CN109569086A - 一种洗衣废水的微塑料过滤收集装置 - Google Patents

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CN109569086A CN201910013576.4A CN201910013576A CN109569086A CN 109569086 A CN109569086 A CN 109569086A CN 201910013576 A CN201910013576 A CN 201910013576A CN 109569086 A CN109569086 A CN 109569086A
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陈庆华
杨裕金
黄宝铨
夏新曙
钱庆荣
肖荔人
曹长林
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Fujian Normal University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D36/00—Filter circuits or combinations of filters with other separating devices
    • B01D36/02—Combinations of filters of different kinds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Detail Structures Of Washing Machines And Dryers (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

本发明公开一种洗衣废水的微塑料过滤收集装置。依次包括进水端、U型水缓冲段、线屑过滤网、倒刺滤芯和出水端，其特点为进水端的一端与洗衣机排水口相接，另一端连接U型水缓冲段的一端，U型水缓冲段的另一端与出水端的一端通过螺纹连接，在U型水缓冲段的另一端内设有一卡口，在出水端的另一端内设有另一卡口，线屑过滤网与倒刺滤芯嵌于U型水缓冲段的另一端内所设有的一卡口与出水端的另一端内所设有的另一卡口之间的这段管内，且被两卡口固定，线屑过滤网位于倒刺滤芯之前，出水端的另一端与下水道口相通。本发明对洗衣废水中的微塑料有良好截留效果，无需改变洗衣机的构造，适用于市面上现有的洗衣机，操作方便、成本低、滤芯可重复使用。

Description

一种洗衣废水的微塑料过滤收集装置
技术领域
本发明涉及一种洗衣废水的微塑料过滤收集装置。
背景技术
微塑料指的是粒径小于5 mm的塑料，分为初生微塑料和次生微塑料两大类。初生微塑料来源主要是个人清洁用品中的塑料微珠(<1 mm)及洗衣机产生的超细纤维碎屑，我们现有的城市污水二级处理很难去除它们；次生微塑料主要是塑料垃圾和浮渣在水环境中破碎产生的碎屑。微塑料是海洋环境中一种新的污染物，被称为“海洋里的PM2.5”，主要由陆地进入海洋的大块塑料垃圾分解形成，微塑料可以吸附持久性的有机污染物和重金属，且易被鸟类、鱼类等海洋生物误摄食，随着食物链层层传递，最终会进入人类食物链。
科学研究已经证实，海洋中的微塑料污染对海洋生物的生长、发育、躲避天敌和繁殖的能力皆有不同程度的影响。此外，微塑料作为载体，可能携带外来物种及潜在病原菌危害海洋生态系统的稳定。微塑料对地球环境的破坏性影响远超出想象。最新研究证实，即使深达1800米的海底深处都有海洋生物在吞噬微塑料；不仅仅是海洋，微塑料也证实已进入陆地食物链。也许，微塑料的污染已经无处不在了，所以必须减少进入水体的微塑料。
研究报告表明，家用洗衣机很可能是“微塑料”污染的一个主要源头。这是一种比清洁用品中所含的塑料微珠更加泛滥成灾的超细纤维微塑料。科学家在人口稠密地区的海岸上发现了更多的微塑料，并且认定了一种重要源头家用洗衣机排出的废水。研究人员推测，每洗一件衣服，就会冲洗掉1900多根纤维，一个人口规模为10万人的城市，每天经过洗衣机排入自然水体的微纤维约110千克，相当于扔掉1.5万个塑料袋。这个问题很可能会在今后加剧，如何减少让纤维进入废水噬待解决。
洗衣废水的微塑料主要成分是聚酯纤维和丙烯酸类纤维碎片，这些超细纤维很难过滤分离。实用新型专利(CN206285589U)公开了一种利用PE棉过滤层和活性碳层去除洗衣废水的微塑料装置。所用过滤层为一般性过滤材料，使用寿命短及再回收利用难度大。因此，需要一种针对洗衣废水中的微塑料进行过滤收集且可重复使用的装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种洗衣废水的微塑料过滤收集装置。
本发明装置中的U型水缓冲段有效减小水流冲刷力，防止流速过大，带走小部分截留住的超细塑料纤维。U型水缓冲段与出水端的螺纹连接设计便于滤芯的取出清洗。倒刺滤芯前的线屑过滤网过滤大块杂质，防止堵塞滤芯。洗衣废水的微塑料基本为纤维，倒刺滤芯的倒刺，尺寸与其同级别，倒刺结构有效勾住纤维，倒刺的梯度缩小设计，有利于筛分不同尺寸纤维，提高截留效率和能力；用于连接芯丝而形成的网格也具有过筛作用。同时，顺着倒刺方向用水冲刷，能够带走勾住的纤维，进行截留微塑料纤维的收集以及使饱和的倒刺滤芯得以重新利用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种洗衣废水的微塑料过滤收集装置，依次包括进水端、U型水缓冲段、线屑过滤网、倒刺滤芯和出水端，所述进水端的一端与洗衣机排水口相接，另一端连接U型水缓冲段的一端，U型水缓冲段的另一端与出水端的一端通过螺纹连接，在U型水缓冲段的另一端内设有一卡口，在出水端的另一端内设有另一卡口，线屑过滤网与倒刺滤芯嵌于U型水缓冲段的另一端内所设有的一卡口与出水端的另一端内所设有的另一卡口之间的这段管内，且被两卡口固定，所述的线屑过滤网位于倒刺滤芯之前，出水端的另一端与下水道口相通。
所述线屑过滤网的目数为10~40目，材质为塑料或金属。
所述倒刺滤芯的直径等于出水端管的内径，长度为15~30 cm。
所述倒刺滤芯由芯棒和倒刺芯丝组成，在芯棒上的轴向上和径向上间隔分布有倒刺芯丝，芯棒直径为1~10μm，倒刺芯丝的倒刺大小设置是从与芯棒连接端向倒刺端采用梯度缩小设置，相邻的芯棒之间相互连接，形成网格。
所述倒刺芯丝与芯棒之间的夹角为30~60。
所述倒刺芯丝由微纳米3D打印机打印而成；所述3D打印机选自：瑞士CytosurgeAG公司的FluidFM系列微纳米3D打印机，德国Nanoscribe公司的Photonic ProfessionalGT系列微纳米3D打印机，中国摩方材料科技有限公司nanoArchTM系列微纳米3D打印机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)对洗衣废水中的微塑料有良好截留效果；(2)无需改变洗衣机的构造，适用于市面上现有的洗衣机；(3)操作方便、成本低、滤芯可重复使用。
附图说明
图1是洗衣废水的微塑料过滤收集装置。图中1为进水端，2为U型水缓冲段，3为线屑过滤网，4为倒刺滤芯，5为出水端。
图2是U型水缓冲段与出水端螺纹连接及卡口设计模型示意图。
图3是倒刺滤芯的芯棒和倒刺芯丝模型图。
图4是芯棒连接形成网格模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案，以下实施 例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范 围：
图1为洗衣废水的微塑料过滤收集装置，具体结构：依次包括进水端1、U型水缓冲段2、线屑过滤网3、倒刺滤芯4和出水端5，所述进水端1的一端与洗衣机排水口相接，另一端连接U型水缓冲段2的一端，U型水缓冲段2的另一端与出水端5的一端通过螺纹连接，在U型水缓冲段2的另一端内设有一卡口6，在出水端5的另一端内设有另一卡口7，线屑过滤网3与倒刺滤芯4嵌于U型水缓冲段2的另一端内所设有的一卡口6与出水端5的另一端内所设有的另一卡口7之间的这段管内，且被两卡口固定，所述的线屑过滤网3位于倒刺滤芯4之前，出水端5的另一端与下水道口相通。
本发明所述的进水端1和出水端5为一段塑料管，见图1。
所述倒刺滤芯由芯棒8和倒刺芯丝9组成，见图3，在芯棒8上的轴向上和径向上间隔分布有倒刺芯丝，芯棒8直径为1~10μm，倒刺芯丝的倒刺大小设置是从与芯棒8连接端向倒刺端采用梯度缩小设置，倒刺芯丝9与芯棒8之间的夹角α为30~60，相邻的芯棒8之间相互连接，形成网格（见图4）。
结合上述装置，安装及使用过程如下：
通过德国Nanoscribe公司的Photonic Professional GT2 3D打印机打印出芯棒8直径为2μm，长度为30 cm的倒刺滤芯，倒刺芯丝9与芯棒8之间呈60，将30目的不锈钢网与打印完成的倒刺滤芯安置在出水端5前段管内，由卡口固定，通过螺纹口旋紧。洗衣机排水管口塞入进水端1管口，出水端5管口通过软管与下水道口相通。安装完成后进行过滤对比试验。
以同品牌规格的实验服为对象，放入洗衣机进行15 min清洗，分别收集有无安装微塑料过滤收集装置的洗衣废水各1 L，进行60℃烘干、称重。结果如表：
表1
有无微塑料过滤收集装置 质量/g
无 1.0329
有 0.1284
由上述实施例可知，本发明所述的微塑料去除装置可对洗衣废水中的微塑料 起到较好的截留效果，去除率可达到87％以上，无需改变洗衣机的构造，适用于市面上现有的洗衣机，操作方便、滤芯可重复使用，可大范围推广使用。

Claims (6)

1.一种洗衣废水的微塑料过滤收集装置，依次包括进水端、U型水缓冲段、线屑过滤网、倒刺滤芯和出水端，其特征在于，所述进水端的一端与洗衣机排水口相接，另一端连接U型水缓冲段的一端，U型水缓冲段的另一端与出水端的一端通过螺纹连接，在U型水缓冲段的另一端内设有一卡口，在出水端的另一端内设有另一卡口，线屑过滤网与倒刺滤芯嵌于U型水缓冲段的另一端内所设有的一卡口与出水端的另一端内所设有的另一卡口之间的这段管内，且被两卡口固定，所述的线屑过滤网位于倒刺滤芯之前，出水端的另一端与下水道口相通。
2.根据权利要求1所述的一种洗衣废水的微塑料去除装置，其特征在于，所述的线屑过滤网的目数为10~40目，材质为塑料或金属。
3.根据权利要求1所述的一种洗衣废水的微塑料去除装置，其特征在于，所述倒刺滤芯的直径等于出水端管的内径，长度为15~30 cm。
4.根据权利要求1所述的一种洗衣废水的微塑料去除装置，其特征在于，所述倒刺滤芯由芯棒和倒刺芯丝组成，在芯棒上的轴向上和径向上间隔分布有倒刺芯丝，芯棒直径为1~10μm，倒刺芯丝的倒刺大小设置是从与芯棒连接端向倒刺端采用梯度缩小设置，相邻的芯棒之间相互连接，形成网格。
5.根据权利要求4所述的一种洗衣废水的微塑料去除装置，其特征在于，所述倒刺芯丝与芯棒之间的夹角为30~60。
6.根据权利要求4所述的一种洗衣废水的微塑料去除装置，其特征在于，所述倒刺芯丝由微纳米3D打印机打印而成；所述3D打印机选自：瑞士Cytosurge AG公司的FluidFM系列微纳米3D打印机，德国Nanoscribe公司的Photonic Professional GT系列微纳米3D打印机，中国摩方材料科技有限公司nanoArchTM系列微纳米3D打印机。
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