CN108163912A - 一种用于尿液再生水处理的预处理组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及尿液再生水处理技术领域，特别地，涉及一种用于尿液再生水处理的预处理组合物及其制备方法、适用比例与应用。本发明所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，以过硫酸钾和浓硫酸为有效成分，可用于对尿液的提纯预处理，预处理后对尿液蒸馏，馏出液与原尿液相比，产水率达91.2％以上，可去除尿液中超过97.2％以上的盐分和95.6％以上的有机物，相比于现有技术中的尿液提纯预处理方法，不仅质量稳定、价廉的原料更易得，且用药量少，产水率、盐分和有机物的去除效果理想，为尿液的水再生处理提供了有力的技术支持。

Description

一种用于尿液再生水处理的预处理组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及尿液再生水处理技术领域，特别地，涉及一种用于尿液再生水处理的预处理组合物及其制备方法与应用。
背景技术
水资源是人类生活中必不可少的资源，更是大自然赐予人类最宝贵的资源之一。但是，随着工业污染日益加剧，水资源短缺问题日益突出。尤其是在特定的水资源特别珍贵的环境里，缺乏水源或者用水成本非常之高，人们的用水量仅靠储存水和频繁定期补给，不经济的同时也不现实，需要利用水回收和水再生技术才能实现水的循环利用。而如何最大限度的实现潜在水资源的再利用，成为解决水资源短缺问题的关键技术。水回收和水再生技术可以大大节省特定条件下的用水成本，人体尿液的再生利用就是其中最重要、最困难的一部分。
在正常情况下，每人每天排出的尿液量为1.5kg，经检测，尿液里含有100多种有机物和无机物，主要含有尿素(约13-20g/L)、氯化钠(约13-20g/L)等，各种污染物的总量约占尿液的3％-5％。下表1中给出了尿液水质和饮用水的水质要求，而已有研究表明，尿液经提纯后的回收水可以用于饮用。
表1尿液水质和饮用水要求的水质
尿液水质 饮用水要求的水质
pH值 6.05～7.14 6.5～8.5
总有机碳 1460～6078ppm ≤2ppm
溶解性总固体(mg/L) 3374～14950 ≤1000
菌落总数(CFU/mL) ＞100 ≤100
臭和味 有异臭、有异味 无异臭、异味
肉眼可见物 有 无
但是，对于如何实现尿液的水回收和再利用，国内未见类似技术报道。国外曾报道过采用过硫酸氢钾复合盐和浓硫酸对尿液进行提纯的预处理方案，可以初步实现尿液的预处理，便于后续对其中的盐分和有机物进行去除。但是，一方面，目前国内厂家受技术限制，无法生产质量稳定的过硫酸氢钾复合盐；另一方面，由于中国人和外国人饮食习惯不同，适于中国人尿液预处理剂的配方及适宜比例仍需要探索。
发明内容
本发明提供了一种用于尿液再生水处理的预处理组合物及其适用比例，解决了尿液再生水处理的预处理问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾0.0010-8.0000重量份；
浓硫酸0.10-6.90体积份；
所述重量份和体积份的关系为g/mL的关系。
优选的，所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾0.0050-7.5000重量份；
浓硫酸1.00-6.00体积份。
更优的，所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾0.0050-7.0000重量份；
浓硫酸1.00-4.00体积份。
具体的，所述过硫酸钾的含量不少于99.5％。
所述浓硫酸的质量浓度为95-98％。
本发明还公开了一种制备所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物的方法，即包括将选定比例的所述过硫酸盐和所述浓硫酸加入尿液的步骤。
本发明还公开了所述组合物用于制备尿液再生水处理的预处理剂的用途。
本发明还公开了一种用于尿液再生水处理的预处理剂，即由所述的组合物制得。
本发明还公开了所述的用于尿液再生水处理的预处理剂用于尿液再生水提纯处理的用途。
本发明还公开了一种尿液再生水提纯的预处理方法，包括将所述的预处理剂与尿液混匀的步骤。
本发明所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，以过硫酸钾和浓硫酸为有效成分，可用于对尿液提纯的预处理，预处理后对尿液蒸馏，馏出液与原尿液相比，产水率达91.2％以上，可去除尿液中超过97.2％以上的盐分和95.6％以上的有机物，相比于现有技术中的尿液提纯预处理方法，不仅国产的原料性质稳定、价廉、易得，且盐分和有机物的去除效率不差，为尿液的水再生处理提供了有力的技术支持。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明下述各实施例中使用的过硫酸钾和浓硫酸均为国内市场销售的分析纯化学试剂，具体性质如下：
过硫酸钾：分子式K2S2O8(天津福晨化学试剂厂)、分子量270.32、其中K2S2O8含量不少于99.5％；
浓硫酸：分子式H2SO4(北京化工厂)、分子量98.08、其中含量H2SO4不少于95-98％。
下述实施例及实验例中涉及的设备包括：
电导率仪：DDS-11AT型，上海雷磁创益仪器仪表有限公司；
pH计：PHS-3B型，上海精密科学仪器有限公司；
手持式折光仪：VSA2型，北京科艺通仪器厂；
Elementar总有机碳测定仪：Vario TOC，德国元素公司。
实施例1
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾5.0mg和浓硫酸2.30mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法即包括将所述过硫酸钾、浓硫酸与尿液混合。
随机接取一位成年人新鲜尿液为处理样品，摇匀并取1.000kg尿液，向其中加入上述过硫酸钾5.0mg和浓硫酸2.30mL，混匀，进行尿液的预处理。
实施例2
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物与实施例1相同，为了验证本发明所述组合物对不同取样人员尿液的处理作用，本实施例随机选取另一成年人的新鲜尿液为处理对象，摇匀并取1.000kg尿液，向其中加入上述过硫酸钾5.0mg和浓硫酸2.30mL混匀，进行尿液的预处理。
实施例3
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物与实施例1相同，为了验证本发明所述组合物对不同取样人员尿液的处理作用，本实施例再随机选取第三位成年人的新鲜尿液为处理对象，摇匀并取1.000kg尿液，向其中加入上述过硫酸钾5.0mg和浓硫酸2.30mL混匀，进行尿液的预处理。
实施例4
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾5.0000g和浓硫酸2.30mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法同实施例1。
随机接取成年人新鲜尿液为处理样品，摇匀并取1.000kg尿液，向其中加入上述过硫酸钾5.0000g和浓硫酸2.30mL混匀，进行尿液的预处理。
实施例5
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物与实施例4相同，为了验证本发明所述组合物对不同取样人员尿液的处理作用，本实施例随机选取另一组成年人的新鲜尿液为处理对象，摇匀并取1.000kg尿液，向其中加入上述过硫酸钾5.0000g和浓硫酸2.30mL混匀，进行尿液的预处理。
实施例6
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾0.5000g和浓硫酸2.30mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法同实施例1。
随机接取成年人新鲜尿液为处理样品，摇匀并取1.000kg尿液，向其中加入上述过硫酸钾0.5000g和浓硫酸2.30mL混匀，进行尿液的预处理。
实施例7
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾8.0000g和浓硫酸2.30mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法同实施例1。
随机接取成年人新鲜尿液为处理样品，摇匀并取1.000kg尿液，向其中加入上述过硫酸钾8.0000g和浓硫酸2.30mL混匀，进行尿液的预处理。
实施例8
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾5.0mg和浓硫酸6.90mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法及使用方法同实施例1。
实施例9
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾5.0000g和浓硫酸6.90mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法同实施例1。
实施例10
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾5.0000g和浓硫酸0.10mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法同实施例1。
实施例11
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾1.0mg和浓硫酸2.30mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法同实施例1。
实施例12
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括：
过硫酸钾4.3000g和浓硫酸3.20mL。
本实施例所述用于尿液再生水处理的预处理组合物的制备方法同实施例1。
对比例1-7
对比例1-7所述用于尿液再生水处理的预处理组合物，包括进口的过硫酸氢钾复合盐5.0000g和浓硫酸2.30mL，即均采用每1.000kg尿液加过硫酸氢钾复合盐5.0000g和浓硫酸2.30mL，对新鲜尿液进行预处理，针对来源于不同取样人员的尿液平行进行七次实验，并计算其平均值。
实验例
取洗净、晾干的蒸馏瓶、馏出液收集瓶，称重并分别记为G1、G2。
摇匀待提纯尿液，并测定其电导率、pH值、含盐量和TOC值。
精确量取1.000kg尿液并加入蒸馏瓶中，用天平称重，记为G3，并在该瓶中分别加入上述实施例1-7及对比例1-7中的预处理剂，称重记为G4。
用减压蒸馏装置加热蒸馏，蒸馏瓶内溶液扩散蒸发，经过蛇形冷凝管冷凝滴至馏出液收集瓶里，估计达到要求的产水率(≥90％)时，停止蒸馏。取下蒸馏瓶，用干布擦干蒸馏瓶外壁，天平上称重，记为G5。
取下馏出液收集瓶，注意冷凝器仍有少许馏出液滴下，注意收集至收集瓶内，天平上称重记为G6。若未达产水率要求，继续加热蒸馏(如上述操作)，直至达到最低产水率为止。
按照产水率计算公式：W(％)＝(G6-G2)/(G3-G1)，计算产水率W(％)。
摇匀馏出液，取样测定其电导率、pH值、含盐量和TOC，手持式折光仪粗估盐分含量，用电导率变化计算其盐分去除率，用TOC变化计算总有机碳去除率，结果见下表2所示。
表2减压蒸馏尿液效果
从上表数据可知，本发明所述用于尿液再生水处理的预处理组合物可用于对成年不同人群的尿液进行提纯预处理，馏出液与原尿液相比，产水率达91.2％以上，可去除尿液中超过97.2％以上的盐分和95.6％以上的有机物，为尿液的水再生处理提供了有力的技术支持。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于尿液再生水处理的预处理组合物，其特征在于，包括：
过硫酸钾0.0010-8.0000重量份；
浓硫酸0.10-6.90体积份；
所述重量份和体积份的关系为g/mL的关系。
2.根据权利要求1所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物，其特征在于，包括：
过硫酸钾0.0050-7.5000重量份；
浓硫酸1.00-6.00体积份。
3.根据权利要求1或2所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物，其特征在于，包括：
过硫酸钾0.0050-7.0000重量份；
浓硫酸1.00-4.00体积份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物，其特征在于，所述过硫酸钾的含量不少于99.5％。
5.根据权利要求4所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物，其特征在于，所述浓硫酸的质量浓度为95-98％。
6.一种制备权利要求1-5任一项所述的用于尿液再生水处理的预处理组合物的方法，其特征在于，包括将选定比例的所述过硫酸钾和所述浓硫酸加入尿液的步骤。
7.权利要求1-5任一项所述组合物用于制备尿液再生水处理的预处理剂的用途。
8.一种用于尿液再生水处理的预处理剂，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的组合物制得。
9.权利要求8所述的用于尿液再生水处理的预处理剂用于尿液再生水提纯处理的用途。
10.一种尿液再生水提纯的预处理方法，其特征在于，包括将权利要求8所述的预处理剂与尿液混匀的步骤。
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