一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法；采样装置由太阳能电池板、光伏发电系统、直流稳压电源、泡沫浮板、圆筒电极、金属杆、固定装置七个部分构成；采样时根据采样点的深度调整电极位置，使圆筒侧面与水流方向平行，外加电压进行采样。与现有技术相比，本装置可以实现水体中微塑料的原位采样，并且避免了传统采样技术中筛网堵塞或样品体积过大运输不便的问题。塞或样品体积过大运输不便的问题。塞或样品体积过大运输不便的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法


[0001]本专利技术属于微塑料采样
，尤其涉及一种针对水体中微纳米塑料污染水平定量检测所需的原位采样装置及方法。

技术介绍

[0002]人类活动向水环境中排放了大量的塑料垃圾，这些塑料垃圾在水力剪切、光降解、生物降解等作用下会分解为粒径更小的微纳米塑料。微纳米塑料因为其较大的比表面积，容易吸附环境中的多氯联苯、双酚A等有机污染物，被鱼类误食后经由食物链对人体产生较大的危害。目前水体中微塑料的采样主要有大体积采样和浓缩体积采样，大体积采样操作费时费力运输不便；浓缩体积采样筛孔过小时滤膜容易堵塞，网孔过大时会遗漏水体中粒径较小的纳米塑料，从而影响环境介质中微纳米塑料的定量分析结果。
[0003]已有的专利技术主要通过优化滤网孔径和采用分级过滤的采样方式来提高采样效率，但都无法彻底解决上述问题。本专利技术提出一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法，可以有效避免筛网堵塞、采样体积过小的问题，简单易行。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法。
[0005]该采样装置由太阳能电池板、光伏发电系统、直流稳压电源、泡沫浮板、圆筒电极、金属杆、固定装置七个部分构成。以两张负载有电极溶液的石墨纸作为阳极和阴极，利用微纳米塑料的带电性，在电场作用下，使微纳米塑料定向移动到电极附近而被负载有电极材料的石墨纸电极吸附，从而实现对水体中微纳米塑料的原位采集。/>[0006]上述太阳能电池板面积为1～10m2，用于采集太阳能供电。
[0007]上述光伏发电系统型号为利频800W65AH，输出220V交流电。
[0008]上述直流稳压电源型号为迈胜MD
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1520，用于调整输出电压。
[0009]上述泡沫浮板用于固定两根金属杆之间的间距。泡沫浮板长60cm，宽40cm，两小孔间距离为40cm，小孔孔径为0.5cm。
[0010]上述圆筒电极分为大小两个圆筒，每个圆筒分别由两个圆环和石墨纸构成。大圆筒中圆环两同心圆中内圆直径为13cm，外圆直径为15cm，圆环厚度为1cm，两同心圆之间小孔孔径为0.5cm。配置电极溶液(活性炭：碳黑：PVDF＝8：1：1)，将其涂布再石墨纸表面并烘干，再将石墨纸包裹于大圆筒的两圆环上，涂有电极溶液的一侧朝内。小圆筒圆环两同心圆中内圆直径为10cm，外圆直径为12cm，圆环厚度1cm，两同心圆之间小孔孔径为0.5cm。石墨纸上涂布电极溶液并烘干后，将其包裹于小圆筒的两圆环上，涂有电极溶液的一侧朝外。
[0011]上述金属杆为铝制L形金属杆，两边长分别为200cm和40cm，直径为0.5cm。
[0012]上述固定装置为固定环，两爪夹和十字夹。固定环内径为0.8cm，外环直径1.5cm，
利用与固定环上螺纹孔径相匹配的螺丝固定；二爪夹和十字夹均为实验室使用规格，二爪夹全长35cm，二爪夹和十字夹将采样装置固定于船体一侧或桥墩和固定桩。
[0013]上述一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样方法，其特征在于，根据采样位置和深度的要求固定好采样装置后，保持圆筒侧壁与水流方向平行，利用直流稳压电源设置电压进行采样。
[0014]相比现有技术，本申请的有益效果包括但不限于：
[0015]1)与现有的拖网采样法相比，本装置利用微纳米塑料的带电性使其在圆筒电场中定向移动到电极附近被电极负载的活性炭材料吸附，有效的避免了拖网堵塞以及拖网孔径过大导致小粒径微塑料遗失的问题。
[0016]2)与现有的大体积采样法相比，本装置在原位直接进行富集采样，克服了大体积采样过程中采样体积过大不便运输的缺陷。
[0017]3)本装置以太阳能作为能量来源，绿色环保；装置轻便、简单，便于携带运输。
附图说明
[0018]附图1是本专利技术的结构示意图
[0019]附图2是圆筒电极中圆环的结构示意图
[0020]附图3是固定装置中固定环的结构示意图
[0021]附图4是泡沫浮板的结构示意图
[0022]图示说明：附图1中，1
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太阳能电池板，2
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光伏发电系统，3
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直流稳压电源，4
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金属杆，5
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固定环，8
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导线，9
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泡沫浮板，61
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小圆环配对螺丝，62
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小圆环，71
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大圆环配对螺丝，72
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石墨纸，73
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大圆环。附图2中，63
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圆环上小孔。附图3中，51为固定环配对螺丝。附图4中，91
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泡沫浮板上小孔。
具体实施方式
[0023]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案做出进一步具体的说明。
[0024]实施例1
[0025]如图1、2、3、4所示，一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置包括太阳能电池板、光伏发电系统、直流稳压电源、泡沫浮板、圆筒电极、金属杆、固定装置。先将太阳能电池板1和光伏发电系统2相连，太阳能电池板产生电能并将电能存储在光伏发电系统中，光伏发电系统连接在直流稳压电源3上并为其供电。将两个大圆环73通过小孔63穿在金属杆4较短的一端，根据石墨纸的尺寸，调节两个大圆环之间的距离，并用大圆环配对螺丝71固定。将涂好电极溶液的石墨纸包裹在大圆环上，用夹子夹住接合部，石墨纸上涂有电极溶液的一侧朝内。之后利用相同的方法固定小圆环62，将涂好电极溶液的石墨纸包裹在小圆环上，石墨纸上涂有电极溶液的一侧朝外。将大圆筒套在小圆筒外部并保持两圆筒电极正对，将两金属杆穿过泡沫浮板上小孔91，并根据采样位置的深度，利用固定环5固定金属杆位置。利用二爪夹和十字夹将装置固定在船体的一侧或桥墩和固定桩。
[0026]实施例2
[0027]利用上述实施例1中的收集水体中微纳米塑料的采样装置采集微塑料的方法如下：根据采样点设置的位置和深度固定采样装置，保持圆筒电极侧壁与水流方向平行，用导
线连接直流稳压电源和金属杆较长的一端，利用直流稳压电源设置电压，采样完成后，收回采样装置，拆下石墨纸密封保存，用于下一步测试。
[0028]最后，还需要说明的是，尽管上面已经通过本申请的具体实施例的描述对本申请进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附方案的原理和范围内设计对本申请的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本申请所要求保护的范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置，其特征在于，所述采样装置由太阳能电池板、光伏发电系统、直流稳压电源、泡沫浮板、圆筒电极、金属杆、固定装置七个部分构成。2.如权利要求1所述的一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置，其特征在于，以两张负载有电极材料的石墨纸作为阳极和阴极，利用微纳米塑料的带电性，在电场作用下，使微纳米塑料定向移动到电极附近而被负载有电极材料的石墨纸电极吸附，从而实现对水体中微纳米塑料的原位采集。3.如权利要求1所述的一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置，其特征在于，所述太阳能发电板的面积为1～10m2；所述光伏发电系统型号为利频800W65AH，输出220V交流电；所述直流稳压电源型号为迈胜MD
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1520用于调整输出电压。4.如权利要求1所述的一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置，其特征在于，所述泡沫浮板用于固定两根金属杆之间的间距，长60cm，宽40cm，两小孔之间距离为40cm，小孔孔径为0.5cm。5.如权利要求1所述的一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置，其特征在于，所述圆筒电极分为大小两个圆筒，每个圆筒分别由两个圆环和石墨纸构成。大圆筒中圆环两同心圆内圆直径为13c...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪磊，薛一宁，杨金涛，卢会霞，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：