主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置的制作方法

本实用新型涉及一种环境污染监测设备，特别涉及一种江河湖海的水中微塑料污染的监测采样分离装置。

背景技术：

微塑料(Microplastics)是指直径不大于5mm的塑料微粒，已成为国际广泛关注的热点问题之一。2014年，首届联合国环境大会 (UNEP1)首次将微塑料污染列入全球亟待解决的十大环境问题之一。 2015年，UNEP2将海洋微塑料列入环境与生态科学研究领域第二大科学问题，并与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列成为全球科学家共同关注的重大全球环境问题。

水体中的微塑料主要来源于人类使用含有微塑料颗粒产品导致微塑料进入环境和大块塑料垃圾分解或破碎成微小颗粒进入环境。其中，个人护理品中添加的塑料微珠(Microbeads)就是水体微塑料的环境直接来源之一。在一些个人洗漱品如沐浴乳、洗面奶、牙膏以及一些化妆品如眼影、睫毛膏、保湿霜等个人护理品中，生产过程中人为添加以聚乙烯和聚丙烯材质为主的塑料微珠。个人洗漱后，废水中塑料微珠通过下水道进入污水厂。由于塑料微珠体积小、密度轻、数量多，以当前污水厂常规处理工艺很难有效去除这些塑料微珠，而绝大部分塑料微珠会进入自然水体，最终汇入海洋而长久存在，进而通过食物链对淡水和海洋生态系统甚至人体健康造成潜在危害。大块塑料垃圾在降解过程中也会产生大量的塑料微粒，这些塑料微粒通过垃圾、土壤及地表水循环途径进入江河湖海水域中，造成微塑料污染。

由于上述情形，就需要我们随时检测水中的微塑料的含量，为水体的环境保护和治理提供检测数据。由于微塑料颗粒污染检测起步晚，在检测设备和检测方法上还缺乏准确性和科学性。检测设备也是比较原始和落后，比如水体中的微塑料颗粒采集分离便是一个值得改进的问题。

目前水体中微塑料样品采集一般是使用一种简易网袋来实现，这种网袋需要一定的孔径，放置在水流方向上，用于采集富集水中的微塑料颗粒，根据微塑料颗粒的量来确定水体中微塑料的含量。但是这种网袋都是固定孔径的单一网袋，如同浮游生物扑集装置，只能采集粒径大于网袋孔径的全部微粒物质，不能将微粒物质进行分级筛选，因而也就不能及时的检测出水中不同粒径的微塑料颗粒的含量。也不利于对水体微塑料污染程度进行科学评价。

另外上述微塑料样品采集装置都是被动式采集装置，即将采集装置放置在水流方向上，依靠水体自然流动，将水中的微塑料颗粒进行截留的。如果不是流动的水体则无法采集，或者直接取水后进行采集分离，不仅操作过程复杂，而且准确度低。

鉴于上述情形，本实用新型设计人设计了一款可以同步分离多种粒径微塑料颗粒的主动式同步采集分离装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置。可以不依靠水体流动，主动制造水流，采集同时分离不同粒径的微塑料颗粒，提高采集分析检测效率。

本实用新型的目的是这样实现的，通过设置多级滤网装置，结合取样管、流量计和水泵，将水抽吸到多级滤网装置之内，利用各级之间使用不同过滤孔隙孔径大小的滤网，通过抽吸方式使微塑料颗粒分级过滤截留到相应孔径的滤网上，实现同步分离的目的。

本实用新型的主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置。包括一端插入水中的采样管、与采样管连通的“倒U型”管、与“倒U型”管连通的多级滤网装置、与多级滤网装置连通的流量计和与流量计连通的水泵。所述多级滤网装置竖直设置，上端连接“倒U型”管；所述多级滤网装置包括至少两级滤网，每一级滤网包括竖直桶壁，竖直桶壁的下端设置有滤网桶底。上一级滤网的竖直桶壁下端与下一级滤网的竖直桶壁上端可拆卸密封连接。上一级滤网的滤网桶底的滤网孔径大于下一级滤网的滤网桶底的滤网孔径。

上述所述的主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置中，所述的多级滤网装置为两级以上滤网组合而成，滤网桶底的滤网孔径由上到下依次减小。

上述所述的主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置中，所述滤网的竖直桶壁上下两端分别设置接口装置，上一级竖直桶壁的下端接口装置与下一级竖直桶壁的上端接口装置组合密封连接。

上述所述的主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置中，所述采样管竖直设置，采样管的进水口处设置粗滤格栅，并在采样管的进水口端设置配重物，采样管上设置有刻度标志，记录采样时采样管的深度。

上述所述的主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置中，可以在所述“倒U型”管与多级滤网装置之间设置四通阀，多级滤网装置与流量计之间设置三通，所述四通阀与三通之前设置旁路水管连通；所述四通阀的第一端连接“倒U型”管，第二端连通多级滤网装置，第三端连接排空阀，排空阀连通大气，第四端连接旁路水管，四通阀可以根据需要选择连通其中的两个端口。

上述所述的主动式多粒径微塑料样品同步采集分离装置中，所述水泵设置出水口，出水口远离采样管位置

由于本实用新型设置了水泵，进而可以人工实现水体流动，可以在静态水域，不用进行位置移动就可实现不同水体深度微塑料样品的采集分离。多级滤网装置可以将水体中的微塑料颗粒分别截留在相应的滤网上，以实现同步采集分离的目的。采样管上设置的“倒U型”管可以避免多级滤网装置中的水倒流而影响样品采集的准确性。采样管上的刻度可以明确显示出采样深度，采样管口的格栅用于避免较大的物体进入本采集装置。配重物的设置有利于保持采样管的垂直度，减少采样误差。

四通阀与旁路水管和三通的设置，可以选择连通的通道，第一种选择：连通“倒U型”管和旁路水管，即打开第一端口和第四端口，可以将采样管中不需要的水样抽空，流量计统计排除的水的体积，确保采集的水样品是所需深度的必要样品；第二种选择：连通“倒U型”管和多级滤网装置，即打开第一端口和第二端口，其它端口关闭，此时处于采样状态；第三个选择：连通多级滤网装置和排空阀，即打开第二端口和第三端口，其它端口关闭，可以将多级滤网装置中的水进行排空操作，完成样品采集。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的主动式分离装结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的多级滤网装置剖面结构示意图；

图3是本实用新型四通阀的剖面结构示意图。

图中所示：1为“倒U型”管；2为旁路水管；3为多级滤网装置；4为三通；5为流量计；6为采样管；7为粗滤格栅；8为配重物； 9为四通阀；10为排空阀；11为水泵；12为水面。

301为滤网装置上端；302为第一级竖直桶壁；303为第一级滤网桶底；304为第二级竖直桶壁；305为第二级滤网桶底；306为第三级竖直桶壁；307为第三级滤网桶底；308为多级滤网装置下端。

901为四通阀第一端；902为四通阀第二端；903为四通阀第三端；904为四通阀第四端；905为阀体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作出详细说明，但该说明仅限于对本实用新型技术方案的详细解释，不用于限定实用新型的保护范围。

实施例1：如图1，是本实用新型的主动式多粒径微塑料样品同步分离装置结构示意图。该实施例通过设置水泵和三级不同粒径的滤网装置组合而成的微塑料样品同步分离装置，进而实现主动产生水流，实现不同粒径的微塑料样品同步分离。

如图1所示，本实施例的装置中，主要设置有采样管6，采样管 6垂直设置，并延伸到水面12以下，以便于从水下一定部位抽水。采样管6的上端连接一“倒U型”管1，设置“倒U型”管1的目的是不让进入该U型管1的水倒流回去影响采样精度。

如图1、图3所示，“倒U型”管1的下端连接一具有放空阀10 的四通阀9，四通阀9的第一端901与“倒U型”管1连接，第二端 902与多级滤网装置3连通，第三端903与排空阀10连接，排空阀 10与大气连通，第四端904与旁路水管2连接，上述的连接方式可以根据需要组合选择连通的端口。

多级滤网装置3的下端是一个没有阀门的三通4，该三通4一端连通多级滤网装置3，一端连通流量计5，第三端连接旁路水管2，进一步连通到四通阀9。流量计5的作用是测量确定水的流量，以计算单位体积的微塑料含量。

具体选择连通端口时可以是这样的，如图1、图3所示的连接方式，仅设置转弯直角通道阀体905，就可实现连通相邻两个端口的方式。第一个选择是连通倒U型管1和旁路水管2，即第一端901和第四端904，此时处于排废水状态；第二个选择是连通倒U型管1和多级滤网装置3，即第一端901和第二端902，此时处于采样状态；第三个选择是连接多级滤网装置3和排空阀10，即连通第二端902和第三端口903，此时处于排空多级过滤装置状态。上述转换通过旋转阀体905即可实现。

如图2所示，多级滤网分离装置3的上端301通过管路与四通阀 9连接，具体连接结构为螺纹连接，并在连接面处设置密封圈，以实现密封连接。

如图2所示，多级滤网装置3包括三级滤网，其中第一级滤网由第一级竖直桶壁302和第一级滤网桶底303构成；第二级滤网由第二级竖直桶壁304和第二级滤网桶底305构成；第三级滤网由竖直桶壁 306和第三级滤网桶底307构成。

其中第一级竖直桶壁302的下端与第二级竖直桶壁304的上端螺纹连接的形式密封连接；第二级竖直桶壁304的下端与第三级竖直桶壁306的上端以螺纹连接的形式密封连接。

如图2所示，上述的各级滤网之间的连接装置为设置在竖直桶壁上的上端设置外螺纹，竖直桶壁下端的设置外螺纹，图中未以标号标出。当外螺纹与内螺纹连接时便将上下两级滤网装置组合在一起。为了实现密封连接，需要在两级竖直桶壁之间的连接面处设置密封圈 (图中未绘出，但本领域技术人员会理解)。之所以设置螺纹结构，是为了在该多级滤网装置上可以随意组合竖直桶壁和滤网桶底，实现级数的增加或者滤网孔径的选择。

上述的整体多级滤网装置3中三级滤网桶底的过滤孔径是不同的，具体设置时根据要分离的微塑料颗粒的粒径范围进行选择。第一级滤网桶底的滤网孔径最大，第三级的滤网孔径最小，第二级的滤网孔径位于二者之间。这样就可以将混合的微塑料颗粒同步分离出来。

如图1所示，本实施例的多级滤网装置3的上下两端分别通过管路与四通阀9和三通4密封连接。多级滤网装置3上端301也就是第一级竖直桶壁302的上端也设置内螺纹，该内螺纹可以与等径水管连接，等径水管再与四通阀9通过螺纹连接。同时多级滤网装置3的下端308也通过螺纹与等径水管连接，等径水管再连接三通4，三通4 连接流量计5。

如图1所示，水泵11可以是各种形式的水泵，但是需要保证该水泵11通过设置较长的水管远离采样区域，这样水泵11的出水口可以直接排水而不会影响采样区域的测量精度。

具体在使用时，将采样管6插入水中，设置配重物8，其作用是靠重力保持采样管6尽量垂直，在采样管6的进水口设置粗滤格栅7，以5毫米孔径为宜，过滤除去大于5毫米的杂物。采样管6设置刻度，刻度可以表示采样位置的深度。

打开水泵，选择排废水状态，连接倒U型管1和旁路水管2，此时可以将采样管6内滞留的非采样深度的水不经多级滤网装置3直接排除，保证采样深度。排完废水后，选择采样状态，连接倒U型管1 和多级滤网装置3，水就会从粗滤格栅7进入采样管6，再经过倒U 型管1后，经过四通阀9进入多级滤网装置3，在多级滤网装置3内实现多粒径的同步分离采集。截留相应粒径的微塑料颗粒后，水再进入流量计5，测量水流量。然后从水泵11排除，完成一次完整的分离采集过程。在完成采集分离过程后，选择排空状态，连接排空阀 10和多级滤网装置3，水泵继续运行，直至多级滤网装置3内水样排完，关停水泵。

本实用新型实施例采用了螺纹连接的方式实现的多级滤网的组合。当然还可以采取其他连接组合方式。如旋转卡口型结构，在接口处设置旋转对接的组合装置；还可以是卡合凹口配合卡合凸块的结构；也可以是简单插拔锁紧型。总之只要完成固定组合连接，便属于本实用新型的保护范围内。

上述实施例是效果比较好的一种结构，当然如果不设置四通阀9、三通4、旁路水管2时也可以实现主动式的同步采集分离微塑料的发明目的，也应在本实用新型的保护范围内。同理，在采样管4上不设置粗滤格栅7、配重物8和采样管刻度，也都可以实现发明目的，也应在本实用新型的保护范围内。