CN204384984U - 一种对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，所述装置分为膜过滤系统和活性炭吸附系统；所述膜过滤系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅰ（1）、滤膜装置（2）和蠕动泵Ⅰ（3）；所述硼硅玻璃瓶Ⅰ（1）通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅰ（3），所述滤膜装置（2）设置在硼硅玻璃瓶Ⅰ（1）与蠕动泵Ⅰ（3）之间；所述活性炭吸附系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅱ（4）、蠕动泵Ⅱ（5）和活性炭管（6）；所述硼硅玻璃瓶Ⅱ（4）通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅱ（5），再通过聚四氟乙烯管连接活性炭管（6）；所述蠕动泵Ⅰ（3）的出口连接到硼硅玻璃瓶Ⅱ（4）。本实用新型简便、易操作，对汞等重金属离子具有良好的吸附特性。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理领域，具体是一种对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置。
背景技术
由于现代工农业的快速发展，河流、湖泊等天然水体中的重金属含量不断增加，对水域环境造成了严重的污染。汞作为一种具有较强生物毒性和神经毒性的重金属元素，在大气具有较长的居留时间（0.5-2年），可随大气环流进行长距离的迁移。大气汞经物理化学转化可通过干沉降和湿沉降进入水生生态系统中，并通过食物链进入水生动植物体内，最终富集到人体，并大量积累且不易排出，造成人体免疫机能下降和组织病变，危害人类健康。天然水体汞的吸附和预富集方法研究，对准确测定天然水体中的汞浓度、汞同位素组成和水质净化等有着重要的意义。
目前，大部分天然水体中的汞含量极低（ng/L级），在采集、运输和储存的过程中容易造成污染，增加了准确分析样品浓度的难度。建立一种新型水体汞的预富集方法，可以降低样品采样、运输和储存等过程带来的污染风险。另外，国内外开展了一些含汞废水处理技术的研究，建立了包括混凝法、化学沉淀法、吸附法、膜分离法等在内的汞污染水体的处理方法。然而，关于化学处理活性炭技术的开发研究却比较少。汞有7种稳定天然同位素，汞同位素技术在汞的生物地球化学研究领域有着广泛的应用。在汞的稳定同位素不断发展的今天，利用汞的一种或几种稳定同位素对水体中汞的迁移、转化路径进行标记，更好的了解水生生态系统中汞的来源和去向，已经得到了较多的研究。天然水体中汞的含量极低，无法直接测试其同位素组成，而水体汞的预富集已经成为天然水体汞同位素组成测试的一个关键环节。
综上所述，建立一种高效、快速、稳定的汞吸附和预富集方法，对测定水体中的汞浓度和同位素组成以及汞污染水体的处理等都具有重要意义。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，以实现采用化学处理活性炭技术预富集天然水体中溶解态汞的目的。
本实用新型的技术方案：一种对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，所述装置分为膜过滤系统和活性炭吸附系统；
所述膜过滤系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅰ、滤膜装置和蠕动泵Ⅰ；所述硼硅玻璃瓶Ⅰ通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅰ，所述滤膜装置设置在硼硅玻璃瓶Ⅰ与蠕动泵Ⅰ之间；
所述活性炭吸附系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅱ、蠕动泵Ⅱ和活性炭管；所述硼硅玻璃瓶Ⅱ通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅱ，再通过聚四氟乙烯管连接活性炭管；所述蠕动泵Ⅰ的出口连接到硼硅玻璃瓶Ⅱ。
进一步，所述活性炭管为600 mg的碘化活性炭采样管，内径：0.35 cm，
更进一步，所述滤膜装置，外面是一个滤膜夹，内部是直径为47mm，孔径为0.45um的石英纤维滤膜。
在内径为0.35cm的Teflon采样管（或硼硅玻璃采样管）中填充600mg化学处理活性炭（主要是碘化活性炭）进行过滤、吸附实验。无论是Teflon采样管，还是硼硅玻璃采样管，都是内径为0.35cm的规则圆管。
发明人指出：所述蠕动泵为美国Coleparmer公司生产，型号：77200-60，流速：0.72-72mL/min。蠕动泵的蠕动头处连接的是蠕动泵公司附带的蠕动软管。
本实用新型使用时：膜过滤系统的滤膜装置过滤掉天然水体中的颗粒物（颗粒态汞）和大量有机质。选用直径为47mm，孔径为0.45um的石英纤维滤膜，该滤膜能耐受500℃的高温，滤膜经高温加热处理后无粘和剂（方便在马弗炉中高温净化处理），能在酸性条件下采样（实验所采集样品都保存在酸性条件下），流速快，负载力强，能保留极为细小的颗粒物（天然水体中溶解态汞含量极低，一般为1-10ng/l，活性炭过滤过程中，需要过滤大量的水体样品。滤膜具有良好的通透性，以及较强的负载能力，一方面可以加快过滤速度，另一方面可以减少滤膜更换次数。石英纤维滤膜能保留极为细小的颗粒物，可以减少颗粒物对活性炭过滤阶段活性炭活性的影响。因此，在对比玻璃纤维滤膜，有机滤膜，醋酸滤膜之后，选择了直径为47mm，孔径为0.45um的石英纤维滤膜）。活性炭吸附系统的活性炭管采用内径为0.35cm的规则圆管。由于增加活性炭管的内径，活性炭吸附效率降低；减小活性炭管内径，活性炭吸附效率有一定升高，但是由于炭管内径的减小，填充活性炭后管内压力的增大，溶液流速降低，过滤时间延长。因此，选用内径为0.35cm的活性炭管作为采样管。减少活性炭的填充量，吸附效率有了明显下降；增加活性炭填充量，吸附效率有一定程度的升高，但是由于活性炭自身存在空白，增加活性炭填充量导致活性炭空白值增加。因此，活性炭的填充量为600mg。
本实用新型分为膜过滤系统和活性炭吸附系统，是发明人通过计算活性炭对水体中汞离子的吸附效率，评价活性炭对液相汞离子的吸附和预富集性能，设计出的。本实用新型简便、易操作，对汞等重金属离子具有良好的吸附特性。
附图说明
图1为本实用新型的示意图；
图中：1-硼硅玻璃瓶Ⅰ、2-滤膜装置、3-蠕动泵Ⅰ、4-硼硅玻璃瓶Ⅱ、5-蠕动泵Ⅱ、6-活性炭管。
具体实施方式
一种对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，所述装置分为膜过滤系统和活性炭吸附系统；
所述膜过滤系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅰ1、滤膜装置2和蠕动泵Ⅰ3；所述硼硅玻璃瓶Ⅰ1通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅰ3，所述滤膜装置2设置在硼硅玻璃瓶Ⅰ1与蠕动泵Ⅰ3之间；
所述活性炭吸附系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅱ4、蠕动泵Ⅱ5和活性炭管6；所述硼硅玻璃瓶Ⅱ4通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅱ5，再通过聚四氟乙烯管连接活性炭管6；所述蠕动泵Ⅰ3的出口连接到硼硅玻璃瓶Ⅱ4。
所述活性炭管6为600 mg的碘化活性炭采样管，内径：0.35 cm，
所述滤膜装置2，外面是一个滤膜夹，内部是直径为47mm，孔径为0.45um的石英纤维滤膜。
所述蠕动泵Ⅰ3和蠕动泵Ⅱ5均为美国Coleparmer公司生产，型号：77200-60，流速：0.72-72mL/min。蠕动泵的蠕动头处连接的是蠕动泵公司附带的蠕动软管。
经发明人实验：采用本实用新型的装置，采用600 mg的碘化活性炭采样管（内径：0.35 cm），在水体过滤流速为10 r/min(7 mL/min)-25 r/min(17 mL/min)的条件下，碘化活性炭对水体汞的吸附效率可达到95%以上。
发明人进一步测试了碘化活性炭对高汞（万山汞矿区渗滤水，含量范围：37.68-321.57ng/L）和低汞（贵阳市降水，含量范围：2.76-9.98ng/L）等天然水体汞的预富集效率，其预富集效率的平均值分别为96.74%(n=8)和96.09%(n=8)。
Claims (5)
1.一种对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，其特征是：所述装置分为膜过滤系统和活性炭吸附系统；
所述膜过滤系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅰ（1）、滤膜装置（2）和蠕动泵Ⅰ（3）；所述硼硅玻璃瓶Ⅰ（1）通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅰ（3），所述滤膜装置（2）设置在硼硅玻璃瓶Ⅰ（1）与蠕动泵Ⅰ（3）之间；
所述活性炭吸附系统主要包括：硼硅玻璃瓶Ⅱ（4）、蠕动泵Ⅱ（5）和活性炭管（6）；所述硼硅玻璃瓶Ⅱ（4）通过聚四氟乙烯管连接蠕动泵Ⅱ（5），再通过聚四氟乙烯管连接活性炭管（6）；所述蠕动泵Ⅰ（3）的出口连接到硼硅玻璃瓶Ⅱ（4）。
2. 根据权利要求1所述的对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，其特征是：所述活性炭管（6）为600 mg的碘化活性炭采样管，内径：0.35 cm。
3. 根据权利要求1所述的对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，其特征是：所述滤膜装置（2），外面是一个滤膜夹，内部是直径为47mm，孔径为0.45um的石英纤维滤膜。
4. 根据权利要求1所述的对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，其特征是：所述蠕动泵Ⅰ（3）和蠕动泵Ⅱ（5）为美国Coleparmer公司生产，型号：77200-60，流速：0.72-72mL/min。
5.根据权利要求4所述的对天然水体中溶解态汞的吸附和预富集装置，其特征是：所述蠕动泵Ⅰ（3）和蠕动泵Ⅱ（5）的蠕动头处连接的均是蠕动泵公司附带的蠕动软管。
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