本发明专利技术公开了一种利用铁磁效应去除水体中微塑料的装置，所述装置包括过滤预处理单元、磁化单元和磁性去除单元，三个单元依次连接，对流动水体中的微塑料实施动态去除；所述过滤预处理单元通过30目的滤网截留大粒径(>600μm)微塑料；所述磁化单元通过向水中添加纳米Fe3O4后，混合搅拌，使纳米Fe3O4吸附到微塑料表面实现微塑料的磁化；所述磁性去除单元将磁化后的微塑料被可拆卸的磁铁吸引并固定，取出磁铁，实现微塑料从水体中的去除。本发明专利技术还公开了利用上述装置去除水体中微塑料的方法，所述方法先将水体中大尺寸微塑料滤过截留，再将小尺寸微塑料通过磁性去除，弥补了现有微塑料去除技术耗时长和去除率低的缺陷。料去除技术耗时长和去除率低的缺陷。料去除技术耗时长和去除率低的缺陷。
【技术实现步骤摘要】
一种利用铁磁动态去除水体中微塑料的装置和方法
[0001]本专利技术属于水质净化及固体废弃物处理
，涉及一种利用铁磁去除水体中微塑料的装置和方法。
技术介绍
[0002]塑料自专利技术以来，对人类的生产生活造成了极大的影响。2019年，全球塑料年产量已经达到3.68亿吨，废弃的塑料在阳光、雨水、风、生物等自然因素的长期作用下，会破碎成为体积更小的碎片。粒径小于5mm的塑料碎片或颗粒被定义为微塑料，主要包括工业生产中使用的初生微塑料和由大型塑料垃圾风化后形成的次生微塑料。由于微塑料具有较高的比表面积和表面疏水性，对其他污染物具有较高的吸附能力，故可作为污染物的载体进入生物体内，并且具有生物富集效应。微塑料在各种类型的水体中均能被检测到，包括海水、淡水、生活污水，甚至自来水和瓶装水。为了降低人类和其他生物对微塑料的暴露风险，通过一定技术方法去除水体中的微塑料是亟待解决的问题。
[0003]已有的水体中微塑料去除方法主要包括物理、化学以及生物方法三个方面，但均存在一定的问题，例如过滤对于小粒径微塑料的去除效果不佳，光催化氧化法的成本过高等。因而，开发一种操作简单、快速和高效去除水体中微塑料的装置和方法至关重要。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种利用铁磁去除水体中微塑料的装置和方法，结合过滤预处理和磁性去除主处理实现水体中微塑料的动态去除，弥补了现有水体中微塑料去除技术耗时长和去除率低的缺陷。
[0005]本专利技术提供一种利用铁磁去除水体中微塑料的装置，所述装置包括过滤预处理单元、磁化单元和磁性去除单元，三个单元依次连接，实现对水流中微塑料的动态去除。
[0006]过滤预处理单元：30目的滤网截留大粒径(>600μm)微塑料；
[0007]磁化单元：向水中添加纳米Fe3O4后，混合搅拌，使纳米Fe3O4吸附到未被截留的微塑料表面实现微塑料的磁化；所述微塑料尺寸下限为20μm。
[0008]磁性去除单元：磁化后的微塑料被可拆卸的磁铁吸引并固定，取出磁铁，实现微塑料从水体中的去除。
[0009]进一步地，所述过滤预处理单元包括过滤池和滤网；所述过滤池为上部敞口容器，过滤池的外壁上部、下部分别设有过滤池进液口和过滤池出液口，过滤池进液口装有第一止水阀，30目滤网在过滤池中倾斜安置，增大水流与滤网的接触面积；所述过滤池出液口与第一水泵连接，过滤池中经过滤网过滤的水经过滤池出液口输送给第一水泵。
[0010]进一步地，所述磁化单元包括磁化池和搅拌装置；所述磁化池为上部敞口容器，磁化池的外壁上部、下部分别设有磁化池进液口和磁化池出液口；所述搅拌装置通过长杆安装于磁化池内部，且不与磁化池底部及侧壁接触，用于对磁化池中纳米Fe3O4和水体中微塑料进行搅拌；所述磁化池出液口与第二水泵连接，磁化池中经过搅拌的水经磁化池出液口
输送给第二水泵。
[0011]进一步地，所述磁性去除单元包括去除池和第一～第三磁铁；所述去除池为上部敞口容器，去除池的外壁上部、下部分别设有去除池进液口和去除池出液口；所述第一～第三磁铁安装于去除池内的底部和/或侧壁，磁铁可拆卸，用于吸引并固定磁化后的微塑料，所述去除池出水口装有第二止水阀，可控制磁性去除池的水流流出。
[0012]进一步地，所述两个相邻单元之间均用水泵和橡胶管连接。
[0013]所述第一水泵通过第一橡胶管与磁化池进液口连接，所述第一水泵可控制过滤池进入磁化池的水流。
[0014]所述第二水泵通过第二橡胶管与去除池进液口连接，所述第二水泵可控制磁化池进入去除池的水流。
[0015]本专利技术还提供一种利用前述装置去除水体中微塑料的方法，所述方法包括如下步骤：
[0016]S1：过滤：打开第一止水阀，含微塑料的水流从过滤池进液口进入过滤池，经滤网截留大粒径(>600μm)微塑料，滤网倾斜放置可以增大水流与滤网的接触面积，提高截留效率；剩余小粒径的微塑料随水流经过滤池出水口流出。
[0017]S2：磁化：经步骤S1中过滤池过滤后的水流经第一水泵和第一橡胶管进入磁化池，第二水泵处于关闭状态，加入纳米Fe3O4，由搅拌器进行混合搅拌，使纳米Fe3O4吸附至微塑料表面实现微塑料的磁化。
[0018]S3：磁性去除：S2步骤结束后，开启磁化池后的第二水泵，水流经去除池进水口流入磁性去除池，去除池的第二止水阀处于关闭状态，去除池内的底部和/或侧壁贴有可拆卸的方形第一～第三磁铁，表面吸附有纳米Fe3O4的微塑料即磁化后的微塑料，被吸引到第一～第三磁铁表面。取出去除池内的底部和/或侧壁上吸有微塑料的可拆卸式第一～第三磁铁，实现了微塑料的磁性去除。然后打开去除池的第二止水阀，微塑料去除处理后的水流经去除池出水口流出。
[0019]进一步地，步骤S2中所述纳米Fe3O4粒径<30nm，浓度维持在1.3g/L，室温下搅拌，搅拌时间为150min，搅拌结束后开启磁化池后的水泵。
[0020]进一步地，步骤S3中水流全部流入去除池后再静置约10
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30min，使磁铁更加充分地吸引并固定磁化后的微塑料，静置结束后，再打开磁性去除池的第二止水阀。
[0021]进一步地，所述微塑料去除率>90％。
[0022]本专利技术具有如下有益的技术效果：
[0023]本专利技术利用铁磁效应除水体中的微塑料，所用磁性材料纳米Fe3O4常见易得，操作过程快捷简单，微塑料去除率>90％，弥补了传统去除方法耗时长、去除效率低的缺陷，为水体中微塑料的去除提供了一种新的思路。
附图说明
[0024]图1是利用铁磁效应动态去除水体中微塑料的装置示意图。
[0025]图1中，1
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过滤池进液口，2
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第一止水阀，3
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滤网，4
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过滤池，5
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过滤池出液口，6
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第一水泵，7
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第一橡胶管，8
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磁化池进液口，9
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搅拌装置，10
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磁化池，11
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磁化池出液口，12
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第二水泵，13
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第二橡胶管，14
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去除池进液口，15
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第一磁铁，16
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第二磁铁，17
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第三磁铁，18
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去除池，19
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第二止水阀，20
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去除池出液口。
具体实施方式
[0026]结合以下具体实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明。实施本专利技术的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本专利技术没有特别限制内容。
[0027]本专利技术公开了一种利用铁磁效应去除水体中微塑料的装置，所述装置包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用铁磁动态去除水体中微塑料的装置，其特征在于，包括：过滤预处理单元、磁化单元和磁性去除单元，三个单元依次连接，实施对水流中的微塑料动态去除；过滤预处理单元：通过孔径为30目的滤网截留尺寸>600μm的微塑料；磁化单元：添加纳米Fe3O4后，混合搅拌使其吸附到水体未被截留的微塑料的表面，导致微塑料的磁化；磁铁去除单元：磁化后的微塑料被装置内的磁铁吸引并固定，定期取出和替换新磁铁，实现去除水体中的微塑料。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过滤预处理单元包括过滤池(4)和滤网(3)；所述过滤池(4)为上部敞口容器，过滤池(4)的外壁上部、下部分别设有过滤池进液口(1)和过滤池出液口(5)，所述过滤池进液口(1)装有第一止水阀(2)，可控制水流的进入；所述30目滤网(3)在过滤池(4)中倾斜安置，增大水流与滤网的接触面积；所述过滤池出液口(5)与第一水泵(6)连接，过滤池(4)中经过滤网过滤的水经过滤池出液口(5)输送给第一水泵(6)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁化单元包括磁化池(10)和搅拌装置(9)；所述磁化池(10)为上部敞口容器，磁化池(10)的外壁上部、下部分别设有磁化池进液口(8)和磁化池出液口(11)；所述搅拌装置(9)通过长杆安装于磁化池(10)的内部，且不与磁化池底部及侧壁接触，用于对磁化池(10)中纳米Fe3O4和水体中微塑料进行搅拌；所述磁化池出液口(11)与第二水泵(12)连接，磁化池(10)中经过搅拌的水经磁化池出液口(11)输送给第二水泵(12)。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性去除单元包括去除池(18)、第一磁铁(15)、第二磁铁(16)、第三磁铁(17)；所述去除池(18)为上部敞口容器，去除池(18)的外壁上部、下部分别设有去除池进液口(14)和去除池出液口(20)；所述第一磁铁(15)、第二磁铁(16)、第三磁铁(17)安装于去除池(18)内的底部和/或侧壁，所述第一磁铁(15)、第二磁铁(16)、第三磁铁(17)可拆卸，用于吸引并固定磁化后的微塑料，所述去除池出水口(20)装有第二止水阀(19)，可控制磁性去除池的水流流出。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一水泵(6)通过第一橡胶管(7)与磁化池进液口(8)连接，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：何德富，史夏虹，高伟，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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