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专利号: 2020103809691
申请人: 山东省科学院海洋仪器仪表研究所
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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,所述样品杯的数量有多个,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;

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;

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,所述直线驱动组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;

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;

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,所述环形托盘通过托盘支架与所述主支架转动连接;多个所述样品杯均位于所述环形托盘上;

所述反应容器底部为锥形;

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。

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。

3.根据权利要求2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。

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: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。

5.一种根据权利要求3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。