一种土壤微塑料分离与提取的装置及方法与流程

1.本发明涉及农田土壤微塑料污染分离提取技术领域，更具体的说是涉及一种土壤微塑料分离与提取的装置及方法。


背景技术：

2.塑料制品依据自身质量优良、适用性广、耐用时间长的特点已普遍应用在日常生活中多个领域。正是由于其使用的广泛性，致使世界塑料产量快速增长。然而，塑料制品为人类的生活带来便利的同时，也因为其在环境中极其不易降解的特性，逐渐裂解分化形成更加难以处理的微塑料污染。微塑料是指粒径尺寸《5mm的塑料颗粒，是全球生态环境中不断增加的一种新兴污染物。目前，水体中微塑料的严重污染与危害已引起了全球广泛的重视，国内外关于微塑料污染的研究也主要集中于海洋环境，而土壤生态系统环境中微塑料污染的相关研究比较少。然而，微塑料会影响土壤中的透气性和滴灌水的运输,造成土壤质量的下降,影响作物从土壤中汲取有机肥和水分，对作物生长造成不利影响。
3.目前，已经有学者研究从土壤中分离微塑料，多是采用密度高于微塑料的提取液浸泡土壤或者沉积物样品，并充分搅拌后静置沉降后收集上清液，然后进行过滤提取微塑料。然而，这种方法不仅耗费大量时长，还因为土壤或者沉积物不易降沉，往往会造成提取到的微塑料中仍含有大量的细小土壤颗粒。
4.因此，提供一种快速高效的土壤微塑料分离与提取的装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种土壤微塑料分离与提取的装置及方法，能够更高效率地从土壤中分离并提取获得干净的微塑料。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种土壤微塑料分离与提取的装置，包括:
8.流化液形成装置，所述流化液形成装置包括流化液形成池和微型水泵；所述微型水泵设置在所述流化液形成池内部；
9.流化浮选装置，所述流化浮选装置包括初选瓶和浮选瓶；所述浮选瓶设置在所述初选瓶的内部；所述微型水泵的出口通过管道与所述浮选瓶内部连通；
10.筛分过滤装置，所述筛分过滤装置包括离心管和多个筛网；所述离心管一端延伸至所述浮选瓶内部，所述离心管另一端为离心处理出口；多个所述筛网从上到下依次设置在所述离心管内部。
11.通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
12.1)流化浮选装置包括由内至外两层分布的浮选瓶和初选瓶，更加有效地解决了土壤或者沉积物不易降沉，造成提取到的微塑料中仍含有大量的细小土壤颗粒的问题；
13.2)利用离心管对混合物进行二次离心分离，并通过离心管内多级分布的筛网作用
下，进行分级收集，更好地筛分微塑料。
14.进一步的，还包括两个实验台架，两个所述实验台架分别支撑所述管道和所述离心管。
15.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，增加结构稳固性。
16.一种利用土壤微塑料分离与提取的装置而进行的分离提取土壤微塑料的方法，包括以下步骤：
17.步骤1：流化浮选液的制备：首先用电子天平分别称取氯化钠300g和氯化锌100g，在1500ml的烧杯中加入800ml蒸馏水，再将360g按8:2的比例混合的氯化钠和氯化锌加入烧杯中，并用磁力搅拌器以100-150r/min的速度不断搅拌30min使其溶解，将烧杯中的溶液用玻璃棒引流转移到流化液形成池中，用200ml蒸馏水洗涤烧杯的内壁2次，并用玻璃棒引流将洗涤后的溶液一起转移到流化液形成池中；
18.步骤2：土壤的预处理：将采集到的土壤样品放置在20℃-30℃的烘干箱中，采用5mm的标准筛过滤小石子、植物根系杂质，称取每份土壤样品100g，所得土壤样品的粒径小于5mm；
19.步骤3：流化浮选：将200ml流化浮选溶液通过微型水泵加入至浮选瓶中，向浮选瓶中加入100g土壤样品，此时启动微型水泵，继续向浮选瓶中加入流化浮选溶液，并以100-150r/min的速度反复搅拌30min，使上层漂浮颗粒和溶液一起流入初选瓶中；
20.步骤4：筛选样品：采用10-20μm的标准筛过滤，再用蒸馏水将过滤后的标准筛中样品冲洗至初选瓶中；
21.步骤5：离心浮选：对流化浮选出的混合物进行离心分离，选取与样品质量相符合的离心管，加入适当的流化浮选溶液，使样品和溶液总体积量位于离心管3/4位置；摇晃均匀后放入高速冷冻离心机中，设置离心转速约为2500-3000r/min，离心一定时间后，再次分离并二次浮选离心管上层飘浮物，用蒸馏水冲洗合并上层的飘浮物；
22.步骤6：微塑料后处理：采用混合纤维素微孔滤膜过滤，形成最终微塑料样品，放置培养皿内，待自然风干后，进行立体显微镜观测，初步统计样品丰度、颜色、形状、大小，并排除非塑料颗粒。
23.通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
24.简单易操作，能够更高效率地从土壤中分离并提取获得干净的微塑料，并且实验操作可控性强，能够进行条件控制，能节省大量时间。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1附图为本发明提供的一种土壤微塑料分离与提取的装置的结构示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1所示，本发明实施例公开了一种土壤微塑料分离与提取的装置，包括:
29.流化液形成装置，流化液形成装置包括流化液形成池1和微型水泵2；微型水泵2设置在流化液形成池1内部；
30.流化浮选装置，流化浮选装置包括初选瓶3和浮选瓶4；浮选瓶4设置在初选瓶3的内部；微型水泵2的出口通过管道5与浮选瓶4内部连通；
31.筛分过滤装置，筛分过滤装置包括离心管6和多个筛网7；离心管6一端延伸至浮选瓶4内部，离心管6另一端为离心处理出口61；多个筛网7从上到下依次设置在离心管6内部。
32.本发明流化浮选装置包括由内至外两层分布的浮选瓶4和初选瓶3，更加有效地解决了土壤或者沉积物不易降沉，造成提取到的微塑料中仍含有大量的细小土壤颗粒的问题；利用离心管6对混合物进行二次离心分离，并通过离心管6内多级分布的筛网7作用下，进行分级收集，更好地筛分微塑料。
33.具体的，还包括两个实验台架8，两个实验台架8分别支撑管道5和离心管6。
34.本发明实施例还公开了一种利用土壤微塑料分离与提取的装置而进行的分离提取土壤微塑料的方法，包括以下步骤：
35.步骤1：流化浮选液的制备：首先用电子天平分别称取氯化钠300g和氯化锌100g，在1500ml的烧杯中加入800ml蒸馏水，再将360g按8:2的比例混合的氯化钠和氯化锌加入烧杯中，并用磁力搅拌器以100-150r/min的速度不断搅拌30min使其溶解，将烧杯中的溶液用玻璃棒引流转移到流化液形成池1中，用200ml蒸馏水洗涤烧杯的内壁2次，并用玻璃棒引流将洗涤后的溶液一起转移到流化液形成池1中；
36.步骤2：土壤的预处理：将采集到的土壤样品放置在20℃-30℃的烘干箱中，采用5mm的标准筛过滤小石子、植物根系杂质，称取每份土壤样品100g，所得土壤样品的粒径小于5mm；
37.步骤3：流化浮选：将200ml流化浮选溶液通过微型水泵2加入至浮选瓶4中，向浮选瓶4中加入100g土壤样品，由于微塑料与土壤和其他杂物的密度存在差异，在氯化钠溶液的持续流化作用下，会产生上升气流带动混合物中的微塑料向流化液表层发生漂浮，土壤颗粒和其中的杂物则沉降至浮选瓶4的底部，此时再次启动微型水泵2，继续向浮选瓶4中加入流化浮选溶液，并以100-150r/min的速度反复搅拌30min，使上层漂浮颗粒和溶液一起流入初选瓶3中，实现流化浮选分离过程；
38.步骤4：筛选样品：采用10-20μm的标准筛过滤，再用蒸馏水将过滤后的标准筛中样品冲洗至初选瓶3中；
39.步骤5：离心浮选：对流化浮选出的混合物进行离心分离，选取与样品质量相符合的离心管6，加入适当的流化浮选溶液，使样品和溶液总体积量位于离心管3/4位置；摇晃均匀后放入高速冷冻离心机中，设置离心转速约为2500-3000r/min，离心一定时间后，再次分离并二次浮选离心管6上层飘浮物，用蒸馏水冲洗合并上层的飘浮物；
40.步骤6：微塑料后处理：采用混合纤维素微孔滤膜过滤(滤孔选取0.2-0.3μm左右)，形成最终微塑料样品，放置培养皿内，待自然风干后，进行立体显微镜观测，初步统计样品
丰度、颜色、形状、大小，并排除非塑料颗粒。
41.本发明简单易操作，能够更高效率地从土壤中分离并提取获得干净的微塑料，并且实验操作可控性强，能够进行条件控制，能节省大量时间。
42.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。