CN116337696A - 一种测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，包括本体，本体顶面转动连接有盖板，本体的一侧设有进水口，本体远离进水口的一侧设有出水口，本体内分别设有氧浓度监测机构和温度监测机构，本体内还设有盐量调节机构，本体的侧壁转动连接有搅动机构，本体远离搅动机构的外侧滑动连接有拍摄机构，本体靠近拍摄机构的侧壁为透明材料。将本体中放入一定量的水，通过盐量调节机构向本体中放入盐，搅动机构将将盐水充分搅拌，使盐与水充分融合，然后将若干微塑料放入水中，通过搅动机构对水体进行搅动，使微塑料漂浮在水中，通过摄像机构对微塑料进行持续拍摄。
Description
技术领域
本发明属于环境技术领域，尤其涉及一种测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置。
背景技术
微塑料的广泛定义是直径小于5mm的塑料碎片或颗粒，微塑料存在有碎片状、纤维状、颗粒状、发泡状、薄膜状等不同形态，按照微塑料来源可以分为初级微塑料与次级微塑料，微塑料可以通过废水排放、污水处理等途径进入自然环境，导致微塑料颗粒在环境中普遍存在。进入环境中的塑料垃圾，在风力、紫外线照射、水力冲刷等理化因素的作用下逐渐老化，分解为更小的塑料碎片。
微塑料作为一种不溶于水的颗粒污染物，密度和形状等物理性质与泥沙等颗粒物存在较大差异。并且微塑料有沉降行为，在空气中，微塑料会被光解老化，进而被悬浮物吸附和沉降，在水体中，微塑料随着海洋环境相变化，不断迁移，发生一系列理化反应，其形态及密度等发生变化，部分会沉降到海洋底部；为定量化地研究和模拟微塑料在水体中的输移过程，研究人员根据微塑料的行为特征和水文水动力条件构建了不同模型，微塑料的沉降速率是模拟和表征微塑料在自然水体中迁移扩散的关键参数。
暴露在自然水体中的微塑料往往随时间推移表面出现生物膜，该生物膜是由吸附到物质表面的有机、无机物质所构成，随后微生物在表面迅速定殖，形成生物膜，微塑料生物膜的形成会影响微塑料在水中的分布特征，生物膜的出现将改变聚合物的密度和沉降特性，在模型计算中如果不能考虑生物膜出现后微塑料沉降速率的变化，将极大地影响微塑料迁移模拟的准确度，而现有公开技术皆无法分析生物结膜速率、结膜后的沉降速率与水体理化因子的关系。
发明内容
本发明的目的是提供一种测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，包括本体，所述本体顶面转动连接有盖板，所述本体的一侧设有进水口，所述本体远离所述进水口的一侧设有出水口，所述本体内分别设有氧浓度监测机构和温度监测机构，所述本体内还设有盐量调节机构，所述本体的侧壁转动连接有搅动机构，所述本体远离所述搅动机构的外侧滑动连接有拍摄机构，所述本体靠近所述拍摄机构的侧壁为透明材料。
优选的，所述搅动机构包括固接在所述本体外侧的连接箱，所述连接箱内固接有第一电机，所述第一电机的输出轴固接有第一齿轮，所述第一齿轮的外侧通过若干第二齿轮等间隔啮合有若干搅动部，所述第二齿轮通过第一连接轴与所述本体的外壁转动连接。
优选的，所述搅动部包括与所述本体外壁转动连接的第二连接轴，所述第二连接轴位于所述连接箱内的一端固接有第三齿轮，所述第三齿轮和与其相邻的所述第二齿轮啮合，所述第二连接轴的一端伸入所述本体内并固接有搅动板，所述搅动板内中空，所述搅动板的外侧等间隔转动连接有若干搅动叶。
优选的，所述搅动板上等间隔设有第一通孔，所述搅动叶包括与所述搅动板转动连接的第一连接杆，所述第一连接杆转动连接在所述第一通孔内，所述第一连接杆伸出所述第一通孔的一端固接有叶片，所述第一连接杆伸入所述搅动板内的一端固接有第一锥齿轮，所述搅动板内固接有第二电机，所述第二电机的输出轴固接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮分别与若干所述第二锥齿轮啮合。
优选的，所述第一通孔内设有第一凹槽，所述第一凹槽内嵌设有密封圈，所述密封圈与所述第一连接杆相适配。
优选的，所述拍摄机构包括固接在所述本体外侧的横梁，所述横梁远离所述本体的一侧滑动连接有纵梁，所述纵梁上滑动连接有滑动座，所述滑动座的顶面安装有相机。
优选的，所述横梁靠近所述纵梁的一侧设有第二凹槽，所述纵梁的顶面设有第一凸起，所述第一凸起与所述第二凹槽滑动连接，所述第一凸起和所述第二凹槽之间设有限位部，所述限位部包括设置在所述第二凹槽顶面的第三凹槽，所述第三凹槽与所述第二凹槽连通，所述第一凸起的顶面固接有滑块，所述滑块滑动连接在所述第三凹槽内，所述第三凹槽内等间隔设有若干第二通孔，所述滑块内滑动连接有限位杆，所述限位杆和与其相邻的所述第二通孔相适配。
优选的，所述滑块内中空，所述限位杆滑动连接在所述滑块内，所述滑块内对称固接有限位板，所述限位杆滑动连接在两个所述限位板之间，位于所述限位杆顶部的所述限位板开设有第一滑槽，所述限位杆的顶面固接有第二连接杆，所述第二连接杆滑动连接在所述第一滑槽内，所述第二连接杆的顶面伸出至所述滑块的外侧。
优选的，所述纵梁靠近滑动座的一侧设有第四凹槽，所述滑动座靠近所述第四凹槽的一侧固接有第二凸起，所述第二凸起与所述第四凹槽滑动连接，所述第二凸起内螺纹连接有第一螺丝，所述第一螺丝穿过所述第二凸起并与所述第四凹槽抵接。
优选的，所述盐量调节机构包括可拆卸连接在所述盖板内顶面的盐盒，所述盐盒的底面与所述本体内连通，所述本体内等间隔固接有若干盐浓度传感器。
本发明公开了以下技术效果：将本体中放入一定量的水，通过盐量调节机构向本体中放入盐，搅动机构将将盐水充分搅拌，使盐与水充分融合，然后将若干微塑料放入水中，通过搅动机构对水体进行搅动，使微塑料漂浮在水中，通过摄像机构对微塑料进行持续拍摄，同时通过氧浓度监测机构监测本体水中的氧浓度，温度监测机构监测本体水中的水温。本发明在不取出破坏原有水体状态的情况下，完成了对微塑料生物结膜数据的获取，更加高效迅速，并且计算结果充分考虑了生物膜出现对微塑料沉降速率的变化，并且有机的将结膜数据与沉降运动数据结合起来，使结果更加精准、高效。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置的结构示意图；
图2为本发明侧视图；
图3为图2中A的局部放大图；
图4为连接箱内的结构示意图；
图5为本发明滑动座与纵梁的连接结构示意图；
图6为搅动板的内部结构示意图。
图中：1、本体；2、盖板；3、进水口；4、出水口；5、连接箱；6、第一电机；7、第一齿轮；8、第二齿轮；9、第一连接轴；10、第二连接轴；11、第三齿轮；12、搅动板；13、搅动叶；14、第一通孔；15、第一连接杆；16、叶片；17、第一锥齿轮；18、第二电机；19、第二锥齿轮；20、第一凹槽；21、密封圈；22、横梁；23、纵梁；24、滑动座；25、相机；26、第二凹槽；27、第一凸起；28、第三凹槽；29、滑块；30、第二通孔；31、限位杆；32、限位板；33、第二连接杆；34、第四凹槽；35、第二凸起；36、第一螺丝；37、盐盒；38、盐浓度传感器；39、氧浓度传感器；40、制氧机；41、温度传感器；42、制冷片；43、加热片。
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。
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。
参照图1-6所示，本发明提供一种测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，包括本体1，本体1顶面转动连接有盖板2，本体1的一侧设有进水口3，本体1远离进水口3的一侧设有出水口4，本体1内分别设有氧浓度监测机构和温度监测机构，本体1内还设有盐量调节机构，本体1的侧壁转动连接有搅动机构，本体1远离搅动机构的外侧滑动连接有拍摄机构，本体1靠近拍摄机构的侧壁为透明材料。
将本体1中放入一定量的水，通过盐量调节机构向本体1中放入盐，搅动机构将将盐水充分搅拌，使盐与水充分融合，然后将若干微塑料放入水中，通过搅动机构对水体进行搅动，使微塑料漂浮在水中，通过摄像机构对微塑料进行持续拍摄，同时通过氧浓度监测机构监测本体1水中的氧浓度，温度监测机构监测本体1水中的水温。
进一步优化方案，搅动机构包括固接在本体1外侧的连接箱5，连接箱5内固接有第一电机6，第一电机6的输出轴固接有第一齿轮7，第一齿轮7的外侧通过若干第二齿轮8等间隔啮合有若干搅动部，第二齿轮8通过第一连接轴9与本体1的外壁转动连接。
启动第一电机6，第一电机6的输出轴带动第一齿轮7转动，第一齿轮7带动若干第二齿轮8转动，若干第二齿轮8分别带动搅动部转动。
进一步优化方案，搅动部包括与本体1外壁转动连接的第二连接轴10，第二连接轴10位于连接箱5内的一端固接有第三齿轮11，第三齿轮11和与其相邻的第二齿轮8啮合，第二连接轴10的一端伸入本体1内并固接有搅动板12，搅动板12内中空，搅动板12的外侧等间隔转动连接有若干搅动叶13。
第二齿轮8带动与其相邻的第三齿轮11转动，第三齿轮11调动第二连接轴10转动，第二连接轴10带动搅动板12转动，搅动板12带动若干搅动叶13随搅动板12转动，同时，可对搅动叶13的角度进行调整。
进一步优化方案，搅动板12上等间隔设有第一通孔14，搅动叶13包括与搅动板12转动连接的第一连接杆15，第一连接杆15转动连接在第一通孔14内，第一连接杆15伸出第一通孔14的一端固接有叶片16，第一连接杆15伸入搅动板12内的一端固接有第一锥齿轮17，搅动板12内固接有第二电机18，第二电机18的输出轴固接有第二锥齿轮19，第一锥齿轮17分别与若干第二锥齿轮19啮合。
进一步优化方案，第一通孔14内设有第一凹槽20，第一凹槽20内嵌设有密封圈21，密封圈21与第一连接杆15相适配。
当需要调整搅动叶13的角度时，启动第二电机18，第二电机18的输出轴带动第二锥齿轮19转动，第二锥齿轮19同时带动若干个第一锥齿轮17转动，第一锥齿轮17带动第一连接杆15转动，第一连接杆15带动叶片16转动，完成搅动叶13的角度调整。
进一步优化方案，拍摄机构包括固接在本体1外侧的横梁22，横梁22远离本体1的一侧滑动连接有纵梁23，纵梁23上滑动连接有滑动座24，滑动座24的顶面安装有相机25。
进一步优化方案，横梁22靠近纵梁23的一侧设有第二凹槽26，纵梁23的顶面设有第一凸起27，第一凸起27与第二凹槽26滑动连接，第一凸起27和第二凹槽26之间设有限位部，限位部包括设置在第二凹槽26顶面的第三凹槽28，第三凹槽28与第二凹槽26连通，第一凸起27的顶面固接有滑块29，滑块29滑动连接在第三凹槽28内，第三凹槽28内等间隔设有若干第二通孔30，滑块29内滑动连接有限位杆31，限位杆31和与其相邻的第二通孔30相适配。
进一步优化方案，滑块29内中空，限位杆31滑动连接在滑块29内，滑块29内对称固接有限位板32，限位杆31滑动连接在两个限位板32之间，位于限位杆31顶部的限位板32开设有第一滑槽，限位杆31的顶面固接有第二连接杆33，第二连接杆33滑动连接在第一滑槽内，第二连接杆33的顶面伸出至滑块29的外侧。
上需要横向调整相机25的位置时，向滑块29内拉动第二连接杆33，第二连接杆33带动限位板32离开第二通孔30，同时第二连接杆33沿第一滑槽滑动，用于对第二连接杆33限位，在限位杆31离开第二通孔30后，滑动纵梁23，调整相机25的位置，调整完成后，将第二连接杆33向靠近第二通孔30的一侧推进，使限位杆31进入与其相邻的第二通孔30中，完成对纵梁23的限位。
进一步优化方案，纵梁23靠近滑动座24的一侧设有第四凹槽34，滑动座24靠近第四凹槽34的一侧固接有第二凸起35，第二凸起35与第四凹槽34滑动连接，第二凸起35内螺纹连接有第一螺丝36，第一螺丝36穿过第二凸起35并与第四凹槽34抵接。
当需要对相机25纵向滑动时，松开第一螺丝36，滑动座24上的第二凸起35沿纵梁23的第四凹槽34滑动，调整相机25的位置，滑动完成后，拧紧第一螺丝36，将滑动座24进行固定。
进一步优化方案，盐量调节机构包括可拆卸连接在盖板2内顶面的盐盒37，盐盒37的底面与本体1内连通，本体1内等间隔固接有若干盐浓度传感器38。
盐浓度传感器38用于监测本体1水中盐浓度，并通过盐盒37向水中加盐。
进一步优化方案，氧浓度监测机构包括固接在本体1内底面的氧浓度传感器39，本体1内远离出水口4的内壁安装有制氧机40。当水中氧浓度过高时，启动制氧机40，向本体1内制造氧气。
进一步优化方案，温度监测机构包括固接在本体1内底面的温度传感器41，本体1侧壁中空，本体1侧壁内对称固接有两个制冷片42，位于同一侧的两个制冷片42之间固接有加热片43。
当本体1内水温过高时，启动制冷片42对本体1内水降温，当本体1内水温过低时，启动加热片43使本体1内水升温。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：包括本体(1)，所述本体(1)顶面转动连接有盖板(2)，所述本体(1)的一侧设有进水口(3)，所述本体(1)远离所述进水口(3)的一侧设有出水口(4)，所述本体(1)内分别设有氧浓度监测机构和温度监测机构，所述本体(1)内还设有盐量调节机构，所述本体(1)的侧壁转动连接有搅动机构，所述本体(1)远离所述搅动机构的外侧滑动连接有拍摄机构，所述本体(1)靠近所述拍摄机构的侧壁为透明材料。
2.根据权利要求1所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述搅动机构包括固接在所述本体(1)外侧的连接箱(5)，所述连接箱(5)内固接有第一电机(6)，所述第一电机(6)的输出轴固接有第一齿轮(7)，所述第一齿轮(7)的外侧通过若干第二齿轮(8)等间隔啮合有若干搅动部，所述第二齿轮(8)通过第一连接轴(9)与所述本体(1)的外壁转动连接。
3.根据权利要求2所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述搅动部包括与所述本体(1)外壁转动连接的第二连接轴(10)，所述第二连接轴(10)位于所述连接箱(5)内的一端固接有第三齿轮(11)，所述第三齿轮(11)和与其相邻的所述第二齿轮(8)啮合，所述第二连接轴(10)的一端伸入所述本体(1)内并固接有搅动板(12)，所述搅动板(12)内中空，所述搅动板(12)的外侧等间隔转动连接有若干搅动叶(13)。
4.根据权利要求3所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述搅动板(12)上等间隔设有第一通孔(14)，所述搅动叶(13)包括与所述搅动板(12)转动连接的第一连接杆(15)，所述第一连接杆(15)转动连接在所述第一通孔(14)内，所述第一连接杆(15)伸出所述第一通孔(14)的一端固接有叶片(16)，所述第一连接杆(15)伸入所述搅动板(12)内的一端固接有第一锥齿轮(17)，所述搅动板(12)内固接有第二电机(18)，所述第二电机(18)的输出轴固接有第二锥齿轮(19)，所述第一锥齿轮(17)分别与若干所述第二锥齿轮(19)啮合。
5.根据权利要求4所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述第一通孔(14)内设有第一凹槽(20)，所述第一凹槽(20)内嵌设有密封圈(21)，所述密封圈(21)与所述第一连接杆(15)相适配。
6.根据权利要求1所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述拍摄机构包括固接在所述本体(1)外侧的横梁(22)，所述横梁(22)远离所述本体(1)的一侧滑动连接有纵梁(23)，所述纵梁(23)上滑动连接有滑动座(24)，所述滑动座(24)的顶面安装有相机(25)。
7.根据权利要求6所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述横梁(22)靠近所述纵梁(23)的一侧设有第二凹槽(26)，所述纵梁(23)的顶面设有第一凸起(27)，所述第一凸起(27)与所述第二凹槽(26)滑动连接，所述第一凸起(27)和所述第二凹槽(26)之间设有限位部，所述限位部包括设置在所述第二凹槽(26)顶面的第三凹槽(28)，所述第三凹槽(28)与所述第二凹槽(26)连通，所述第一凸起(27)的顶面固接有滑块(29)，所述滑块(29)滑动连接在所述第三凹槽(28)内，所述第三凹槽(28)内等间隔设有若干第二通孔(30)，所述滑块(29)内滑动连接有限位杆(31)，所述限位杆(31)和与其相邻的所述第二通孔(30)相适配。
8.根据权利要求7所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述滑块(29)内中空，所述限位杆(31)滑动连接在所述滑块(29)内，所述滑块(29)内对称固接有限位板(32)，所述限位杆(31)滑动连接在两个所述限位板(32)之间，位于所述限位杆(31)顶部的所述限位板(32)开设有第一滑槽，所述限位杆(31)的顶面固接有第二连接杆(33)，所述第二连接杆(33)滑动连接在所述第一滑槽内，所述第二连接杆(33)的顶面伸出至所述滑块(29)的外侧。
9.根据权利要求6所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述纵梁(23)靠近滑动座(24)的一侧设有第四凹槽(34)，所述滑动座(24)靠近所述第四凹槽(34)的一侧固接有第二凸起(35)，所述第二凸起(35)与所述第四凹槽(34)滑动连接，所述第二凸起(35)内螺纹连接有第一螺丝(36)，所述第一螺丝(36)穿过所述第二凸起(35)并与所述第四凹槽(34)抵接。
10.根据权利要求1所述的测定水体中微塑料生物结膜沉降速率的室内模拟装置，其特征在于：所述盐量调节机构包括可拆卸连接在所述盖板(2)内顶面的盐盒(37)，所述盐盒(37)的底面与所述本体(1)内连通，所述本体(1)内等间隔固接有若干盐浓度传感器(38)。
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