一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置及使用方法与流程

本发明涉及一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置及使用方法。

背景技术：

1、微塑料在近年来已成为全球环境中备受关注的一类新型污染物，由于其尺寸小、比表面积大、易吸附、难降解等特点，影响各类污染物的迁移转化。然而当前对陆地环境中尤其是农田土壤微塑料的研究，尚未形成完善的调查监测方法体系。现有技术中，也有用于实验室中的分离系统，但通常需要对土壤进行前消解处理或后消解处理，使土壤中包含了大量的干扰消化溶剂，影响回收效果，为后期的研究带来不利因素。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置及使用方法，土壤在密度浮选液中经搅拌、曝气，使含有微塑料的悬浮液在密度分离的作用下溢流，并通过重力沉降、真空抽滤实现土壤微塑料的分离提取、浮选液的循环利用等流程，实现对粒径20 μm-5 mm微塑料的连续分离。另外，通过比选浮选液的种类、密度和流速，调整曝气流量、搅拌速度、溢流沉降时间等参数，得到最优化的工作参数。在最优工作参数下，微塑料回收率可达85%以上。本发明装置能够实现土壤微塑料的高效分离和实际的回收利用，易于操作，自动化程度高，分离效果好。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，包括浮选溢流单元、沉降单元、微塑料抽滤单元和浮选液储存单元，所述浮选溢流单元、沉降单元、微塑料抽滤单元和浮选液储存单元之间通过导管连接；

3、其中，所述浮选溢流单元对含有微塑料的悬浮液在密度分离的作用下溢流，并通过沉降单元和微塑料抽滤单元实现土壤微塑料的分离提取，最后由浮选液储存单元将浮选液储存，并进行循环利用。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述浮选溢流单元包括第一蠕动泵、样品槽、磁力搅拌器以及连接各部分之间的导管，所述导管的一端连接于溶液收集槽的下出口端，所述导管的另一端连通样品槽，且导管位于溶液收集槽和样品槽中间端设置有第一蠕动泵，所述第一蠕动泵用于将溶液收集槽内的浮选液导入样品槽，所述样品槽设置于磁力搅拌器上。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述沉降单元包括空气泵、气体流量计和沉降槽，所述空气泵通过导管与气体流量计连接，所述导管末端通入沉降槽中。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述微塑料抽滤单元包括布氏漏斗、滤膜、抽滤瓶和真空抽滤装置，所述真空抽滤装置通过导管连接抽滤瓶的上出气口，所述滤膜设置于布氏漏斗中，所述布氏漏斗与抽滤瓶通过橡胶塞组合。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述浮选液储存单元包括第一软管球阀、第二软管球阀、过滤筛网和第二蠕动泵，所述导管的一端连接于溶液收集槽的上进口端，所述导管另一端连接于过滤筛网的出口端，所述导管位于溶液收集槽和滤筛网中间一段设置有用于提供溶液回流动力的第二蠕动泵。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述过滤筛网的进口端分两支分别连接抽滤瓶的下出液口和沉降槽的下出液口，所述抽滤瓶连接过滤筛网的导管中间接入第一软管球阀，所述沉降槽连接过滤筛网的导管中间接入第二软管球阀。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述沉降槽的进口端不高于样品槽的出口端，所述漏斗不高于沉降槽上出液口处的导管。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述沉降槽的进液口端和上出液口处处于同一水平位置，下出液口处位于上出液口处距槽底的三分之一高度。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一软管球阀和第二软管球阀并联设置，且第一软管球阀和第二软管球阀分别控制沉降槽和抽滤瓶内浮选液的流动回收。

12、一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置的使用方法，具体步骤如下：

13、s1、浮选：

14、打开第一蠕动泵使浮选液进入样品槽中，启动磁力搅拌器，将待分离样品加入样品槽中，搅拌均匀，直至混合液缓慢溢流至沉降槽；

15、s2、沉降：

16、打开空气泵，调节气体流量计，使气流均匀曝入沉降槽的溢流液中，此时溶液中低密度物质在曝气作用下留在上层，溢流的无机物质在重力作用下沉入底层，遂浮于上层的微塑料通过沉降槽的上出液口溢流至布氏漏斗中；

17、s3、过滤：

18、将滤膜置于布氏漏斗，待溢流液流出，启动真空抽滤装置，使含有微塑料的上层溶液分离出微塑料，滤液在抽滤瓶中收集，打开第一软管球阀，启动第二蠕动泵，回收抽滤瓶中溶液；

19、s4、清洗：

20、依次关闭第一蠕动泵、磁力搅拌器、空气泵、真空抽滤装置，断开真空抽滤装置同抽滤瓶间的软管，打开第二软管球阀，使沉降槽中上层溶液经过过滤筛网回收，倒出样品槽和沉降槽的沉淀物，在样品槽中加入蒸馏水，进行冲洗。

21、与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

22、1、能够实现浮选液的循环流动和重复利用，减少试剂使用量，提升提取效率。

23、2、半自动化的土壤微塑料提取装置能够简化提取流程和步骤，减少人工操作的干预。

24、3、通过磁力搅拌和曝气组合提升提取效果，通过加设沉降槽，使浮选和沉降能够同步进行，在减少提取杂质的同时，减少了处理时间。

技术特征：

1.一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：包括浮选溢流单元、沉降单元、微塑料抽滤单元和浮选液储存单元，所述浮选溢流单元、沉降单元、微塑料抽滤单元和浮选液储存单元之间通过导管连接；

2.根据权利要求1所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述浮选溢流单元包括第一蠕动泵（2）、样品槽（3）、磁力搅拌器（4）以及连接各部分之间的导管，所述导管的一端连接于溶液收集槽（1）的下出口端，所述导管的另一端连通样品槽（3），且导管位于溶液收集槽（1）和样品槽（3）中间端设置有第一蠕动泵（2），所述第一蠕动泵（2）用于将溶液收集槽（1）内的浮选液导入样品槽（3），所述样品槽（3）设置于磁力搅拌器（4）上。

3.根据权利要求2所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述沉降单元包括空气泵（5）、气体流量计（6）和沉降槽（7），所述空气泵（5）通过导管与气体流量计（6）连接，所述导管末端通入沉降槽（7）中。

4.根据权利要求3所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述微塑料抽滤单元包括布氏漏斗（8）、滤膜（9）、抽滤瓶（10）和真空抽滤装置（11），所述真空抽滤装置（11）通过导管连接抽滤瓶（10）的上出气口，所述滤膜（9）设置于布氏漏斗（8）中，所述布氏漏斗（8）与抽滤瓶（10）通过橡胶塞组合。

5.根据权利要求4所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述浮选液储存单元包括第一软管球阀（12）、第二软管球阀（13）、过滤筛网（14）和第二蠕动泵（15），所述导管的一端连接于溶液收集槽（1）的上进口端，所述导管另一端连接于过滤筛网（14）的出口端，所述导管位于溶液收集槽（1）和滤筛网中间一段设置有用于提供溶液回流动力的第二蠕动泵（15）。

6.根据权利要求5所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述过滤筛网（14）的进口端分两支分别连接抽滤瓶（10）的下出液口和沉降槽（7）的下出液口，所述抽滤瓶（10）连接过滤筛网（14）的导管中间接入第一软管球阀（12），所述沉降槽（7）连接过滤筛网（14）的导管中间接入第二软管球阀（13）。

7.根据权利要求6所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述沉降槽（7）的进口端不高于样品槽（3）的出口端，所述漏斗不高于沉降槽（7）上出液口处的导管。

8.根据权利要求7所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述沉降槽（7）的进液口端和上出液口处处于同一水平位置，下出液口处位于上出液口处距槽底的三分之一高度。

9.根据权利要求8所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置，其特征在于：所述第一软管球阀（12）和第二软管球阀（13）并联设置，且第一软管球阀（12）和第二软管球阀（13）分别控制沉降槽（7）和抽滤瓶（10）内浮选液的流动回收。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置的使用方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种土壤微塑料连续流动浮选分离装置及使用方法，包括浮选溢流单元、沉降单元、微塑料抽滤单元和浮选液储存单元，所述浮选溢流单元、沉降单元、微塑料抽滤单元和浮选液储存单元之间通过导管连接；其中，所述浮选溢流单元对含有微塑料的悬浮液在密度分离的作用下溢流，并通过沉降单元和微塑料抽滤单元实现土壤微塑料的分离提取，最后由浮选液储存单元将浮选液储存，并进行循环利用。通过比选浮选液的种类、密度和流速，调整曝气流量、搅拌速度、溢流沉降时间等参数，得到最优化的工作参数。在最优工作参数下，微塑料回收率可达85%以上。能够实现土壤微塑料的高效分离和实际的回收利用，易于操作，自动化程度高，分离效果好。

技术研发人员：熊新港,蔡紫昊,周欢,崔苏舒,李冠霖,解清杰
受保护的技术使用者：镇江新区环境监测站有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11