基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法技术

本发明专利技术公开了基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法，使用激光光源向待检测的微塑料溶液照射可产生热量的光线，并使至少部分溶液相对其他位置产生温度差，溶液内部至少有两个温度阶梯变化，溶液中的微塑料颗粒沿着温度变化进行移动和富集；通过明场显微镜对富集区域内的微塑料分布情况进行观察，并确定富集后的微塑料颗粒所在位置，使用拉曼光谱检测对富集后的微塑料进行检测，得到微塑料的特定拉曼峰信号，并对应换算微塑料的数量。本发明专利技术结合拉曼光谱技术，对热泳富集的微塑料进行定性检测，本发明专利技术操作便捷且无需对微塑料标记，克服了低浓度微塑料检测难的技术瓶颈，可应用于微塑料的快速灵敏检测分析。应用于微塑料的快速灵敏检测分析。应用于微塑料的快速灵敏检测分析。

【技术实现步骤摘要】
基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法


[0001]本专利技术涉及微塑料处理
，特别涉及一种基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法。

技术介绍

[0002]塑料材料因为具有良好的可塑性、成本低以及耐腐蚀等优点，而在世界范围内广泛应用，而塑料用品在使用完毕后，或被遗弃进入自然环境进行分解时，塑料会受到光的氧化、沙粒、水浪等机械磨损以及生物体的生物降解，形成小的塑料碎片甚至更小的微米塑料。
[0003]其中微塑料是指直径小于5mm的塑料颗粒，由于微塑料容易被海洋生物吞食并在体内沉积。此外，由于微塑料具有较大的比表面积，这样会使得微塑料表面更容易吸附和聚集水中的有机污染物和重金属离子，这样会进一步增加了微塑料对生物的毒性。
[0004]目前，对微塑料分析需要对样品中的微塑料进行分离后进行检测，其中检测的方法主要包括热解
‑
气相色谱/质谱、傅立叶变换红外光谱法以及拉曼光谱法等。但是热解
‑
气相色谱/质谱法检测成本较高、操作复杂且耗时较长，傅里叶变换红外光谱法不适用于10μm以下的微塑料检测。相对于傅立叶变换红外光谱法，拉曼光谱法可检测到低至1μm的微塑料，但是当微塑料浓度较低时，由于拉曼信号较弱，传统的拉曼光谱法无法适用于低浓度的微塑料检测，因此对现有技术的检测方法进行改进，以提高检测效率和准确性是非常必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提出一种基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法，旨在对微塑料溶液内的微塑料颗粒物进行富集，以便于准确检测微塑料含量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出的一种基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：使用激光光源向待检测的微塑料溶液照射可产生热量的光线，并使至少部分溶液相对其他位置产生温度差，溶液内部至少有两个温度阶梯变化，溶液中的微塑料颗粒沿着温度变化进行移动和富集，激光光源并未在溶液中产生焦点以及并未产生气泡，微塑料颗粒于富集位置并未发生熔融状态；
[0008]步骤S2：明场显微镜对富集区域内的微塑料分布情况进行观察，并确定富集后的微塑料颗粒所在位置；
[0009]步骤S3：使用拉曼光谱检测对富集后的微塑料进行检测，得到微塑料的特定拉曼峰信号。
[0010]优选地，所述激光光源的激光波长为532nm，激光照射时间为10
‑
20分钟。
[0011]优选地，所述微塑料溶液盛装于容器内，容器内部的基底为镀金盖玻片，镀金盖玻片的表面镀金层厚度为30
‑
100nm，容器为PDMS槽，容器内部长
×
宽
×
高为10mm
×
10mm
×
0.1mm。
[0012]优选地，所述明场显微镜放大倍数为40倍。
[0013]优选地，与微塑料具有相关性的拉曼峰信号的峰位置位于200
‑
2000cm
‑
1位置处，以作为判断是否存在微塑料的依据。
[0014]优选地，所述特定拉曼峰信号为拉曼光谱峰强度。
[0015]优选地，盛装微塑料溶液的容器的基底下方设有设置于中心的中心电磁铁和设置于外围的外围电磁铁，中心电磁铁正上方设有若干个同心设置的加热光源，若干个加热光源可使溶液内形成同心的温度梯度变化。
[0016]优选地，微塑料溶液加入改性的四氧化三铁，溶液中微塑料颗粒与四氧化三铁颗粒结合形成悬浮颗粒物；所述中心电磁铁通电并对悬浮颗粒物吸附和集中，再关闭电源而使中心电磁铁断电并失去磁性；
[0017]通过分别控制若干个所述加热光源分别以平行光方式在溶液内部形成温度墙，所述外围电磁铁通电并在基底形成外围的磁性场；微塑料颗粒与四氧化三铁颗粒因加热而分开，微塑料颗粒向基底中心集中，微塑料穿过相邻温度墙的分界面后，移动速度加快，四氧化三铁向外围电磁铁集中。
[0018]优选地，若干个所述加热光源的温度由中心向外围逐渐减小。
[0019]本专利技术技术方案相对现有技术具有以下优点：
[0020]本专利技术技术方案通过激光照射溶液产生局部热泳效应，对溶液中的微塑料进行富集，相比于现有技术，本专利技术可增强溶液中微塑料的局部浓度，结合拉曼光谱技术对富集的微塑料进行检测，相比现有技术，本专利技术可显著提高微塑料的拉曼检测信号，提高拉曼光谱检测技术对微塑料检测的灵敏度。
[0021]另外本专利技术通过激光照射溶液对微塑料进行富集后，通过拉曼光谱技术进行检测分析，相比于现有技术，本专利技术操作便捷且无需对微塑料进行标记，可缩短微塑料检测周期。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术的基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法的工作原理示意图；
[0024]图2为本专利技术使用热泳富集技术对溶液中的微塑料进行富集后的显微镜光学图像；
[0025]图3为本专利技术使用热泳富集技术对溶液中的微塑料进行富集后，对富集到的不同个数微塑料进行拉曼光谱检测得到的拉曼光谱图；
[0026]图4为本专利技术使用热泳富集技术对低浓度的微塑料进行富集后，使用拉曼光谱技术进行检测得到的信号图；
[0027]图5为本专利技术实施例5的另一基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法的工作原理示意图。
[0028]附图标号说明：
[0029]1、容器；11、基底；2、中心电磁铁；3、外围电磁铁；4、加热光源；5、四氧化三铁颗粒；6、分界面；7、微塑料颗粒。
[0030]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]请参见图1至图4，本专利技术提出了一种基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法，首先使用激光光源向待检测的微塑料溶液照射可产生热量的光线，并使至少部分溶液相对其他位置产生温度差，溶液内部至少有两个温度阶梯变化，溶液中的微塑料颗粒沿着温度变化进行移动和富集，激光光源并未在溶液中产生焦点以及并未产生气泡，并且微塑料颗粒于富集位置并未发生熔融状态。然后通过明场显微镜对富集区域内的微塑料分布情况进行观察，并确定富集后的微塑料颗粒所在位置。最终使用拉曼光谱检测对富集后的微塑料进行检测，得到微塑料的特定拉曼峰信号。
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热泳富集技术对微塑料的高效富集和检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：使用激光光源向待检测的微塑料溶液照射可产生热量的光线，并使至少部分溶液相对其他位置产生温度差，溶液内部至少有两个温度阶梯变化，溶液中的微塑料颗粒沿着温度变化进行移动和富集，激光光源并未在溶液中产生焦点以及并未产生气泡，微塑料颗粒于富集位置并未发生熔融状态；步骤S2：明场显微镜对富集区域内的微塑料分布情况进行观察，并确定富集后的微塑料颗粒所在位置；步骤S3：使用拉曼光谱检测对富集后的微塑料进行检测，得到微塑料的特定拉曼峰信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光光源的激光波长为532nm，激光照射时间为10
‑
20分钟。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微塑料溶液盛装于容器内，容器内部的基底为镀金盖玻片，镀金盖玻片的表面镀金层厚度为30
‑
100nm，容器为PDMS槽，容器内部长
×
宽
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高为10mm
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10mm
×
0.1mm。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述明场显微镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珊，柳军，徐磊，孙浩，皮杰，钱明艳，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：