CN216654947U - 一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，包括浮选分离部分、废液回收部分和消解分离部分。浮选分离部分包括储液桶、蠕动泵、双嘴溢流杯和磁力搅拌器，可初步分离出微塑料杂质混合物；废液回收部分包括振动筛、废液桶、出水阀、布氏漏斗抽滤器和真空泵，可快速过滤废液循环利用；消解分离部分包括玻璃砂芯抽滤器，配合筛网、储液桶、第一出水阀和真空泵，可除去可见杂质，并将微塑料抽于滤膜上。该装置能高效快速地分离微塑料并快捷地循环利用浮选液。
Description
技术领域
本实用新型属于环境污染物监测技术领域，涉及一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置。
背景技术
废弃的塑料制品排放进入环境，经各种物理、化学和生物等作用后，渐变成大量直径小于5mm的微塑料。微塑料由于其颗粒小、数量多和比面积大，导致对环境污染物的吸附力也极强，它不仅会污染环境，还会危害到人类和其他生物。
目前从环境中分离微塑料的方法大多是浮选分离法，该方法虽然操作简单，但是耗时、提取率低且杂质多。目前使用频率最高的浮选液为饱和氯化钠，但它密度只有1.2g/cm3，而大多微塑料密度在0.8～1.8g/cm3，无法有效分离密度较大的微塑料；使用频率第二的为氯化锌溶液，饱和溶液密度为2.9g/cm3，比大多数沉积物密度还大，分离出的微塑料含有较多杂质，影响后续观察。
申请号为201510227085.1的中国专利公开了一种微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置及方法，其包括溶液存储部分、气浮溢流部分和筛分回收部分，优点在于操作简单、提取率高和环保，但操作繁杂、提取物中杂质较多、液体收集槽回收不便且跟不上实验进程。
申请号为201820909543.9的实用新型专利公开了一种环境土壤及沉积物样品中微塑料的分离浮选装置，其包括分离反应器和过滤器两部分，具有成本低和环保等优点，但分离耗时长、分离到滤膜上的微塑料杂质较多，会影响后期的观察与鉴定。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提供一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，该装置优点为：能充分提取微塑料、最终提取物没有可见杂质、耗时短、溶液循环使用快捷、经济成本低且操作简便。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，包括浮选分离部分、废液回收部分和消解分离部分；
所述浮选分离部分包括储液桶、蠕动泵、磁力搅拌器和双嘴溢流杯；所述双嘴溢流杯设于磁力搅拌器上方正中心，双嘴溢流杯底部设有搅拌子；所述蠕动泵通过橡胶管连接储液桶和双嘴溢流杯；
所述废液回收部分包括振动筛、废液桶、第二出水阀、布氏漏斗抽滤器和真空泵；所述双嘴溢流杯通过橡胶管与振动筛连接，所述振动筛通过橡胶管与废液桶连接，第二出水阀设于废液桶侧壁下端，所述布氏漏斗抽滤器设于第二出水阀下方，布氏漏斗抽滤器通过橡胶管与真空泵连接；
所述消解分离部分包括玻璃砂芯抽滤器，所述玻璃砂芯抽滤器通过橡胶管与真空泵连接。
进一步的，所述储液桶下端设有第一出水阀，所述蠕动泵一端通过橡胶管与储液箱连接，另一端通过橡胶管与设置于双嘴溢流杯侧壁上的进水口连接，所述双嘴溢流杯上还设有出水口，所述出水口通过橡胶管与振动筛连接。
进一步的，所述振动筛包括筛网和漏液口，所述筛网水平设置于振动筛内，漏液口对应设置于筛网下方的振动筛侧壁上，所述漏液口通过橡胶管与废液桶连接；所述布氏漏斗抽滤器包括抽滤瓶以及设置在抽滤瓶上方的布氏漏斗；所述布氏漏斗对应设于第二出水阀下方，布氏漏斗中还设有第一滤膜；真空泵通过橡胶管与抽滤瓶上的滤嘴连接。
进一步的，所述玻璃砂芯抽滤器包括三角抽滤瓶和抽滤头，所述抽滤头设于三角抽滤瓶上端，所述三角抽滤瓶与抽滤头之间通过抽滤装置夹连接；所述三角抽滤瓶与抽滤头之间还设有第二滤膜；所述抽滤头顶部敞口设置，所述三角抽滤瓶上通过橡胶管与真空泵连接。
进一步的，所述双嘴溢流杯敞口设置，所述出水口位于进水口下方，出水口设在3/5容积处，进水口设在4/5容积处。
进一步的，所述筛网包括纵向并排布置的一级筛网和二级筛网；且所述筛网为可拆卸设置。
采用以上装置，本实用新型具有如下有益效果：
浮选分离部分可分离出微塑料杂质混合物，废液回收部分可快速过滤废液循环利用，消解分离部分可除去可见杂质，并将微塑料抽于滤膜上；本装置能在保证提取率的前提下除去杂质，同时还具有成本低、耗时短和溶液循环利用快捷等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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它的附图。
图1为本实用新型整体结构示意图。
图2为本实用新型中双嘴溢流杯的结构示意图。
图3为本实用新型中筛网的结构示意图。
图4为本实用新型中布氏漏斗抽滤器的结构示意图。
图5为本实用新型中玻璃砂芯抽滤器的结构示意图。
图中：1-第一出水阀；2-储液桶；3-蠕动泵；4-磁力搅拌器；5-双嘴溢流杯；6-振动筛；7-筛网；8-废液桶；9-第二出水阀；10-布氏漏斗抽滤器；11-真空泵；12-玻璃砂芯抽滤器；51-进水口；52-搅拌子；53-出水口；71-一级筛网；72-二级筛网；101-布氏漏斗；102-第一滤膜；103-抽滤瓶；121-抽滤头；122-第二滤膜；123-抽滤装置夹；124-三角抽滤瓶。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，包括浮选分离部分、废液回收部分和消解分离部分；所述浮选分离部分包括储液桶2、蠕动泵3、磁力搅拌器4和双嘴溢流杯5；所述废液回收部分包括振动筛6、废液桶8、第二出水阀9、布氏漏斗抽滤器10和真空泵11；所述消解分离部分包括玻璃砂芯抽滤器12。
所述双嘴溢流杯5设于磁力搅拌器4上方正中心，所述蠕动泵3通过橡胶管连接储液桶2和双嘴溢流杯5，所述双嘴溢流杯5通过橡胶管与振动筛6连接，振动筛6通过橡胶管与废液桶8连接，第二出水阀9设于废液桶8侧壁下端，布氏漏斗抽滤器10设于第二出水阀9下方，布氏漏斗抽滤器10与玻璃砂芯抽滤器12均通过橡胶管与真空泵11连接。
所述储液桶2为顶部开口结构，储液桶2侧壁下端位置设有第一出水阀1，所述蠕动泵3一端通过橡胶管与储液桶2连接，另一端通过橡胶管与设置于双嘴溢流杯5侧壁上的进水口51连接，所述双嘴溢流杯5上还设有出水口53，且出水口53位于进水口51下方；出水口53通过橡胶管与振动筛6连接；
所述振动筛6包括筛网7和漏液口，所述筛网7水平设置于振动筛6内，漏液口对应设置于筛网7下方的振动筛6侧壁上，所述漏液口通过橡胶管与废液桶8连接，所述废液桶8下端位置设有第二出水阀9；所述布氏漏斗抽滤器10包括抽滤瓶103以及设置在抽滤瓶103上方的布氏漏斗101；所述布氏漏斗101对应设于第二出水阀9下方，布氏漏斗101中还设有第一滤膜102；真空泵11通过橡胶管与抽滤瓶103上的滤嘴连接；
所述玻璃砂芯抽滤器12包括三角抽滤瓶124和抽滤头121，所述抽滤头121设于三角抽滤瓶124上端，所述三角抽滤瓶124与抽滤头121之间通过抽滤装置夹123连接；所述三角抽滤瓶124与抽滤头121之间还设有第二滤膜122；所述抽滤头121顶部敞口设置，真空泵11通过橡胶管与三角抽滤瓶124上的滤嘴连接。
进一步的，所述双嘴溢流杯5敞口设置，进水口51设在4/5容积处，出水口53设在3/5容积处。
进一步的，所述双嘴溢流杯5底部设有搅拌子52；所述磁力搅拌器4需和添加到双嘴溢流杯5底部的搅拌子52共同作用。
进一步的，所述筛网7包括纵向并排布置的一级筛网71和二级筛网72；且所述筛网7为可拆卸设置。
进一步的，所述储液桶2充满浮选液。
进一步的，加入双嘴溢流杯5中的土壤或沉积物样品体积小于双嘴溢流杯5容积的1/3。
进一步的，所述真空泵11包括两个抽气嘴，一个用于抽滤废液，一个用于抽滤消解液。
实施例2
本实施例基于实施例1中所述装置，提供一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收方法，包括以下步骤：
步骤一，开启蠕动泵3，将储液桶2中的浮选液通过进水口51泵入双嘴溢流杯5中，液面至一定高度后关闭蠕动泵3；
步骤二，开启磁力搅拌器4，缓慢加快转速，在搅拌子52的作用下形成漩涡，将称量烘干后的土壤或沉积物样品缓缓加入双嘴溢流杯5中，待样品与浮选液充分混合，开启蠕动泵3，泵入浮选液使密度较低的微塑料杂质混合物通过出水口53溢流至振动筛6中，通过筛网7将微塑料杂质混合物与废液分离；溢流3min时，关闭蠕动泵3和磁力搅拌器4，用浮选液冲洗双嘴溢流杯5内壁，上清液从出水口53流入振动筛6；
步骤三，废液桶8收集一定量来自振动筛6的废液后，开启第二出水阀9，使废液进入布氏漏斗101，同时开启真空泵11抽滤，通过第一滤膜102过滤废液；
步骤四，待抽滤瓶103内滤液到达一定量时，关闭第二出水阀9，将抽滤瓶103内的滤液制成所需浮选液后加入储液桶2；
步骤五，取出筛网7，用浮选液将筛网7上的微塑料杂质混合物冲至外部烧杯中，并加入消解液，用于消解有机杂质；
步骤六，消解杂质后成为澄清溶液，将烧杯内的澄清溶液加至抽滤头121中，同时通过真空泵11将微塑料抽于第二滤膜122上，用清洗液冲洗烧杯、抽滤头121，抽滤清洗液，将第二滤膜122置于玻璃皿中，标记后烘干，待测，完成微塑料分离；
步骤七，当三角抽滤瓶124内滤液到达一定量后，停止抽滤，将滤液制成可用溶液，加入储液桶2中，完成浮选液回收利用。
作为优选，所述步骤一中，蠕动泵设置以0.5L/min的流速将浮选液泵入双嘴溢流杯5中
作为优选，所述步骤一中，液面高度距离出水口3cm时，关闭蠕动泵3。
作为优选，所述步骤二中，搅拌子52转速要缓慢加快。
作为优选，所述步骤三中，废液桶内的废液超过第二出水阀9的位置时，开启第二出水阀9。
作为优选，所述步骤四中，抽滤瓶103内滤液的液面距离滤嘴2cm时，关闭第二出水阀9。
作为优选，所述步骤四中，滤液制成浮选液的方法，量取1L滤液称重，根据密度公式ρ＝m/V，计算密度，若＜1.8g/cm3，则根据计算所得差值加入氯化锌配成所需密度；若＞1.8g/cm3，则根据计算所得差值加入超纯水配成所需密度；若＝1.8g/cm3，则直接使用。
作为优选，所述步骤五中，可用毛刷辅助转移微塑料杂质混合物，并冲洗毛刷。
作为优选，所述步骤五中，消解液为质量分数为30％的过氧化氢溶液，在80℃条件下进行直至溶液澄清无可见杂质，消解时间为1-3小时。
作为优选，所述步骤六中，用镊子取放第二滤膜122，第二滤膜122孔径为0.45μm。
作为优选，所述步骤七中，三角抽滤瓶124内滤液的液面距离滤嘴2cm时，停止抽滤。
作为优选，所述浮选液采用密度为1.8g/cm3的氯化锌溶液。
作为优选，所述步骤四中，第一滤膜102孔径为1μm。
作为优选，所述清洗液为超纯水。
作为优选，所述冲洗操作均至少重复3次。
目前微塑料浮选分离所用浮选液大多为饱和氯化钠溶液(密度1.2g/cm3)、饱和碘化钠溶液(密度1.8g/cm3)和饱和氯化锌溶液(2.9g/cm3)，饱和氯化钠溶液无法分离密度较大的微塑料，饱和碘化钠可以分离但成本太高，现有技术利用两步分离法，先用饱和氯化钠，再用饱和碘化钠，但这步骤繁琐，成本依然高；饱和氯化锌溶液密度比大多数沉积物还要大，分离的物质杂质太多。
本实用新型采用密度为1.8g/cm3的氯化锌溶液，既可以高效分离微塑料，还可以解决饱和碘化钠溶液成本太高的问题，不需要繁琐的两步分离法；通过设置玻璃砂芯抽滤器12，配合第一出水阀1、筛网7以及真空泵11，能够方便除去微塑料中的可见杂质，并将微塑料抽于滤膜上；选择质量分数为30％的过氧化氢溶液在80℃下消解，可进一步除去微小杂质，无毒害，安全性高；通过废液桶8过渡废液，在回收利用的同时又不影响实验进程。
实施例3
本实施例以聚苯乙烯作为微塑料，对基于实施例1和实施例2中所述的装置与方法进行验证，具体如下：
将100目的聚苯乙烯(以下简称PS)与50g砂土(已重复浮选3次去除微塑料)充分混合均匀，模拟沉积物样品，设置三个重复，PS混合前质量分别为①0.5192g，②0.5072g，③0.5055g，并设置6个空白对照用以排除干扰，3个直接抽滤浮选液，另3个分别用未添加PS的50g砂土按以下步骤进行。
开启蠕动泵3，以0.5L/min的流速将储液桶2中的浮选液通过进水口51泵入溢流杯5中，液面距离出水口3cm时关闭蠕动泵3；
往双嘴溢流杯5中放入搅拌子52，开启磁力搅拌器4，缓慢加快转速，在搅拌子52的作用下形成漩涡，将样品缓缓加入双嘴溢流杯5中，样品与浮选液充分混合后，开启蠕动泵3，继续以0.5L/min的流速泵入浮选液使密度较低的微塑料杂质混合物通过出水口53溢流至振动筛6，溢流3min时，关闭蠕动泵3和磁力搅拌器4，用浮选液冲洗双嘴溢流杯5内壁3次，上清液从出水口53流入振动筛6；
当废液桶8中的液面高于第二出水阀9时，先不开启第二出水阀9，让废液桶8先储存一部分废液，待浮选液不够或实验结束时，统一用布氏漏斗抽滤器10过滤；
溢流结束后，取下一级筛网71和二级筛网72，用浮选液将两个筛网上的微塑料杂质混合物冲至烧杯中，加入消解液，80℃下消解1-3小时；
待溶液中无可见有机质时，冷却后将上清液加至抽滤头121中，同时通过真空泵11将微塑料抽于第二滤膜122上，用清洗液冲洗烧杯、抽滤头121，重复3次，并抽滤冲洗液，用镊子取下第二滤膜122置于玻璃皿中，标记后烘干，待测，完成微塑料分离；
当三角抽滤瓶124内滤液到达一定量后，停止抽滤，将滤液制成可用溶液，加入储液桶2中，完成浮选液回收利用。
回收后，6个空白对照均未检测到微塑料，PS的质量分别为①0.4984g，②0.4934g，③0.4859g，回收率分别为95.99％、97.28％、96.12％，回收率平均为96.46％。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，包括浮选分离部分、废液回收部分和消解分离部分，其特征在于；
所述浮选分离部分包括储液桶、蠕动泵、磁力搅拌器和双嘴溢流杯；所述双嘴溢流杯设于磁力搅拌器上方正中心，双嘴溢流杯底部设有搅拌子；所述蠕动泵通过橡胶管连接储液桶和双嘴溢流杯；
所述废液回收部分包括振动筛、废液桶、第二出水阀、布氏漏斗抽滤器和真空泵；所述双嘴溢流杯通过橡胶管与振动筛连接，所述振动筛通过橡胶管与废液桶连接，第二出水阀设于废液桶侧壁下端，所述布氏漏斗抽滤器设于第二出水阀下方，布氏漏斗抽滤器通过橡胶管与真空泵连接；
所述消解分离部分包括玻璃砂芯抽滤器，所述玻璃砂芯抽滤器通过橡胶管与真空泵连接。
2.根据权利要求1所述的一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，其特征在于：所述储液桶下端设有第一出水阀，所述蠕动泵一端通过橡胶管与储液桶连接，另一端通过橡胶管与设置于双嘴溢流杯侧壁上的进水口连接，所述双嘴溢流杯上还设有出水口，所述出水口通过橡胶管与振动筛连接。
3.根据权利要求1所述的一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，其特征在于：所述振动筛包括筛网和漏液口，所述筛网水平设置于振动筛内，漏液口对应设置于筛网下方的振动筛侧壁上，所述漏液口通过橡胶管与废液桶连接；所述布氏漏斗抽滤器包括抽滤瓶以及设置在抽滤瓶上方的布氏漏斗；所述布氏漏斗对应设于第二出水阀下方，布氏漏斗中还设有第一滤膜；真空泵通过橡胶管与抽滤瓶上的滤嘴连接。
4.根据权利要求1所述的一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，其特征在于：所述玻璃砂芯抽滤器包括三角抽滤瓶和抽滤头，所述抽滤头设于三角抽滤瓶上端，所述三角抽滤瓶与抽滤头之间通过抽滤装置夹连接；所述三角抽滤瓶与抽滤头之间还设有第二滤膜；所述抽滤头顶部敞口设置，真空泵通过橡胶管与三角抽滤瓶上的滤嘴连接。
5.根据权利要求2所述的一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，其特征在于：所述双嘴溢流杯敞口设置，所述出水口位于进水口下方，出水口设在3/5容积处，进水口设在4/5容积处。
6.根据权利要求3所述的一种土壤或沉积物中微塑料的分离和废液回收装置，其特征在于：所述筛网包括纵向并排布置的一级筛网和二级筛网；且所述筛网为可拆卸设置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115337684A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-15 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 畜禽粪便中微塑料提取设备及微塑料识别系统 |
| CN115582945A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-01-10 | 中国水利水电科学研究院 | 土壤或沉积物中的中小粒径微塑料预处理装置及方法 |
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