CN214234466U - 沉降物中微塑料分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了沉降物中微塑料分离装置，包括自下而上依次设置的样品池、分离筒、样品收集筒和排液管；样品池顶面开设第一出样口，分离筒设为圆锥形筒体，分离筒的顶面和底面分别开设第二出样口和第二进样口，第二进样口密封连接第一出样口，样品收集筒底面和顶面分别设置第三进样口和第三出样口，第三进样口密封连接第二出样口，第三出样口密封连接排液管道下端口，样品收集筒设有可封闭第三进样口的阀门，第三出样口设有用于阻止微塑料颗粒流出所述第三出样口的滤膜；样品池内设有第一搅拌机构，分离筒安装有超声波发生器，超声波发生器的振子固定安装于分离筒内。该装置能充分将微塑料从沉降物中分离出来，提高分选率和分选速度。

Description

沉降物中微塑料分离装置

技术领域

本实用新型属于环境污染监测分离设备技术领域，具体涉及沉降物中微塑料分离装置。

背景技术

全球微塑料污染(白色污染)日益严重的。每天有大量的塑料制品(破碎的渔网、塑料袋等)进入海洋、河流、湖泊中，在波浪、砂石等的作用下，塑料制品被破碎为直径几十微米至几毫米的小颗粒，即为微塑料颗粒，简称微塑料。微塑料作为一种新型污染物在环境中广泛存在，而沉降物中微塑料的分析方法有待发展。但由于现阶段对微塑料污染的监测调查不足，我们对沉降物中微塑料的污染程度，包括微塑料的类别、浓度、分布以及其变化规律还缺乏全面的了解，为了研究微塑料的来源、成因、运动轨迹等，都需要把微塑料颗粒从水底沉降物中分离出来。

目前对，微塑料的分离主要采用以下方法：将混有微塑料颗粒的沉降物放在金属桶中；用大量水混合后，用金属棒不断进行搅拌，由于泥土密度大于水的密度，而大部分微塑料的密度略低于水的密度，随着搅拌，微塑料从沉降物中分离出来，浮于水面；将含有微塑料颗粒的上层水取出，用不同孔径的滤筛，对水样进行分离，获得不同粒径的微塑料颗粒。

但是这种分离方法存在以下问题：1.分选时间长，10L泥土样品，大约需要20小时才能完成基本的分离工作；2.分选效率低，1mm以上微塑料颗粒的分选效率在50％以下；300μm左右微塑料颗粒分选效率在30％以下，无论是定性、还是定量，都会出现极大误差；3.耗费大量人力，20个小时的搅拌过程中，需要有人值守，随时关注搅拌的情况，分离过程中，需要多次更换滤筛，以排除悬浮在表层水中的泥土微粒杂质。

发明内容

为了解决现有技术问题，本实用新型提供了沉降物中微塑料分离装置，该装置能充分将微塑料从沉降物中分离出来，提高分选率和分选速度，且该装置操作简单，可降低人工操作的难度和强度。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种沉降物中微塑料分离装置，包括自下而上依次设置的样品池、分离筒、样品收集筒和排液管；所述样品池顶面开设第一出样口，所述分离筒设为圆锥形筒体，所述分离筒的顶面和底面分别开设第二出样口和第二进样口，所述第二进样口密封连接所述第一出样口，所述样品收集筒底面和顶面分别设置第三进样口和第三出样口，所述第三进样口密封连接所述第二出样口，所述第三出样口密封连接所述排液管道下端口，所述样品收集筒设有可封闭所述第三进样口的阀门，所述第三出样口设有用于阻止微塑料颗粒流出所述第三出样口的滤膜；所述样品池设置第一进样口，或所述分离筒可拆卸连接所述样品池；所述样品收集筒可拆卸连接所述分离筒；所述样品池内设有第一搅拌机构，所述分离筒安装有超声波发生器，所述超声波发生器的振子固定安装于所述分离筒内。

作为优选，所述第一搅拌机构包括靠近所述样品池的内底面设置的第一搅拌桨，第一搅拌桨转轴，驱动第一搅拌桨转动的第一驱动器，所述第一搅拌桨转轴竖直设置；所述分离筒安装有第二搅拌机构，所述第二搅拌机构包括安装于所述分离筒内的第二搅拌桨，第二搅拌桨转轴，驱动第二搅拌桨转动的第二驱动器，所述第二搅拌桨转轴水平设置。

作为优选，所述第二搅拌桨的中心点位于所述分离筒的竖直中轴线上，所述第二搅拌桨设于所述超声波发生器的振子的下方。

作为优选，所述超声波发生器设为多个，多个所述超声波发生器的振子均设于同一竖直高度，且多个所述振子相对于所述分离筒的竖直中轴线对称设置。

作为优选，所述分离筒内安装有用于加热分选液的加热器，和温度探测器，所述分离装置还包括用于控制所述加热器的控制器，所述温度探测器信号连接所述控制器。

作为优选，所述样品收集筒的筒壁设为透明结构。

作为优选，所述样品池顶面敞口设置，以同时作为所述第一进样口和所述第一出样口；所述分离筒的顶面和底面均敞口设置，以分别作为所述第二出样口和所述第二进样口，所述第二进样口可拆卸的连接所述第一出样口，所述第二出样口通过连接部件可拆卸的连接所述第三进样口。

作为优选，所述连接部件包括上下两端面均敞口设置的圆锥形筒状的连接环，所述连接环的上端口密封且可拆卸的连接所述第三进样口，所述连接环的下端口密封且可拆卸的连接所述第二出样口；所述第三出样口设置有可封闭所述第三出样口的盖体，所述盖体开设有用于安装所述排液管的通孔，所述通孔密封连接所述排液管下端口。

作为优选，所述第一搅拌桨包括两个水平设置的三棱柱形叶片，两个所述三棱柱形叶片的顶棱和底面均水平设置，且两个所述三棱柱形叶片相对于所述搅拌叶片的中心点中心对称设置。

作为优选，所述分离筒和所述样品收集筒内充满氯化锌水溶液。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：提供了沉降物中微塑料分离装置，该装置采用独特的装置结构，能够将微塑料颗粒全部汇集于样品收集筒中，能充分将微塑料从沉降物中分离出来，提高分选率和分选速度，且该装置操作简单，可降低人工操作的难度和强度。

附图说明

图1为本实施例的沉降物中微塑料分离装置的结构示意图；

图2为本实施例的样品池的俯视图；

图3为本实施例的样品池倒置状态示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1至3所示，一种沉降物中微塑料分离装置，包括自下而上依次设置的样品池1、分离筒2、样品收集筒3和排液管4；所述样品池1顶面开设第一出样口，所述分离筒2设为圆锥形筒体，所述分离筒2的顶面和底面分别开设第二出样口和第二进样口，所述第二进样口密封连接所述第一出样口，所述样品收集筒3底面和顶面分别设置第三进样口和第三出样口，所述第三进样口密封连接所述第二出样口，所述第三出样口密封连接所述排液管道4下端口，所述样品收集筒3设有可封闭所述第三进样口的阀门31，所述第三出样口设有用于阻止微塑料颗粒流出所述第三出样口的滤膜6；所述样品池1设置第一进样口，或所述分离筒2可拆卸连接所述样品池1，以将所述第一出样口作为第一进样口；所述样品收集筒3可拆卸连接所述分离筒2；所述样品池1内设有第一搅拌机构，所分离筒2安装有超声波发生器7，所述超声波发生器7的振子固定安装于所述分离筒2内。

采用上述分离装置的泥中微塑料分离过程可简述为以下步骤：

1)将含有微塑料颗粒的沉降物放入样品池1中；

2)加入一定量的分选液(水或ZnCl₂水溶液)，使分离筒2和样品收集筒3充满分选液；

3)开启第一搅拌机构，搅拌沉降物，使泥沙与微塑料颗粒分离，微塑料颗粒分离在浮力作用下上升运动；

4)开启超声波发生器7，通过超声震荡进一步促进微塑料颗粒与其表面粘附的泥沙分离，提高微塑料颗粒分离率和上升速度；

5)微塑料颗粒逐渐上升至聚集于样品收集筒3内后，关闭阀门31以封闭第三进样口，将微塑料颗粒封闭于样品收集筒3内；

6)关闭第一搅拌机构和超声波发生器7，将样品收集筒3倒置，使样品收集筒3中的分选液自排液管4中流出后，开启阀门31，将微塑料颗粒自第三进样口倒出，即取得微塑料颗粒，完成微塑料颗粒与沉降物的分离。

发明人在研发该装置过程中发现，单纯采用搅常用的搅拌方式分离沉降物和微塑料颗粒(第一搅拌机构)并不能充分使二者分离，部分淤泥仍会粘附于微塑料颗粒表面，阻碍微塑料颗粒上升，影响分选率和分选速度，而在分离筒2内加装超声波发生器7，可利用超声波发生器7产生的超声震荡进一步促进微塑料颗粒与其表面粘附的泥沙分离，提高微塑料颗粒分离率和上升速度。即采用本实施例的分离装置可提高微塑料颗粒的分选率和分选速度，充分分离沉降物中的微塑料颗粒。且从上述分离过程可以看出，该装置操作简单，可降低人工操作的难度和强度。

具体的，所述第一搅拌机构包括靠近所述样品池的内底面设置的第一搅拌桨12，第一搅拌桨转轴，驱动第一搅拌桨12转动的第一驱动器13，所述第一搅拌桨转轴竖直设置。第一搅拌桨转轴竖直设置可带动第一搅拌桨12水平转动，与设为圆锥形筒体的分离筒2配合可形成液体旋流，为微塑料颗粒上升提供升力，进一步提高分选速度个分选率。

具体的，所述分离筒安装有第二搅拌机构8，所述第二搅拌机构8包括安装于所述分离筒2内的第二搅拌桨82，第二搅拌桨转轴81，驱动第二搅拌桨转动的第二驱动器，所述第二搅拌桨81转轴水平设置。在分选初期短暂同时开启第一搅拌机构和第二搅拌机构8，第二搅拌机构8的运行可以增强液流的扰动，提高破碎、分离效果，以在分离初期使微塑料颗粒与泥沙分离，方便微塑料颗粒做后续的上升运动，短暂开启后关闭第二搅拌机构8，不会影响影响旋流产生，可以保证分选率和分选速度。经试验，对同批次的沉降物样品进行处理，单纯采用第一搅拌机构的微塑料颗粒分选效率在30％以下，而采用第一搅拌机构配合超声波发生器7和第二搅拌机构8，可以将分选效率提高至接近100％。

具体的，所述第一驱动器13和第二驱动器均设为转动电机，所述第一驱动器13的电机本体固定安装于所述样品池1的外底面上，所述第二驱动器的电机本体固定安装于所述分离筒2的外壁上。

具体的，所述第二搅拌桨82的中心点位于所述分离筒2的竖直中轴线上，可以起到更好、更均匀的扰动效果。

具体的，所述第二搅拌桨82的搅拌叶片设于所述超声波发生器7的振子的下方。

具体的，所述超声波发生器7设为多个(例如，如图1所示设为2个)，多个所述超声波发生器7的振子均设于同一竖直高度，且多个所述振子相对于所述分离筒2的竖直中轴线对称设置，可增强破碎分离效果。

具体的，所述分离筒2内安装有用于加热分选液的加热器，和温度探测器10，所述分离装置还包括用于控制所述加热器的控制器，所述温度探测器信号连接所述控制器，以调控所述加热控制器温度。加热器可设为任意能够加热液体的加热装置，如固定安装在所述分离装置内壁的电加热板等。加热器和温度探测器的结合，可保证分选液合适的温度，以达到分选液最大的密度，提高微塑料颗粒所受浮力，提高分选效果。

具体的，所述控制器包括用于控制所述加热器的温度控制模块，用于控制所述超声波发生器7的超声控制模块，用于控制所述第一驱动器13的第一电机控制模块，以及用于控制所述第二驱动器的第二电机控制模块。采用控制器控制装置，可进一步简化了人工操作的内容，降低了人工操作的强度。

具体的，所述样品收集筒3的筒壁设为透明结构，以方便观测样品收集筒3的样品聚集情况，方便确定分离完成时间，更加方便使用。

具体的，所述样品池1顶面敞口设置，以同时作为所述第一进样口和所述第一出样口；所述分离筒2的顶面和底面均敞口设置，以分别作为所述第二出样口和所述第二进样口，所述第二进样口可拆卸的连接所述第一出样口，所述第二出样口通过连接部件可拆卸的连接所述第三进样口。

具体的，所述连接部件包括上下两端面均敞口设置的圆锥形筒状的连接环5，所述连接环5的上端口密封且可拆卸的连接所述第三进样口，所述连接环5的下端口密封且可拆卸的连接所述第二出样口；所述第三出样口设置有可封闭所述第三出样口的盖体，所述盖体开设有用于安装所述排液管4的通孔，所述通孔密封连接所述排液管4下端口。

具体的，所述样品池1、分离筒2、样品收集筒3和连接环5可采用任意的可拆卸的密封连接方式连接，如采用螺纹连接并配合安装橡胶密封件，采用法兰连接配合安装密封件等。

具体的，如图2所示，所述第一搅拌桨12包括两个水平设置的三棱柱形叶片121，两个所述三棱柱形叶片121的顶棱和底面均水平设置，且两个所述三棱柱形叶片121相对于所述搅拌叶片的中心点中心对称设置。

具体的，所述分离装置好包括用于承载分离装置的小推车9，所述样品池1底面安装在所述小推车9上，所述小推车9的车轮设有可锁止车轮的锁止部件。

具体的，所述样品池1还开设有一个或多个排液口，以方便分离结束后排出设备中你的分选液，例如，如图3所示，所述样品池1侧壁开设第一排液口11，所述样品池1底部开设第二排液口15，所述第一排液口11和第二排液口15均设有用于关闭排液口的阀门或封闭盖。

具体的，所述样品池1外壁固定安装有两个提手14，以方便搬抬该装置。

具体的，所述分离筒2和所述样品收集筒3内充满氯化锌水溶液。即分选液采用氯化锌水溶液，常规的分选装置以水为分选液，依靠水和微塑料颗粒之间的密度差，使用微塑料上浮，以分离微塑料和泥沙。但是，常见的微塑料如聚丙烯、聚乙烯塑料的密度约为0.9g/cm³，与水的密度(1g/cm³)接近，还有部分塑料比如树脂类，密度大于水的密度，采用水作为分选液会导致分离效果差，而采用氯化锌水溶液作为分选液，可提高分选液与微塑料颗粒的密度差至2.9g/cm³-0.9g/cm³，能够提高微塑料所受浮力，最大程度分离沉降物悬浊液和微塑料颗粒。

以上所述，仅是本实用新型的实施例证而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型的技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，包括自下而上依次设置的样品池、分离筒、样品收集筒和排液管；所述样品池顶面开设第一出样口，所述分离筒设为圆锥形筒体，所述分离筒的顶面和底面分别开设第二出样口和第二进样口，所述第二进样口密封连接所述第一出样口，所述样品收集筒底面和顶面分别设置第三进样口和第三出样口，所述第三进样口密封连接所述第二出样口，所述第三出样口密封连接所述排液管下端口，所述样品收集筒设有可封闭所述第三进样口的阀门，所述第三出样口设有用于阻止微塑料颗粒流出所述第三出样口的滤膜；所述样品池设置第一进样口，或所述分离筒可拆卸连接所述样品池；所述样品收集筒可拆卸连接所述分离筒；所述样品池内设有第一搅拌机构，所述分离筒安装有超声波发生器，所述超声波发生器的振子固定安装于所述分离筒内。

2.根据权利要求1所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述第一搅拌机构包括靠近所述样品池的内底面设置的第一搅拌桨，第一搅拌桨转轴，驱动第一搅拌桨转动的第一驱动器，所述第一搅拌桨转轴竖直设置；所述分离筒安装有第二搅拌机构，所述第二搅拌机构包括安装于所述分离筒内的第二搅拌桨，第二搅拌桨转轴，驱动第二搅拌桨转动的第二驱动器，所述第二搅拌桨转轴水平设置。

3.根据权利要求2所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述第二搅拌桨的中心点位于所述分离筒的竖直中轴线上，所述第二搅拌桨设于所述超声波发生器的振子的下方。

4.根据权利要求1所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述超声波发生器设为多个，多个所述超声波发生器的振子均设于同一竖直高度，且多个所述振子相对于所述分离筒的竖直中轴线对称设置。

5.根据权利要求1所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述分离筒内安装有用于加热分选液的加热器，和温度探测器，所述分离装置还包括用于控制所述加热器的控制器，所述温度探测器信号连接所述控制器。

6.根据权利要求1所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述样品收集筒的筒壁设为透明结构。

7.根据权利要求1所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述样品池顶面敞口设置，以同时作为所述第一进样口和所述第一出样口；所述分离筒的顶面和底面均敞口设置，以分别作为所述第二出样口和所述第二进样口，所述第二进样口可拆卸的连接所述第一出样口，所述第二出样口通过连接部件可拆卸的连接所述第三进样口。

8.根据权利要求7所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述连接部件包括上下两端面均敞口设置的圆锥形筒状的连接环，所述连接环的上端口密封且可拆卸的连接所述第三进样口，所述连接环的下端口密封且可拆卸的连接所述第二出样口；所述第三出样口设置有可封闭所述第三出样口的盖体，所述盖体开设有用于安装所述排液管的通孔，所述通孔密封连接所述排液管下端口。

9.根据权利要求2所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述第一搅拌桨包括两个水平设置的三棱柱形叶片，两个所述三棱柱形叶片的顶棱和底面均水平设置，且两个所述三棱柱形叶片相对于所述第一搅拌桨转轴的中心点中心对称设置。

10.根据权利要求1所述的沉降物中微塑料分离装置，其特征在于，所述分离筒和所述样品收集筒内充满氯化锌水溶液。

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