CN110369117B - 一种高效分离浮选微塑料的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效分离浮选微塑料的装置及方法，其中装置包括瓶体、漏斗、浮选液净化层、微型加压泵和浮选液收集装置。漏斗包括容纳部、收缩部、弯管部和对接部，浮选液净化层位于容纳部或收缩部内，容纳部的上端开口用以和微型加压泵的出气口密封连通，容纳部的下端开口和收缩部的上端开口固定相连，弯管部的上端开口与收缩部的下端开口固定相连，弯管部的下端开口为平口并向上呈30度仰角，对接部包括对接管和溢流管，溢流管的上端与对接管的侧壁固定相连。与现有技术相比，本发明依靠密度分离、浮选溢流和原位重复的原理设计，将微塑料从杂质中高效分离出来，并且漏斗端口向上呈30度仰角避免浮选液直接冲击锥形瓶底部沉积物样品，节约再次静置时间，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及微塑料分离技术领域，特别是涉及一种高效分离浮选微塑料的装置及方法。
背景技术
微塑料作为一种新兴的环境污染问题已经成为全球相关学者的研究热点。微塑料被定义为粒径小于5mm的塑料颗粒，其具有粒径小、数量多、难降解等特点，广泛分布在环境中。除自身的污染外，微塑料还具有吸附性，既能对生物造成毒害，还能通过食物链富集传递，从而对人类的健康造成潜在的威胁。
由于微塑料所具有的特性，采用传统的人工搅拌、静置、再取上清液的方法耗时长、易引入杂质；采用低密度浮选液浮选则不能完全分离出高密度的微塑料颗粒，如PVC、PET等；采用高密度浮选液则容易将杂质一并浮选带出，不能有效的分离微塑料。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效分离浮选微塑料的装置及方法，用以解决难于从样品或杂质中分离微塑料的问题，为评估环境中微塑料特征及浓度提供方法支撑。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种高效分离浮选微塑料的装置，包括瓶体、漏斗、浮选液净化层、微型加压泵和收集装置，所述漏斗包括容纳部、收缩部、弯管部和对接部，所述浮选液净化层位于所述容纳部或所述收缩部内，所述容纳部的上端开口用以和所述微型加压泵的出气口密封连通，所述容纳部的下端开口和所述收缩部的上端开口固定相连，所述收缩部由上至下逐渐收缩，所述弯管部的上端开口与所述收缩部的下端开口固定相连，所述弯管部的下端开口为平口并向上呈30度仰角，所述对接部包括对接管和溢流管，所述溢流管的上端与所述对接管的侧壁固定相连，所述对接管罩设于所述弯管部的外侧，所述对接管的上端与所述收缩部固定相连，所述对接管的下端开口用以和所述瓶体的上端开口密封连通，所述所述溢流管用以将所述对接管内的液体导入所述收集装置内。
优选地，所述溢流管倾斜设置。
优选地，所述瓶体为锥形瓶。
优选地，所述收集装置为烧杯。
优选地，所述微型加压泵包括气泵、供气软管和上盖，所述上盖与所述容纳部的上端开口可拆卸式密封连接，所述上盖的上端具有一软管接头，所述供气软管的一端与所述气泵的输出端相连，所述供气软管的另一端固定于所述软管接头上，所述软管接头与所述上盖内部相连通。
优选地，所述上盖与所述漏斗之间、所述漏斗与所述瓶体之间均为磨砂面密封连接。
本发明还公开了一种高效分离浮选微塑料的方法，使用上述的高效分离浮选微塑料的装置，并包括如下步骤：
A.将土壤或沉积物样品置于50℃条件下烘干；将烘干后的的样品置于石英研磨器中研磨，再过5mm不锈钢筛；
B.取过筛的沉积物转入所述瓶体中，加入搅拌子以及150ml密度为1.5g/m3氯化锌溶液，并用铝箔纸密封所述瓶体，开启磁力搅拌器并充分搅拌30min，再次加入密度为1.5g/m3的氯化锌溶液至所述瓶体的瓶口处，然后超声30min，后静置过夜；
C.打开铝箔纸，在所述漏斗的上端开口处加入浮选液，然后将所述瓶体、所述漏斗、所述微型加压泵和所述收集装置组装为所述高效分离浮选微塑料的装置，静置过夜。经过夜静置分离后，向漏斗中加入浮选液，开启所述微型加压泵，通过气压将浮选液压入所述瓶体中，使所述瓶体中微塑料随着浮选液顺着所述溢流管溢流出来，将表层悬浮微塑料置置换到所述收集装置中，重复3次置换操作，每次间隔2小时，再利用抽滤装置将所述收集装置中液体过不锈钢膜；
D.将不锈钢膜浸泡在100ml 30％H2O2中，充分搅匀，然后置于50℃条件下72h，彻底消解有机质；向所述收集装置中加入100ml超纯水，充分混合，抽滤到另一张不锈钢膜，将不锈钢膜在室温下干燥后置于体式显微镜下观察。
优选地，所述瓶体为锥形瓶，所述收集装置为烧杯。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明依靠密度分离、溢流和原位重复的原理设计，有效地将微塑料从杂质中分离出来，并且漏斗的弯管部能够起到缓冲的作用，降低液体流速从而减小对微塑料的扰动，只是使其溢流出来，避免了因液体的扰动导致已经浮选得到的微塑料重新下沉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例高效分离浮选微塑料的装置的结构示意图；
附图标记说明：1瓶体；2漏斗；21容纳部；22收缩部；23弯管部；24对接部；3浮选液净化层；4微型加压泵；41气泵；42供气软管；43上盖；5收集装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种高效分离浮选微塑料的装置及方法，用以解决难于从样品或杂质中分离微塑料的问题，为评估环境中微塑料特征及浓度提供方法支撑。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供一种高效分离浮选微塑料的装置，包括瓶体1、漏斗2、浮选液净化层3、微型加压泵4和收集装置5。
其中，漏斗2包括容纳部21、收缩部22、弯管部23和对接部24，浮选液净化层3位于容纳部21或收缩部22内，浮选液净化层3的材质优选为石英砂网，浮选液净化层3用以防止气泵41压入的空气带入微塑料污染，影响实验结果的准确性，容纳部21为上下开口的容器；容纳部21的上端开口用以和微型加压泵4的出气口密封连通，可由微型加压泵4对漏斗2内部加压；容纳部21的下端开口和收缩部22的上端开口固定相连，形成一个整体结构；收缩部22由上至下逐渐收缩，弯管部23的上端开口与收缩部22的下端开口固定相连，弯管部23的下端开口为平口并向上呈30度仰角；对接部24包括对接管和溢流管，溢流管的上端与对接管的侧壁固定相连，当对接管内液体高度高于溢流管上端后沿溢流管排出；对接管罩设于弯管部23的外侧，对接管的上端与收缩部22固定相连，对接管的下端开口用以和瓶体1的上端开口密封连通；溢流管的下端插入收集装置5内或位于收集装置5上方，用以将对接管内的液体导入收集装置5内。本实施例中，石英砂网的孔径为100μm，厚度为5mm，本领域技术人员也可以根据实际需要对其参数进行适当调整。
上述装置在使用时，先将容纳有微塑料浮选液的瓶体1置于漏斗2下方，此时瓶体1内液面高度在瓶口附近，将对接管的下端开口和瓶体1的上端开口密封连通，弯管部23的下端开口低于瓶体1内的浮选液液面，通过容纳部21的上端开口向漏斗2内注入浮选液，由于浮选液净化层3的作用，浮选液下渗速度较慢，将容纳部21的上端开口用以和微型加压泵4的出气口密封连通，由微型加压泵4对漏斗2内部加压，浮选液从弯管部23的下端开口处流出，液面升高后表层的微塑料和部分浮选液经溢流管流出，收集到收集装置5内。本实施例中，弯管部23能够起到缓冲的作用，降低液体流速从而减小对微塑料的扰动。并且，本实施例并将注液口设置于表层液面下方，避免了因液体的扰动导致已经浮选得到的微塑料重新下沉，只是使其溢流出来。为了保证微塑料全部溢流，上述结构安装完成后，溢流管的上端开口不高于瓶体1的瓶口。
溢流管的形状可以根据实际需要进行选择，本实施例中溢流管倾斜设置，便于液体流出。
本实施例中，瓶体1优选为锥形瓶，收集装置5优选为烧杯，本领域技术人员也可以根据需要选择其他容器，只要能够容纳流体即可。
为了便于操作，本实施例的微型加压泵4包括气泵41、供气软管42和上盖43，上盖43与容纳部21的上端开口可拆卸式密封连接，上盖43的上端具有一软管接头，供气软管42的一端与气泵41的输出端相连，供气软管42的另一端固定于软管接头上，软管接头与上盖43内部相连通。使用时，将上盖43从容纳部21的上端开口处取下即可想漏斗2内注入浮选液，将上盖43盖在容纳部21的上端开口处即可开启气泵41，向漏斗2内加压，操作过程简单方便。
上述上盖43与漏斗2之间、漏斗2与瓶体1之间的密封连接的方式有多种，为了便于操作，本实施例中均为磨砂面密封连接。
本实施例还提供一种高效分离浮选微塑料的方法，使用上述装置，并包括如下步骤：
A.将土壤或沉积物样品置于50℃条件下烘干；将烘干后的的样品置于石英研磨器中研磨，再过5mm不锈钢筛；
B.取过筛的沉积物转入锥形瓶中，加入搅拌子以及150ml密度为1.5g/m3氯化锌溶液，并用铝箔纸密封锥形瓶，开启磁力搅拌器并充分搅拌30min，再次加入密度为1.5g/m3的氯化锌溶液至锥形瓶的瓶口处，然后超声30min，后静置过夜；
C.打开铝箔纸，在漏斗2的上端开口处加入浮选液，然后将锥形瓶、漏斗2、微型加压泵4和烧杯组装为高效分离浮选微塑料的装置，开启微型加压泵4，通过气压将浮选液压入锥形瓶中，使锥形瓶中微塑料随着浮选液顺着溢流管溢流出来，将表层悬浮微塑料置置换到烧杯中，重复3次置换操作，每次间隔2小时，再利用抽滤装置将烧杯中液体过不锈钢膜；
D.将不锈钢膜浸泡在100ml 30％H2O2中，充分搅匀，然后置于50℃条件下72h，彻底消解有机质；向烧杯中加入100ml超纯水，充分混合，抽滤到另一张不锈钢膜，将不锈钢膜在室温下干燥后置于体式显微镜下观察。抽滤装置为本领域常用结构，此处不再赘述。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种高效分离浮选微塑料的装置，其特征在于，包括瓶体、漏斗、浮选液净化层、微型加压泵和收集装置，所述漏斗包括容纳部、收缩部、弯管部和对接部，所述浮选液净化层位于所述容纳部或所述收缩部内，所述容纳部的上端开口用以和所述微型加压泵的出气口密封连通，所述容纳部的下端开口和所述收缩部的上端开口固定相连，所述收缩部由上至下逐渐收缩，所述弯管部的上端开口与所述收缩部的下端开口固定相连，所述弯管部的下端开口为平口并向上呈30度仰角，所述对接部包括对接管和溢流管，所述溢流管的上端与所述对接管的侧壁固定相连，所述对接管罩设于所述弯管部的外侧，所述对接管的上端与所述收缩部固定相连，所述对接管的下端开口用以和所述瓶体的上端开口密封连通，所述溢流管用以将所述对接管内的液体导入所述收集装置内。
2.根据权利要求1所述的高效分离浮选微塑料的装置，其特征在于，所述溢流管倾斜设置。
3.根据权利要求1所述的高效分离浮选微塑料的装置，其特征在于，所述瓶体为锥形瓶。
4.根据权利要求1所述的高效分离浮选微塑料的装置，其特征在于，所述收集装置为烧杯。
5.根据权利要求1所述的高效分离浮选微塑料的装置，其特征在于，所述微型加压泵包括气泵、供气软管和上盖，所述上盖与所述容纳部的上端开口可拆卸式密封连接，所述上盖的上端具有一软管接头，所述供气软管的一端与所述气泵的输出端相连，所述供气软管的另一端固定于所述软管接头上，所述软管接头与所述上盖内部相连通。
6.根据权利要求5所述的高效分离浮选微塑料的装置，其特征在于，所述上盖与所述漏斗之间、所述漏斗与所述瓶体之间均为磨砂面密封连接。
7.一种高效分离浮选微塑料的方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的高效分离浮选微塑料的装置，并包括如下步骤：
A.将土壤或沉积物样品置于50℃条件下烘干；将烘干后的的样品置于石英研磨器中研磨，再过5mm不锈钢筛；
B.取过筛的沉积物转入所述瓶体中，加入搅拌子以及150ml密度为1.5g/m3氯化锌溶液，并用铝箔纸密封所述瓶体，开启磁力搅拌器并充分搅拌30min，再次加入密度为1.5g/m3的氯化锌溶液至所述瓶体的瓶口处，然后超声30min，后静置过夜；
C.打开铝箔纸，在所述漏斗的上端开口处加入浮选液，然后将所述瓶体、所述漏斗、所述微型加压泵和所述收集装置组装为所述高效分离浮选微塑料的装置，静置过夜，经过夜静置分离后，向漏斗中加入浮选液，开启所述微型加压泵，通过气压将浮选液压入所述瓶体中，使所述瓶体中微塑料随着浮选液顺着所述溢流管溢流出来，将表层悬浮微塑料置换到所述收集装置中，重复3次置换操作，每次间隔2小时，再利用抽滤装置将所述收集装置中液体过不锈钢膜；
D.将不锈钢膜浸泡在100ml 30％H2O2中，充分搅匀，然后置于50℃条件下72h，彻底消解有机质；向所述收集装置中加入100ml超纯水，充分混合，抽滤到另一张不锈钢膜，将不锈钢膜在室温下干燥后置于体式显微镜下观察。
8.根据权利要求7所述的高效分离浮选微塑料的方法，其特征在于，所述瓶体为锥形瓶，所述收集装置为烧杯。
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