本發(fā)明涉及濃縮技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及反滲透與一級樹脂聯(lián)用提取淡水富里酸的裝置。

背景技術(shù)：
溶解有機(jī)質(zhì)是能通過孔徑為0.45μm濾膜的一類天然大分子有機(jī)物混合物，它來源于動(dòng)植物分泌物及其殘?bào)w分解產(chǎn)物，組成和結(jié)構(gòu)隨時(shí)空和來源而變化。在淡水水體中，溶解有機(jī)質(zhì)具有重要生態(tài)和環(huán)境作用。溶解有機(jī)質(zhì)主要包括富里酸、腐殖酸等酸性物質(zhì)以及多肽、多糖、氨基酸等小分子物質(zhì)。其中，多肽、多糖、氨基酸等小分子物質(zhì)，所占比例小，易于被水生生物利用而發(fā)生分解。富里酸等酸性物質(zhì)分子量大，難于降解，是淡水溶解有機(jī)質(zhì)中的主要成分，被廣泛關(guān)注。其中，溶解富里酸廣泛存在于各種天然水體，可在任何pH調(diào)節(jié)下可溶，遷移性強(qiáng)，對水體中污染物的遷移轉(zhuǎn)化有重要影響。因此對溶解富里酸進(jìn)行研究有助于了解重金屬及有毒有害污染物環(huán)境行為，對水處理工藝的進(jìn)一步改善也有非常重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。淡水水體中溶解富里酸的濃度低，一般為1-10mg/L，難以分離和富集。建立淡水水體中溶解富里酸提取方法和裝置是富里酸研究的瓶頸之一。反滲透技術(shù)是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)大分子物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。反滲透具有脫鹽率高，機(jī)械強(qiáng)度大和使用壽命長，化學(xué)或生化耐受性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明利用反滲透技術(shù)初步濃縮淡水水體中富里酸。中國發(fā)明專利(201510586450.8：一種水體中富里酸亞組分的分級提取方法)公開了一種水體中富里酸亞組分份分級提取方法，所述分級提取方法包括如下步驟：步驟a：水樣酸化及過濾：用堿和酸調(diào)節(jié)水體樣品pH＝0.5-1.5，用濾膜過濾，所得濾液標(biāo)記為已濾水體樣品；步驟b：水體富里酸的樹脂吸附：將已濾水體樣品以10-15倍柱體積/h的流速通過樹脂柱，棄去流出液；步驟c：富里酸亞組分分級淋洗：以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝2的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝2的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分1；以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝3的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝3的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分2；以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝4的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝4的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分3；以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝5的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝5的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分4；以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝6的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝6的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分5；以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝7的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝7的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分6；氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝8的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝8的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分7；氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝9的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝9的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分8；氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝10的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝10的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分9；氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝11的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝11的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分10；氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝12的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝12的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分11；氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5-10倍柱體積/h的流速，用pH＝13的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗樹脂柱，每收集2-50ml流出液，用特定波長紫外/可見光進(jìn)行測定，流出液的紫外/可見吸光值先增大后減小，當(dāng)流出液紫外/可見吸光值小于最大吸光值的0.5％時(shí)，停止pH＝13的焦磷酸鈉緩沖溶液淋洗過程，合并流出液，立即酸化至pH＝1，攪拌4h后，靜置24h，離心得到上清液，標(biāo)記為富里酸亞組分12；步驟d：富里酸亞組分純化：向富里酸亞組分1至富里酸亞組分12，共計(jì)12份溶液中，分別加入氫氟酸，使溶液中氫氟酸濃度為0.3mol/L，持續(xù)攪拌4h，并靜置24h后，離心得到12份上清液，分別標(biāo)記為純化富里酸亞組分1至純化富里酸亞組分12；步驟e：水體富里酸亞組分除鹽及固化：將純化富里酸亞組分1至純化富里酸亞組分12，共計(jì)12份溶液分別以3-5倍柱體積/h的流速通過樹脂柱，棄去流出液；每份純化富里酸亞組分在樹脂柱上吸附完成后，則分別用0.65倍柱體積去離子水以10-15倍柱體積/h的流速，沖洗樹脂柱，棄去流出液；然后用1倍柱體積0.1mol/L氫氧化鈉溶液和2倍柱體積去離子水以3-5倍柱體積/h的流速依次淋洗樹脂柱，收集流出液；再將收集的流出液通過氫離子飽和的氫型陽離子交換樹脂進(jìn)行交換，最終得到的流出液即為無鹽富里酸亞組分；依次操作，將每份純化富里酸亞組分得到的無鹽富里酸亞組分分別標(biāo)記為無鹽富里酸亞組分1至無鹽富里酸亞組分12；然后再將無鹽富里酸亞組分1至無鹽富里酸亞組分12分別冷凍干燥，最終得到12份固態(tài)富里酸亞組分分級樣品，分別標(biāo)記為固態(tài)富里酸亞組分1至固態(tài)富里酸亞組分12。上述發(fā)明通過分級提取可以獲得純度較高的分級富里酸亞組分，便于對水體天然有機(jī)質(zhì)的研究，但是此發(fā)明對富里酸的研究主要是依賴于手工操作，還沒有一套完整的裝置實(shí)現(xiàn)天然水中分離富里酸，并對富里酸進(jìn)行萃取和純化，且可實(shí)施性不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了實(shí)現(xiàn)從水中分離高純度富里酸，本發(fā)明提供了反滲透與一級樹脂聯(lián)用提取淡水富里酸的裝置，可以有效方便地提取所需的富里酸。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供反滲透與一級樹脂聯(lián)用提取淡水富里酸的裝置，包括原水供給單元、預(yù)處理單元、反滲透濃縮單元、酸堿度調(diào)節(jié)單元、水箱、總控制系統(tǒng)、過濾凈化單元和富里酸提取單元；所述富里酸提取單元包括有機(jī)藥劑箱、淋洗裝置和吸附富集裝置；所述吸附富集裝置的入口與所述有機(jī)藥劑箱的出口、所述淋洗裝置的出口連接，吸附富集裝置底部設(shè)有液體排出開關(guān)；所述吸附富集裝置包括吸附柱和填料，所述填料設(shè)于所述吸附柱內(nèi)，所述填料為XAD-8樹脂、DAX-8樹脂和XAD-7樹脂的一種或多種。優(yōu)選地，原水供給單元采用自吸泵供水，原水主要為江河湖泊及地下水等淡水水體，原水水質(zhì)的濁度在1000NTU之內(nèi)，溶解有機(jī)碳的取值在1000mg/l之內(nèi)，電導(dǎo)率取值在30000μS/cm之內(nèi)；自吸泵的前端設(shè)有過濾袋，所述過濾袋的孔徑為10μm。優(yōu)選地，所述水箱采用耐酸材料，其上面設(shè)有密封蓋，下端為漏斗形狀，其內(nèi)設(shè)有攪拌器、液位傳感器和pH傳感器；所述密封蓋的端面設(shè)有至少5個(gè)通孔；所述水箱與所述過濾器之間的管道伸入水箱中，管道頂部為密封結(jié)構(gòu)，伸入水箱管道壁設(shè)有多個(gè)孔徑為50μm的孔，孔的最低高度控制在水箱高度的1/100-1/10處，所述伸入水箱管道外設(shè)有過濾罩，所述過濾罩的孔徑為100μm。優(yōu)選地，所述預(yù)處理單元包括一級精密微濾過濾器、二級精密微濾過濾器和三級精密微濾過濾器，一級精密微濾過濾器中精密濾芯的孔徑為5μm，二級精密微濾過濾器中精密濾芯的孔徑為1μm，三級精密微濾過濾器中精密濾芯的孔徑為0.45μm；所述一級精密微濾過濾器的入口與自吸泵的出口連接，一級精密微濾過濾器的出口與二級精密微濾過濾器的入口連接，二級精密微濾過濾器的出口與三級精密微濾過濾器的入口連接，三級精密微濾過濾器的出口與水箱連接。優(yōu)選地，一級、二級和三級精密濾芯均采用聚丙烯濾芯，精密濾芯需要及時(shí)更換，可以避免堵塞和過多污染物聚集滋生微生物。優(yōu)選地，所述反滲透濃縮單元包括反滲透單元、高壓泵、離子交換裝置、第一電導(dǎo)率探頭和第二電導(dǎo)率探頭；其中反滲透單元包括反滲透膜和不銹鋼膜殼，所述反滲透膜的孔徑取值為0.1nm；所述離子交換裝置包括吸附柱和填料，所述填料設(shè)于所述吸附柱內(nèi)，所述填料為氫型陽離子交換樹脂；所述第一電導(dǎo)率探頭設(shè)于所述反滲透單元濃水出口與離子交換裝置之間，第二電導(dǎo)率探頭設(shè)于反滲透單元的純水出口與淋洗裝置之間；通過對比兩個(gè)電導(dǎo)率探頭檢測數(shù)值，可以判斷反滲透膜工作狀態(tài)是否良好。優(yōu)選地，所述反滲透單元設(shè)有液體進(jìn)口，濃水出口和純水出口；所述液體進(jìn)口通過高壓泵與水箱連接，所述濃水出口與所述離子交換裝置的入口連接，所述離子交換裝置的出口與水箱連接；所述純水出口與淋洗裝置連接；所述反滲透單元濃水和純水出口都設(shè)有安保閥；原水濃縮過程中，反滲透單元純水和濃水電導(dǎo)率差異小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述安保閥開啟，說明此時(shí)系統(tǒng)無法進(jìn)行反滲透濃縮。優(yōu)選地，所述酸堿度調(diào)節(jié)單元中包括pH傳感器、攪拌器、計(jì)量加藥泵、第一酸液藥劑箱和第二酸液藥劑箱；所述pH傳感器設(shè)于水箱中，所述第一酸液藥劑箱和第二酸液藥劑箱并列布置；所述計(jì)量加藥泵設(shè)于第一酸液藥劑箱、第二酸液藥劑箱與水箱之間，計(jì)量加藥泵的入口分別與第一酸液藥劑箱的出口、第二酸液藥劑箱的出口連接，計(jì)量加藥泵的出口與水箱連接。優(yōu)選地，過濾凈化單元包括過濾器、液體儲存器和真空泵，所述過濾器的入口與所述水箱的出口連接，所述過濾器的出口與所述液體儲存器的入口連接；所述真空泵與所述液體儲存器連接，所述液體儲存器的出口與所述吸附富集裝置的入口連接；所述過濾器包括雜質(zhì)室、濾膜和砂芯，所述濾膜設(shè)于雜質(zhì)室內(nèi)，并由砂芯作支撐；所述濾膜的孔徑取值范圍是0.1-0.7μm。優(yōu)選地，所述總控制系統(tǒng)包括控制單元和觸屏器，所述控制單元與觸屏器連接，所述控制單元與自吸泵、液位傳感器、pH傳感器、計(jì)量加藥泵、高壓泵和酸堿度調(diào)節(jié)單元連接；所述pH傳感器設(shè)有升降臺，必要時(shí)可將pH傳感器升至水箱外。優(yōu)選地，所述水箱中設(shè)有液位傳感器，其水位高度控制在水箱高度的1/5-4/5。本發(fā)明提供一種利用反滲透與一級樹脂聯(lián)用提取淡水富里酸的裝置進(jìn)行富里酸提取的方法，其包括如下步驟：(1)啟動(dòng)總控制系統(tǒng)的總電源啟動(dòng)按鈕；(2)啟動(dòng)自吸泵啟動(dòng)按鈕，自吸泵通過管道吸取原水，自吸泵前端的過濾袋對原水進(jìn)行初步過濾，初步過濾后的原水通過自吸泵的增壓進(jìn)入預(yù)處理單元中的一級精密微濾過濾器對原水進(jìn)行一次過濾，一次過濾后的原水進(jìn)入二級精密微濾過濾器進(jìn)行二次過濾，經(jīng)二次過濾后的原水進(jìn)入三級精密微濾過濾器進(jìn)行三次過濾；過濾后的原水通過管道進(jìn)入水箱；當(dāng)水箱中的水位達(dá)到4/5水箱高度時(shí)，自吸泵停止工作；(3)水箱中的原水經(jīng)高壓泵增壓通過管道進(jìn)入到反滲透濃縮單元，反滲透膜可對原水中的溶解鹽和天然溶解有機(jī)物進(jìn)行濃縮，得到純水和濃水；經(jīng)過反滲透膜的純水直接排放到淋洗裝置進(jìn)行存儲，濃水循環(huán)進(jìn)入水箱，當(dāng)位于水箱中的溶解有機(jī)碳在線測定裝置測定的溶解有機(jī)碳的含量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，停止?jié)饪s；反滲透膜將江河湖泊及地下水等淡水水體分離為純水和濃水，純水比越高，濃水含鹽率和有機(jī)質(zhì)濃度越高，但過高的純水比例對反滲透膜造成傷害，因此，反滲透膜排出的純水量與排出的濃水量的比值為1:9-9:1，優(yōu)選為1:2-2:1；(4)啟動(dòng)酸堿度調(diào)節(jié)單元，計(jì)量加藥泵接收pH傳感器信號啟動(dòng)酸液加入程序，從第一酸液藥劑箱抽取酸液通過第一耐酸管道向水箱中注入非氧化性酸液，同時(shí)水箱中攪拌馬達(dá)啟動(dòng)，使得酸液和濃水均勻混合，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的pH值，計(jì)量加藥泵第一道加酸液程序停止工作；計(jì)量加藥泵從第二酸液藥劑箱中抽提氫氟酸，通過第二耐酸管道向水箱中注入氫氟酸，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的氫氟酸濃度，計(jì)量加藥...