CN112525655A - 一种快速高效的土壤中微塑料提取装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速高效的土壤中微塑料提取装置及方法，其特征在于：包括洗泥筒体、筛网组、循环泵、循环管道和微塑料收集器；具体方法为：S1：土壤预处理；S2：土壤的浮选；S3：颗粒物收集；S4：微塑料的浸提；S5：微塑料的后处理；通过混合溶液进行预处理，以破坏土壤团聚体结构，提高浮选分离效果；依次使用水、NaCl饱和溶液和1.8g/L碘化钠溶液，进行梯度浮选，比单一浮选剂三次重复浮选回收率提高5.5%‑11.8%；将细粒土壤或底泥洗去，取筛上颗粒进行浸提处理，可以缩短浸提时间，颗粒沉降性能大大提高，同时减少碘化钠使用量，大大节约成本；试验证明浸提效果可以提高30%；而且最多可以处理1000g土壤或底泥，解决抽样误差的情况。
Description
技术领域
本发明涉及土壤微塑料检测技术领域，尤其涉及一种快速高效的土壤中微塑料提取装置及方法。
背景技术
现有的技术中针对土壤中微塑料的提取和处理，采用的是称取100-200g左右土壤或底泥样品，加入1.8g/L碘化钠浸提剂至刻度线，约300-400毫升，充分搅拌后静置直沉降完成，根据介质的沉降速度不同，约需12到24小时，后收集上清液，该步骤重复两到三次。将收集到的上清液过100微米筛网，收集筛上固体颗粒物，然后进行纯化处理，最后经目检、镜检、仪器检等方法定性和定量微塑料。
然而这种方式存在以下缺点：
1）由于土壤或底泥粒细不易沉降，耗时；2）碘化钠需求量大，浸提三次约需要2000g碘化钠，价格昂贵，成本高；3）土壤或底泥粒细也会附着或包裹微塑料颗粒，使得难以达到理想浸提效果；4）处理样品量小；土壤介质中微塑料分布很不均匀，通过抽样100-200g不能完全反映出土壤中微塑料的真实含量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种快速高效的土壤中微塑料提取装置及方法，能够解决上述存在的缺点问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种快速高效的土壤中微塑料提取装置，其创新点在于：包括洗泥筒体、筛网组、循环泵、循环管道和微塑料收集器；
所述洗泥筒体包括混合通道和泥水槽；所述混合通道沿着竖直方向设置且与泥水槽的上表面导通；所述混合通道的顶端设置有接水口，混合通道的侧边通过管道连接有进泥口；所述泥水槽呈长方体壳状结构，且泥水槽的顶端开有与混合通道连接的开口，泥水槽的侧边开有循环口；所述混合通道的内壁还设置有支撑筛网组的阶梯面结构；
所述筛网组具有若干且自上而下设置在洗泥筒体内；
所述循环泵设置在循环管道上，所述循环管道的一端连接在泥水槽的循环口上，所述循环管道的另一端延伸至混合通道侧边的进泥口处，通过循环泵的泵送实现件泥水槽内的泥水混合物泵送至进泥口；
所述微塑料收集器位于洗泥筒体的一侧，所述微塑料收集器进行筛网组上的过滤物收集。
进一步的，所述筛网组具有两个筛网单元，分别为第一筛网单元和第二筛网单元；所述第一筛网单元设置在第二筛网单元的上方；所述第一筛网单元为5mm的筛网单元，所述第二筛网单元为100μm筛网单元；所述第一筛网单元的中间设置有一截面呈V型的圆锥状网格结构，且V型的圆锥状网格结构的边缘处设置有与混合通道内壁的阶梯面结构配合的耳板；所述第二筛网单元的边缘处为环形壁板，且环形壁板设置在混合通道的阶梯面结构处通过阶梯面结构进行支撑；第二筛网单元的中间位置设置有一截面呈倒V型的圆锥状网格结构，且环形壁板的底端与截面呈倒V型的圆锥状网格结构之间设置有水平过渡网格结构，第二筛网单元上截面呈倒V型的圆锥状网格结构与第一筛网单元上截面呈V型的圆锥状网格结构同轴设置。
进一步的，所述混合通道上位于筛网组的下方设置有反冲洗口，且反冲洗口与循环泵的输出端之前通过管道相连，且该管道上设置有电磁控制阀。
一种快速高效的土壤中微塑料提取方法，其创新点在于：具体提取方法如下：
S1：土壤预处理：选取土壤样品100-1000g，在土壤样品中加入六偏磷酸钠、草酸钠和焦磷酸钠混合溶液进行搅拌混合；该混合溶液与土壤样品的质量比为1：0.5-1；
S2：土壤的浮选：将预处理后的土壤样品先与水按照1:3的体积比例进行混合后，自洗泥筒体的进泥口倒入混合通道并流入泥水槽内，土壤样品中的微塑料颗粒依次经过混合通道内的筛网组进行筛分；并通过循环泵将泥水槽内的泥水混合物泵送至洗泥筒体的进泥口内进行循环过筛网组；
S3：颗粒物收集：在完成S2中的土壤浮选后，将筛网组上的颗粒物收集至第一微塑料收集器内；
S4：微塑料的浸提：向第一微塑料收集器内加入水150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，然后向第一微塑料收集器内加入NaCl饱和溶液150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，再次向第一微塑料收集器内加入1.8g/L碘化钠溶液150ml-200ml，并收集上清液至第二微塑料收集器内；三次混合的上清液至100μm的筛网单元，并收集100μm筛网单元上的固体颗粒；
S5：微塑料的后处理：将S4中的固体颗粒进行纯化处理，并经目检、镜检和仪器检实现微塑料的定性和定量。
本发明的优点在于：
1）本发明中先通过混合溶液进行预处理，通过混合溶液来将土壤预先进行分散处理，以破坏土壤团聚体结构，提高浮选分离效果；依次使用水、NaCl饱和溶液和1.8g/L碘化钠溶液，进行梯度浮选，比单一浮选剂三次重复浮选回收率提高5.5%-11.8%；将细粒土壤或底泥洗去，取筛上颗粒进行浸提处理，可以缩短浸提时间，颗粒沉降性能大大提高，同时减少碘化钠使用量，大大节约成本；试验证明浸提效果可以提高30%；而且最多可以处理1000g土壤或底泥，解决抽样误差的情况。
2）本发明中采用采用专用的圆锥式的筛网组结构进行微塑料的筛分，这种结构可以使得V型截面的圆锥状筛网单元在过滤时微塑料会落在中间凹陷处，而倒V型截面的圆锥状筛网单元在过滤时会落在圆锥状筛网单元的周边；这种布置一方面可以降低筛网组的网孔堵塞量，提升过滤性能；另一方面，筛网组在水平方向的分面积会减小，使得微塑料过滤效果更佳，提升过滤性能。
附图说明
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。
图1为本发明的一种快速高效的土壤中微塑料提取装置图。
图2为本发明的实施列3的一种快速高效的土壤中微塑料提取装置图
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1所示的一种快速高效的土壤中微塑料提取装置，包括洗泥筒体1、筛网组2、循环泵3、循环管道4和微塑料收集器。
洗泥筒体1包括混合通道11和泥水槽12；混合通道11沿着竖直方向设置且与泥水槽12的上表面导通；混合通道11的顶端设置有接水口，混合通道11的侧边通过管道连接有进泥口13；泥水槽12呈长方体壳状结构，且泥水槽12的顶端开有与混合通道连接的开口，泥水槽12的侧边开有循环口；混合通道11的内壁还设置有支撑筛网组2的阶梯面结构；
筛网组2具有若干且自上而下设置在洗泥筒体1内。
循环泵3设置在循环管道4上，循环管道4的一端连接在泥水槽12的循环口上，循环管道的另一端延伸至混合通道侧边的进泥口处，通过循环泵3的泵送实现件泥水槽内的泥水混合物泵送至进泥口。
微塑料收集器位于洗泥筒体1的一侧，微塑料收集器进行筛网组上的过滤物收集。
筛网组2具有两个筛网单元，分别为第一筛网单元21和第二筛网单元22；第一筛网单元21设置在第二筛网单元22的上方；第一筛网单元21为5mm的筛网单元，第二筛网单元22为100μm筛网单元；第一筛网单元的中间设置有一截面呈V型的圆锥状网格结构，且V型的圆锥状网格结构的边缘处设置有与混合通道内壁的阶梯面结构配合的耳板；第二筛网单元的边缘处为环形壁板，且环形壁板设置在混合通道的阶梯面结构处通过阶梯面结构进行支撑；第二筛网单元的中间位置设置有一截面呈倒V型的圆锥状网格结构，且环形壁板的底端与截面呈倒V型的圆锥状网格结构之间设置有水平过渡网格结构，第二筛网单元上截面呈倒V型的圆锥状网格结构与第一筛网单元上截面呈V型的圆锥状网格结构同轴设置。
混合通道11上位于筛网组的下方设置有反冲洗口，且反冲洗口与循环泵3的输出端之前通过管道相连，且该管道上设置有电磁控制阀。
一种快速高效的土壤中微塑料提取方法，具体提取方法如下：
S1：土壤预处理：选取土壤样品100-1000g，在土壤样品中加入六偏磷酸钠、草酸钠和焦磷酸钠混合溶液进行搅拌混合；该混合溶液与土壤样品的质量比为1：0.5-1；
S2：土壤的浮选：将预处理后的土壤样品先与水按照1:3的体积比例进行混合后，自洗泥筒体的进泥口倒入混合通道并流入泥水槽内，土壤样品中的微塑料颗粒依次经过混合通道内的筛网组进行筛分；并通过循环泵将泥水槽内的泥水混合物泵送至洗泥筒体的进泥口内进行循环过筛网组；
S3：颗粒物收集：在完成S2中的土壤浮选后，将筛网组上的颗粒物收集至第一微塑料收集器内；
S4：微塑料的浸提：向第一微塑料收集器内加入水150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，然后向第一微塑料收集器内加入NaCl饱和溶液150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，再次向第一微塑料收集器内加入1.8g/L碘化钠溶液150ml-200ml，并收集上清液至第二微塑料收集器内；三次混合的上清液至100μm的筛网单元，并收集100μm筛网单元上的固体颗粒；
S5：微塑料的后处理：将S4中的固体颗粒进行纯化处理，并经目检、镜检和仪器检实现微塑料的定性和定量。
实施例2：
如图1所示的一种快速高效的土壤中微塑料提取装置，包括洗泥筒体1、筛网组2、循环泵3、循环管道4和微塑料收集器。
洗泥筒体1包括混合通道11和泥水槽12；混合通道11沿着竖直方向设置且与泥水槽12的上表面导通；混合通道11的顶端设置有接水口，混合通道11的侧边通过管道连接有进泥口13；泥水槽12呈长方体壳状结构，且泥水槽12的顶端开有与混合通道连接的开口，泥水槽12的侧边开有循环口；混合通道11的内壁还设置有支撑筛网组2的阶梯面结构；
筛网组2具有若干且自上而下设置在洗泥筒体1内。
循环泵3设置在循环管道4上，循环管道4的一端连接在泥水槽12的循环口上，循环管道的另一端延伸至混合通道侧边的进泥口处，通过循环泵3的泵送实现件泥水槽内的泥水混合物泵送至进泥口。
微塑料收集器位于洗泥筒体1的一侧，微塑料收集器进行筛网组上的过滤物收集。
筛网组2具有两个筛网单元，分别为第一筛网单元21和第二筛网单元22；第一筛网单元21设置在第二筛网单元22的上方；第一筛网单元21为5mm的筛网单元，第二筛网单元22为100μm筛网单元；第一筛网单元21的中间设置有一截面呈V型的圆锥状网格结构，且V型的圆锥状网格结构的边缘处设置有与混合通道内壁的阶梯面结构配合的耳板；第二筛网单元22的边缘处为环形壁板，且环形壁板设置在混合通道的阶梯面结构处通过阶梯面结构进行支撑；第二筛网单元22的中间位置设置有一截面呈倒V型的圆锥状网格结构，且环形壁板的底端与截面呈倒V型的圆锥状网格结构之间设置有水平过渡网格结构，第二筛网单元22上截面呈倒V型的圆锥状网格结构与第一筛网单元21上截面呈V型的圆锥状网格结构同轴设置。
混合通道11上位于筛网组的下方设置有反冲洗口，且反冲洗口与循环泵3的输出端之前通过管道相连，且该管道上设置有电磁控制阀。
一种快速高效的土壤中微塑料提取方法，具体提取方法如下：
S1：土壤预处理：选取土壤样品100-1000g，在土壤样品中加入六偏磷酸钠、草酸钠和焦磷酸钠混合溶液进行搅拌混合；该混合溶液与土壤样品的质量比为1：0.5-1；
S2：土壤的浮选：将预处理后的土壤样品先与水按照1:3的体积比例进行混合后，自洗泥筒体的进泥口倒入混合通道并流入泥水槽内，土壤样品中的微塑料颗粒依次经过混合通道内的筛网组进行筛分；并通过循环泵将泥水槽内的泥水混合物泵送至洗泥筒体的进泥口内进行循环过筛网组；
S3：颗粒物收集：在完成S2中的土壤浮选后，将筛网组上的颗粒物收集至第一微塑料收集器内；
S4：微塑料的浸提：向第一微塑料收集器内加入水150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，重复进行三次该加水步骤，得到三次混合的上清液至100μm的筛网单元，并收集100μm筛网单元上的固体颗粒；
S5：微塑料的后处理：将S4中的固体颗粒进行纯化处理，并经目检、镜检和仪器检实现微塑料的定性和定量。
实施例3：
如图2所示的一种快速高效的土壤中微塑料提取装置，包括洗泥筒体1、筛网组2、循环泵3、循环管道4和微塑料收集器。
洗泥筒体1包括混合通道11和泥水槽12；混合通道11沿着竖直方向设置且与泥水槽12的上表面导通；混合通道11的顶端设置有接水口，混合通道11的侧边通过管道连接有进泥口13；泥水槽12呈长方体壳状结构，且泥水槽12的顶端开有与混合通道连接的开口，泥水槽12的侧边开有循环口；混合通道11的内壁还设置有支撑筛网组2的阶梯面结构；
筛网组2自上而下设置在洗泥筒体1内；筛网组2具有两个筛网单元，分别为第一筛网单元21和第二筛网单元22；第一筛网单元21设置在第二筛网单元22的上方；第一筛网单元21为5mm的筛网单元，第二筛网单元22为100μm筛网单元；第一筛网单元21与第二筛网单元22均为水平状网格结构。
循环泵3设置在循环管道4上，循环管道4的一端连接在泥水槽12的循环口上，循环管道的另一端延伸至混合通道侧边的进泥口处，通过循环泵3的泵送实现件泥水槽内的泥水混合物泵送至进泥口。
微塑料收集器位于洗泥筒体1的一侧，微塑料收集器进行筛网组上的过滤物收集。
混合通道11上位于筛网组的下方设置有反冲洗口，且反冲洗口与循环泵3的输出端之前通过管道相连，且该管道上设置有电磁控制阀。
一种快速高效的土壤中微塑料提取方法，具体提取方法如下：
S1：土壤预处理：选取土壤样品100-1000g，在土壤样品中加入六偏磷酸钠、草酸钠和焦磷酸钠混合溶液进行搅拌混合；该混合溶液与土壤样品的质量比为1：0.5-1；
S2：土壤的浮选：将预处理后的土壤样品先与水按照1:3的体积比例进行混合后，自洗泥筒体的进泥口倒入混合通道并流入泥水槽内，土壤样品中的微塑料颗粒依次经过混合通道内的筛网组进行筛分；并通过循环泵将泥水槽内的泥水混合物泵送至洗泥筒体的进泥口内进行循环过筛网组；
S3：颗粒物收集：在完成S2中的土壤浮选后，将筛网组上的颗粒物收集至第一微塑料收集器内；
S4：微塑料的浸提：向第一微塑料收集器内加入水150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，然后向第一微塑料收集器内加入NaCl饱和溶液150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，再次向第一微塑料收集器内加入1.8g/L碘化钠溶液150ml-200ml，并收集上清液至第二微塑料收集器内；三次混合的上清液至100μm的筛网单元，并收集100μm筛网单元上的固体颗粒；
S5：微塑料的后处理：将S4中的固体颗粒进行纯化处理，并经目检、镜检和仪器检实现微塑料的定性和定量。
实施例1与实施例2的对比：实施例1中依次使用水、NaCl饱和溶液和1.8g/L碘化钠溶液，进行梯度浮选；实施例2中仅仅采用水单一的进行三次重复浮选；但是两个实施例中均采用相同的微塑料提取装置；对比试验之后发现进行梯度浮选，比单一浮选剂三次重复浮选回收率提高5.5%-11.8%。
实施例1与实施3的对比：实施例1与实施例3中均依次使用水、NaCl饱和溶液和1.8g/L碘化钠溶液，进行梯度浮选；但是实施例1中采用的微塑料提取装置中的筛网组单元圆锥状的网格结构；而实施例3中采用的微塑料提取装置中的筛网组单元仅仅为常规的水平状结构，对比试验之后发现，采用圆锥状的筛网组结构，比采用水平状的筛网组结构浮选回收率提高2.4%-4.7%。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种快速高效的土壤中微塑料提取装置，其特征在于：包括洗泥筒体、筛网组、循环泵、循环管道和微塑料收集器；
所述洗泥筒体包括混合通道和泥水槽；所述混合通道沿着竖直方向设置且与泥水槽的上表面导通；所述混合通道的顶端设置有接水口，混合通道的侧边通过管道连接有进泥口；所述泥水槽呈长方体壳状结构，且泥水槽的顶端开有与混合通道连接的开口，泥水槽的侧边开有循环口；所述混合通道的内壁还设置有支撑筛网组的阶梯面结构；
所述筛网组具有若干且自上而下设置在洗泥筒体内；
所述循环泵设置在循环管道上，所述循环管道的一端连接在泥水槽的循环口上，所述循环管道的另一端延伸至混合通道侧边的进泥口处，通过循环泵的泵送实现件泥水槽内的泥水混合物泵送至进泥口；
所述微塑料收集器位于洗泥筒体的一侧，所述微塑料收集器进行筛网组上的过滤物收集。
2.根据权利要求1所述的一种快速高效的土壤中微塑料提取装置，其特征在于：所述筛网组具有两个筛网单元，分别为第一筛网单元和第二筛网单元；所述第一筛网单元设置在第二筛网单元的上方；所述第一筛网单元为5mm的筛网单元，所述第二筛网单元为100μm筛网单元；所述第一筛网单元的中间设置有一截面呈V型的圆锥状网格结构，且V型的圆锥状网格结构的边缘处设置有与混合通道内壁的阶梯面结构配合的耳板；所述第二筛网单元的边缘处为环形壁板，且环形壁板设置在混合通道的阶梯面结构处通过阶梯面结构进行支撑；第二筛网单元的中间位置设置有一截面呈倒V型的圆锥状网格结构，且环形壁板的底端与截面呈倒V型的圆锥状网格结构之间设置有水平过渡网格结构，第二筛网单元上截面呈倒V型的圆锥状网格结构与第一筛网单元上截面呈V型的圆锥状网格结构同轴设置。
3.根据权利要求1所述的一种快速高效的土壤中微塑料提取装置，其特征在于：所述混合通道上位于筛网组的下方设置有反冲洗口，且反冲洗口与循环泵的输出端之前通过管道相连，且该管道上设置有电磁控制阀。
4.一种快速高效的土壤中微塑料提取方法，其特征在于：具体提取方法如下：
S1：土壤预处理：选取土壤样品100-1000g，在土壤样品中加入六偏磷酸钠、草酸钠和焦磷酸钠混合溶液进行搅拌混合；该混合溶液与土壤样品的质量比为1：0.5-1；
S2：土壤的浮选：将预处理后的土壤样品先与水按照1:3的体积比例进行混合后，自洗泥筒体的进泥口倒入混合通道并流入泥水槽内，土壤样品中的微塑料颗粒依次经过混合通道内的筛网组进行筛分；并通过循环泵将泥水槽内的泥水混合物泵送至洗泥筒体的进泥口内进行循环过筛网组；
S3：颗粒物收集：在完成S2中的土壤浮选后，将筛网组上的颗粒物收集至第一微塑料收集器内；
S4：微塑料的浸提：向第一微塑料收集器内加入水150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，然后向第一微塑料收集器内加入NaCl饱和溶液150ml-200ml，充分搅拌后静置1-2小时，并收集上清液至第二微塑料收集器内，再次向第一微塑料收集器内加入1.8g/L碘化钠溶液150ml-200ml，并收集上清液至第二微塑料收集器内；三次混合的上清液至100μm的筛网单元，并收集100μm筛网单元上的固体颗粒；
S5：微塑料的后处理：将S4中的固体颗粒进行纯化处理，并经目检、镜检和仪器检实现微塑料的定性和定量。
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