一种土壤中微塑料消解、分离提取一体的装置的制作方法

1.本实用新型属于固体废弃物处理技术领域，涉及一种土壤中微塑料消解和分离提取一体的装置。


背景技术：

2.塑料制品因便宜、轻便和可塑性等特点而被广泛使用，预计到2050年塑料的产量将达到 330亿吨。塑料的回收利用率低，进入环境的塑料通过长期的物理、化学、生物作用可进一步破碎裂解成微塑料。微塑料是指粒径小于5mm的塑料纤维、碎片、颗粒等。微塑料具有质量轻、粒径小、数量多、难降解等特性，广泛赋存于海洋、陆地水域、土壤生态系统。微塑料污染已成为全球性的环境问题是环境科学的研究热点之一。目前，对微塑料环境过程和生态风险的研究大多集中于水生环境。陆地作为塑料生产的源头，同时也是重要的汇集区，每年释放到土壤的微塑料可能是海洋的4
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23倍。尽管近两年越来越多的研究开始关注陆地环境，但土壤中微塑料的研究仍较少，仍需引起更多的重视。
3.专利cn107553776b公开了一种基于微塑料手动提取装置的微塑料手动提取方法，具体涉及微塑料手动提取装置，包括由上及下依次连接的分离筒、连接筒和混合桶，分离筒、连接筒和混合筒整体形成只具有顶部一个开口的壳体结构；连接筒内设置有用于控制流体是否流通的阀体组件；阀体组件的上方或下方设置有用于过滤微塑料的滤网；混合筒筒壁上设置有用于气体流入的通气孔。还涉及微塑料手动提取方法，在海岸带规定区域进行取样，取样后带回且烘干处理；向提取装置放入样品和分离液，进行通气、加液等操作，将析出的微塑料倒出并烘干。然而此专利未涉及对微塑料中有机杂质的处理，而有机杂质会嵌入微塑料中，易造成微塑料的团聚，从而影响微塑料的分离，所以这种微塑料提取装置和方法并不能有效地提高微塑料的回收率。
4.专利cn111426545a公开了一种快速分离土壤中微塑料的方法，该分离土壤中微塑料的方法包括：土壤样品经前消解、密度分离浮选、氧化消解处理；前消解是以质量浓度30％h2o2为氧化剂、于65
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75℃条件下对土壤样品进行消解至土壤样品颜色变为白色或灰色结束。虽然该方法在微塑料分离前先进行对土壤的预消解可以部分去除土壤中的有机杂质，一定程度上提高了分离效率，但是并没有公开有效的装置能够快速高效地提取微塑料。
5.综上所述，开发一种操作简单、回收率高、快速高效地从土壤中分离出微塑料的装置是亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种土壤中微塑料消解和分离提取一体的装置，所述装置将土壤预消解和微塑料分离的工序集成在一个装置中，克服了现有技术土壤中微塑料提取繁琐耗时、效率低下、回收率低的缺陷。
7.本实用新型提供一种土壤中微塑料消解、分离提取一体的装置，所述装置包括消解浮选单元、浮选液注液单元和过滤单元，所述浮选液注液单元可拆卸安装在所述消解浮
选单元上方，
8.消解浮选单元：用于预先对土壤进行消解以去除土壤中的有机杂质，随后浮选分离土壤中的微塑料；
9.浮选液注液单元：通过加压向所述消解浮选单元中注入浮选液；
10.过滤单元：用于过滤出浮选分离后的微塑料。
11.进一步地，所述消解浮选装置中，所述消解浮选单元包括外筒、消解浮选池和磁力搅拌加热装置，
12.所述外筒和所述消解浮选池各自为上部敞口的容器，所述消解浮选池容纳于所述外筒中，所述消解浮选池的底部与所述外筒的底部可通过焊接连接或一体成型，所述消解浮选池的侧壁和所述外筒侧壁之间的容置空间可通入冷却水，所述外筒的外壁下部设有排出口；
13.所述磁力搅拌加热装置设置在所述外筒的下方，用于对所述消解浮选池中的反应物料进行加热和搅拌均匀。
14.进一步地，所述浮选液注液单元包括鼓气泵、进气管和加液池，
15.所述加液池的上部设有密封口，所述密封口设有密封盖，所述密封盖通过所述进气管与所述鼓气泵连接，用于将所述鼓气泵中的气体加压导入所述加液池中；
16.所述加液池的底部设有出液口，所述出液口从所述加液池的底部延伸出并通入所述消解浮选单元中，用于将所述加液池中的浮选液注入位于下方的所述消解浮选池中；
17.所述加液池的内部设有高硼硅挡板，用于浮选液的短暂停留，所述高硼硅挡板位于所述出液口正上方，与所述出液口保留一定距离，所述高硼硅挡板的直径与所述加液池的内径等同。
18.进一步地，所述浮选液注液单元的底部外径小于所述消解浮选单元的上部敞口外径，使得所述浮选液注液单元恰好嵌套在所述消解浮选单元的上部敞口处。
19.进一步地，所述过滤单元包括漏斗、抽滤瓶、橡胶管和抽气泵，所述漏斗设置在所述抽滤瓶上方，所述漏斗的下方设有滤膜，用于收集所述微塑料，所述抽滤瓶通过所述橡胶管与所述抽气泵连接。
20.本实用新型还提供一种利用前述装置使土壤中的微塑料消解和分离提取一体的方法，所述方法包括如下步骤：
21.s1：消解：将土壤放入所述消解浮选池中，加入芬顿试剂，在所述磁力加热搅拌装置的作用下于50
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70℃进行消解，同时在所述消解浮选池的侧壁和所述外筒侧壁之间的容置空间通入冷却水对消解反应进行冷却；
22.s2：浮选：消解完成后，排干所述冷却水，随后根据土壤的量向所述消解浮选池中加入浮选液并搅拌均匀，静置直至所述消解浮选池中的物料分为上层的非沉淀层和下层的沉淀层，所述非沉淀层包含微塑料颗粒；
23.s3：分离：将所述浮选液注液单元安装在所述消解浮选单元的上方，然后向所述浮选液注液单元加入浮选液，浮选液暂时停留在所述高硼硅挡板上面；盖上所述密封盖后，启动所述鼓气泵，浮选液会从所述出液口注入到所述浮选消解池中，随着浮选液的加入，非沉淀层将会带着微塑料一起溢出到所述消解浮选池的侧壁和所述外筒侧壁之间的容置空间内；
24.s4：过滤：步骤s3中溢出至所述容置空间内的含有所述塑料颗粒的非沉淀层流入所述过滤单元中进行过滤，从而将微塑料和浮选液分离。
25.进一步地，所述消解温度优选为60℃。
26.进一步地，步骤s2中，所述土壤和所述浮选液的质量比为1:5。
27.进一步地，步骤s4中，所述非沉淀层从所述消解浮选单元的排出口流出、流入至所述过滤单元中，进入所述漏斗中，这时启动所述抽气泵抽去浮选液，最后微塑料会留在滤膜上。
28.进一步地，所述滤膜的孔径为5um。
29.进一步地，所述浮选溶液的密度不小于1.50g/cm3；所述浮选溶液的溶质为氯化锌。
30.进一步地，所述微塑料的回收率为>85％。
31.本实用新型具有如下有益的技术效果：
32.1、本实用新型采用消解、浮选、分离的一体装置进行土壤微塑料的消解和分离，首次将消解和浮选有机的整合到一起，这样能避免实验过程带来的干扰，尤其是大气中微塑料对实验的影响；
33.2、芬顿试剂消解目前是所有消解试剂中最好的方法，遇到的技术瓶颈就是目前没有一套装置很好的用于芬顿试剂消解，本实用新型的这个装置能够很好的解决这个问题，能够提高微塑料的回收率和缩短实验的时间。
附图说明
34.附图1为本发明的装置的整体结构示意图。
具体实施方式
35.以下结合实施例对实用新型做详细的说明：
36.如图1所示，本实用新型的一种土壤中微塑料消解、分离提取一体的装置，该装置包括消解浮选单元、浮选液注液单元和过滤单元，浮选液注液单元可拆卸安装在消解浮选单元上方，
37.消解浮选单元：用于预先对土壤进行消解以去除土壤中的有机杂质，随后浮选分离土壤中的微塑料；
38.浮选液注液单元：通过加压向消解浮选单元中注入浮选液；
39.过滤单元：用于过滤出浮选分离后的微塑料。
40.其中，消解浮选装置中，消解浮选单元包括外筒7、消解浮选池15和磁力搅拌加热装置 13，
41.外筒7和消解浮选池15各自为上部敞口的容器，消解浮选池15容纳于外筒7中，消解浮选池15的底部与外筒7的底部可通过焊接连接或一体成型，消解浮选池15的侧壁和外筒 7侧壁之间的容置空间可通入冷却水，外筒7的外壁下部设有排出口8；
42.磁力搅拌加热装置13设置在外筒7的下方，用于对消解浮选池15中的反应物料进行加热和搅拌均匀。
43.浮选液注液单元包括鼓气泵1、进气管2和加液池4，
44.加液池4的上部设有密封口14，密封口14设有密封盖3，密封盖3通过进气管2与鼓气泵1连接，用于将鼓气泵1中的气体加压导入加液池4中；
45.加液池4的底部设有出液口6，出液口6从加液池4的底部延伸出并通入消解浮选单元中，用于将加液池4中的浮选液注入位于下方的消解浮选池15中；
46.加液池4的内部设有高硼硅挡板5，用于浮选液的短暂停留，高硼硅挡板5位于出液口6 正上方，与出液口6保留一定距离，高硼硅挡板5的直径与加液池4的内径等同。
47.进一步地，浮选液注液单元的底部外径小于消解浮选单元的上部敞口外径，使得浮选液注液单元恰好嵌套在消解浮选单元的上部敞口处。
48.过滤单元包括漏斗9、抽滤瓶、橡胶管11和抽气泵12，漏斗9设置在抽滤瓶16上方，漏斗9的下方设有滤膜10，用于收集微塑料，抽滤瓶16通过橡胶管11与抽气泵12连接。
49.利用该装置实施土壤中的微塑料消解和分离提取一体的方法如下步骤：
50.s1：消解：将土壤放入消解浮选池15中，加入芬顿试剂，在磁力加热搅拌装置13的作用下于50
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70℃进行消解，同时在消解浮选池15的侧壁和外筒7侧壁之间的容置空间通入冷却水对消解反应进行冷却；
51.s2：浮选：消解完成后，排干冷却水，随后根据土壤的量向消解浮选池15中加入浮选液并搅拌均匀，静置直至消解浮选池15中的物料分为上层的非沉淀层和下层的沉淀层，非沉淀层包含微塑料颗粒；
52.s3：分离：将浮选液注液单元安装在消解浮选单元的上方，然后向浮选液注液单元加入浮选液，浮选液暂时停留在高硼硅挡板5上面；盖上密封盖3后，启动鼓气泵1，浮选液会从出液口6注入到消解浮选池15中，随着浮选液的加入，非沉淀层将会带着微塑料一起溢出到消解浮选池15的侧壁和外筒7侧壁之间的容置空间内；
53.s4：过滤：步骤s3中溢出至容置空间内的含有塑料颗粒的非沉淀层流入过滤单元中进行过滤，从而将微塑料和浮选液分离。
54.本实施例中，步骤s2中，土壤和浮选液的质量比为1:5。
55.浮选溶液的密度不小于1.50g/cm3；浮选溶液的溶质为氯化锌。
56.采用本实施例的装置得到最终微塑料的回收率为>85％。
57.以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。