使其固液比介于1:10～3:10之间且氢氧化钠浓度介于0.1～0.3mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2～5h，静置20～28h后，离心分离，得到上清液10及土壤样品10；

步骤c：分级富里酸亚组分粗品制备：将步骤b中的上清液1～上清液10，共计10份上清液分别调节至pH值介于1.0～2.0之间，再分别搅拌2～5h，分别静置20～28h，离心分离，将10份上清液分别标记为粗提富里酸亚组分溶液1～粗提富里酸亚组分溶液10；

步骤d：分级富里酸亚组分粗品浓缩：将步骤c中的粗提富里酸亚组分溶液1～粗提富里酸亚组分溶液10，共计10份粗提富里酸亚组分溶液分别以10～20倍柱体积/h的流速通过XAD-8树脂柱；

吸附完成后，分别以10～20倍柱体积/h的流速用0.4～0.8倍柱体积的去离子水洗涤XAD-8树脂柱，然后以3～5倍柱体积/h的流速依次用0.5～3倍柱体积的0.1～1.0mol/L氢氧化钠溶液和1～3倍柱体积去离子水洗涤XAD-8树脂柱，流出液立即酸化至pH值介于1.0～3.0之间，最终得到与10份粗提富里酸亚组分相对应的10份酸化液；

步骤e：富里酸亚组分样品的纯化：将上述所述10份酸化液分别加入氢氟酸，使每份酸化液中的氢氟酸浓度为0.1～0.3mol/L时将溶液静置12～48h，然后分别标记为无硅溶液1～无硅溶液10，共计10份无硅溶液；

将上述10份无硅溶液分别以3～5倍柱体积/h流速通过XAD-8树脂柱；

吸附完成后，分别以10～20倍柱体积/h的流速用0.4～0.8倍柱体积去离子水洗涤XAD-8树脂柱，弃去流出液，然后以3～5倍柱体积/h的流速依次用用0.5～3倍柱体积0.1～0.3mol/L氢氧化钠溶液和1～3倍柱体积去离子水洗涤XAD-8树脂柱，流出液通过氢离子饱和的氢型阳离子交换树脂，流出液分别标记为富里酸亚组分1～富里酸亚组分10；

将富里酸亚组分1～富里酸亚组分10分别冷冻干燥，最终得到10份固体富里酸亚组分分级样品。

上述发明公开的土壤富里酸提取方法，主要是依赖于实验室方法将土壤中的富里酸亚组分逐步提取，并制备不同级别的富里酸亚组分分级样品；此方法依赖于实验室和大量的人工操作，操作过程复杂、自动化程度低；另外，本发明专利公开的富里酸提取方法受人为影响和操作影响较大，不能实现大量富里酸的提取及对比，可实施性不佳。

发明内容

为了有效提取并获取高浓度的土壤憎水富里酸，本发明提供了采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，可以实现高效的提取土壤憎水富里酸，操作方便，自动化程度高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，包括反应釜、pH调节单元、第一过滤净化单元、酸化箱、酸碱度调节单元、第二过滤净化单元、液体储存器、富里酸提取单元和总控制系统；其中，

所述反应釜的入口与所述pH调节单元的出口连接，反应釜的出口与所述第一过滤净化单元的入口连接；

所述第一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第二过滤净化单元的入口连接，所述第二过滤净化单元的出口与所述液体储存器的入口连接；

所述pH调节单元、酸碱度调节单元与所述总控制系统控制连接；

所述富里酸提取单元包括淋洗装置、有机溶剂药剂箱、第一吸附富集装置和第二吸附富集装置；所述第一吸附富集装置的入口与所述液体储存器的出口连接，其出口与所述第二吸附富集装置的入口连接；

所述淋洗装置的出口、有机溶剂药剂箱的出口均与所述第一吸附富集装置的入口、第二吸附富集装置的入口连接；

所述第一吸附富集装置的底部、第二吸附富集装置的底部均设有废液排出阀。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述富里酸提取单元包括淋洗装置、有机溶剂药剂箱和一级吸附富集装置；所述一级吸附富集装置的入口分别与所述液体储存器的出口、淋洗装置的出口、有机溶剂药剂箱的出口连接；

所述一级吸附富集装置的底部设有废液排出阀。

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树脂的一种或多种。

优选地，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。

优选地，所述pH调节单元包括第一计量加药泵和加药装置，第一计量加药泵设于所述加药装置与所述反应釜之间，所述第一计量加药泵的入口与所述加药装置的出口连接，所述第一计量加药泵的出口与所述反应釜的入口连接。

优选地，所述第一过滤净化单元包括第一过滤器和真空泵；所述第一过滤器的入口通过管道与所述反应釜的出口连接，所述第一过滤器的出口与所述酸化箱的入口连接；所述真空泵与所述酸化箱连接；

所述反应釜与所述第一过滤器之间的管道伸入反应釜，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，可以避免土壤中的杂质流入到反应釜内；

所述第一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；所述真空泵的吸气口位于所述酸化箱中液面之上。

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，所述第一过滤净化单元包括第一过滤器和真空泵，所述第一过滤器包括样品室、滤膜和砂芯，所述滤膜设于所述样品室内，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、第一酸液药剂箱、第二酸液药剂箱和第二计量加药泵；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；所述第二计量加药泵的入口分别与第一酸液药剂箱的出口、第二酸液药剂箱的出口连接，第二计量加药泵的出口与所述酸化箱的入口连接。

优选地，所述第二过滤净化单元包括第二过滤器和真空泵，所述第二过滤器的入口与所述酸化箱的出口连接，所述第二过滤器的出口与所述液体储存器的入口连接；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；所述真空泵的吸气口位于所述液体储存器中液面之上。

优选地，所述酸化箱与所述第二过滤器之间的管道伸入酸化箱中，所述伸入酸化箱管道的高度取值为酸化箱的高度的1/20-1/10,且其外设有过滤罩，所述过滤罩上设有多个孔径为100μm的孔。

优选地，所述第二过滤器包括样品室、滤膜和砂芯，所述滤膜设于所述样品室内，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，所述液体储存器与所述吸附富集装置之间的管道伸入液体储存器中，所述伸入液体储存器管道的高度取值为液体储存器的高度的1/30-1/20,且其外设有过滤罩，所述过滤罩上设有多个孔径为100μm的孔。

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，所述总控制系统包括控制单元和触屏器，所述控制单元均与所述反应釜内的pH传感器、搅拌器、液位传感器、第一计量加药泵、第二计量加药泵、真空泵、酸化箱内的pH传感器、搅拌器控制连接；所述pH传感器设有升降台，必要时可将pH传感器升起。

利用所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备进行土壤憎水富里酸组分提取的方法，其包括如下步骤：

(1)土壤加入到土壤储存室中，并向反应釜中注入纯水；

(2)启动pH调节单元，第一计量加药泵接收位于反应釜中pH传感器信号启动碱液加入程序，加药装置通过耐强碱管道向反应釜中注入碱液，同时启动反应釜中的搅拌马达，使碱液均匀分散，直到达到预设的pH值，第一计量加药泵停止工作；

(3)打开反应釜的出口阀门，同时启动真空泵，反应釜中的液体经真空泵施压通过第一过滤器流入酸化箱内，碱不溶杂质被滤膜截留而去除，去除杂质后的液体通过滤膜流入酸化箱内；

(4)启动酸碱度调节单元，第二计量加药泵接收位于酸化箱中的pH传感器信号启动酸液加入程序，第二计量加药泵通过第一通道从第一酸液药剂箱抽取酸液通过第一耐酸管道向酸化箱中注入非氧化性酸液，同时启动酸化箱中搅拌马达，使得酸液均匀分散，直至达到预设的pH值，第二计量加药泵第一通道加酸液程序停止工作，传感器升降台升起pH传感器探头；

第二计量加药泵通过第二通道从第二酸液药剂箱抽取氢氟酸通过第二耐酸管道注入酸化箱中，直到达到预设的氢氟酸浓度，第二计量加药泵停止工作；

(5)完成pH值调节后，打开酸化箱的出口阀门，同时启动真空泵，通过真空泵施压，酸化箱中的溶液通过第二过滤器流入液体储存器中，酸不溶杂质被第二过滤器中的滤膜截留而去除，去除杂质后的粗体富里酸溶液通过滤膜流入液体储存器中；

(6)完成过滤后，打开液体储存器的出口阀门，液体储存器中的粗提富里酸溶液通过管道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)吸附完成后，打开淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，同时打开第一吸附富集装置底部的废液排出阀，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；淋洗装置中的纯水通过管道注入第一吸附富集装置进行冲洗，冲洗液通过废液排出阀排出，完成对第一吸附富集装置的冲洗；

关闭淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，同时关闭第一吸附富集装置底部的废液排出阀，打开有机溶剂药剂箱与第一吸附富集装置之间的连通阀，有机溶剂药剂箱通过耐有机管道向第一吸附富集装置中注入弱极性挥发性有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在弱极性挥发性有机溶剂的作用下发生解吸，收集流出液标记为富里酸溶液1；

(8)关闭有机溶剂药剂箱与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，同时打开第二吸附富集装置底部的废液排出阀，淋洗装置中的纯水通过管道注入第二吸附富集装置进行冲洗，冲洗液通过废液排出阀排出，完成对第二吸附富集装置的冲洗；

关闭淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，同时关闭第二吸附富集装置底部的废液排出阀，打开有机溶剂药剂箱与第二吸附富集装置之间的连通阀，有机溶剂药剂箱通过耐有机管道向第二吸附富集装置中注入弱极性挥发性有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在弱极性挥发性有机溶剂的作用下发生解吸，收集流出液标记为富里酸溶液2；

合并富里酸溶液1和富里酸溶液2，旋转蒸发并氮吹或自然风干后得到固态土壤憎水富里酸。

优选地，所述加药装置中的碱液为饱和或近饱和强碱溶液，所述耐强碱管道要求能承受饱和强碱，所述耐碱管道要求能承受0.001-0.5mol/L的强碱；所述反应釜中液体的pH预设值为10-14。

优选地，所述第一耐酸管道要求能承受10mol/L的非氧化性强酸；所述第二耐酸管道要求能承受6mol/L的氢氟酸；所述酸化箱中氢氟酸的预设浓度为0.01-1mol/L；所述酸化箱中液体的pH预设值为0.5-1.5。

优选地，所述有机溶剂药剂箱和耐有机管道中的弱极性挥发性有机溶剂为甲醇、乙醇或其混合物。

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。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：

(1)本发明提供的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，结构简单，操作方便，自动化程度高，可以有效地提取土壤憎水富里酸，获取高浓度溶液；

(2)反应釜、酸化箱、液体储存器的底部均为漏斗形状，伸入反应釜、酸化箱的管道外设有过滤罩，伸入反应釜管道的高度取值为反应釜的高度的1/20-1/10，伸入酸化箱的管道外设有过滤罩，伸入酸化箱管道的高度取值为酸化箱高度的1/20-1/10，伸入液体储存器的管道外设有过滤罩，伸入酸化箱管道的高度取值为液体储存器高度的1/30-1/20，既可以保证最大限度的收集富里酸，提高了装置效率，又可以有效的阻止杂质颗粒混入样品中，保证了提取液的纯度；

(3)pH值调节和酸碱度调节单元均是全自动的，节省了劳动力，调节的pH值的准确率比较高；第一酸液药剂箱和第二酸液药剂箱共用一个计量加药泵，经过进一步优化pH值调节单元和酸碱度调节单元可共用一个多通道的计量加药泵，进一步降低生产成本；酸化箱、液体储存器共用一个真空泵，降低了生产成本；

(4)富里酸提取单元采用两级树脂联用进行提取，其中第一吸附富集装置中的填料采用XAD-8树脂、DAX-8树脂和XAD-7树脂的一种或多种，第二吸附富集装置中的填料采用XAD-4树脂，可以更有效地对浓水中的杂质吸附和净化，获取浓度较高的溶解有机质液体；

(5)反应釜预留了惰性气体入口和出口，在生产中通过通入氮气、氦气等惰性气体，可以有效抑制强碱性条件下土壤憎水富里酸的氧化。

附图说明

图1是本发明提供的第一个实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的第二个实施例的结构示意图。

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是本发明提供的采用两级树脂联用提取土壤憎水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土壤憎水富里酸的设备，包括反应釜1、pH调节单元、第一过滤净化单元、酸化箱11、酸碱度调节单元、第二过滤净化单元、液体储存器14、富里酸提取单元和总控制系统6；其中反应釜1内设有土壤储存室2、支架3、搅拌器、液位传感器和pH传感器，所述土壤储存室2由支架3支撑并位于反应釜1内，土壤储存室2的外壁设有多个孔径小于1mm的孔；pH调节单元包括第一计量加药泵4和加药装置5；第一过滤净化单元包括过滤器7和真空泵12，其中第一过滤器7包括样品室71、滤膜72和砂芯73，滤膜72设于样品室71内，并由砂芯73支撑；酸碱度调节单元包括第二计量加药泵8、第一酸液药剂箱9和第二酸液药剂箱10；第二过滤净化单元包括第二过滤器13和真空泵12，第二过滤器13包括样品室131、滤膜132和砂芯133，滤膜132设于样品室131内，并由砂芯133支撑；总控制系统6主要采用自动控制，其中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，加药装置5通过第一计量加药泵4与反应釜1连接，第一计量加药泵4的入口与加药装置5连接，其出口与反应釜1连接；反应釜1的出口与第一过滤器7的入口连接，反应釜1与第一过滤器7之间的连接管道伸入反应釜1中，伸入反应釜管道的高度取值为反应釜1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；第一过滤器7的出口与酸化箱11的入口连接，真空泵12的吸气口置于酸化箱11的腔体内；第一酸液药剂箱9和第二酸液药剂箱10并列布置，第二计量加药泵8设于第一酸液药剂箱9和第二酸液药剂箱10之间，第二计量加药泵8的入口与第一酸液药剂箱9的出口、第二酸液药剂箱10的出口连接，第二计量加药泵8的出口与酸化箱11连接，酸化箱11的出口与第二过滤器13的入口连接，酸化箱11内设有搅拌器和pH传感器；

第二过滤器13的出口与液体储存器14连接，真空泵12与液体储存器14连接；液体储存器14的出口与富里酸提取单元连接；

总控制系统6包括控制单元和触屏器，控制单元与触屏器连接，控制单元与搅拌器、液位传感器、pH传感器、第一计量加药泵4、第二计量泵8和真空泵12连接。

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。

实施例一

参图1所示，图1是本发明提供的第一个实施例的结构示意图；在图1中，富里酸提取单元包括淋洗装置15a、有机溶剂药剂箱16a、第一吸附富集装置17a和第二吸附富集装置18a；其中，第一吸附富集装置17a的入口与液体储存器14的出口连接，其出口与第二吸附富集装置18a的入口连接；淋洗装置的出口15a、有机溶剂药剂箱16a的出口均与第一吸附富集装置17a的入口、第二吸附富集装置18a的入口连接；第一吸附富集装置17a的底部、第二吸附富集装置18a的底部均设有废液排出阀。

采用图1所示的结构图进行土壤憎水富里酸提取的过程如下：

首先开启总电源和启动按钮，使整个系统处于工作状态，向土壤储存室2中加入一定量研磨后的土壤样品，并关闭土壤储存室2；启动注水程序，向反应釜1中加入纯水，反应釜1中的液位传感器对反应釜1中的水位进行检测，当水位达到反应釜总体积的4/5时，液位传感器向总控制系统6发送液位信号，停止注水过程。

向反应釜中通入惰性气体，在惰性气体的保护下，启动pH调节单元，第一计量加药泵4接收位于反应釜1中的pH传感器信号启动碱液加入程序，加药装置5通过耐强碱管道向反应釜1中注入碱液，同时启动反应釜1中的搅拌马达，使得碱液均匀分散，直到达到预设的pH值，第一计量加药泵4停止工作。

持续搅拌，土壤储存室2中的土壤样品浸取液通过土壤储存室外壁上的孔流入反应釜1中。土壤储存室2外壁上设有多个孔径小于1mm的孔，可以有效地阻止土壤中的杂质进入到反应釜1的液体中；其中反应釜1采用耐碱材料，其上面设有密封盖，下端为漏斗形状，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。

打开反应釜1的出口阀门，同时启动真空泵12，通过真空泵12施压，反应釜1中的液体通过第一过滤器7流入酸化箱11中，碱不溶杂质被滤膜72截留而去除，去除杂质后的液体通过滤膜72流入酸化箱11中。

酸化箱11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。

启动酸碱度调节单元，在总控制系统6中设置所需的pH值，其设定的pH值为0.5-1.5，并将此pH传感器信号传递到位于酸化箱11中的pH传感器，pH传感器将pH值信号传递给第二计量加药泵8，第二计量加药泵8接收位于酸化箱11中的pH传感器信号启动酸液加入程序，第二计量加药泵8从第一酸液药剂箱9抽取酸液通过第一耐酸管道向酸化箱11中注入非氧化性酸液，同时启动酸化箱11中搅拌马达，使得酸液均匀分散，直到达到预设的pH值，第二计量加药泵8第一通道加酸液程序停止工作，传感器升降台升起pH传感器探头；

第二计量加药泵8通过第二通道从第二酸液药剂箱10中抽提氢氟酸，通过第二耐酸管道向酸化箱11中注入氢氟酸，直到达到预设的氢氟酸浓度，第二计量加药泵8停止工作。

pH值调节单元和酸碱度调节单元可共用一个多通道计量加药泵。

完成酸碱度调节后，酸化箱中搅拌马达工作一定时间后关闭搅拌马达，使杂质充分沉淀，打开酸化箱11的出口阀门，同时启动真空泵12，通过真空泵12施压，酸化箱11中的溶液通过第二过滤器13流入液体储存器14中，经第二过滤器13后酸不溶杂质被截留在滤膜132上，粗体富里酸溶液流入液体储存器14中。

完成过滤后，打开液体储存器的出口阀门，液体储存器中的粗提富里酸溶液通过管道依次流入第一吸附富集装置17a和第二吸附富集装置18a，富里酸被吸附在树脂上；

吸附完成后，打开淋洗装置15a与第一吸附富集装置17a之间的连通阀，同时打开第一吸附富集装置17a底部的废液排出阀，关闭第一吸附富集装置17a与第二吸附富集装置18a之间的连通阀；淋洗装置中的纯水通过管道注入第一吸附富集装置17a进行冲洗，冲洗液通过废液排出阀排出，完成对第一吸附富集装置17a的冲洗；

关闭淋洗装置15a与第一吸附富集装置17a之间的连通阀，同时关闭第一吸附富集装置17a底部的废液排出阀，打开有机溶剂药剂箱16a与第一吸附富集装置17a之间的连通阀，有机溶剂药剂箱通过耐有机管道向第一吸附富集装置17a中注入弱极性挥发性有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在弱极性挥发性有机溶剂的作用下发生解吸，收集流出液标记为富里酸溶液1；

关闭有机溶剂药剂箱16a与第一吸附富集装置17a之间的连通阀，打开淋洗装置与第二吸附富集装置18a之间的连通阀，同时打开第二吸附富集装置18a底部的废液排出阀，淋洗装置中的纯水通过管道注入第二吸附富集装置18a进行冲洗，冲洗液通过废液排出阀排出，完成对第二吸附富集装置18a的冲洗；

关闭淋洗装置15a与第二吸附富集装置18a之间的连通阀，同时关闭第二吸附富集装置18a底部的废液排出阀，打开有机溶剂药剂箱16a与第二吸附富集装置18a之间的连通阀，有机溶剂药剂箱16a通过耐有机管道向第二吸附富集装置18a中注入弱极性挥发性有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在弱极性挥发性有机溶剂的作用下发生解吸，收集流出液标记为富里酸溶液2；

合并富里酸溶液1和富里酸溶液2，旋转蒸发并氮吹或自然风干后得到固态土壤憎水富里酸。

实施例二

参图2所示，图2为本发明中第二个实施例的结构示意图；在图2中，富里酸提取单元包括淋洗装置15b、有机溶剂药剂箱16b和一级吸附富集装置17b，其中，一级吸附富集装置17b的入口与液体储存器14的出口连接，淋洗装置、有机溶剂药剂箱的出口分别与一级吸附富集装置17b的入口连接；一级吸附富集装置17b的底部设有废液排出阀。

本实施例中土壤有机质的过滤、酸碱度的调节及富里酸粗提的过程均与实施例一中相同，区别在于富里酸提取单元的不同，本实施例中，富里酸的提取过程如下：完成过滤后，打开液体储存器的出口阀门，液体储存器中的粗提富里酸溶液通过管道流入一级吸附富集装置17b，富里酸被吸附在树脂上；

吸附完成后，打开淋洗装置15b与一级吸附富集装置17b之间的连通阀，同时打开一级吸附富集装置17b底部的废液排出阀；淋洗装置15b中的纯水通过管道注入一级吸附富集装置17b进行冲洗，冲洗液通过废液排出阀排出，完成对一级吸附富集装置17b的冲洗；

关闭淋洗装置15b与一级吸附富集装置17b之间的连通阀，同时关闭一级吸附富集装置17b底部的废液排出阀，打开有机溶剂药剂箱16b与一级吸附富集装置17b之间的连通阀，有机溶剂药剂箱16b通过耐有机管道向一级吸附富集装置17b中注入弱极性挥发性有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在弱极性挥发性有机溶剂的作用下发生解吸，收集流出液标记为富里酸溶液，旋转蒸发并氮吹或自然风干后得到固态土壤憎水富里酸。

pH值调节单元和酸碱度调节单元中的pH值调节的过程均为全自动的过程，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反应釜1、酸化箱11中的液体，可避免局部的pH值偏高或偏低。

所述第一过滤器中使用的滤膜为一次性滤膜，滤膜需要能耐受1mol/L强碱，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；所述第二过滤器中使用的滤膜为一次性滤膜，滤膜需要能耐受0.5mol/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 (9)

1.一种采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，包括反应釜、pH调节单元、第一过滤净化单元、酸化箱、酸碱度调节单元、第二过滤净化单元、液体储存器、富里酸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，反应釜的出口与所述第一过滤净化单元的入口连接；

所述第一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第二过滤净化单元的入口连接，所述第二过滤净化单元的出口与所述液体储存器的入口连接；

所述pH调节单元、酸碱度调节单元与所述总控制系统连接；

所述富里酸提取单元包括淋洗装置、有机溶剂药剂箱、第一吸附富集装置和第二吸附富集装置；所述第一吸附富集装置的入口与所述液体储存器的出口连接，其出口与所述第二吸附富集装置的入口连接；

所述淋洗装置的出口、有机溶剂药剂箱的出口均与所述第一吸附富集装置的入口、第二吸附富集装置的入口连接；

所述第一吸附富集装置的底部、第二吸附富集装置的底部均设有废液排出阀；

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；

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。

2.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，其特征在于，所述富里酸提取单元包括淋洗装置、有机溶剂药剂箱和一级吸附富集装置；所述一级吸附富集装置的入口分别与所述液体储存器的出口、淋洗装置的出口、有机溶剂药剂箱的出口连接；

所述一级吸附富集装置的底部设有废液排出阀。

3.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，其特征在于，所述pH调节单元包括第一计量加药泵和加药装置，第一计量加药泵设于所述加药装置与所述反应釜之间，所述第一计量加药泵的入口与所述加药装置的出口连接，所述第一计量加药泵的出口与所述反应釜的入口连接。

4.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，其特征在于，所述第一过滤净化单元包括第一过滤器和真空泵；所述第一过滤器的入口通过管道与所述反应釜的出口连接，所述第一过滤器的出口与所述酸化箱的入口连接；所述真空泵与所述酸化箱连接；

所述反应釜与所述第一过滤器之间的管道伸入反应釜，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；

所述第一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；所述真空泵的吸气口位于所述酸化箱中液面之上。

5.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，其特征在于，所述酸碱度调节单元包括pH传感器、搅拌器、第一酸液药剂箱、第二酸液药剂箱和第二计量加药泵；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；所述第二计量加药泵的入口分别与第一酸液药剂箱的出口、第二酸液药剂箱的出口连接，第二计量加药泵的出口与所述酸化箱的入口连接。

6.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，其特征在于，所述第二过滤净化单元包括第二过滤器和真空泵，所述第二过滤器的入口与所述酸化箱的出口连接，所述第二过滤器的出口与所述液体储存器的入口连接；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；所述真空泵的吸气口位于所述液体储存器中液面之上。

7.如权利要求1所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备，其特征在于，所述总控制系统包括控制单元和触屏器，所述控制单元均与所述反应釜内的pH传感器、搅拌器、液位传感器、第一计量加药泵、第二计量加药泵、真空泵、酸化箱内的pH传感器、搅拌器控制连接；所述pH传感器设有升降台。

8.利用权利要求1-7任一所述的采用两级树脂联用提取土壤憎水富里酸的设备进行土壤憎水富里酸组分提取的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)土壤加入到土壤储存室中，并向反应釜中注入纯水；

(2)启动pH调节单元，第一计量加药泵接收位于反应釜中pH传感器信号启动碱液加入程序，加药装置通过耐强碱管道向反应釜中注入碱液，同时启动反应釜中的搅拌马达，使碱液均匀分散，直到达到预设的pH值，第一计量加药泵停止工作；

(3)打开反应釜的出口阀门，同时启动真空泵，反应釜中的液体经真空泵施压通过第一过滤器流入酸化箱内，碱不溶杂质被滤膜截留而去除，去除杂质后的液体通过滤膜流入酸化箱内；

(4)启动酸碱度调节单元，第二计量加药泵接收位于酸化箱中的pH传感器信号启动酸液加入程序，第二计量加药泵通过第一通道从第一酸液药剂箱抽取酸液通过第一耐酸管道向酸化箱中注入非氧化性酸液，同时启动酸化箱中搅拌马达，使得酸液均匀分散，直至达到预设的pH值，第二计量加药泵第一通道加酸液程序停止工作，传感器升降台升起pH传感器探头；

第二计量加药泵通过第二通道从第二酸液药剂箱抽取氢氟酸通过第二耐酸管道注入酸化箱中，直到达到预设的氢氟酸浓度，第二计量加药泵停止工作；

(5)完成pH值调节后，打开酸化箱的出口阀门，同时启动真空泵，通过真空泵施压，酸化箱中的溶液通过第二过滤器流入液体储存器中，酸不溶杂质被第二过滤器中的滤膜截留而去除，去除杂质后的粗体富里酸溶液通过滤膜流入液体储存器中；

(6)完成过滤后，打开液体储存器的出口阀门，液体储存器中的粗提富里酸溶液通过管道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)吸附完成后，打开淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，同时打开第一吸附富集装置底部的废液排出阀，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；淋洗装置中的纯水通过管道注入第一吸附富集装置进行冲洗，冲洗液通过废液排出阀排出，完成对第一吸附富集装置的冲洗；

关闭淋洗装置与第一吸附富集装置之间的连通阀，同时关闭第一吸附富集装置底部的废液排出阀，打开有机溶剂药剂箱与第一吸附富集装置之间的连通阀，有机溶剂药剂箱通过耐有机管道向第一吸附富集装置中注入弱极性挥发性有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在弱极性挥发性有机溶剂的作用下发生解吸，收集流出液标记为富里酸溶液1；

(8)关闭有机溶剂药剂箱与第一吸附富集装置之间的连通阀，打开淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，同时打开第二吸附富集装置底部的废液排出阀，淋洗装置中的纯水通过管道注入第二吸附富集装置进行冲洗，冲洗液通过废液排出阀排出，完成对第二吸附富集装置的冲洗；

关闭淋洗装置与第二吸附富集装置之间的连通阀，同时关闭第二吸附富集装置底部的废液排出阀，打开有机溶剂药剂箱与第二吸附富集装置之间的连通阀，有机溶剂药剂箱通过耐有机管道向第二吸附富集装置中注入弱极性挥发性有机溶剂，被树脂吸附的富里酸溶液在弱极性挥发性有机溶剂的作用下发生解吸，收集流出液标记为富里酸溶液2；

合并富里酸溶液1和富里酸溶液2，旋转蒸发并氮吹或自然风干后得到固态土壤憎水富里酸。

9.如权利要求8所述的土壤憎水富里酸组分提取方法，其特征在于，所述加药装置中的碱液为饱和或近饱和强碱溶液；所述耐强碱管道要求能承受饱和强碱，所述耐碱管道要求能承受0.001-0.5mol/L的强碱；所述反应釜中液体的pH预设值为10-14；

所述第一耐酸管道要求能承受10mol/L的非氧化性强酸；所述第二耐酸管道要求能承受6mol/L的氢氟酸；所述酸化箱中氢氟酸的预设浓度为0.01-1mol/L；所述酸化箱中液体的pH预设值为0.5-1.5；

所述有机溶剂药剂箱和耐有机管道中的弱极性挥发性有机溶剂为甲醇、乙醇或其混合物。