一种环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于环境污染物的前处理研究领域，涉及微塑料的分离浮选装置及方法，特别是针对环境土壤及沉积物样品中微塑料颗粒的分离浮选。本发明专利技术的装置包括分离反应器及过滤器两部分，利用曝气及溢流的方法对土壤或沉积物样品中的微塑料颗粒进行分离浮选。本发明专利技术的装置简单，操作简便，耗时短且高效，解决了传统微塑料分离浮选方法中操作繁琐、耗时长的不足。此外，本发明专利技术所选的浮选液高效经济且可循环使用，节约成本的同时减小了环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置及方法
本专利技术属于环境污染物的前处理研究领域，涉及微塑料的分离浮选装置及方法，特别是针对环境土壤及沉积物样品中微塑料颗粒的分离浮选。
技术介绍
微塑料一词于2004年由英国的Thompson首次提出，当时是用于描述小于50微米的塑料颗粒（Thompson,R.C.等，LostatSea:WhereisAllthePlasticScience,2004,304,838.）。2009年，在有关塑料海洋垃圾的出现、影响和归趋的国际学术研讨会上，Arthur提议“微塑料”应该包含所有小于5毫米的颗粒。目前为止对“微塑料”的尺寸还没有明确的定义，大多数人普遍认同其为粒径小于5毫米的塑料颗粒，但从直观上看，粒径小于1毫米更复合“微塑料”的定义，而且Browne通过对添马舰河口沙滩上的海洋碎片研究，发现其中小于1毫米的塑料颗粒占了65%（Browne,M.A.等,Spatialpatternsofplasticdebrisalongestuarineshorelines.EnvironmentalScience&Technology,2010,3404-3409.）。二十世纪中期以来，随着合成高分子材料的不断发展，全球范围内的塑料产品也在不断增多。由于塑料性能优良，具有质轻、化学性质稳定、良好的耐磨性、成本低等特点，因此被迅速广泛应用于生活和工业生产中。由于塑料制品的大量使用以及废弃塑料的不当处置，导致塑料污染日益严重。废弃塑料暴露在空气中，受到紫外照射、塑料间的机械碰撞、生物摄取等作用，就会分裂成更小的塑料颗粒，因而形成微塑料。微塑料由于体积较小，易被各类生物误食，也可能通过食物链威胁到人类健康。除此，微塑料中含有的各类有毒添加剂若释放到环境中，会对环境造成污染，对人类及其他生物产生危害。至今为止已在世界多地的水体、土壤及沉积物中检测到微塑料的存在，甚至在北冰洋5570米深的海底沉积物中检测到大量的微塑料颗粒（Bergmann,M.等，HighQuantitiesofMicroplasticinArcticDeep-SeaSedimentsfromtheHAUSGARTENObservatory.EnvironmentalScience&Technology,2017,11000-11010.）。2012年以前，环境样品中微塑料的浮选大多采用传统的人工筛分及浮选方式（Hidalgo-Ruz,V.等，MicroplasticsintheMarineEnvironment:AReviewoftheMethodsUsedforIdentificationandQuantification.EnvironmentalScience&Technology,2012,3060-3075.），近年来出现了一些稍有改进的微塑料浮选方法，如德国Nuelle的提出的“两步法”提取沉积物样品中的微塑料颗粒（Nuelle,M.等，ANewAnalyticalApproachforMonitoringMicroplasticsinMarineSediments.EnvironmentalPollution,2013,161-169.）等，但这些方法存在操作繁琐、耗时长等缺点。因此，研究一种操作简便、快速高效地从环境样品中分离出微塑料的装置及方法对将来的微塑料污染相关探索研究是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种操作简便、快速高效的从环境土壤及沉积物样品中分离出微塑料的装置及方法，弥补传统方法中操作繁琐、耗时长的不足。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置，其特征是：包括分离反应器部分（一）及过滤器部分（二），其中分离反应器部分（一）包括：柱状反应体6、空气泵3、气体流量计4、曝气头7、出水阀门8、出水管13、进水阀门5、进水管12、蠕动泵2、储液杯1；出水阀门8与进水阀门5均位于柱状反应体6侧壁上，曝气头7置于柱状反应体6内底部，气体流量计4位于空气泵3与曝气头7之间相连的管道上，蠕动泵2一端通过进水管12与进水阀门5相连，另一端插入储液杯1中液面以下，其目的在于将储液杯中的浮选液泵入柱状反应体中。出水管13一端连接在出水阀门8上，另一端自然下垂；其目的在于将上层浮选液及其携带的密度较小的物质传输到过滤器部分。过滤器部分（二）包括：滤膜9、回收瓶10、真空抽滤泵11；滤膜9位于出水管13下端，回收瓶10与真空抽滤泵11通过管道相连。本专利技术所述的环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置，所述柱状反应体6内部设有溢流结构14，其目的在于使上层浮选液中密度较小的微塑料及其他物质通过该结构，更便于收集。本专利技术所述空气泵3与曝气头7之间连通的管道，一端与该空气泵3连接，另一端与曝气头7连接。回收瓶10与真空抽滤泵11之间连通的管道，一端与回收瓶10上的抽气嘴连接，另一端与真空抽滤泵11连接。本专利技术进一步公开了所述的环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置进行分离浮选方法，其特征在于：利用曝气及溢流的方法对土壤或沉积物样品中的微塑料颗粒进行分离浮选。首先，出水阀门处于关闭状态，将所需浮选液倒入柱状反应体中，将空气泵打开，调节气体流量计，通入恒定的气体，通过曝气头使得气体分散成小气泡释放到浮选液中；然后，将样品从柱状反应体顶端慢慢倒入，样品全部倒入后，启动蠕动泵，将储液杯中的溶液泵入一部分至柱状反应体内，启动蠕动泵的同时打开出水阀门，上层浮选液携带着密度低的物质通过溢流结构，从出水管流出至下方的滤膜上，用真空抽滤泵进行抽真空，再用清洗液洗去盐基，最后，收集滤膜上的残留物，利用肉眼或体式显微镜观察滤膜上残留物中的微塑料颗粒。抽真空后的滤液收集在回收瓶中，重复使用。所述清洗液为去离子水。所述的浮选液为饱和氯化钠溶液，密度为1.2g/cm3、饱和碘化钠溶液，密度为1.8g/cm3按体积比1：1混合的溶液；所述的清洗液为去离子水；所述滤膜的孔径为0.45微米。本专利技术更进一步公开了所述的环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置进行分离浮选方法在快速地从土壤或沉积物样品中分离出微塑料颗粒方面的应用。实验结果显示本专利技术装置及方法可在10分钟内完成一次分离浮选，且分离浮选效果很好。本专利技术主要解决了现有土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选方法操作繁琐、耗时长等问题，主要的难点在于即省时又高效地将微塑料颗粒从样品中分离浮选出来，为此先后考察了曝气条件、浮选液中饱和氯化钠溶液和饱和碘化钠溶液的体积比等条件，最后确定上述装置及方法。本专利技术公开的环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置及方法与现有技术相比所具有的积极效果在于：（1）本专利技术提出了一种曝气及溢流的方法对土壤或沉积物样品中的微塑料颗粒进行分离浮选，并且设计了相关分离浮选装置。该装置操作简便，能够高效快速地从土壤或沉积物样品中分离出微塑料颗粒，解决了传统微塑料分离浮选方法操作繁琐、耗时长等不足，本专利技术装置分离反应器部分和过滤器两部分组成。只需加入浮选液、通入气体、再倒入样品即可快速地分离出样品中的微塑料颗粒。（2）适用范围广泛。本专利技术的装置及方法对从环境土壤及沉积物样品中分离浮选微塑料颗粒均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置，其特征是：包括分离反应器部分（一）及过滤器部分（二），其中分离反应器部分（一）包括：柱状反应体（6）、空气泵（3）、气体流量计（4）、曝气头（7）、出水阀门（8）、出水管（13）、进水阀门（5）、进水管（12）、蠕动泵（2）、储液杯（1）；出水阀门（8）与进水阀门（5）均位于柱状反应体（6）侧壁上，曝气头（7）置于柱状反应体（6）内底部，气体流量计（4）位于空气泵（3）与曝气头（7）之间相连的管道上，蠕动泵（2）一端通过进水管（12）与进水阀门（5）相连，另一端插入储液杯（1）液面以下，将储液杯中的浮选液泵入柱状反应体（6）中，出水管（13）一端连接在出水阀门（8）上，另一端自然下垂，将上层浮选液及其携带的密度较小的物质传输到过滤器部分；过滤器部分（二）包括：滤膜（9）、回收瓶（10）、真空抽滤泵（11）；滤膜（9）位于出水管（13）下端，回收瓶（10）与真空抽滤泵（11）通过管道相连。

【技术特征摘要】
1.一种环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置，其特征是：包括分离反应器部分（一）及过滤器部分（二），其中分离反应器部分（一）包括：柱状反应体（6）、空气泵（3）、气体流量计（4）、曝气头（7）、出水阀门（8）、出水管（13）、进水阀门（5）、进水管（12）、蠕动泵（2）、储液杯（1）；出水阀门（8）与进水阀门（5）均位于柱状反应体（6）侧壁上，曝气头（7）置于柱状反应体（6）内底部，气体流量计（4）位于空气泵（3）与曝气头（7）之间相连的管道上，蠕动泵（2）一端通过进水管（12）与进水阀门（5）相连，另一端插入储液杯（1）液面以下，将储液杯中的浮选液泵入柱状反应体（6）中，出水管（13）一端连接在出水阀门（8）上，另一端自然下垂，将上层浮选液及其携带的密度较小的物质传输到过滤器部分；过滤器部分（二）包括：滤膜（9）、回收瓶（10）、真空抽滤泵（11）；滤膜（9）位于出水管（13）下端，回收瓶（10）与真空抽滤泵（11）通过管道相连。2.根据权利要求1所述的一种环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置，其特征在于：所述柱状反应体（6）内部设有溢流结构（14），使上层浮选液中密度较小的微塑料及其他物质通过该结构，更便于收集。3.根据权利要求1所述的一种环境土壤及沉积物样品中微塑料分离浮选装置，其特征在于：所述空气泵（3）与曝气头（7）之间连通的管道，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢学强，韩晓昕，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12