本發(fā)明土壤檢測(cè)，具體為一種土壤和沉積物微塑料分離自動(dòng)一體化裝置及分離方法。

背景技術(shù)：

1、微塑料，指直徑小于5毫米的塑料顆粒，是一種造成污染的主要載體。微塑料大量分散分布附著在環(huán)境的水體、土壤等環(huán)境中，進(jìn)而進(jìn)入生物食物鏈中，對(duì)動(dòng)物和人類造成極大的健康傷害，近年來已經(jīng)成為環(huán)境科學(xué)界重點(diǎn)研究的方向。

2、在對(duì)土壤和沉積物中的微塑料進(jìn)行研究之前，需要將土壤和沉積物中的微塑料顆粒進(jìn)行提取和分離，才能在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中去除其他雜質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的干擾，通常，實(shí)驗(yàn)者取得土壤或者沉積物樣品后，裝袋密封后，拿回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理，將其中的微塑料顆粒，通過浮選和消解等工序，將土壤和沉積物中的微塑料分離并消解清理，經(jīng)過過濾后在濾片上得到干燥的微塑料微粒進(jìn)行進(jìn)一步分析。

3、現(xiàn)有的分離過程需要在實(shí)驗(yàn)室中完成，實(shí)驗(yàn)過程前準(zhǔn)備工作繁多，需要準(zhǔn)備多個(gè)燒杯，連接管道，準(zhǔn)備浮選液和消解液等；在實(shí)驗(yàn)過程中還需要手動(dòng)攪拌物料，不斷加入浮選液和消解液等操作，操作極為不便，而土壤和沉淀物樣品常常數(shù)量較多，整個(gè)項(xiàng)目下來，實(shí)驗(yàn)人員要重復(fù)數(shù)十次分離操作，耗費(fèi)大量人力和時(shí)間。

4、雖然現(xiàn)有文獻(xiàn)中記載了不少關(guān)于微塑料分離提取的設(shè)備和方法，但是基本上其使用環(huán)境離不開室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，并未真正有一款能夠隨時(shí)隨地可使用，甚至可以直接在室外進(jìn)行分離操作的自動(dòng)化設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種土壤和沉積物微塑料分離自動(dòng)一體化裝置及分離方法，可以實(shí)現(xiàn)快速高效地分離和提取土壤和沉積物中微塑料，具有分離過程無需人工干預(yù)，自動(dòng)化程度高，外界環(huán)境干擾少，微塑料提取分離效率高等優(yōu)點(diǎn)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、土壤和沉積物微塑料分離自動(dòng)一體化裝置，機(jī)體內(nèi)腔安裝浮選液儲(chǔ)罐，浮選液儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)置浮選液導(dǎo)出管通入浮選筒，浮選筒上端設(shè)置溢流流道通入消解筒，消解筒旁邊設(shè)置消解液儲(chǔ)罐，消解液儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)置消解液導(dǎo)出管通入消解筒，消解筒內(nèi)連接抽濾吸管的一端，抽濾吸管的另一端連接抽濾裝置上部的漏斗，漏斗底部為玻璃濾膜，玻璃濾膜下方為抽濾罐，抽濾罐通過氣管連接真空泵；機(jī)體上端面鉸接連接機(jī)蓋。

4、浮選液為飽和nacl或nabr。飽和nacl或nabr溶液具有較大密度，絕大部分微塑料密度小于溶液密度，因此會(huì)漂浮在浮選液的上層清液中，完成分離。消解反應(yīng)可將水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)消解，消除有機(jī)質(zhì)雜質(zhì)對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的影響，并起到一定的殺菌消毒作用；消解液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%?的h2o2?。h2o2具有較強(qiáng)的氧化性，能與水體中的有機(jī)雜質(zhì)反應(yīng)消解，從而將附著在微塑料上的有機(jī)質(zhì)雜質(zhì)去除，增加獲得微塑料的純度；消解液與有機(jī)質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生的絮凝沉淀留在消解筒的下層，上層清液經(jīng)過抽濾吸管進(jìn)入到抽濾裝置中。抽濾裝置在真空泵的作用下，抽濾儲(chǔ)罐形成負(fù)壓環(huán)境，抽濾漏斗處的液體加速通過玻璃濾膜過濾，從而達(dá)到快速提取液體中微塑料的效果；

5、所述浮選筒底部安裝在筒座內(nèi)，筒座側(cè)壁安裝若干超聲振子a，筒座底部安裝加熱器a；超聲頻率為40khz。超聲儀通過超聲震蕩浮選筒內(nèi)的土壤和沉積物，使其附著的微塑料能夠快速分離，并漂浮到上層浮選液中；浮選筒的水溫維持在50±5℃，能利于土壤和沉積物顆粒分散，增進(jìn)浮選效果。

6、所述消解筒底部安裝在筒座內(nèi)，筒座側(cè)壁安裝若干超聲振子b，筒座底部安裝加熱器b。超聲儀通過超聲震蕩消解筒內(nèi)溶液，使氧化劑能快速與有機(jī)質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，加快反應(yīng)過程；消解筒內(nèi)液溫維持在50±5℃，同樣也提高消解液與雜質(zhì)的反應(yīng)速率。

7、所述抽濾罐底部通過管道連接廢液儲(chǔ)罐，管道上設(shè)置單向閥和液泵。單向閥可液泵將廢液注入廢液儲(chǔ)罐內(nèi)收集，防止廢液隨意排放，污染環(huán)境。

8、所述廢液儲(chǔ)罐底部設(shè)置廢液出口管，廢液出口管上設(shè)置電動(dòng)開關(guān)閥和液泵。當(dāng)廢液儲(chǔ)罐滿后，可以接入排出軟管，通過控制面板開啟開關(guān)閥，將儲(chǔ)罐內(nèi)廢液排出至指定池內(nèi)處理。

9、所述浮選液導(dǎo)出管一端伸入浮選液儲(chǔ)罐內(nèi)腔底部連接液泵，浮選液導(dǎo)出管直線段中部通過旋轉(zhuǎn)接頭連接，旋轉(zhuǎn)接頭固定在液儲(chǔ)罐內(nèi)壁上；旋轉(zhuǎn)接頭可實(shí)現(xiàn)浮選液導(dǎo)出管可以偏轉(zhuǎn)，不阻礙浮選筒的向上取出更換。

10、所述消解液導(dǎo)出管一端伸入消解液儲(chǔ)罐內(nèi)腔底部連接液泵，消解液導(dǎo)出管直線段中部通過旋轉(zhuǎn)接頭連接，旋轉(zhuǎn)接頭固定在消解液儲(chǔ)罐內(nèi)壁上。旋轉(zhuǎn)接頭可實(shí)現(xiàn)消解液導(dǎo)出管可以偏轉(zhuǎn)，不阻礙消解筒的向上取出更換。

11、所述漏斗內(nèi)壁側(cè)部固定設(shè)置抽濾液泵，與抽濾吸管連接。抽濾液泵將消解筒內(nèi)上層清液抽取到抽濾漏斗內(nèi)。

12、所述消解筒內(nèi)壁設(shè)置三個(gè)液位傳感器，液位傳感器與抽濾液泵信號(hào)連接。

13、所述漏斗內(nèi)腔低液位處設(shè)置液位傳感器，液位傳感器與真空泵信號(hào)連接。

14、所述廢液儲(chǔ)罐內(nèi)腔低液位處設(shè)置液位傳感器，液位傳感器與廢液出口管的液泵信號(hào)連接。

15、所述機(jī)體內(nèi)腔還放置備用浮選筒和備用消解筒。

16、設(shè)備進(jìn)行微塑料分離的操作步驟為：

17、將土壤和沉積物樣本放入浮選液儲(chǔ)罐內(nèi)，在抽濾裝置中裝入玻璃濾膜，在控制面板上選擇浮選的時(shí)間和消解的時(shí)間，關(guān)上機(jī)蓋；

18、（2）浮選液儲(chǔ)罐通過液泵和浮選液導(dǎo)出管將浮選液加入浮選筒中，直至加到液位傳感器位置，停止加液，浮選筒底部的加熱器和超聲振子開始工作到指定時(shí)長(zhǎng)；

19、（3）完成浮選工序后，浮選液儲(chǔ)罐繼續(xù)向浮選筒中加入浮選液，到達(dá)溢流口后流入消解筒內(nèi)，當(dāng)帶著微塑料顆粒的浮選液注入消解筒到達(dá)其第一個(gè)液位傳感器位置時(shí)，浮選液儲(chǔ)罐停止向浮選筒加液，消解液儲(chǔ)罐開始向消解筒通過消解液導(dǎo)出管注入消解液，當(dāng)注入消解液液位到達(dá)第三個(gè)液位傳感器位置時(shí)，消解筒底部的加熱器和超聲振子開始工作到指定時(shí)長(zhǎng)；

20、（4）完成消解工序后，抽濾漏斗的液泵開始通過抽濾吸管從消解筒抽取液體，同時(shí)抽濾漏斗中的液位傳感器感應(yīng)到有液體注入，真空泵開始工作，抽濾開始；當(dāng)消解筒的液位下降到達(dá)第二個(gè)液位傳感器位置，抽濾漏斗液泵停止工作；

21、（5）當(dāng)液位低于抽濾漏斗液位傳感器位置，真空泵延遲30秒后停止工作；在抽濾的過程中，下方抽濾罐底部設(shè)置的液位傳感器感應(yīng)到液位，排出液泵啟動(dòng)工作，將廢液排至廢液儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存；

22、（6）設(shè)備停止運(yùn)行后，開啟機(jī)蓋，將玻璃濾膜取出，即得收集的微塑料；手動(dòng)將浮選液導(dǎo)出管和消解液導(dǎo)出管撥至一邊，然后取出浮選筒和消解筒，放入備用干凈的浮選筒和消解筒，進(jìn)行下一組微塑料的分離提取工作，工作人員可以將使用過的浮選筒和消解筒進(jìn)行清理和清洗，準(zhǔn)備二次使用。

23、發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)

24、本發(fā)明改變了現(xiàn)有對(duì)土壤和沉積物微塑料的分離提取方法和所需環(huán)境，有此集成化自動(dòng)化的設(shè)備放在工具車上，隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行微塑料的分離提取工作，無需實(shí)驗(yàn)室環(huán)境限制，適用于各種微塑料提取的場(chǎng)合。

25、本發(fā)明裝置具有自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。所有液體在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中完全通過管道和液泵連通實(shí)現(xiàn)，液泵和真空泵的啟停通過液位傳感器感應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，過程無需人工參與，只需在初始將烘干后的土壤和沉積物裝入浮選筒，定時(shí)加入浮選液和消解液，定時(shí)排出廢液即可。

26、3、本發(fā)明運(yùn)行過程被機(jī)體和機(jī)蓋封閉，因此設(shè)備可實(shí)現(xiàn)完全密封運(yùn)行，環(huán)境中的雜質(zhì)無法進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部，對(duì)提取和分離的結(jié)果產(chǎn)生不良影響，所分離和提取的微塑料雜質(zhì)少。

27、4、本發(fā)明采用抽濾分離、加熱+超聲浮選和消解，過程高效快速。