一种微塑料原位采集、分离与消解装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于水环境污染检测技术领域，具体涉及一种微塑料原位采集、分离与消解装置及方法，该装置包括采样系统、密度分离系统、过滤系统、反冲洗系统和电控系统；采样系统包括采样水管流量计一、泵一和关断阀一；密度分离系统包括盐溶液储存罐、盐溶液管、混合器和密度分离中心筒体组；过滤系统包括过滤装置和滤网；反冲洗系统包括消解液储存罐、加热装置、温度传感器和消解液管。本发明专利技术能够实现不同环境条件下、不同深度大量微塑料的采集，完成水体微塑料样品采集、原位密度分离与消解的一体化流程，减少各类环境因素的干扰，提高微塑料预处理过程的便捷性。

【技术实现步骤摘要】
一种微塑料原位采集、分离与消解装置及方法
本专利技术属于水环境污染检测
，具体涉及一种微塑料原位采集、分离与消解装置及方法。
技术介绍
在塑料产业为社会发展带来便利的同时，大量废弃塑料经由焚烧、填埋、直接丢弃等方式通过地表径流、大气扩散等途径进入到土壤、河流、湖泊、海洋等自然生态系统中，并在紫外线、风力、水流等多种环境因素影响下逐步破碎降解为较小尺寸的塑料碎片，其中微塑料(＜5mm)由于其尺寸小、比表面积大、疏水性强等特点成为众多持久性有机污染物、重金属等环境污染物的理想载体，微塑料在环境中较为稳定且易于迁移，广泛分布于土壤、大气及各类水体中，为全球生态环境带来严重的威胁。目前，有关微塑料的采集与预处理方法还未实现标准化和系统化。针对水体环境中微塑料的定深采集一般采用拖网法，但拖网法存在以下不足：一为此方法需借助船只拖拽，成本较高；二为样品采集的有效性很大程度上取决于拖网网目，效率较低；三为此方法容易将水体环境中较大尺寸的杂质，如水生植物等，一同截留在拖网上，增加了后续微塑料分离提取的难度。对于水体环境微塑料的分离提取一般是将采集的样品运回实验室进行单独处理，因此在样品采集、保存、运输及实验过程中环境潜在的污染源会影响数据可靠性，通过微塑料原位采集与分离提取的一体化操作可有效提高样品的回收率，例如，中国专利CN109506984A提出一种微塑料采样柱、微塑料采集装置及原位消解方法，能够实现对表层水体中微塑料富集及原位消解，但由于其结构简单且仅适用于表层水体，后续有效样品的提取处理仍较为复杂，且适用场景有限。因此，为实现针对不同水体环境中不同水深中大量微塑料的采集及原位密度分离与消解，简化操作步骤，提高数据的可靠性和准确度，减少实验误差，亟需一种适用于各类水体环境中微塑料定深采集及原位预处理的一体化装置。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种微塑料原位采集、分离与消解装置及方法，能够实现不同环境条件下、不同深度大量微塑料的采集，完成水体微塑料样品采集、原位密度分离与消解的一体化流程，减少采集、原位密度分离与消解过程中各类环境因素的干扰，提高微塑料预处理过程的便捷性。为解决现有技术的不足，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术提供一种微塑料原位采集、分离与消解装置，包括采样系统、密度分离系统、过滤系统、反冲洗系统和电控系统；所述采样系统包括采样水管和采用水管上设有的流量计一、泵一和关断阀一；所述采样水管的进口端位于被采集水域内；所述密度分离系统包括盐溶液储存罐、盐溶液管、混合器和密度分离中心筒体组；所述盐溶液储存罐与盐溶液管的进口端相连；所述盐溶液管上设有泵二和关断阀二；所述混合器的进口端与采样水管以及盐溶液管的出口端相连，出口端连接所述密度分离中心筒体组的进口端；所述密度分离中心筒体组用于浮选水样中的微塑料；所述过滤系统包括过滤装置和滤网；所述滤网位于过滤装置内；所述过滤系统用于过滤流经密度分离中心筒体组的水样；所述过滤装置的底部连接有废液管；所述反冲洗系统包括消解液储存罐、加热装置、温度传感器和消解液管；所述加热装置用于加热消解液储存罐内的消解液；所述温度传感器位于消解液储存罐内；所述消解液储存罐与消解液管的进口端连接；所述消解液管上设有流量计二、泵三和关断阀四；所述消解液管的出口端与过滤装置的进口端或出口端相连；所述电控系统与流量计一、泵一、关断阀一、泵二、关断阀二、加热装置、温度传感器、流量计二、泵三和关断阀四电连接。优选的，所述采样系统还包括沉子、进水过滤嘴和悬浮固定组件；所述进水过滤嘴位于采样水管的进口端；所述进水过滤嘴设有至少两级格栅，所述格栅通过卡槽一固定于进水过滤嘴外侧部；所述格栅的孔径由外至内递减，最内侧的格栅孔径不大于5mm；所述沉子与进水过滤嘴的下端连接；所述悬浮固定组件固定于沉子上方的采样水管上；所述悬浮固定组件包括浮子组、连接杆和定位圆筒，所述浮子组包括四个浮子球；所述浮子球通过连接杆与定位圆筒固定连接；所述定位圆筒位于浮子组的几何中心，套设于采样水管外表面，通过卡箍与采样水管固定连接。优选的，所述盐溶液储存罐上端设有柱塞一，侧面下部设有水位传感器一和药品回收口一，底部与所述盐溶液管的进口端相连；所述水位传感器一和电控系统电连接。优选的，所述密度分离中心筒体组包括依次叠加的一层筒体、二层筒体、三层筒体和四层筒体；所述一层筒体、二层筒体、三层筒体和四层筒体均为圆柱形，直径相同，同心分布；所述一层筒体包括圆周侧面一、底板和位于顶部的层间隔板；所述底板与圆周侧面一的底端固定连接；所述层间隔板与圆周侧面一的顶端固定连接，层间隔板中心设有层间隔板中心孔；所述一层筒体内部设有涡旋形进水通路，底部和混合器的出口端相连；所述二层筒体包括圆周侧面二和位于顶部的穿孔承托层；所述二层筒体固定于一层筒体上方；所述二层筒体内设有旋转布水器；所述旋转布水器与层间隔板中心孔固定连接；所述穿孔承托层设有花状通孔；所述三层筒体包括圆周侧面三；所述三层筒体固定于二层筒体上方；所述三层筒体内设有斜板组；所述斜板组包括多个平行设置的斜板，所述斜板底端与穿孔承托层固定连接，两侧和圆周侧面三的内侧固定连接，斜板上端与圆周侧面三的顶端平齐；所述四层筒体包括圆周侧面四；所述四层筒体固定于三层筒体上方；所述圆周侧面四为薄壁溢流堰。优选的，所述圆周侧面一顶端固定有连接板一；所述圆周侧面二底端固定有连接板二，顶端固定有连接板三；所述圆周侧面三底端固定有连接板四，顶端固定有连接板五；所述圆周侧面四底端固定有连接板六；所述连接板一、连接板二、连接板三、连接板四、连接板五和连接板六均设有螺栓安装孔；所述连接板一和连接板二通过螺栓固定连接；所述连接板三和连接板四通过螺栓固定连接；所述连接板五和连接板六通过螺栓固定连接。优选的，所述旋转布水器包括旋转出水支管、旋转进水槽、陶瓷轴承、卡簧和旋转出水干管；所述层间隔板中心孔设有限位台阶；所述旋转进水槽为中空圆柱筒体一，上端面封闭，侧面设有孔洞用于固定旋转出水支管，下端面中心与竖直设立的旋转出水干管相通；旋转出水干管外侧面从上到下依次设有轴肩和卡槽二；所述卡槽二的上端面与所述限位台阶的上端面平齐；所述旋转出水支管设有6根，为一端封闭、一端敞开的中空圆柱筒体二；所述旋转出水支管水平设置，敞开的一端与旋转进水槽的侧面的孔洞固定相连；所述旋转出水支管的侧面沿水平方向设有一排出水孔；所述旋转出水支管之间的夹角为60°；所述出水孔以层间隔板中心孔为中心对称分布；所述陶瓷轴承固定于轴肩与卡槽二之间，外圈与层间隔板中心孔过盈配合，外圈下端面与限位台阶配合，内圈与上方的轴肩配合；所述卡簧固定于卡槽二上。优选的，所述斜板与穿孔承托层的夹角为60°。优选的，所述密度分离中心筒体组形状为圆柱形，密度分离中心筒体组的上端为出口端；所述密度分离中心筒体组外壁设有三层水平排列的固定安装孔一；所述过滤装置形状为圆柱形，与密度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微塑料原位采集、分离与消解装置，其特征在于，包括采样系统、密度分离系统、过滤系统、反冲洗系统和电控系统；/n所述采样系统包括采样水管和采用水管上设有的流量计一、泵一和关断阀一；所述采样水管的进口端位于被采集水域内；/n所述密度分离系统包括盐溶液储存罐、盐溶液管、混合器和密度分离中心筒体组；所述盐溶液储存罐与盐溶液管的进口端相连；所述盐溶液管上设有泵二和关断阀二；所述混合器的进口端与采样水管以及盐溶液管的出口端相连，出口端连接所述密度分离中心筒体组的进口端；所述密度分离中心筒体组用于浮选水样中的微塑料；/n所述过滤系统包括过滤装置和滤网；所述滤网位于过滤装置内；所述过滤系统用于过滤流经密度分离中心筒体组的水样；所述过滤装置的底部连接有废液管；/n所述反冲洗系统包括消解液储存罐、加热装置、温度传感器和消解液管；所述加热装置用于加热消解液储存罐内的消解液；所述温度传感器位于消解液储存罐内；所述消解液储存罐与消解液管的进口端连接；所述消解液管上设有流量计二、泵三和关断阀四；所述消解液管的出口端与过滤装置的进口端或出口端相连；/n所述电控系统与流量计一、泵一、关断阀一、泵二、关断阀二、加热装置、温度传感器、流量计二、泵三和关断阀四电连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微塑料原位采集、分离与消解装置，其特征在于，包括采样系统、密度分离系统、过滤系统、反冲洗系统和电控系统；
所述采样系统包括采样水管和采用水管上设有的流量计一、泵一和关断阀一；所述采样水管的进口端位于被采集水域内；
所述密度分离系统包括盐溶液储存罐、盐溶液管、混合器和密度分离中心筒体组；所述盐溶液储存罐与盐溶液管的进口端相连；所述盐溶液管上设有泵二和关断阀二；所述混合器的进口端与采样水管以及盐溶液管的出口端相连，出口端连接所述密度分离中心筒体组的进口端；所述密度分离中心筒体组用于浮选水样中的微塑料；
所述过滤系统包括过滤装置和滤网；所述滤网位于过滤装置内；所述过滤系统用于过滤流经密度分离中心筒体组的水样；所述过滤装置的底部连接有废液管；
所述反冲洗系统包括消解液储存罐、加热装置、温度传感器和消解液管；所述加热装置用于加热消解液储存罐内的消解液；所述温度传感器位于消解液储存罐内；所述消解液储存罐与消解液管的进口端连接；所述消解液管上设有流量计二、泵三和关断阀四；所述消解液管的出口端与过滤装置的进口端或出口端相连；
所述电控系统与流量计一、泵一、关断阀一、泵二、关断阀二、加热装置、温度传感器、流量计二、泵三和关断阀四电连接。


2.根据权利要求1所述的一种微塑料原位采集、分离与消解装置，其特征在于，所述采样系统还包括沉子、进水过滤嘴和悬浮固定组件；
所述进水过滤嘴位于采样水管的进口端；所述进水过滤嘴设有至少两级格栅，所述格栅通过卡槽一固定于进水过滤嘴外侧部；所述格栅的孔径由外至内递减，最内侧的格栅孔径不大于5mm；
所述沉子与进水过滤嘴的下端连接；
所述悬浮固定组件固定于沉子上方的采样水管上；所述悬浮固定组件包括浮子组、连接杆和定位圆筒，所述浮子组包括四个浮子球；所述浮子球通过连接杆与定位圆筒固定连接；所述定位圆筒位于浮子组的几何中心，套设于采样水管外表面，通过卡箍与采样水管固定连接。


3.根据权利要求1所述的一种微塑料原位采集、分离与消解装置，其特征在于，所述盐溶液储存罐上端设有柱塞一，侧面下部设有水位传感器一和药品回收口一，底部与所述盐溶液管的进口端相连；所述水位传感器一和电控系统电连接。


4.根据权利要求1所述的一种微塑料原位采集、分离与消解装置，其特征在于，
所述密度分离中心筒体组包括依次叠加的一层筒体、二层筒体、三层筒体和四层筒体；所述一层筒体、二层筒体、三层筒体和四层筒体均为圆柱形，直径相同，同心分布；
所述一层筒体包括圆周侧面一、底板和位于顶部的层间隔板；所述底板与圆周侧面一的底端固定连接；所述层间隔板与圆周侧面一的顶端固定连接，层间隔板中心设有层间隔板中心孔；所述一层筒体内部设有涡旋形进水通路，底部和混合器的出口端相连；
所述二层筒体包括圆周侧面二和位于顶部的穿孔承托层；所述二层筒体固定于一层筒体上方；所述二层筒体内设有旋转布水器；所述旋转布水器与层间隔板中心孔固定连接；所述穿孔承托层设有花状通孔；
所述三层筒体包括圆周侧面三；所述三层筒体固定于二层筒体上方；所述三层筒体内设有斜板组；所述斜板组包括多个平行设置的斜板，所述斜板底端与穿孔承托层固定连接，两侧和圆周侧面三的内侧固定连接，斜板上端与圆周侧面三的顶端平齐；
所述四层筒体包括圆周侧面四；所述四层筒体固定于三层筒体上方；所述圆周侧面四为薄壁溢流堰。


5.根据权利要求4所述的一种微塑料原位采集、分离与消解装置，其特征在于，
所述圆周侧面一顶端固定有连接板一；所述圆周侧面二底端固定有连接板二，顶端固定有连接板三；所述圆周侧面三底端固定有连接板四，顶端固定有连接板五；所述圆周侧面四底端固定有连接板六；所述连接板一、连接板二、连接板三、连接板四、连接板五...

【专利技术属性】
技术研发人员：白雪，季业彤，李畅，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32