专利名称：一种浓缩分离地下水中胶体的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分离设备，特别涉及一种浓缩分离地下水中胶体的装置。
背景技术：
近十多年来，地下水中胶体促使下的污染物运移方面的研究改变了以往人们对污 染物在地下水中运移的一些认识。地下水中胶体浓度介于每升几毫克到几百毫克之间，包 括硅酸盐、硅铝酸盐、各种氯化物(铁、氯、硅、锰等)、碳酸钙等无机胶体，胡敏酸和富啡酸 等有机胶体和无机-有机复合体。地下水中胶体的分离效果直接影响着人们对地下水中污 染物运移、作用机制和转化行为的认识。目前常见的胶体分离方法主要有以下几种1、物理法通过外界物理手段改变胶体的特性使胶体从其溶液相中分离出来，或者直接利用 胶体颗粒粒径比溶液相中其它物质粒径大的特性以过滤的方式将胶体从溶液相中分离。常 见方法有微波处理，利用微波这种高频(2450MHz)电磁波的辐射引起胶体温度升高、布朗 运动加速、同时高频交变电场打破了胶体的静电平衡，从而导致胶体聚沉，达到分离目的；磁化处理，在电磁场作用下，胶体颗粒为有序分布。磁场越大，产生的诱导偶极间 作用力愈大，颗粒更有序的排列，并且在电场方向上愈大程度聚合，从而实现胶体颗粒的分 罔；超声处理，利用超声波的空化作用和剪切作用，以破坏胶体粒子的水化层，降低胶 体粒子凝聚的位能和双电层电位，减少胶体体系中颗粒之间的排斥力，增大相互间的吸引 力，促进胶体粒子发生凝聚沉降；膜分离，利用胶体颗粒粒径介于Inm-IOOnm之间的特性，选取一定孔径的滤膜，对 原溶液进行过滤，过滤后粘附在滤膜上的就是胶体颗粒，然后使用温水浸泡或者化学试剂 洗脱，实现胶体的分离；物理法分离胶体颗粒，在一定程度上保持了胶体颗粒原有的特性，且不使用其它 化学试剂，与目前国家倡导的“绿色、环保、经济”的理念相符，但是其存在诸多问题，如微波 处理、磁化处理、超声处理这三种处理方法就存在处理效果不是很好的问题，在处理胶体含 量较低的地下水时，就存在处理效果不理想的问题；同时，这几种方法都使用了一些大功率 的仪器设备，与目前国家倡导的低碳经济理念相悖。而膜分离技术，分离效果比较明显，但 是其也存在一定的不足分离后的胶体附着在滤膜上，回收时会造成一定的损失；而且由 于膜的孔径是一定的，因此只能分离得到大于膜孔径的所有胶体颗粒，所以选择性较低；并 且分离后的胶体，洗脱后溶于洗脱液中，已经在一定程度上改变了原有胶体的外界液相环 境，因此也使原有胶体的性质发生了改变。2、化学法化学法主要包括以下几种方法酸碱法，通过酸、碱的添加，改变胶体与介质之间的电荷性质，使胶体颗粒发生一离；阳离子表面活性剂分离法，阳离子表面活性剂的加入使胶体颗粒ξ电位负值降 低，通过控制加入的阳离子表面活性剂的浓度，可以实现胶体的分离；絮凝剂絮凝分离法，絮凝剂分为有机絮凝剂和无机盐类絮凝剂两大类。有机絮凝 剂是一些相对分子质量较大的表面活性剂或极性聚合物，他们可以通过搭桥作用使分散微 粒发生凝聚；无机盐类作为絮凝剂加入到胶体体系中，可以通过提供反离子压缩双电层厚度、 降低zeta电位、电荷中和等作用使微粒转入沉淀。化学法进行胶体分离具有效率高，时间短，处效果好等优点，但是化学法进行胶体 分离一般需要加入一定的化学试剂，因此，其缺点是会产生二次污染，同时加入的化学试剂 改变了原有胶体溶液的性质，从而也使胶体颗粒的性质发生了改变。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种浓缩分离地下水中 胶体的装置。该装置能够对地下水中的胶体物质进行实时、高效、便捷的浓缩和分离处理， 特别适合于地下水中的低浓度胶体浓缩分离。其结构简单、使用方便、生产成本低，便于推 广使用。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种浓缩分离地下水中胶体的 装置，其特征在于包括左端密封盖、右端密封盖和位于左端密封盖和右端密封盖之间的分 离装置，所述左端密封盖、分离装置和右端密封盖通过紧固螺杆依次连接，所述右端密封盖 上远离分离装置的一侧设置有进液口，所述左端密封盖上远离分离装置的一侧设置有排液 口，所述右端密封盖和分离装置之间设置有密封圈一，所述密封圈上靠近右端密封盖的一 侧设置有滤膜一，所述左端密封盖和分离装置之间设置有密封圈二，所述密封圈二上远离 左端密封盖的一侧设置有滤膜二，所述滤膜一上的孔径尺寸和滤膜二上的孔径尺寸范围为 lnm-450nm且所述滤膜一上的孔径尺寸大于滤膜二上的孔径尺寸。上述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，所述分离装置包括一个分离室，所述 分离室是由硬质材料制成的壳体，所述分离室的一端安装有圆柱环，所述密封圈一安装在 圆柱环上，所述分离室的另一端开有孔，所述滤膜二与孔连接，所述分离室的四个角上设置 有用于安装紧固螺杆的安装孔，所述分离室的底部开有取样孔。上述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，所述分离装置包括多个分离室，所述 分离室是由硬质材料制成的壳体，所述分离室的一端安装有圆柱环，所述分离室的另一端 开有孔，所述分离室的四个角上设置有用于安装紧固螺杆的安装孔，所述分离室的底部开 有取样孔，密封圈一安装在位于最右端的分离室上的圆柱环上，所述滤膜二与位于最左端 的分离室上的孔连接，相邻的分离室之间均设置有密封圈三，所述密封圈三上远离左端密 封盖的一侧均设置有滤膜三，所述多个滤膜三上的孔径尺寸从右至左依次减小，位于最右 端的滤膜三上的孔径尺寸小于滤膜一上的孔径尺寸，位于最左端的滤膜三上的孔径尺寸大 于滤膜二上的孔径尺寸。上述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，在右端密封盖上安装有支撑网一，且 所述支撑网一位于密封圈一和滤膜一之间，在左端密封盖上安装有支撑网二，且所述支撑网二位于密封圈二和滤膜二之间。上述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，所述进液口上安装有进液阀门，所述 排液口上安装有排液阀门。上述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，所述滤膜一的尺寸大于密封圈一的尺 寸，所述滤膜二的尺寸大于密封圈二的尺寸，所述滤膜三的尺寸大于密封圈三的尺寸。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、与现有胶体的分离方法相比，本实用新型采用浓缩分离地下水中胶体的装置， 不改变胶体原来所处的环境和存在状态，最大程度的分离、浓缩地下水中的胶体。2、传统分离方法得到的胶体附着在滤膜上，呈胶状，其物化性质已发生改变，本实 用新型方法浓缩分离后得到的胶体仍处于溶液状态。3、本实用新型可以通过设置不同孔径的滤膜，实现对目标胶体的有效分级分离和 浓缩。4、本实用新型使用方便，操作简单，便于推广，并且制作简便，有较高的经济价值。5、本实用新型可以实现对地下水中的胶体的快速分离，与传统的地下水中胶体的 分离方法相比，节省时间，且不使用各种化学试剂，不会产生环境污染。6、本实用新型的用于胶体分离的多个分离室的具体尺寸都是一样的，可以方便的 进行批量生产，便于大规模的推广应用，具有广阔的应用前景。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型实施例1的主视结构示意图。图2为本实用新型实施例1的组装结构示意图。图3为本实用新型实施例2的主视结构示意图。图4为本实用新型实施例2的组装结构示意图。图5为本实用新型实施例3的组装结构示意图。图6为本实用新型支撑网一和支撑网二的结构示意图。图7为本实用新型分离室的仰视图。图8为本实用新型分离室的右视图。图9为本实用新型分离室的左视图。图10为利用本实用新型实施例3对关中盆地某浅层地下水中的胶体浓缩分离后 最右端分离室中胶体的粒径分布图。图11为利用本实用新型实施例3对关中盆地某浅层地下水中的胶体浓缩分离后 中间分离室中胶体的粒径分布图。图12为利用本实用新型实施例3对关中盆地某浅层地下水中的胶体浓缩分离后 最左端分离室中胶体的粒径分布图。附图标记说明1-进液口 ； 2-进液阀门；3-右端密封盖；4-分离室； 5-排液阀门；6-排液口 ；7-左端密封盖；8-取样孔；9-紧固螺杆；[0048]10-密封圈-；11-滤膜一；12-密封圈[0049]13-滤膜二 ；14-密封圈iΞ ； 15-滤膜三[0050]16-支撑网-- ；17-支撑网二；18-圆柱环；[0051]19-安装孔；20-孔。
具体实施方式
实施例1如图1和图2所示的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，包括左端密封盖7、右端 密封盖3和位于左端密封盖7和右端密封盖3之间的分离装置，所述左端密封盖7、分离装 置和右端密封盖3通过紧固螺杆9依次连接，所述右端密封盖3上远离分离装置的一侧设 置有进液口 1，所述左端密封盖7上远离分离装置的一侧设置有排液口 6，所述右端密封盖 3和分离装置之间设置有密封圈一 10，所述密封圈一 10上靠近右端密封盖3的一侧设置有 滤膜一 11，所述左端密封盖7和分离装置之间设置有密封圈二 12，所述密封圈二 12上远离 左端密封盖7的一侧设置有滤膜二 13，所述滤膜一 11上的孔径尺寸和滤膜二 13上的孔径 尺寸范围为lnm-450nm且所述滤膜一 11上的孔径尺寸大于滤膜二 13上的孔径尺寸。所述 分离装置为一个分离室4，所述分离装置包括一个分离室4，如图7、图8和图9所示，所述分 离室4是由硬质材料制成的壳体，具体的，可采用不锈钢制成的壳体，所述分离室4的一端 安装有圆柱环18，所述密封圈一 10安装在圆柱环18上，所述分离室4的另一端开有孔20， 所述滤膜二 13与孔20连接，所述分离室4的四个角上设置有用于安装紧固螺杆9的安装 孔19，所述分离室4的底部开有取样孔8。如图6所示，在右端密封盖3上安装有支撑网一 16，且所述支撑网一 16位于密封 圈一 10和滤膜一 11之间，在左端密封盖7上安装有支撑网二 17，且所述支撑网二 17位于 密封圈二 12和滤膜二 13之间。所述进液口 1上安装有进液阀门2，所述排液口 6上安装有排液阀门5。所述滤膜 一 11的尺寸大于密封圈一 10的尺寸，所述滤膜二 13的尺寸大于密封圈二 12的尺寸，所述 滤膜三15的尺寸大于密封圈三14的尺寸。实施例2如图5所示的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，包括左端密封盖7、右端密封盖 3和位于左端密封盖7和右端密封盖3之间的分离装置，所述左端密封盖7、分离装置和右 端密封盖3通过紧固螺杆9依次连接，所述右端密封盖3上远离分离装置的一侧设置有进 液口 1，所述左端密封盖7上远离分离装置的一侧设置有排液口 6，所述右端密封盖3和分 离装置之间设置有密封圈一 10，所述密封圈一 10上靠近右端密封盖3的一侧设置有滤膜一 11，所述左端密封盖7和分离装置之间设置有密封圈二 12，所述密封圈二 12上远离左端密 封盖7的一侧设置有滤膜二 13，所述滤膜一 11上的孔径尺寸和滤膜二 13上的孔径尺寸范 围为lnm-450nm且所述滤膜一 11上的孔径尺寸大于滤膜二 13上的孔径尺寸。所述分离装置包括多个分离室4，如图7、图8和图9所示，所述分离室4是由硬质 材料制成的壳体，具体的可采用不锈钢制成的壳体，所述分离室4的一端安装有圆柱环18， 所述分离室4的另一端开有孔20，所述分离室4的四个角上设置有用于安装紧固螺杆9的 安装孔19，所述分离室4的底部开有取样孔8，密封圈一 10安装在位于最右端的分离室4上的圆柱环18上，所述滤膜二 13与位于最左端的分离室4上的孔20连接，相邻的分离室 4之间均设置有密封圈三14，所述密封圈三14上远离左端密封盖7的一侧均设置有滤膜三 15，所述多个滤膜三15上的孔径尺寸从右至左依次减小，位于最右端的滤膜三15上的孔径 尺寸小于滤膜一 11上的孔径尺寸，位于最左端的滤膜三15上的孔径尺寸大于滤膜二 13上 的孔径尺寸。如图6所示，在右端密封盖3上安装有支撑网一 16，且所述支撑网一 16位于密封 圈一 10和滤膜一 11之间，在左端密封盖7上安装有支撑网二 17，且所述支撑网二 17位于 密封圈二 12和滤膜二 13之间。所述进液口 1上安装有进液阀门2，所述排液口 6上安装有排液阀门5。所述滤膜 一 11的尺寸大于密封圈一 10的尺寸，所述滤膜二 13的尺寸大于密封圈二 12的尺寸，所述 滤膜三15的尺寸大于密封圈三14的尺寸。实施例3如图3和图4所示的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，包括左端密封盖7、右端 密封盖3和位于左端密封盖7和右端密封盖3之间的分离装置，所述左端密封盖7、分离装 置和右端密封盖3通过紧固螺杆9依次连接，所述右端密封盖3上远离分离装置的一侧设 置有进液口 1，所述左端密封盖7上远离分离装置的一侧设置有排液口 6，所述右端密封盖 3和分离装置之间设置有密封圈一 10，所述密封圈一 10上靠近右端密封盖3的一侧设置有 滤膜一 11，所述左端密封盖7和分离装置之间设置有密封圈二 12，所述密封圈二 12上远离 左端密封盖7的一侧设置有滤膜二 13，所述滤膜一 11上的孔径尺寸大于滤膜二 13上的孔 径尺寸，具体的所述滤膜一 11上的孔径尺寸为450nm和滤膜二 13上的孔径尺寸为lnm。所述分离装置包括三个分离室4，如图7、图8和图9所示，所述分离室4是由硬质 材料制成的壳体，具体的可采用不锈钢制成的壳体，所述分离室4的一端安装有圆柱环18， 所述分离室4的另一端开有孔20，所述分离室4的四个角上设置有用于安装紧固螺杆9的 安装孔19，所述分离室4的底部开有取样孔8，通过分离室4底部的取样孔8可方便取出经 分离后得到的胶体。密封圈一 10安装在位于最右端的分离室4上的圆柱环18上，所述滤 膜二 I3与位于最左端的分离室4上的孔20连接，相邻的分离室4之间均设置有密封圈三 14，所述密封圈三14上远离左端密封盖7的一侧均设置有滤膜三15，所述多个滤膜三15上 的孔径尺寸从右至左依次减小，位于最右端的滤膜三15上的孔径尺寸小于滤膜一 11上的 孔径尺寸，位于最左端的滤膜三15上的孔径尺寸大于滤膜二 13上的孔径尺寸，具体的，从 右至左，两个滤膜三15的尺寸依次为220nm和lOOnm。对上述滤膜一 11、滤膜二 13、滤膜 三15的孔径尺寸的限制，是为了防止因小孔径的滤膜位于地下水流动的起始位置，造成颗 粒粒径较大的胶体在地下水流动的起始时就被滤膜隔离，从而无法完成多级分离，采用这 种对滤膜上孔径尺寸进行限制，能对地下水中的胶体进行多级分离，能使分离后得到的胶 体按颗粒粒径的不同而处于不同的分离室，省略了后续的对胶体粒径进行分类的工作。密 封圈一 10、密封圈二 12和密封圈三14的设置可以使该装置有良好的密封性能。使用时，地 下水从进液口 1中依次进入三个分离室4，通过依次通过滤膜一 11、滤膜三15和滤膜二 13 对地下水进行分离，最后从排液口 6中排出经分离后的剩余地下水。如图6所示，在右端密封盖3上安装有支撑网一 16，且所述支撑网一 16位于密封 圈一 10和滤膜一 11之间，在左端密封盖7上安装有支撑网二 17，且所述支撑网二 17位于密封圈二 12和滤膜二 13之间。由于地下水进入该装置时有一定的冲力，为了防止高冲力 下的地下水对滤膜的损坏，通过设置支撑网一 16和支撑网二 17，可以有效的对滤膜进行保 护，且由于支撑网一 16和支撑网二 17的存在使得对高冲力流动的地下水产生一定阻力，这 也大大提高了滤膜一 11和滤膜二 13的工作效率。所述进液口 1上安装有进液阀门2，所述排液口 6上安装有排液阀门5。通过进液 阀门2和排液阀门5分别对地下水的进入和排出进行控制。所述滤膜一 11的尺寸大于密封圈一 10的尺寸，所述滤膜二 13的尺寸大于密封圈 二 12的尺寸，所述滤膜三15的尺寸大于密封圈三14的尺寸。使用时，将滤膜紧固在密封 圈上，这种设计可以使得滤膜和密封圈能够良好的密封及连接的紧固性。使用实施例3对经分离后得到胶体的粒径分析实验应用实施例3对关中盆地某浅层地下水中的胶体进行浓缩、分离，所述滤膜一 11 的孔径尺寸为450nm，滤膜二 13的孔径尺寸为lnm，从右至左，两个滤膜三15的尺寸依次为 220nm和lOOnm，取8L地下水进行浓缩分离，分离后，从右端密封盖3至左端密封盖7依次 对三个分离室4的胶体粒径分别进行分析，其胶体粒径分布图分别如图10、图11和图12所 示。本实用新型能对地下水中的胶体进行有效的分级分离，能使分离后得到的胶体按颗粒 粒径的不同而处于不同的分离室，省略了后续的对胶体粒径进行分类的工作。使用实施例3对经该装置分离浓缩后得到胶体的含量检测实验先使用水解法制备SiO2胶体，取11. 34g Na2SiO3 · 9H20,蒸馏水溶解定容至 IOOOmL,此为硅酸钠贮备液，命名为溶液I。然后移取100ml溶液I，在冰水水浴中滴加入 1 1的盐酸溶液，在滴加过程中边滴加边搅拌，使溶液的PH值维持在2左右，溶液定容至 24L，此即为浓度为10mg/L的SiO2胶体。采用实施例3所述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置对浓度为10mg/L的SiO2 胶体进行三级浓缩分离，将配制好的SiO2胶体溶液泵入该装置的进液口 1中，同时打开进 液阀门2和排液阀门5，通过调节进液阀门2和排液阀门5，使24L的SiO2胶体溶液缓慢勻 速通过该装置，所述滤膜一 11的孔径尺寸为450nm，滤膜二 13的孔径尺寸为lnm，从右至 左，两个滤膜三15的尺寸依次为220nm和lOOnm，胶体溶液通过后，从右至左依次打开三个 分离室4的取样孔8进行取样，取得的样品通过硅钼蓝比色法测定其中硅胶的含量，测得其 含量依次为148.2mg/L、68.4mg/L、17.6mg/L。本实用新型的分离效果明显，能有效的将地 下水中的胶体进行浓缩分离。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种浓缩分离地下水中胶体的装置，其特征在于包括左端密封盖(7)、右端密封盖(3)和位于左端密封盖(7)和右端密封盖(3)之间的分离装置，所述左端密封盖(7)、分离装置和右端密封盖(3)通过紧固螺杆(9)依次连接，所述右端密封盖(3)上远离分离装置的一侧设置有进液口(1)，所述左端密封盖(7)上远离分离装置的一侧设置有排液口(6)，所述右端密封盖(3)和分离装置之间设置有密封圈一(10)，所述密封圈一(10)上靠近右端密封盖(3)的一侧设置有滤膜一(11)，所述左端密封盖(7)和分离装置之间设置有密封圈二(12)，所述密封圈二(12)上远离左端密封盖(7)的一侧设置有滤膜二(13)，所述滤膜一(11)上的孔径尺寸和滤膜二(13)上的孔径尺寸范围为1nm 450nm且所述滤膜一(11)上的孔径尺寸大于滤膜二(13)上的孔径尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，其特征在于所述分离 装置包括一个分离室(4)，所述分离室(4)是由硬质材料制成的壳体，所述分离室(4)的一 端安装有圆柱环(18)，所述密封圈一(10)安装在圆柱环(18)上，所述分离室(4)的另一端 开有孔(20)，所述滤膜二(13)与孔(20)连接，所述分离室(4)的四个角上设置有用于安装 紧固螺杆(9)的安装孔(19)，所述分离室(4)的底部开有取样孔(8)。
3.根据权利要求1所述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，其特征在于所述分离 装置包括多个分离室(4)，所述分离室(4)是由硬质材料制成的壳体，所述分离室(4)的一 端安装有圆柱环(18)，所述分离室(4)的另一端开有孔(20)，所述分离室(4)的四个角上 设置有用于安装紧固螺杆(9)的安装孔(19)，所述分离室(4)的底部开有取样孔(8)，密 封圈一(10)安装在位于最右端的分离室(4)上的圆柱环(18)上，所述滤膜二(13)与位 于最左端的分离室(4)上的孔(20)连接，相邻的分离室(4)之间均设置有密封圈三(14)， 所述密封圈三(14)上远离左端密封盖(7)的一侧均设置有滤膜三(15)，所述多个滤膜三 (15)上的孔径尺寸从右至左依次减小，位于最右端的滤膜三(15)上的孔径尺寸小于滤膜 一 (11)上的孔径尺寸，位于最左端的滤膜三(15)上的孔径尺寸大于滤膜二(13)上的孔径 尺寸。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，其特征 在于在右端密封盖(3)上安装有支撑网一(16)，且所述支撑网一(16)位于密封圈一(10) 和滤膜一(11)之间，在左端密封盖(7)上安装有支撑网二(17)，且所述支撑网二(17)位于 密封圈二 (12)和滤膜二 (13)之间。
5.根据权利要求4所述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，其特征在于所述进液 口(1)上安装有进液阀门(2)，所述排液口(6)上安装有排液阀门(5)。
6.根据权利要求3所述的一种浓缩分离地下水中胶体的装置，其特征在于所述滤膜 一 (11)的尺寸大于密封圈一(10)的尺寸，所述滤膜二(13)的尺寸大于密封圈二(12)的 尺寸，所述滤膜三(15)的尺寸大于密封圈三(14)的尺寸。
专利摘要本实用新型公开了一种浓缩分离地下水中胶体的装置，包括左端密封盖、右端密封盖和位于左端密封盖和右端密封盖之间的分离装置，左端密封盖、分离装置和右端密封盖通过紧固螺杆依次连接，右端密封盖上远离分离装置的一侧设置有进液口，左端密封盖上远离分离装置的一侧设置有排液口，右端密封盖和分离装置之间设置有密封圈一，密封圈一上靠近右端密封盖的一侧设置有滤膜一，左端密封盖和分离装置之间设置有密封圈二，密封圈二上远离左端密封盖的一侧设置有滤膜二，滤膜一上的孔径尺寸大于滤膜二上的孔径尺寸。本实用新型能够对地下水系中的胶体物质进行实时、高效、便捷的浓缩和分离处理。
文档编号C02F1/00GK201729680SQ20102027123
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者周敏, 朱涛, 杨海龙, 杨胜科, 费晓华 申请人:长安大学