一种原位水体微塑料检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及环境检测和净化污染物技术领域，具体涉及一种原位水体微塑料检测装置及其检测方法。该原位水体塑料检测装置，包括流道；流道入口处设有大孔径滤网，出口处由内向外依次设有小孔径滤膜和加热电阻网；流道中段嵌入安装有水泵、流量计、生物裂解喷洒器、光学检测仪器、超声波发生器和风机。该检测装置及其检测方法可以实现各种复杂环境的实时水体微塑料检测。料检测。料检测。

【技术实现步骤摘要】
一种原位水体微塑料检测装置及其检测方法


[0001]本专利技术涉及环境检测和净化污染物
，具体涉及一种原位水体微塑料检测装置及其检测方法。

技术介绍

[0002]由于多数微塑料降解缓慢，会在自然环境中不断积存，使污染程度加剧恶化，因此，水体微塑料污染已成为一个严重而又广泛的全球性环境议题。
[0003]现有的微塑料研究方法都是以“水体取样
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实验室分析”为主，受限于检测原理，无法实现微塑料质量的原位直接检测。微塑料在运输过程中会发生老化、破碎，这将影响检测结果的准确性。而且采样和检测方法的不同，很多研究结果表现形式也截然不同，对微塑料污染程度没有统一的评判标准，微塑料的检测艰难险阻。除了以上方法，新研究出了TGA(热重分析法)，即在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的热分析技术，可以绘制微塑料定量标准曲线，从而能对微塑料的质量含量有定量的分析，此种方法对环境温度要求高，原位检测的不确定性明显，而且只能判断出质量含量，对颗粒浓度却无法判断，不能完整的检测出微塑料的各个指标。
[0004]中国专利CN 111175199 A公开了一种海水微塑料快速自动多功能检测设备及其方法，其目的是缩短检测时间，减少由时间引起的检测结果一致性差的问题，但不具有体现海水的原位、现场或在线检测的功能，例如没有自适应的检测范围调整和节能的控制策略。
[0005]因此，发展原位的水体微塑料探测装置，是未来微塑料精准检测的大势所趋。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种原位水体微塑料检测装置及其检测方法，该检测装置及其检测方法可以实现各种复杂环境的实时水体微塑料检测。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0008]一种原位水体塑料检测装置，包括流道；所述流道入口处设有滤网，出口处由内向外依次设有滤膜和加热电阻网；所述流道中段安装有水泵、流量计、生物裂解喷洒器、光学检测仪器、超声波发生器和风机。
[0009]所述流道入口处安装有液位传感器，出口处安装有电子阀门。
[0010]所述流道用于检测水体的流通。所述水泵，用于向流道内抽入足量的待检测水体。所述水泵上方设有流量计，流量计用于控制进入流道的待检测水体的液体量，即检测量。所述生物裂解喷洒器，用于向流道内喷洒生物裂解液，将在流道中流淌的待检测水体中的微生物分解掉，提高检测精度。所述超声波发生器，用于对待检测水体中的生物杂质的细胞进行分层处理。所述风机，用于将超声波发生器处理后的细胞层吹至流道外侧，排出检测装置。所述光学检测仪器包括数据采集单元和数据处理单元。所述数据采集单元为摄像头。所述数据处理单元相当于控制器和执行器。经过预处理的检测水体流经光学检测仪器时，光学检测仪器对流经的检测水体拍照，采集待检测水体的显微结构图像，将采集的数据发送
至光学检测仪器的数据处理器进行处理。所述数据处理器还用于通过流道入口处的液位传感器和流道出口处的电子阀门，对整个流道中的检测水体的流量进行控制。所述光学检测仪器安装在流道的后端，光学检测仪器要位于对相机有较好的连续光源的环境下且水流速度均匀的位置。
[0011]进一步的，所述大孔径滤网包括滤网主体和开设在滤网主体上的若干过滤孔一，所述过滤孔一的孔径的取值范围为1mm～1cm；所述大孔径过滤网采用不锈钢滤网。
[0012]进一步的，所述小孔径滤膜包括滤膜主体和开设在滤膜主体上的若干过滤孔二，所述过滤孔二的孔径的取值范围为1nm～10μm；所述小孔径滤膜采用离子微孔膜。与传统的网状滤膜相比，离子微孔滤膜最大的特点是具有真实几何意义上的孔径，孔径尺寸可在很宽的范围内(0.01
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15μm)严格控制，孔径大小均匀一致。离子微孔滤膜具有较高的分离选择性，绝对截留大于孔径的任何微粒，分离效率能达到100％。离子微孔滤膜选用聚酯膜材，不吸收滤液中的物质，可防止滤液中有效成分被吸收而损失，不会有任何可迁移的物质到滤液中，因而不会污染滤液。
[0013]进一步的，所述生物裂解喷洒器采用的是根据林业生物防害的药剂喷洒结构改装而成，在管道上下方都放置喷洒装置能对流过的流体裂解，裂解完的的流体经流道的出口流出至光学检测仪器。生物裂解喷洒器嵌入安装在管道上，安装时要保证管道的封闭性。
[0014]进一步的，所述光学检测仪器采用可见光检测仪、红外光谱仪或拉曼光谱仪中的任意一种。
[0015]进一步的，所述超声波发生器则采用电路板控制信号传递超声波发射器，产生相应频率的超声波将微塑料高速震动至流体表面，随后排出流体管道，减少微塑料污染。
[0016]本专利技术还涉及一种上述原位水体塑料检测装置的检测方法，该方法包括以下步骤：
[0017]S1、进样
[0018]将本专利技术所述的检测装置放置在需微塑料检测位置，如家用水管进水口，水库检测阀，深海检测区域等位置处。打开水泵，抽取设定体积的待检测水体，待检测水体由流道入口进入到流道中，在待检测水体经过大孔径滤网时，待检测水体中的部分杂质被大孔径过滤网过滤掉，利用设置在水泵上的流量计采集每次进样的待检测水体的体积。
[0019]S2、前处理
[0020]经过大孔径滤网过滤后的待检测水体沿流道继续向前流淌，当待检测水体流经生物裂解喷洒器时，生物裂解喷洒器向流道中的待检测水体喷洒生物裂解液，生物裂解液将待检测水体中的部分微生物杀死，当裂解装置中的液体流出时，其中的部分微生物杀死，这样减少了微塑料检测的干扰。当待检测水体流经超声波发生器时，利用超声波发生器发出的超声波将待检测水体中的水体微生物、浮游生物或微生物尸体进行震动粉碎，提高微塑料检测的准确性。
[0021]S3、富集
[0022]经前处理后的待检测水体到达小孔径滤膜处，待检测水体中的微塑料富集到小孔径滤膜上，其余物质随待检测水体通过小孔径滤膜后由流道出口流出。采用风机对富集在小孔径滤膜上的微塑料进行风干，采用加热电阻网对富集在小孔径滤膜上的微塑料进行加热烘干。
[0023]S4、光学检测
[0024]采用光学检测仪器对富集在小孔径滤膜上的微塑料进行检测，获取微塑料的种类及浓度。光学检测的目的是检测微塑料的种类和其对应的浓度，在小孔径滤膜上，先采用显微摄像头以成像的方式对微塑料的数量做一个估计，再用拉曼与红外光谱利用不同微塑料物理性质不同确定微塑料的种类。
[0025]和现有技术相比，本专利技术的优点为：
[0026](1)本专利技术采用流道式设计，使待检测液体在流道中流动的过程中即可在原位复杂的环境中建立一个密闭的空间，在原位环境中对待检测液体中的微塑料种类及浓度进行检测，提高检测结果的准确性及检测效率。基于不同种类的微塑料在形态上具有明显区别，本专利技术利用区分算法对微塑料的种类进行统计输出，从而实现了实时在线的输出微塑料的颗粒浓度以及颗粒种类。本专利技术所采用的算法的执行环境的控制器采用嵌入式系统，计算速度快，体积小，降低各单元相互配合的复杂度，又可以极大的减小仪器体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位水体塑料检测装置，其特征在于：包括流道；所述流道入口处设有滤网，出口处由内向外依次设有滤膜和加热电阻网；所述流道中段安装有水泵、生物裂解喷洒器、光学检测仪器、超声波发生器和风机。2.根据权利要求1所述的一种原位水体塑料检测装置，其特征在于：所述流道入口处安装有液位传感器，出口处安装有电子阀门。3.根据权利要求1所述的一种原位水体塑料检测装置，其特征在于：所述流道用于检测水体的流通；所述水泵，用于向流道内抽入足量的待检测水体；所述水泵上方设有流量计，流量计用于控制进入流道的待检测水体的液体量，即检测量；所述生物裂解喷洒器，用于向流道内喷洒生物裂解液，将在流道中流淌的待检测水体中的微生物分解掉；所述超声波发生器，用于对待检测水体中的生物杂质的细胞进行分层处理；所述风机，用于将超声波发生器处理后的细胞层吹至流道外侧，排出检测装置。4.根据权利要求1所述的一种原位水体塑料检测装置，其特征在于：所述光学检测仪器包括数据采集单元和数据处理单元；所述数据采集单元为摄像头；所述数据处理单元包括控制器和执行器；所述光学检测仪器，用于对流经的待检测水体拍照，采集待检测水体的显微结构图像，将采集的图像数据发送至光学检测仪器的数据处理器进行处理；所述数据处理器，还用于通过流道入口处的液位传感器和出口处的电子阀门，对于整个流道中的待检测水体的流量进行控制。5.根据权利要求1所述的一种原位水体塑料检测装置，其特征在于：所述滤网为大孔径滤网；所述大孔径滤网包括滤网主体和开设在滤网主体上的若干过滤孔一，所述过滤孔一的孔径的取值范围为1mm～1cm；所述大孔径...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈池来，袁凡，高晓明，许安，郑重，李跃，杨晨光，陈家金，刘赟，曹会彬，朱利凯，李文波，王贵师，张瑞，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：