CN111392803A - 水体中微塑料的分离浮选设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水体中微塑料的分离浮选设备及其使用方法，用于解决现有技术水体中的微塑料在与水体分离时不彻底且分离后收集困难的问题。包括浮选机构、收集机构和样品杯，反应容器内装有含微塑料的试样水体，气囊位于反应容器内且位于水面线以下，气囊的与进气组件连通，收集机构位于反应容器的正上方，向反应容器的试样水体内加入浮选剂，使得微塑料上浮到水面上，当微塑料全部上浮后，进气组件向气囊充气使水面上升，且上升到出料口高度一致时停止充气，此时直线驱动件能够驱动刮板向出料口处往返移动，将水面上的微塑料刮向出料口，样品杯位于出料口的下方，使得水面漂浮的微塑料被刮板挂到了样品杯内，实现微塑料与试样水体的分离并收集。

Description

水体中微塑料的分离浮选设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及水体质量检测领域，特别是涉及一种水体中微塑料的分离浮选设备及其使用方法。

背景技术

随着人类社会的快速发展，塑料制品的使用也越来越多，在处理废弃塑料时，塑料的自然降解时间较长，而燃烧又会导致严重的环境污染，导致大量的废弃塑料无法得到妥善的处理，这其中有一部分塑料进入到水中，特别是粒径小于5mm的微塑料，由于其颗粒小、数量多、分布广且易于被水生生物摄食，会对水环境和水生生物造成难以估量的损伤，并最终威胁到人类的生存环境。

如何将微塑料从试样水体高效的分离是目前处理试样水体中微塑料的主要难点，现有技术中主要采用两种方案对试样水体中微塑料进行分离，第一种是通过向试样水体中加入氯化钠，硫酸锌等试剂增加溶液密度，从而使得试样水体中密度较小的微塑料上浮，但是在分离过程中，存在着微塑料分离不彻底、分离的过程缓慢效率低下、分离后的微塑料收集困难且收集到的微塑料种类区分困难、分离出来的固体微塑料内还含有杂质或其他有机物等问题，因此需要一种设备能够将微塑料快速高效并彻底的从试样水体中分离出来，并将分离出来的的微塑料全部收集。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水体中微塑料的分离浮选设备及其使用方法，用于解决现有技术水体中的微塑料在与水体分离时不彻底且分离后收集困难的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水体中微塑料的分离浮选设备，包括浮选机构、收集机构和样品杯；

浮选机构，所述浮选机构包括反应容器、气囊和进气组件，所述反应容器用于容纳试样水体，所述反应容器上设有出料口，所述气囊位于所述反应容器内，且所述气囊位于试样水体的水面以下，所述进气组件和所述气囊连通，当所述反应容器的试样水体中加入浮选剂时，试样水体中的微塑料浮到水面上；

收集机构，所述收集机构包括直线驱动组件和刮板，所述直线驱动组件用于驱动所述刮板经过水面；

样品杯，所述样品杯的杯口高度低于所述出料口的高度，当所述刮板经过水面时，所述刮板将微塑料刮到所述样品杯内。

优选地，所述浮选机构还包括试样水体容器和多种浮选剂容器，所述试样水体容器和多种所述浮选剂容器均位于所述反应容器的上方，所述试样水体容器和多个所述浮选剂容器均设有管道通往所述反应容器且多个所述管道上设有阀门控制所述管道的通断。

优选地，所述进气组件包括气源、气泵、第一进气管、第一电磁阀、第二进气管和第二电磁阀，所述第一进气管与所述反应容器的底部连通且所述第一电磁阀控制所述第一进气管的通断，所述气泵用于将所述气源的气体从所述第一进气管泵入所述反应容器内；

所述第二进气管与所述气囊的进气口连通且所述第二电磁阀控制所述第二进气管的通断，所述气泵用于将所述气源的气体从所述第二进气管泵入所述气囊内。

优选地，所述反应容器包括第一容器壁、第二容器壁、第三容器壁和第四容器壁，所述第一容器壁和所述第三容器壁均为平面且平行布置，所述第二容器壁和所述第四容器壁平行布置且所述第二容器壁和所述第四容器壁均为凸起的折边，所述出料口位于所述第二容器壁的凸起折边的尖角处，所述刮板的形状与所述第二容器壁凸起的折边相匹配，所述直线驱动件驱动所述刮板在所述第一容器壁和所述第三容器壁之间往返位移。

优选地，所述浮选机构还包括浮球传感器，所述浮球传感器位于所述反应容器内试样水体的水面上，所述浮球传感器用于感应所述水面的高度。

优选地，还包括支撑机构，所述支撑机构用于支撑所述浮选机构、所述收集机构和所述样品杯，所述支撑装置包括主支架、托盘和托盘支架，所述主支架用于支撑所述浮选机构，所述托盘用于放置所述样品杯，所述托盘通过所述托盘支架安装在所述主支架上。

优选地，还包括第一驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动所述托盘转动，所述托盘为环形托盘且所述托盘的转动轴为所述环形托盘的轴线，所述第一驱动组件包括转动驱动件、传动件和输出齿轮，所述转动驱动件通过所述传动件驱动所述输出齿轮转动，所述环形托盘的周向外侧设有外齿，所述外齿与所述输出齿轮啮合，所述环状托盘通过托盘支架与所述主支架转动连接；

所述样品杯的数量有多个，多个所述样品杯均位于所述环形托盘上。

优选地，还包括检测组件，所述检测组件用于检测所述样品杯收集到的微塑料，所述检测组件包括激光源、相机、光谱仪和连接支架，所述激光源和所述相机通过所述连接支架连接到所述光谱仪，所述激光源和所述相机位于所述样品杯的正上方。

优选地，还包括排水机构，所述排水机构用于收纳所述反应容器内完成浮选的废水，所述排水机构包括排水管、废水收集箱和第三电磁阀，所述废水收集箱位于所述反应容器的下方，所述废水收集箱与所述反应容器通过所述排水管连通且所述第三电磁阀控制所述排水管的通断。

一种水体中微塑料的分离浮选设备的使用方法，包括如下步骤：

浮选步骤，确定需要浮选的微塑料类型后，从环境中收集过滤后的微塑料试样水体，先向所述反应容器内注入待浮选的微塑料试样水体且注入试样水体的水面高度低于出料口的高度，再向所述反应容器内加入特定浮选剂，浮选剂能够改变微塑料的表面活性，根据所选微塑料种类的不同，待浮选剂与试样水体中的微塑料表面充分接触后，打开气泵并控制第一电磁阀连通第一进气管与反应容器底部，气泵通过第一进气管向反应容器内泵气，使得试样水体中待分离的微塑料随气泡上浮到水面，从而达到了选择性分离微塑料的目的；

感应步骤，在浮选剂与试样水体中的微塑料充分混合且待分离微塑料都上浮到水面时，所述进气组件向所述气囊充气，使得所述气囊膨胀，从而将所述反应容器内水面高度提升，漂浮在水面上的所述浮球传感器的高度也随之升高，当水面的高度上升到与所述出料口的高度一致时，所述浮球传感器发出信号，控制所述进气组件停止继续向所述气囊充气，保持水面高度与所述出料口高度一致；

分离步骤，在水面高度上升到与所述出料口高度一致时，此时所述刮板位于所述反应容器内远离所述出料口的一端且所述刮板的下端位于水面以下，所述直线驱动组件驱动所述刮板在水面平移，使得漂浮在水面上的待分离微塑料与试样水体分离；

收集步骤，所述样品杯位于所述出料口正下方，所述刮板在水面上的平移将试样水体表面漂浮的待分离微塑料刮入所述出料口并沿着所述出料口进入到所述样品杯内。

如上所述，本发明的水体中微塑料的分离浮选设备，至少具有以下有益效果：反应容器内装有试样水体且水面高度低于出料口的高度，试样水体中含有待分离的微塑料，气囊位于反应容器内且位于试样水体的水面线一以下，气囊的进气口与进气组件连通，收集机构位于反应容器的正上方，气囊未充气前刮板位于水面上方且靠近反应容器的一侧，而出料口位于反应容器内与刮板初始位置对应的另一侧，直线驱动件能够驱动刮板向出料口处移动且刮板的轨迹能够覆盖整个反应容器内的水面，向装有试样水体的反应容器内加入足量的浮选剂，通过浮选剂改变试样水体中微塑料表面的活性，使得微塑料上浮到水面，当浮选剂充分改变试样水体中某一种微塑料的表面活性使得该微塑料全部上浮到水面后，进气组件向气囊充气，气囊的膨胀使得水面的高度上升直到刮板能够刮到水面漂浮的微塑料时，直线驱动件驱动刮板平移，将微塑料刮向出料口，而样品杯位于出料口的正下方，使得水面漂浮的微塑料被刮板挂到了样品杯内，从而有效解决了试样水体中的微塑料在与试样水体分离时不彻底且分离后收集困难的问题。

附图说明

图1显示为本发明的水体中微塑料的分离浮选设备的剖视示意图。

图2显示为本发明的水体中微塑料的分离浮选设备另一种剖视示意图。

图3显示为本发明的水体中微塑料的分离浮选设备的局部剖视示意图。

图4显示为本发明的水体中微塑料的分离浮选设备另一种局部剖视示意图。

图5显示为本发明的水体中微塑料的分离浮选设备的检测组件示意图。

图6显示为本发明的水体中微塑料的分离浮选设备的俯视机构示意图。

元件标号说明

1、浮选机构；11、反应容器；111、出料口；112、第一容器壁；113、第二容器壁；114、第三容器壁；115、第四容器壁；12、气囊；13、进气组件；131、气源；132、气泵；133、第一进气管；134、第一电磁阀；135、第二进气管；136、第二电磁阀；14、试样水体容器；15、浮选剂容器；

2、收集机构；21、直线驱动组件；22、刮板；

3、样品杯；

4、浮球传感器；41、浮球；42、浮球连接件；43、感应器；

5、支撑机构；51、主支架；52、托盘；53、托盘支架；54、轴承；55、空心管；56、底座；

6、第一驱动组件；61、第一驱动件；62、传动件；63、输出齿轮；

7、检测组件；71、激光源；72、相机；73、光谱仪；74、连接支架；

8、排水机构；81、排水管；82、废水收集箱；83、第三电磁阀；

9、容纳室；

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1至图6，本发明提供一种水体中微塑料的分离浮选设备，包括：浮选机构1、收集机构2和样品杯3。

浮选机构1，所述浮选机构1包括反应容器11、气囊12和进气组件13，所述反应容器11用于容纳试样水体，试样水体可以是做过前处理，是试样水体中的微塑料富集以后的试样水体，试样水体中含有多种待收集检测的微塑料，所述反应容器11上设有出料口111，出料口111的形状可以是箭头形，使得微塑料更容易进入出料口111并被收集，所述气囊12位于所述反应容器11内，且所述气囊12位于试样水体的水面以下，所述进气组件13和所述气囊12连通，气囊12的进气口可以位于反应容器11内的水面线一下，气囊12可膨胀的体积要大于出料口111到初始水面线之间的反应容器11的体积，才能保证气囊12充气膨胀后水面线可以上升到出料口111的高度，气囊12的进气口要固定在反应容器壁上，避免充气过程中气囊12上浮，达不到提升水面线高度的要求，当所述反应容器11的试样水体中加入浮选剂时，试样水体中的微塑料浮到水面上，浮选剂可以是木质素磺酸盐、含甲基异丁基甲醇的碱性甲醇溶液、碱性月桂醇溶液等，浮选剂通过改变微塑料表面的活性，使得微塑料不溶于水，在浮选剂与微塑料的表面充分接触后，此时该浮选剂所浮选对应的微塑料表面全部为活性，微塑料更容易与试样水体分离，此时可以向反应容器11底部通气，使得浮选的微塑料随着气泡上浮到水面；

收集机构2，所述收集机构2包括直线驱动组件21和刮板22，所述直线驱动组件21用于驱动所述刮板22经过水面，收集机构2可以安装在反应容器11上的，直线驱动组件21可以是一个直线电机，刮板22安装在直线电机的滑块上，直线电机可以驱动刮板22往返运动，直线驱动组件21可以固定在反应容器11的上方，当气囊12不膨胀时，刮板22下端是位于水面线以上的，当微塑料全部上浮到水面，对气囊12充气使得水面高度上升到与出料口111高度一致，此时初始位置的刮板22位于远离出料口111的反应容器11的一侧且刮板22的下部已经位于水面线以下，此时直线驱动组件21驱动刮板22向出料口111方向移动，从而将水面的微塑料刮向出料口111，实现微塑料与试样水体的分离，在分离的过程中，刮板22可以多做几次往返的运动，更加充分的将微塑料全部与试样水体分离；

样品杯3，所述样品杯3的杯口高度低于所述出料口111的高度，样品杯3可以放置在托盘52上，样品杯3的高度不能超过出料口111否则无法收集分离出来的微塑料，当所述刮板22经过水面时，所述刮板22将微塑料刮到所述样品杯3内，出料口111可以是一个向下的口，微塑料在被挂到出料口111后，可以受重力或者刮板22运动刮出的少量水一起进入到样品杯3内，从而完成对浮选分离出来的微塑料的收集。

请参阅图1至图2，本实施例中，所述浮选机构1还包括试样水体容器14和多种浮选剂容器15，在完成一组微塑料的收集后，通过更换样品杯3，将分离后的试样水体从反应容器11下端全部放走，此时重新加入试样水体和另一种浮选剂就可以进行下一种微塑料的浮选了，多种浮选剂也可以使得我们可以分离多种微塑料，避免重复试验，所述试样水体容器14和多种所述浮选剂容器15均位于所述反应容器11的上方，试样水体容器14和多种浮选剂容器15可以都固定在容纳室9的上面，只要高度高于反应容器11即可，所述试样水体容器14和多个所述浮选剂容器15均设有管道通往所述反应容器11且多个所述管道上设有阀门控制所述管道的通断，每个浮选剂容器15和试样水体容器14都设有一个管道和对应的阀门，方便我们在做实验时根据待分离的微塑料来控制我们选择的浮选剂，可以通过在反应容器11上部设置一个漏斗形状的收集器，将浮选剂容器15和试样水体容器14的管道都通往这个漏斗，也避免了太多的管道伸入反应容器11。

请参阅图1至图3，本实施例中，所述进气组件13包括气源131、气泵132、第一进气管133、第一电磁阀134、第二进气管135和第二电磁阀136，气源131可以放置在容纳室9的下部，此时反应容器11底部可以是一个锥形的，反应容器11底部的进气口位于锥形的尖角处，这样第一进气管133向反应容器11底部通气后可以使得整个反应容器11内试样水体随着气体上浮充分运动，从而使得试样水体中的微塑料充分上浮，气源131内的气体需要是干净的不带任何杂质的气体，所述第一进气管133与所述反应容器11的底部连通且所述第一电磁阀134控制所述第一进气管133的通断，所述气泵132用于将所述气源131的气体从所述第一进气管133泵入所述反应容器11内，当浮选剂加入到试样水体中后，气泵132开始向第一进气管133泵气且打开第一电磁阀134，通过第一进气管133向反应容器11底部充气可以使气体从反应容器11的底部一直上升到水面，气体在经过试样水体的过程中使得浮选剂与试样水体中微塑料表面充分接触，有利于试样水体中微塑料的分离，气泵132泵气的压力要大于反应容器11底部的水压，当试样水体中的微塑料充分上浮后，气泵132停止工作并通过第一电磁阀134关闭第一进气管133的管道，避免试样水体倒流入第一进气管133内；

所述第二进气管135与所述气囊12的进气口连通且所述第二电磁阀136控制所述第二进气管135的通断，所述气泵132用于将所述气源131的气体从所述第二进气管135泵入所述气囊12内，当试样水体中的微塑料充分上浮后，七气泵132向第二进气管135泵气且同时打开第二电磁阀136，使得气囊12膨胀，气囊12的进气口固定在反应容器11的底部，使得气囊12在膨胀过程中不会上浮，当气囊12膨胀使得水面高度上升到与出料口111一致时，气泵132停止泵气且第二电磁阀136断开，气囊12停止充气，直到微塑料分离完成，浮选完成后的试样水体从反应容器11底部排出时，此时可以打开第二电磁阀136，使得气囊12内的气体倒流入气源131中，从而使得气囊12可以重复充气放气，此处的第一电磁阀134和第二电磁阀136也可以用一个三通电磁阀来替代。

请参阅图6，本实施例中，所述反应容器11包括第一容器壁112、第二容器壁113、第三容器壁114和第四容器壁115，所述第一容器壁112和所述第三容器壁114均为平面且平行布置，平面布置有利于刮板22的滑动，所述第二容器壁113和所述第四容器壁115平行布置且所述第二容器壁113和所述第四容器壁115均为凸起的折边，所述出料口111位于所述第二容器壁113的凸起折边的尖角处，第二容器壁113采用带凸起的尖角的折边且第二容器壁113尖角和出料口111靠近，可以使得刮板22在移动时能够将试样水体表面的微塑料充分刮到出料口111处，所述刮板22的形状与所述第二容器壁113凸起的折边相匹配，刮板22的形状可以与第二容器壁113和第四容器壁115的形状相同，都是带尖角的折边，使得刮板22能够覆盖整个试样水体表面，有利于将全部微塑料与试样水体分离，所述直线驱动件驱动所述刮板22在所述第一容器壁112和所述第三容器壁114之间往返位移，多次往返的位移可以将浮选在试样水体表面的微塑料分离彻底。

请参阅图1至图3，本实施例中，所述浮选机构1还包括浮球传感器4，所述浮球传感器4位于所述反应容器11内试样水体的水面上，所述浮球传感器4用于感应所述水面的高度，浮球传感器4可以包括浮球41、浮球连接件42和感应器43，感应器43可以固定在反应容器11上，浮球41通过浮球连接件42与感应器43连接且浮球41高度在出料口111的高度以下，气囊12充气膨胀使得水面上升，当水面上升到浮球41处且开始将浮球41升高时，此时的水面高度与出料口111的高度一致，感应器43发出信号使得气泵132停止向气囊12泵气且第二电磁阀136关闭第二进气管135，将水面高度保持在这一位置，并同时发出信号控制第二驱动件驱动刮板22往返运动，将水面漂浮的微塑料刮往出料口111，从而将漂浮的微塑料与试样水体分离，在刮板22刮动时，浮球41是可以从刮板22的上端跳过的，避免刮板22将浮球41刮到反应容器11从而被卡在，使得分离不够彻底。

请参阅图1至图4，本实施例中，还包括支撑机构5，所述支撑机构5用于支撑所述浮选机构1、所述收集机构2和所述样品杯3，支撑机构5为整个设备提供支撑，支撑机构5可以安装在容纳室9内，所述支撑装置包括主支架51、托盘52和托盘支架53，所述主支架51用于支撑所述浮选机构1，主支架51与反应容器11接触的部分要与下部为锥形的反应容器11底部形状相匹配，使得反应容器11稳固，支撑机构5还可以包括空心管55和底座56，空心管55下端固定在主支架51上，空心管55上端支撑主支架51，反应容器11的进气口在空心管55内，底座56安装在容纳室9底部，底座56上还可以安装第一驱动组件6，采用空心管55可以使得内部可以通过第一进气管133、第二进气管135和排水管81，使得托盘支架53在转动过程中不会影响到进气管，空心管55是固定的且空心管55固定托盘支架53处的上下端均可以开孔使得第一进气管133、第二进气管135可以穿出到管外，所述托盘52用于放置所述样品杯3，托盘52可以是一个环形托盘52，托盘52能够支撑样品杯3且样品杯3位于出料口111正下方，所述托盘52通过所述托盘支架53安装在所述主支架51上，托盘支架53一端固定在空心管55上，托盘支架53的另一端支撑托盘52。

请参阅图1至图4，本实施例中，还包括第一驱动组件6，第一驱动组件6可以安装在底座56上，所述第一驱动组件6用于驱动所述托盘52转动，所述托盘52为环形托盘且所述托盘52的转动轴为所述环形托盘的轴线，环形托盘绕着中心轴线转动且反应容器11是在环形托盘的环形以内的，这样子使得托盘52转动时托盘52上的多个样品杯3都是经过出料口111正下方的，所述第一驱动组件6包括转动驱动件、传动件62和输出齿轮63，第一驱动件61可以是转动电机，传动件62是传动轴，传动轴可以支撑输出齿轮63使得输出齿轮63的高度不变，所述转动驱动件通过所述传动件62驱动所述输出齿轮63转动，所述环形托盘的周向外侧设有外齿，所述外齿与所述输出齿轮63啮合，所述环状托盘52通过托盘支架53与所述主支架51转动连接，转动电机通过传动轴驱动输出齿轮63转动，而输出齿轮63与环形托盘的外齿啮合，从而驱动了托盘52转动，托盘支架53与主支架51之间通过轴承54转动连接，轴承54外圈固定在托盘支架53上，轴承54内圈固套在主支架51的空心管55上，从而使得托盘52转动时主支架51是固定不动的，进而实现驱动托盘52上的样品杯3的转动；

所述样品杯3的数量有多个，多个所述样品杯3均位于所述环形托盘52上，在需要做多组微塑料浮选分离时，托盘52上可以放置多个样品杯3，只需要在一种微塑料分离完成后，转动托盘52，将第二个样品杯3转动到出料口111以下，就可以进行下一次浮选分离。

请参阅图1至图5，本实施例中，还包括检测组件7，所述检测组件7用于检测所述样品杯3收集到的微塑料，所述检测组件7包括激光源71、相机72、光谱仪73和连接支架74，相机72可以是成像较好的工业相机，所述激光源71和所述相机72通过所述连接支架74连接到所述光谱仪73，光谱仪73可以固定在容纳室9内，连接支架74可以支撑激光源71和相机72，所述激光源71和所述相机72位于所述样品杯3的正上方，激光源71发出的光束需要正射样品杯3内的微塑料，使得微塑料的光谱更加准确，不同的微塑料在激光源71照射下的光谱是不一样的，通过激光源71对样品杯3收集到的微塑料进行照射，相机72对照射后的光谱拍照并通过连接支架74将拍到的信息传往光谱仪73，光谱仪73与标准的微塑料光谱对照，就可以确定分离出来的微塑料的种类了。

请参阅图1至图2，本实施例中，还包括排水机构8，所述排水机构8用于收纳所述反应容器11内完成浮选的废水，直接通过反应容器11底部排水，避免了在完成浮选分离后还需要将反应容器11放倒来排废水，所述排水机构8包括排水管81、废水收集箱82和第三电磁阀83，所述废水收集箱82位于所述反应容器11的下方，废水收集箱82位于容纳室9的底部，锥形反应容器11的尖角处设有排水口，排水管81与排水口连通且排水管81通往废水收集箱82且通过第三电磁阀83控制通断，所述废水收集箱82与所述反应容器11通过所述排水管81连通且所述第三电磁阀83控制所述排水管81的通断，此时的排水口和进气口可以是同一个出口，出口下端通过一个三通电磁阀连接第一进气管133和排水管81，在需要进气时，控制三通电磁阀关闭排水管81并打连通第一进气管即可，在需要排水时控制三通电磁阀关闭进气管道并接通排水管81即可。

请参阅图1至图6，本实施例中，一种水体中微塑料的分离浮选设备的使用方法，包括如下步骤：

浮选步骤，确定需要浮选的微塑料类型后，从环境中收集过滤后的微塑料试样水体，先向所述反应容器11内注入待浮选的试样水体且注入的试样水体水面高度低于出料口111的高度，试样水体的高度也不宜太低，避免气囊12膨胀后无法将液面升高到出料口111处，再向所述反应容器11内加入浮选剂，浮选剂可以是木质素磺酸盐、含甲基异丁基甲醇的碱性甲醇溶液、碱性月桂醇溶液等，加入的浮选剂可以是过量的，使得浮选剂可以和试样水体中所有的待浮选微塑料接触，浮选剂能够改变微塑料的表面活性，根据所选微塑料种类的不同，待浮选剂与试样水体中的微塑料表面充分接触后，打开气泵132并控制第一电磁阀134连通第一进气管133与反应容器11底部，气泵132通过第一进气管向反应容器11内泵气，泵气的时间可以足够长，使得试样水体中待分离的全部微塑料随气泡上浮到水面，从而达到了选择性分离微塑料的目的；

感应步骤，在浮选剂与试样水体中的微塑料充分混合且待分离微塑料都上浮到水面时，所述进气组件13向所述气囊12充气，使得所述气囊12膨胀，气囊12的进气口可以固定在反应容器11底部使得膨胀的气囊12仍被限制在水面线以下，从而将所述反应容器11内水面高度提升，漂浮在水面上的所述浮球传感器4的高度也随之升高，当水面的高度上升到与所述出料口111的高度一致时，所述浮球传感器4发出信号，控制所述进气组件13停止继续向所述气囊12充气，停止充气时第一电磁阀134要保持第一进气管133关闭，避免气体反向排走从而水面高度又下降，从而保持了水面高度与所述出料口111高度一致；

分离步骤，在水面高度上升到与所述出料口111高度一致时，此时所述刮板22位于所述反应容器11内远离所述出料口111的一端且所述刮板22的下端位于水面以下，在分离微塑料前刮板22应该是位于远离出料口111的一侧，刮板22下端位于水面线以下但是不能太多，避免刮动时造成水面波动较大，影响微塑料收集的效果，所述直线驱动组件21驱动所述刮板22在水面平移，使得漂浮在水面上的待分离微塑料与试样水体分离，可以驱动刮板22往复多运动几次，分离微塑料更加彻底；

收集步骤，所述样品杯3位于所述出料口111正下方，所述刮板22在水面上的平移将试样水体表面漂浮的待分离微塑料刮入所述出料口111并沿着所述出料口111进入到所述样品杯3内。

综上所述，本发明，反应容器11内装有试样水体且水面高度低于出料口111的高度，试样水体中含有待分离的微塑料，气囊12位于反应容器11内且位于试样水体的水面线以下，气囊12的进气口与进气组件13连通，收集机构2位于反应容器11的正上方，气囊12未充气前刮板22位于水面上方且靠近反应容器11的一侧，而出料口111位于反应容器11内与刮板22初始位置对应的另一侧，直线驱动件能够驱动刮板22向出料口111处移动且刮板22的轨迹能够覆盖整个反应容器11内的水面，向装有试样水体的反应容器11内加入足量的浮选剂，通过浮选剂改变试样水体中微塑料表面的活性，使得微塑料上浮到水面，当浮选剂充分改变试样水体中某一种微塑料的表面活性使得该微塑料全部上浮到水面后，进气组件13向气囊12充气，气囊12的膨胀使得水面的高度上升直到刮板22能够刮到水面漂浮的微塑料时，直线驱动件驱动刮板22平移，将微塑料刮向出料口111，而样品杯3位于出料口111的正下方，使得水面漂浮的微塑料被刮板22挂到了样品杯3内，从而有效解决了试样水体中的微塑料在与试样水体分离时不彻底且分离后收集困难的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于，包括：

浮选机构，所述浮选机构包括反应容器、气囊和进气组件，所述反应容器用于容纳试样水体，所述反应容器上设有出料口，所述气囊位于所述反应容器内，且所述气囊位于试样水体的水面以下，所述进气组件和所述气囊连通，当所述反应容器的试样水体中加入浮选剂时，试样水体中的微塑料浮到水面上；

收集机构，所述收集机构包括直线驱动组件和刮板，所述直线驱动组件用于驱动所述刮板经过水面；

样品杯，所述样品杯的杯口高度低于所述出料口的高度，当所述刮板经过水面时，所述刮板将微塑料刮到所述样品杯内。

2.根据权利要求1所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：所述浮选机构还包括试样水体容器和多种浮选剂容器，所述试样水体容器和多种所述浮选剂容器均位于所述反应容器的上方，所述试样水体容器和多个所述浮选剂容器均设有管道通往所述反应容器且多个所述管道上设有阀门控制所述管道的通断。

3.根据权利要求1所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：所述进气组件包括气源、气泵、第一进气管、第一电磁阀、第二进气管和第二电磁阀，所述第一进气管与所述反应容器的底部连通且所述第一电磁阀控制所述第一进气管的通断，所述气泵用于将所述气源的气体从所述第一进气管泵入所述反应容器内；

所述第二进气管与所述气囊的进气口连通且所述第二电磁阀控制所述第二进气管的通断，所述气泵用于将所述气源的气体从所述第二进气管泵入所述气囊内。

4.根据权利要求1所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：所述反应容器包括第一容器壁、第二容器壁、第三容器壁和第四容器壁，所述第一容器壁和所述第三容器壁均为平面且平行布置，所述第二容器壁和所述第四容器壁平行布置且所述第二容器壁和所述第四容器壁均为凸起的折边，所述出料口位于所述第二容器壁的凸起折边的尖角处，所述刮板的形状与所述第二容器壁凸起的折边相匹配，所述直线驱动件驱动所述刮板在所述第一容器壁和所述第三容器壁之间往返位移。

5.根据权利要求3所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：所述浮选机构还包括浮球传感器，所述浮球传感器位于所述反应容器内试样水体的水面上，所述浮球传感器用于感应所述水面的高度。

6.根据权利要求1所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：还包括支撑机构，所述支撑机构用于支撑所述浮选机构、所述收集机构和所述样品杯，所述支撑装置包括主支架、托盘和托盘支架，所述主支架用于支撑所述浮选机构，所述托盘用于放置所述样品杯，所述托盘通过所述托盘支架安装在所述主支架上。

7.根据权利要求6所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：还包括第一驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动所述托盘转动，所述托盘为环形托盘且所述托盘的转动轴为所述环形托盘的轴线，所述第一驱动组件包括转动驱动件、传动件和输出齿轮，所述转动驱动件通过所述传动件驱动所述输出齿轮转动，所述环形托盘的周向外侧设有外齿，所述外齿与所述输出齿轮啮合，所述环状托盘通过托盘支架与所述主支架转动连接；

所述样品杯的数量有多个，多个所述样品杯均位于所述环形托盘上。

8.根据权利要求6所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：还包括检测组件，所述检测组件用于检测所述样品杯收集到的微塑料，所述检测组件包括激光源、相机、光谱仪和连接支架，所述激光源和所述相机通过所述连接支架连接到所述光谱仪，所述激光源和所述相机位于所述样品杯的正上方。

9.根据权利要求1所述的水体中微塑料的分离浮选设备，其特征在于：还包括排水机构，所述排水机构用于收纳所述反应容器内完成浮选的废水，所述排水机构包括排水管、废水收集箱和第三电磁阀，所述废水收集箱位于所述反应容器的下方，所述废水收集箱与所述反应容器通过所述排水管连通且所述第三电磁阀控制所述排水管的通断。

10.一种根据权利要求5所述的水体中微塑料的分离浮选设备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

浮选步骤，确定需要浮选的微塑料类型后，从环境中收集过滤后的微塑料试样水体，先向所述反应容器内注入待浮选的微塑料试样水体且注入试样水体的水面高度低于出料口的高度，再向所述反应容器内加入特定浮选剂，浮选剂能够改变微塑料的表面活性，根据所选微塑料种类的不同，待浮选剂与试样水体中的微塑料表面充分接触后，打开气泵并控制第一电磁阀连通第一进气管与反应容器底部，气泵通过第一进气管向反应容器内泵气，使得试样水体中待分离的微塑料随气泡上浮到水面，从而达到了选择性分离微塑料的目的；

感应步骤，在浮选剂与试样水体中的微塑料充分混合且待分离微塑料都上浮到水面时，所述进气组件向所述气囊充气，使得所述气囊膨胀，从而将所述反应容器内水面高度提升，漂浮在水面上的所述浮球传感器的高度也随之升高，当水面的高度上升到与所述出料口的高度一致时，所述浮球传感器发出信号，控制所述进气组件停止继续向所述气囊充气，保持水面高度与所述出料口高度一致；

分离步骤，在水面高度上升到与所述出料口高度一致时，此时所述刮板位于所述反应容器内远离所述出料口的一端且所述刮板的下端位于水面以下，所述直线驱动组件驱动所述刮板在水面平移，使得漂浮在水面上的待分离微塑料与试样水体分离；

收集步骤，所述样品杯位于所述出料口正下方，所述刮板在水面上的平移将试样水体表面漂浮的待分离微塑料刮入所述出料口并沿着所述出料口进入到所述样品杯内。

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