(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201510227085.1
(22)申请日 2015.05.06
B03D 1/20(2006.01)
B03B 7/00(2006.01)
(71)申请人中国科学院烟台海岸带研究所
地址264003 山东省烟台市莱山区春晖路
17号
(72)发明人章海波 周倩 骆永明 涂晨
张瑞昌 李远
(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限
公司 21002
代理人周秀梅 李颖
(54)发明名称
方法
(57)摘要
本发明涉及环境中污染物的前处理研究领
域，特别是针对一种微颗粒塑料的连续流动分离
浮选装置及方法。装置包括通过管道及蠕动泵依
(二)及筛分回收部分(三)，本发明通过将连续
流动、气浮溢流与湿法筛分进行无缝链接，形成土
半自动化装置。本发明各部分通过蠕动泵连接，实
现连续流动功能，对大体积样品进行不间断分离
浮选。此外，通过设计尾端的过滤回收装置，可使
浮选用的溶液进行全部回收循环利用，解决了大
体积环境样品前处理过程中耗时、费力及溶剂浪
费等问题。本发明装置已经通过对模拟污染样品
和实际污染样品的试验，取得了很好的效果，达到
了预期目标。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 106179773 A 2016.12.07
C N 106179773
A
1.一种微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置，其特征在于：包括通过管道及蠕动泵依次相连通的溶液存储部分(一)、气浮溢流部分(二)及筛分回收部分(三)，其中溶液存储部分(一)为溶液存储桶(1)，所述气浮溢流部分(二)包括空气泵(4)、气体流量计(5)、溢流收集杯(6)及磁力搅拌器(9)，所述筛分回收部分(三)包括振动筛(11)及回收槽(12)；所述溢流收集杯(6)设置在磁力搅拌器(9)上，所述样品杯(7)置于溢流收集杯(6)内，所述空气泵(4)通过管道与该样品杯(7)相连通，并在空气泵(4)与样品杯(7)之间的管道上设有气体流量计(5)；所述溶液存储桶(1)及振动筛(11)分别通过管道及蠕动泵与所述溢流收集杯(6)相连通，所述回收槽(12)位于该振动筛(11)出口的下方。
2.按权利要求1所述微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置，其特征在于：所述溢流收集杯(6)的内部设有支架(8)，所述样品杯(7)放置在该支架(8)上。
3.按权利要求2所述微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置，其特征在于：所述空气泵
(4)与样品杯(7)之间相连通的管道，一端与该空气泵(4)相连，另一端插入所述样品杯(7)内。
4.按权利要求2所述微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置，其特征在于：所述溶液存储桶(1)与溢流收集杯(6)之间的管道，一端与该溶液存储桶(1)相连，另一端插入溢流收集杯(6)内，并位于所述样品杯(7)的上方。
5.按权利要求2所述微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置，其特征在于：所述振动筛(11)与溢流收集杯(6)之间的管道，一端与该振动筛(11)相连，另一端插入溢流收集杯(6)内的底部、位于所述支架(8)的下方。
6.一种微颗粒塑料连续流动分离浮选方法，其特征在于：采用三段式对沉积物中微颗粒塑料进行连续半自动分离浮选，首先将浮选液泵入样品杯容积的四分之三，泵入后再向样品杯通入恒定的气流使气体均匀扩散，气体扩散后加入样品，而后将剩余浮选液以恒定的流量持续泵入样品杯7中得悬浮液，使低密度物质随着溢流的悬浮液溢流到溢流收集杯6中；其次，采用磁力搅拌方式对溢流收集杯进行搅拌使其中的混合液泵入到振动筛中进行湿法筛分，直至悬浮液充分溢流并湿法筛分至振动筛；最后，溢流收集杯内混合液完全转移后，更换浮选液为清洗液，用清洗液冲洗溢流收集杯，并同时将清洗液泵入振动筛中，洗去盐基，收集振动筛中的残留物，实现样品中微颗粒塑料的连续流动分离浮选。
7.按权利要求6所述的微颗粒塑料连续流动分离浮选方法，其特征在于：所述湿法筛分出的滤液自动回收进入回收槽，后续处理后可再次循环利用。
8.按权利要求6所述的微颗粒塑料连续流动分离浮选方法，其特征在于：所述清洗液泵入振动筛中时更换液体收集槽。
一种微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环境中污染物的前处理研究领域，特别是针对一种微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置及方法。
技术背景
[0002] 环境中微颗粒塑料由于其颗粒小、分布广以及对海洋生物的毒性效应等问题近年来在国际上倍受重视。环境样品中微颗粒塑料分离的传统方法是采用人工湿筛与浮选相结合的方法(Hidalgo-Ruz,V.,Gutow,L.,Thompson,R.C.,et al.,2012.Microplastics in the Marine Environment:A Review of the Methods Used for Identification and Quantification.Environmental Science&Technology 46,3060-3075.)，但该方法步骤繁琐、耗时且效率低，还可能存在筛选得到的目标物不够完全等问题。国内对海洋及海岸带环境中微颗粒塑料的研究尚属起步阶段，目前还未发现有专门针对环境样品中微颗粒塑料分离提取的技术和装置。因此，研发一种从大体积土壤或沉积物样品中快速、高效分离筛选出研究所需的微颗粒塑料方法成为开展海洋及海岸带环境中微颗粒塑料污染相关研究的基础和关键性手段，具有广阔的科研和市场应用前景。
发明内容
[0003] 本发明的目的是解决微颗粒塑料人工分离筛选过程中低效问题，提供一种微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置及方法。
[0004] 为实现上述目的本发明采用的技术方案为：
[0005] 一种微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置，包括通过管道及蠕动泵依次相连通的溶液存储部分(一)、气浮溢流部分(二)及筛分回收部分(三)，其中溶液存储部分(一)为溶液存储桶1，所述气浮溢流部分(二)包括空气泵4、气体流量计5、溢流收集杯6及磁力搅拌器9，所述筛分回收部分(三)包括振动筛11及回收槽12；所述溢流收集杯6设置在磁力搅拌器9上，所述样品杯7置于溢流收集杯6内，所述空气泵4通过管道与该样品杯7相连通，并在空气泵4与样品杯7之间的管道上设有气体流量计5；所述溶液存储桶1及振动筛11分别通过管道及蠕动泵与所述溢流收集杯6相连通，所述回收槽12位于该振动筛11出口的下方。
[0006] 所述溢流收集杯6的内部设有支架8，所述样品杯7放置在该支架8上。[0007] 所述空气泵4与样品杯7之间相连通的管道，一端与该空气泵4相连，另一端插入所述样品杯7内。
[0008] 所述溶液存储桶1与溢流收集杯6之间的管道，一端与该溶液存储桶1相连，另一端插入溢流收集杯6内，并位于所述样品杯7的上方。
[0009] 所述振动筛11与溢流收集杯6之间的管道，一端与该振动筛11相连，另一端插入溢流收集杯6内的底部、位于所述支架8的下方。
[0010] 一种微颗粒塑料连续流动分离浮选方法，采用三段式对沉积物中微颗粒塑料进行
连续半自动分离浮选，首先将浮选液泵入样品杯容积的四分之三，泵入后再向样品杯通入恒定的气流使气体均匀扩散，气体扩散后加入样品，而后将剩余浮选液以恒定的流量持续泵入样品杯7中得悬浮液，使低密度物质随着溢流的悬浮液溢流到溢流收集杯6中；其次，采用磁力搅拌方式对溢流收集杯进行搅拌使其中的混合液泵入到振动筛中进行湿法筛分，直至悬浮液充分溢流并湿法筛分至振动筛；最后，溢流收集杯内混合液完全转移后，更换浮选液为清洗液，用清洗液冲洗溢流收集杯，并同时将清洗液泵入振动筛中，洗去盐基，收集振动筛中的残留物，实现样品中微颗粒塑料的连续流动分离浮选。
[0011] 所述湿法筛分出的滤液自动回收进入回收槽，后续处理后可再次循环利用。[0012] 所述清洗液泵入振动筛中时更换液体收集槽。
[0013] 所述浮选液为饱和氯化钠溶液；清洗液为去离子水。
[0014] 本发明所具有的优点：
[0015] 本发明通过设计连续流动、气浮溢流与湿法筛分相结合的方法为环境中的微颗粒塑料污染相关研究提供一个高效、半自动化及环保的微颗粒塑料分离筛选装置。该装置针对大体积土壤、沉积物样品中微颗粒塑料的分离和筛选具有较高的工作效率，解决了大体积样品提取中分离难、耗时等问题。此外，通过设计尾端的过滤回收装置，可使浮选用的溶液进行全部回收再利用，实现环保的理念。具体为：
[0016] (1)高效性
[0017] 本发明装置为连续流动的浮选装置，可不间断进行样品的浮选分离，针对大体积量的样本中微颗粒塑料的分离筛选具有明显优势，有效缩减样本体积；同时通过自动冲洗，能充分地收集目标物质。
[0018] (2)易操作性
[0019] 本发明装置实现了半自动化分离流程，大大减少了样本前处理过程中的人工干预。同时，所有设备均为实验室常用设备，操作流程简单、易用。
[0020] (3)环保性
[0021] 本发明装置所有涉及到的设备、溶液均无毒无害；同时通过浮选液回收组件，将浮选液过滤后充分回收，并可实现循环再利用，减少溶液的浪费。
附图说明
[0022] 图1为本发明实施例提供的微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置图；其中，装置包括浮选液存储部分(一)，溢流部分(二)，筛分回收部分(三)；浮选液存储部分(一)包括：1.溶液存储桶(浮选液/清洗液)；溢流部分(二)包括：2.玻璃管；3.第一蠕动泵；
4.空气泵；
5.气体流量计；
6.溢流收集杯(10L)；
7.样品杯(2L)；
8.溢流收集杯内的固定支架；
9.磁力搅拌器；10.第二蠕动泵；筛分回收部分(三)：11.振动筛；12.回收槽。
具体实施方式
[0023] 本发明通过将连续流动、气浮溢流与湿法筛分进行无缝链接，形成土壤及沉积物样品中微颗粒塑料分离浮选的高效、半自动化装置。
[0024] 微颗粒塑料的连续流动分离浮选装置如图1所示，包括通过管道及蠕动泵依次相连通的溶液存储部分(一)、气浮溢流部分(二)及筛分回收部分(三)，其中溶液存储部
分(一)为溶液存储桶1，所述气浮溢流部分(二)包括空气泵4、气体流量计5、溢流收集杯7及磁力搅拌器9，所述筛分回收部分(三)包括振动筛11及回收槽12；所述溢流收集杯6设置在磁力搅拌器9上，所述样
品杯7置于溢流收集杯6内，所述空气泵4通过管道与该样品杯7相连通，并在空气泵4与样品杯7之间的管道上设有气体流量计5；所述溶液存储桶1及振动筛11分别通过管道及蠕动泵与所述溢流收集杯6相连通，所述回收槽12位于该振动筛11出口的下方。
[0025] 所述溢流收集杯6的内部设有支架8，所述样品杯7放置在该支架8上。[0026] 所述空气泵4与样品杯7之间相连通的管道A，一端与该空气泵4相连，另一端插入所述样品杯7内。
[0027] 所述溶液存储桶1与溢流收集杯6之间的管道B，一端与该溶液存储桶1内插入的玻璃管2相连，另一端插入溢流收集杯6内，并位于所述样品杯7的上方，同时溶液存储桶1与溢流收集杯6之间的管道B上设有第一蠕动泵3。
[0028] 所述振动筛11与溢流收集杯6之间的管道C，一端与该振动筛11相连，另一端插入溢流收集杯6内的底部、位于所述支架8的下方，同时振动筛11与溢流收集杯6之间的管道C上设有第二蠕动泵10。
[0029] 溢流收集杯6通过支架8支撑样品杯7。
[0030] 溢流收集杯6下方放置磁力搅拌器9以使溢出液均与混合。
[0031] 组成部件型号，蠕动泵(×2)(转速范围：60-600rpm)；空气泵(功率：35W)；气体流量计(量程：16-160L/h)；带有内支架的溢流收集杯(10L)；样品杯(2L)；磁力搅拌器(功率：40W，型号DJ-1)；振动
筛(100-600目可选)；回收槽(体积：10L)。
[0032] 一种微颗粒塑料连续流动分离浮选方法，采用三段式对沉积物中微颗粒塑料进行连续半自动分离浮选，首先将浮选液泵入样品杯容积的四分之三，泵入后再向样品杯通入恒定的气流使气体均匀扩散，气体扩散后加入样品，而后将剩余浮选液以恒定的流量持续泵入样品杯7中得悬浮液，使低密度物质随着溢流的悬浮液溢流到溢流收集杯6中；其次，采用磁力搅拌方式对溢流收集杯进行搅拌使其中的混合液泵入到振动筛中进行湿法筛分，直至悬浮液充分溢流并湿法筛分至振动筛；最后，溢流收集杯内混合液完全转移后，更换浮选液为清洗液，用清洗液冲洗溢流收集杯，并同时将清洗液泵入振动筛中，洗去盐基，收集振动筛中的残留物，实现样品中微颗粒塑料的连续流动分离浮选。
[0033] 所述湿法筛分出的滤液自动回收进入回收槽，后续处理后可再次循环利用。所述清洗液泵入振动筛中时更换液体收集槽。所述浮选液为饱和氯化钠溶液；清洗液为去离子水。
[0034] 其中，鼓气装置部分中气体可通过气体流量计调节并监测气流大小，以保证气体流速在一个合适的范围内，出气口处可安装鱼泡石等，保证气体在样品杯中均匀扩散。[0035] 在通气端口处可安装鱼泡石或其他有孔物件，以保证气体在样品杯中均匀分散。[0036] 筛分回收部分采用的是可振动、可调节筛孔大小的振动筛。
[0037] 通过管道和蠕动泵3将浮选液泵到样品杯7中，同时配合空气泵4提供的空气，通过气浮作用将样
品杯7中的低密度物质溢流至溢流收集杯6中；在磁力搅拌器9和蠕动泵10的共同作用下，将溢流收集杯6中的溢流液和低密度物质一起泵到振动筛11中，浮选溶液和极细颗粒的重物质经过振动筛11进入回收槽收集，低密度物质留在振动筛11上面，收
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