一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于微塑料采样技术领域，公开了一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置及方法，包括外壳、设置在外壳上端的进水口、第一筛网、第二筛网、设置在外壳下端的出水口、喷淋头、排气口、设置在外壳内与进水口连接的电热超声发生装置、设置在外壳外与进水口连接的压力流量控制装置。方法步骤为：（1）调配装置；（2）采集样本；（3）倒置冲洗收集；（4）精洗收集携带分析。本技术方案采用创新的微塑料采样、分离装置，操作简便，节省时间，封闭体系避免沾污，适用于海水微塑料样品的现场快速采集与分离，以及样品的即时分析。

A portable device and method for sampling and preprocessing of portable seawater micro plastics

\u672c\u53d1\u660e\u5c5e\u4e8e\u5fae\u5851\u6599\u91c7\u6837\u6280\u672f\u9886\u57df\uff0c\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u4fbf\u643a\u5f0f\u6d77\u6c34\u5fae\u5851\u6599\u91c7\u6837\u53ca\u524d\u5904\u7406\u7684\u88c5\u7f6e\u53ca\u65b9\u6cd5\uff0c\u5305\u62ec\u5916\u58f3\u3001\u8bbe\u7f6e\u5728\u5916\u58f3\u4e0a\u7aef\u7684\u8fdb\u6c34\u53e3\u3001\u7b2c\u4e00\u7b5b\u7f51\u3001\u7b2c\u4e8c\u7b5b\u7f51\u3001\u8bbe\u7f6e\u5728\u5916\u58f3\u4e0b\u7aef\u7684\u51fa\u6c34\u53e3\u3001\u55b7\u6dcb\u5934\u3001\u6392\u6c14\u53e3\u3001\u8bbe\u7f6e\u5728\u5916\u58f3\u5185\u4e0e\u8fdb\u6c34\u53e3\u8fde\u63a5\u7684\u7535\u70ed\u8d85\u58f0\u53d1\u751f\u88c5\u7f6e\u3001\u8bbe\u7f6e\u5728\u5916\u58f3\u5916\u4e0e\u8fdb\u6c34\u53e3\u8fde\u63a5\u7684\u538b\u529b\u6d41\u91cf\u63a7\u5236\u88c5\u7f6e\u3002 The methods are as follows: (1) the allocation device; (2) collecting samples; (3) inverted rinse collection; (4) fine washing collection and carrying analysis. The technology adopts innovative micro plastic sampling and separation device, which is easy to operate, save time and avoid contamination in closed system. It is suitable for on-site rapid collection and separation of seawater micro plastic samples and real-time analysis of samples.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置及方法
本专利技术涉及微塑料采样技术，属于海洋环境监测领域，海洋微塑料的在线监测，尤其涉及一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置及方法。
技术介绍
微塑料的尺寸通常是小于5.0mm不同形态塑料的统称，包括塑料粒料、微纤维、塑料颗粒、泡沫塑料和薄膜等形态。近年来，微塑料成为全球海洋及河口海岸环境中备受关注的新型污染物。在水动力环境中，微塑料会通过漂移、沉降、再悬浮、生物迁移、有机污染物吸附等物理、化学、生物等多反应过程，对海洋生物和人体健康造成潜在威胁，如通过摄食效应对生物产生物理危害，且可以释放自身有毒化学物质和表面富集环境中重金属和有机污染物对生态环境与生物体产生化学危害。由于海洋环境中微塑料组成类型和形状大小的多元化以及低样本量特点，海水微塑料的取样和处理方法，决定了所取得微塑料样品的质量与数量。目前海洋监测中常用的海水微塑料取样方法为拖网法，但该方法步骤繁琐、操作复杂，样品的采集、分离、消解、富集过程均需单独进行，同时使样品长时间暴露在开放环境中，极易受到沾污，不适于海水微塑料的即时观测。因此，提供一种便携式的、操作简单的、不易沾污的技术方案是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术提供一种简易便携式海水中微塑料现场采样及前处理装置和采样分离的方法，通过以下技术方案实现。一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置包括外壳、设置在外壳上端的进水口、第一筛网、第二筛网、设置在外壳下端的出水口、喷淋头、排气口、设置在外壳内与进水口连接的电热超声发生装置、设置在外壳外与进水口连接的压力流量控制装置。电热超声发生装置包括内壳、第二电源、超声振子、电热丝和开关。内壳将电热超声发生装置隔离在密闭的空间内，防止样品与加热环和超声振子接触导致沾污或损失。加热丝呈环形，超声振子位于加热环内侧。电热超声发生装置是恒温加热超声装置。优选地，电热超声发生装置恒温60°C，此温度效果最好。流量控制装置包括第一电源、流量控制器和压力报警器。外壳内进水口处设有第一开关片，喷淋头处设有第二开关片，第一开关片和第二开关片均为聚四氟乙烯材料。优选地，第一筛网是不锈钢材料，第二筛网是聚四氟乙烯材料。压力流量控制装置与水泵连接，进水口处设有第一阀门，出水口出设有第二阀门，喷淋头、注射器和加压泵通过三通阀连接。本采样装置包括水路组件与电路控制组件。水路组件为主要的管路与采集与反应室，简称分样室，是一个封闭的体系。分样室为透明聚四氟乙烯材料制成，内部内置聚四氟乙烯筛网，根据采样要求可配置不同孔径。分样室上部为海水进样口，为螺纹结构，可与采样水泵相连，进样口内部放置5.0mm孔径不锈钢筛网，用以截留水样中体积较大的杂质。分样室内上层安置60℃恒温加热与超声装置，用以微塑料样品中杂质的分离与消解步骤。分样室下部设置三个出口，分别为出水口，用以排出过滤后的水样；中间安置喷淋进样装置，下侧连接三通阀与加压泵，用以消解与分离步骤中向分样室内通入高纯水与消解剂；此外装置配有一个排气口，在分离与消解步骤中开启以保持装置内部大气压力的恒定。分样室内部与进样口、喷淋头相连的部分安置一层聚四氟乙烯材料的可控开关片，以保持反应装置的密闭性并防止样品流失或沾污。完成一次样品的采集与分离后，可将分样室倒置，将收集的样品通过高纯水冲洗，洗脱下筛网，通过进样口排出，进样口处可根据需要连接抽滤装置，过滤收集样品并进行下一步分析。电路控制组件包括两部分。装置内部一套完整的电热超声发生装置，即60℃恒温加热环与超声振子，分别进行反应过程中样品的加热与超声发生部分。两个装置的启用及关闭由分样室外侧壁上的开关分别控制。60℃恒温加热环由五层均匀分布的花瓣状电热丝环组合而成，用以样品消解过程中反应液的加热。超声振子位于加热环内侧，内部安置8个超声振子，用以样品消解过程中促进反应物混合均匀以及反应进行的充分性。加热环与超声振子外层整体包覆一层耐腐蚀、导热性能好的氧化铝陶瓷材料作为外壳，与反应室隔开，以防止反应过程中样品与加热环和超声振子接触导致沾污或损失。装置外部包括一套完整的压力流量控制装置，由电源、流量控制器和压力报警器分别组成，在样品过滤步骤中，分别负责控制过滤水样的体积并监测进水管路中压力的变化。当由于管路堵塞造成装置内部压力过大时，压力报警器会发出提示，可通过清理或更换进水口处筛网疏通管路，继续过滤。本专利技术还提供了利用所述装置进行海水微塑料样品的采集与分离的实施方法，所述方法包括以下步骤：（1）采集水样时，进样口与分样室内部分别放置所需孔径筛网，连接压力流量控制装置，打开第一阀门与进样口第一开关片，关闭排气孔与喷淋头第二开关片，打开出水口第二阀门，通过流量控制器定量过滤固定体积的水样，收集的微塑料样品富集在分样室内部的聚四氟乙烯筛网上。（2）结束水样采集后，关闭进样口与出水口第一阀门和第二阀门，移除进样口处筛网、水泵与压力流量控制装置，将分样室倒置，进行样品的洗脱、消解与分离。（3）喷淋头部分通过三通阀分别连接高纯水发生器与消解剂注射器，打开排气口和第二开关片，保持第一开关片处于关闭状态。将三通阀打开至喷淋头与高纯水发生器相连状态，打开两者之间的加压泵，通过加压喷淋的高纯水将筛网上富集的微塑料样品冲洗下来，富集在分样室底部。（4）冲洗过程结束后，将三通阀打开至喷淋头与消解剂注射器相连的状态，通过注射器向分样室加入消解液，打开电热超声发生装置，进行微塑料样品中杂质的消解，消除其中混杂的或微塑料表面沾附的生物有机组分。（5）消解结束后，关闭电热超声发生装置，进样口处连接抽滤装置，打开进样口第一阀门和第一开关片，打开三通阀至喷淋头与高纯水发生器相连状态，将反应液与样品通过原进样口排出，并通过抽滤装置上的滤膜过滤收集；反应液过滤结束后，打开喷淋头，冲洗分样室内壁，确保内壁无样品残留，同时进行滤膜上样品的清洗。（6）清洗结束后，可得到覆盖有海水微塑料样品的滤膜，收集滤膜，可保存后带至实验室或直接进行现场测定。本技术方案采用创新的微塑料采样、分离装置，操作简便，节省时间，封闭体系避免沾污，适用于海水微塑料样品的现场快速采集与分离，以及样品的即时分析。附图说明图1：本专利技术的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置结构主视图；图2：本专利技术的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置结构俯视图；图3：本专利技术的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置及方法实施例过滤分离过程示意图；图4：本专利技术的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置及方法实施例消解分离过程示意图。其中：1.外壳；2.电热超声发生装置；201.超声振子；202.电热丝；203.内壳；204.开关；205.第二电源；3.压力流量控制装置；301.流量控制器；302.压力报警器；303.第一电源；4.第一筛网；5.第二筛网；6.第一开关片；7.第二开关片；8.出水口；9.排气口；10.喷淋头；11.注射器；12.加压泵；13.第二阀门；14.第一阀门；15.进水口；16.水泵；17.抽滤装置；18.高纯水；19.消解剂；20.三通阀；21.分样室；22.废液。具体实施方式下面通过实施例对本技术方案所述的简易便携式海水微塑料采样及前处理的装置与在线操作方法进一步予以说明。实施例1一种便携式海水微塑料采样及前处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：包括外壳、设置在外壳上端的进水口、第一筛网、第二筛网、设置在外壳下端的出水口、喷淋头、排气口、设置在外壳内与进水口连接的电热超声发生装置、设置在外壳外与进水口连接的压力流量控制装置。

【技术特征摘要】
1.一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：包括外壳、设置在外壳上端的进水口、第一筛网、第二筛网、设置在外壳下端的出水口、喷淋头、排气口、设置在外壳内与进水口连接的电热超声发生装置、设置在外壳外与进水口连接的压力流量控制装置。2.根据权利要求1所述的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：电热超声发生装置包括内壳、第二电源、超声振子、电热丝和开关。3.根据权利要求2所述的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：加热丝呈环形，超声振子位于加热环内侧。4.根据权利要求3所述的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：电热超声发生装置是恒温加热超声装置。5.根据权利要求4所述的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：电热超声发生装置恒温60℃。6.根据权利要求1所述的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：流量控制装置包括第一电源、流量控制器和压力报警器。7.根据权利要求1-5任一所述的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：外壳内进水口处设有第一开关片，喷淋头处设有第二开关片，第一开关片和第二开关片均为聚四氟乙烯材料。8.根据权利要求1-5任一所述的一种便携式海水微塑料采样及前处理的装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：高楠，王茜，孙中梁，孔祥峰，张艳敏，褚东志，袁达，吕婧，吴丙伟，张颖，张颖颖，曹煊，刘岩，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37