[发明专利]一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备

权利要求书

1.一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备，其特征在于，包括：渗滤塔(1)、硒富集装置(2)、硒浓缩装置(3)、第一超滤装置(4)、第二超滤装置(5)、酸碱中和箱(6)、含硒浓缩液存储箱(7)；

所述渗滤塔(1)的内部设有多级填料层，用于对天然含硒矿泉水进行粗过滤；

所述所述硒富集装置(2)包括储水箱(8)，所述储水箱(8)上方设有三个首尾串联的吸附滤柱(9)，所述吸附滤柱(9)的内部填充有用于富集硒的改性氧化石墨烯-壳聚糖微球，储水箱(8)的内顶部设有搅拌器(10)，储水箱(8)的顶部设有酸液盒(11)、进水口(12)和循环水入口(13)，所述酸液盒(11)与储水箱(8)之间设有电磁比例计量阀一(14)，储水箱(8)的侧壁上设有用于放置pH测试探头(15)的检测口一(16)，以及用于放置检测微量元素检测探头(17)的检测口二(18)，所述进水口(12)通过水泵一(19)与渗滤塔(1)底部相连，所述循环水入口(13)与末端吸附滤柱(9)的底部通过水泵二(20)相连，储水箱(8)底部设有出水口(21)和循环出口(22)，所述循环出口(22)通过水泵三(23)与首端吸附滤柱(9)的底部相连；

所述第一超滤装置(4)与储水箱(8)的所述出水口(21)通过水泵五(47)相连，矿泉水经过第一超滤装置(4)过滤去除细小杂质后流入所述酸碱中和箱(6)内；

所述硒浓缩装置(3)包括浓缩罐(24)，所述浓缩罐(24)顶部的设有进液口(25)和进料口(26)，所述进液口(25)通过计量泵(27)与酸碱中和箱(6)相连，所述进料口(26)用于将含有硒的所述改性氧化石墨烯-壳聚糖微球放入浓缩罐(24)内，浓缩罐(24)内部设有曝气管(28)，所述曝气管(28)贯穿浓缩罐(24)底部与外部的曝气机(29)相连；

所述第二超滤装置(5)与浓缩罐(24)底部通过水泵四(30)相连，含硒浓缩液存储箱(7)位于第二超滤装置(5)的下方。

2.如权利要求1所述的一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备，其特征在于，所述多级填料层从上至下包括富硒矿化球层(31)、活性炭层(32)和玻璃纤维膜层(33)，所述富硒矿化球层(31)的厚度为30-50cm，所述活性炭层(32)的厚度为15-25cm。

3.如权利要求1所述的一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备，其特征在于，所述吸附滤柱(9)包括柱体(34)，以及通过螺纹连接在所述柱体(34)上下端的上封盖(35)和下封盖(36)，所述上封盖(35)和下封盖(36)的顶部设有接口(37)，上封盖(35)和下封盖(36)的内部设有过滤网(38)。

4.如权利要求1所述的一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备，其特征在于，所述第一超滤装置(4)采用的是板式膜超滤设备。

5.如权利要求1所述的一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备，其特征在于，所述酸碱中和箱(6)的顶部设有碱液盒(39)，所述碱液盒(39)与酸碱中和箱(6)之间设有电磁比例计量阀二(40)，酸碱中和箱(6)内还设有pH检测器(41)。

6.如权利要求1所述的一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备，其特征在于，所述第二超滤装置(5)包括从上至下依次通过螺纹连接的缓冲槽(42)、超滤膜板(43)和漏斗(44)，以及与所述漏斗(44)侧部相连的抽吸泵(45)，漏斗(44)的下端口延伸至所述含硒浓缩液存储箱(7)内。

7.如权利要求1所述的一种用于制备天然含硒矿泉水的富集浓缩设备，其特征在于，所述浓缩罐(24)内还设有用于装含有硒的所述改性氧化石墨烯-壳聚糖微球的网袋(46)，所述网袋(46)悬挂于浓缩罐(24)内部。

8.利用权利要求1-7中任意一项所述设备进行天然含硒矿泉水富集浓缩的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A：将天然矿泉水引入所述渗滤塔(1)，经富硒矿化球层(31)、活性炭层(32)和玻璃纤维膜层(33)依次过滤吸附，去除水中≥0.1um的微粒以及重金属微粒；

B：将步骤(1)净化后的矿泉水通过所述水泵一(19)泵送入所述储水箱(8)中，打开所述电磁比例计量阀一(14)将所述酸液盒(11)中的柠檬酸滴加到储水箱(8)中，并开启搅拌器(10)进行搅拌混合，由pH测试探头(15)检测调节矿泉水pH至4-5，同时由微量元素检测探头(17)实时检测记录储水箱(8)内矿泉水中硒离子的含量；开启所述水泵三(23)将储水箱(8)中的酸性矿泉水泵送入首端吸附滤柱(9)，再利用水泵二(20)将酸性矿泉水从末端吸附滤柱(9)从所述循环水入口(13)回流至储水箱(8)，利用吸附滤柱(9)内的改性氧化石墨烯-壳聚糖微球吸附富集硒离子，直至微量元素检测探头(17)检测到储水箱(8)内矿泉水中硒离子的含量低于阈值时，打开所述水泵五(47)将酸性矿泉水引至第一超滤装置(4)；

C：酸性矿泉水经第一超滤装置(4)过滤去除水中微生物后流入所述酸碱中和箱(6)内，打开所述电磁比例计量阀二(40)将所述碱液盒(39)中的液体氢氧化钠滴加到酸碱中和箱(6)内，并由所述pH检测器(41)检测调节矿泉水pH至7.5-8；

D：取出用吸附滤柱(9)内富集有硒的改性氧化石墨烯-壳聚糖微球，并将其装入到所述网袋(46)并悬挂于浓缩罐(24)内部，打开所述计量泵(27)，将酸碱中和箱(6)内的碱性矿泉水引至浓缩罐(24)，使得改性氧化石墨烯-壳聚糖微球与碱性矿泉水的固液质量比为1:10，打开曝气机(29)，利用曝气管(28)向浓缩罐(24)内鼓气，搅拌1-2h，得到浓缩硒矿泉水；

E：打开所述水泵四(30)将所述浓缩硒矿泉水引至第二超滤装置(5)内，打开所述抽吸泵(45)进行负压抽吸，将浓缩硒矿泉水进行二次过滤，得到超滤水存放于所述含硒浓缩液存储箱(7)；

F：将所述超率水进行罐装，同时充臭氧灭菌，得到含硒量达12500-13000μg/kg的浓缩液。