CN204944924U - 一种旋转式水中胶体连续富集分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环境科学领域科研设备的设计与研发技术领域，特别是涉及一种旋转式水中胶体连续富集分离装置，电动机下方连接传动轴，传动轴与旋转滤盘中心处连接，旋转滤盘在过滤池底部的滤盘支架上；旋转滤盘与滤盘支架用密封胶密封；真空室与蓄水池由隔板隔离，隔板开孔由阀门控制水样流出，蓄水池与滤液桶设置阀门控制滤液流出；旋转滤盘上方池壁处有开孔，样品循环管道连接在样品池上方，装样管道连接样品储存池和连接样品池；样品池与进样管道连接，进样管道上有进样阀，进样管道的尾部连接四根45度进样管道；真空室有开孔与真空泵管道连接，真空泵管道设有抽真空阀门。本装置可用于大体积环境水样中胶体的连续富集分离。

Description

一种旋转式水中胶体连续富集分离装置

技术领域

本实用新型属于环境科学领域科研设备的设计与研发技术领域，特别是涉及一种旋转式水中胶体连续富集分离装置，本装置可用于大体积环境水样中胶体的连续富集分离。

背景技术

在环境化学领域，研究环境水样中胶体的含量与粒径分布是评估其中一些污染元素（如Pb、Cd、Hg、Pu、Am等）迁移性、生物可利用性和毒性的重要参数。环境水样中胶体含量低，需要从大体积地下水样中分离出足够测量与表征的胶体。胶体富集与分离常用的手段有过滤（或抽滤）、离心、离心超滤、加压超滤、切向流超滤、凝胶色谱、树脂吸附、渗析或这些手段的组合应用等，这些方法都存在一些缺点，如抽滤与加压超滤过程中容易产生浓差极化现象，切向流超滤过程的回收率与准确度都不高，离心超滤虽然准确度高，但处理量较小，凝胶色谱与渗析法的处理量小等，从而使得这些方法不能取得令人满意的效果。近两年新兴的胶体测量技术，如激光诱导击穿探测技术（Laser-inducedBreakdownDetection,LIBD）与非对称流场流分离技术（AsymmetryFlow-fieldFlowFractionation,AF4）进样量小、准确度高，但在国内还没有得到广泛应用，且这两种方法不适用于富集分离大体积环境水中的胶体物质。虽然过滤（或抽滤）得到的数据不够准确，只能作为一种半定量分析方法，但此法由于简便快速、处理量大，从而成为实验室环境水样中胶体富集分离的一种基本方法。抽滤过程中的主要问题是产生浓差极化与膜污染，滤膜易堵塞，需频繁更换滤膜，处理量小，工作效率低，严重时抽滤常用的陶瓷布氏漏斗会由于内外压差快速升高而破裂，导致整个富集分离失败。因此，改进抽滤装置，减小浓差极化，防止滤膜堵塞，增大样品处理量，提高工作效率，对环境水样中胶体的实验室富集分离具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种用于环境水样中胶体富集与分离的旋转式连续抽滤装置，使其具有结构简单、处理量大、工作效率高、实用性强等优点，解决传统抽滤过程中的浓差极化与滤膜堵塞等问题，并可在环境水样中胶体的实验室富集与分离中得到广泛的应用。

本实用新型的目的是这样实现的：一种旋转式水中胶体连续富集分离装置，包括电动机和真空泵，电动机下方连接一根传动轴,传动轴与旋转滤盘中心处垂直固定连接，旋转滤盘在过滤池底部并镶嵌在滤盘支架上，滤盘支架固定在过滤池壁上，旋转滤盘与滤盘支架中间用密封胶进行密封，真空室与蓄水池之间由隔板隔离，隔板底部中央设有开孔并由阀门控制水样流出，蓄水池与滤液桶之间设置阀门控制滤液流出，旋转滤盘上方池壁处设有开孔并连接样品循环管道的一端，样品循环管道的另一端连接在样品池上方，从过滤池连接到样品池的样品循环管道上依次设有阀门、流量计、蠕动泵和流量计，在流量计与蠕动泵之间接有人工取样管道,在人工取样管道上装有阀门，装样管道的一端连接样品储存池，另一端连接样品池,装样管道上依次设置有蠕动泵和流量计,样品池底部中央设置开孔并与进样管道连接，进样管道上安装有进样阀,进样管道的尾部连接四根45度进样管道,45度进样管道沿圆柱形壁切线向内45度角固定在圆柱形壁上,在真空室的壁上设有开孔并与真空泵管道的一端连接，真空泵管道的另一端连接真空泵，真空泵管道中间设有抽真空阀门。过滤池、真空室与蓄水池共用圆柱形壁，隔板与蓄水池的底部为圆锥形，旋转滤盘与滤盘支架均为圆形，旋转滤盘可由传动杆带动并沿滤盘支架旋转，旋转滤盘上铺有滤膜，滤膜可随旋转滤盘一起旋转，滤膜为孔径为0.2、0.45、0.8、1.0、3μm的微孔滤膜，滤膜可随时更换。

有益效果：1、减小了抽滤过程中的浓差极化与膜污染问题，有效降低了滤膜堵塞速度，减少了滤膜更换次数，实现了水中胶体的连续富集分离，提高了工作效率；2、提高了单次（以滤膜堵塞速度明显升高而更换滤膜为一次）样品处理量，处理量可从普通抽滤时的7L/张滤膜提高至50L/张滤膜（具体处理量会因地下水胶体含量与所使用滤膜孔径的不同而有所不同）；3、根据研究需要，选择不同孔径型号的滤膜，可以实现大体积环境水样中胶体的粒度分级。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图1为本实用新型的主视结构示意图。

具体实施方式

实施例1、一种旋转式水中胶体连续富集分离装置，如图1所示，包括电动机1和真空泵13，电动机1下方连接一根传动轴2，传动轴2与旋转滤盘3中心处垂直固定连接，旋转滤盘3在过滤池4底部并镶嵌在滤盘支架29上；滤盘支架29固定在过滤池壁上，旋转滤盘3与滤盘支架29中间用密封胶5进行密封；真空室6与蓄水池8之间由隔板7隔离，隔板7底部中央设有开孔并由阀门9控制水样流出，蓄水池8与滤液桶27之间设置阀门10控制滤液流出；旋转滤盘3上方池壁处设有开孔并连接样品循环管道14的一端，样品循环管道14的另一端连接在样品池上方，从过滤池4连接到样品池20的样品循环管道14上依次设有阀门15、流量计16、蠕动泵18和流量计19，在流量计16与蠕动泵18之间接有人工取样管道30，在人工取样管道30上装有阀门17；装样管道25的一端连接样品储存池26，另一端连接样品池20，装样管道25上依次设置有蠕动泵24和流量计23；样品池20底部中央设置开孔并与进样管道28连接，进样管道28上安装有进样阀21，进样管道28的尾部连接四根45度进样管道22，45度进样管道22沿圆柱形壁31切线向内45度角固定在圆柱形壁31上；在真空室6的壁上设有开孔并与真空泵管道11的一端连接，真空泵管道11的另一端连接真空泵13，真空泵管道11中间设有抽真空阀门12。过滤池4、真空室6与蓄水池8共用圆柱形壁31，隔板7与蓄水池8的底部为圆锥形，旋转滤盘3与滤盘支架29均为圆形，旋转滤盘3可由传动杆2带动并沿滤盘支架29旋转，旋转滤盘3上铺有滤膜，滤膜可随旋转滤盘3一起旋转，滤膜为孔径为0.2或0.45或0.8或1.0或3μm的微孔滤膜，滤膜可随时更换。

实践操作中，传统的抽滤装置由水循环真空泵、抽滤瓶、布氏漏斗、过滤膜（0.45、0.22μm等）组成。在传统抽滤装置的原理上，增加装样蠕动泵24与样品池20，实现自动装样。改变进样方式，使样品从样品池20流出，分为四路从45度角进样管道22涡旋进样，新增双方向旋转滤盘3，使滤膜（孔径小于滤盘孔径）随滤盘3一起旋转，增大样品溶液与滤膜之间的剪切力，防止浓差极化与滤膜堵塞效应。在过滤池壁设置样品出口并与循环蠕动泵18连接，实现环境水样中胶体的循环富集分离。在过滤池4与蓄水池8之间增加真空室6，真空室6与蓄水池8之间用带阀门9的隔板7分离，控制阀门开关，实现水样的连续抽滤与抽滤过程中滤液的连续收集。在过滤池出口与循环蠕动泵18之间设置人工取样管道30和阀门17，实现特殊情况下（如为了防止循环泵对胶体粒径分布的破坏而不使用循环泵）的人工送样与循环富集。

结合附图1说明本装置的工作情况如下，

间歇操作模式：

（1）装样：打开装样蠕动泵24开关，用蠕动泵24将样品从样品储存池24泵入样品池20，当液面到达样品池20高度的3/4时关闭装样蠕动泵24，完成装样；

（2）进样：打开进样阀门21，使样品从45度进样管道22分四路旋转进入过滤池4，同时打开电动机1开关、抽真空阀门12与真空泵13开关，进行旋转抽滤，此时阀门9为开启状态，滤液出口阀门10为关闭状态；

（3）样品的过滤富集：样品池20中样品全部进入过滤池4后（过滤池4与样品池20容积相同，此时液面高度不高于过滤池4的3/4），继续抽滤，当液面高度降低至过滤池4高度1/4时，抽滤泵停止工作，保持旋转滤盘3继续旋转，当滤膜上颗粒物被全部被冲起时，操作步骤（5）；

（4）滤液收集：旋转抽滤过程中，滤液不断在蓄水池8中积累，当蓄水池8中液面接近隔板阀门9的出口时，关闭隔板阀门9，打开滤液出口阀门10，使滤液进入滤液桶27，当蓄水池8中液体完全排出时，关闭滤液出口阀门10，同时打开隔板阀门9，继续抽滤，重复操作直至样品处理完成或者需要改换滤膜时为止；

（5）再次装样：打开过滤池出口阀门10、循环蠕动泵18与样品回收阀门15，使过滤池中浓缩液再次进入样品池20，同时操作步骤(1)；

（6）重复步骤（2）及其后步骤，直至样品处理完成或者需要改换滤膜时为止。

连续操作模式：当处理的样品量较大时，人工控制设备运转效率低、耗时长而且容易出错。此时可以设置好设备工作流程及其参数，安装电磁阀门等可以电动控制的配件，用电脑板进行程序化控制，使系统在连续模式下长时间自动运行。连续工作模式的原理与间歇模式基本相同，不同之处有以下两点：

（1）装样、过滤（抽滤）和回收等都由设备自动完成；

（2）设置好运行参数后，装样、样品抽滤和样品回收可以同时运行。

Claims (2)

1.一种旋转式水中胶体连续富集分离装置，包括电动机（1）和真空泵（13），其特征在于：电动机（1）下方连接一根传动轴（2），传动轴（2）与旋转滤盘（3）中心处垂直固定连接，旋转滤盘（3）在过滤池（4）底部并镶嵌在滤盘支架（29）上；滤盘支架（29）固定在过滤池壁上，旋转滤盘（3）与滤盘支架（29）中间用密封胶（5）进行密封；真空室（6）与蓄水池（8）之间由隔板（7）隔离，隔板（7）底部中央设有开孔并由阀门（9）控制水样流出，蓄水池（8）与滤液桶（27）之间设置阀门（10）控制滤液流出；旋转滤盘（3）上方池壁处设有开孔并连接样品循环管道（14）的一端，样品循环管道（14）的另一端连接在样品池上方，从过滤池（4）连接到样品池（20）的样品循环管道（14）上依次设有阀门（15）、流量计（16）、蠕动泵（18）和流量计（19），在流量计（16）与蠕动泵（18）之间接有人工取样管道（30），在人工取样管道（30）上装有阀门（17）；装样管道（25）的一端连接样品储存池（26），另一端连接样品池（20），装样管道（25）上依次设置有蠕动泵（24）和流量计（23）；样品池（20）底部中央设置开孔并与进样管道（28）连接，进样管道（28）上安装有进样阀（21），进样管道（28）的尾部连接四根45度进样管道（22），45度进样管道（22）沿圆柱形壁（31）切线向内45度角固定在圆柱形壁（31）上；在真空室（6）的壁上设有开孔并与真空泵管道（11）的一端连接，真空泵管道（11）的另一端连接真空泵（13），真空泵管道（11）中间设有抽真空阀门（12）。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式水中胶体连续富集分离装置，其特征在于：过滤池（4）、真空室（6）与蓄水池（8）共用圆柱形壁（31），隔板（7）与蓄水池（8）的底部为圆锥形，旋转滤盘（3）与滤盘支架（29）均为圆形，旋转滤盘（3）可由传动杆（2）带动并沿滤盘支架（29）旋转，旋转滤盘（3）上铺有滤膜，滤膜可随旋转滤盘（3）一起旋转，滤膜为孔径为0.2或0.45或0.8或1.0或3μm的微孔滤膜，滤膜可随时更换。