[发明专利]一种简易高效的颗粒物再悬浮－逆向粒径分级分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种简易高效的颗粒物再悬浮－逆向粒径分级分离的方法研究，具体用于河流、湖库、河口等水环境沉积物颗粒物湿法分级分离、沉降特性的研究，并可以为后续理化性质、界面动力学研究提供基础材料。

背景技术

自然水体中，颗粒物－水界面是物理、化学和生物反应的关键界面，营养元素及各类污染物质在界面上的迁移、转化和分配过程具有重要的研究意义。在江河、浅水湖泊、人工运河中、海洋河口等环境中，水动力搅动频繁，颗粒物再悬浮与粒径分选作用强烈，该过程对物质再分布和输送起着重要作用。沉积物主要由不同粒径的颗粒物组成，理化性质相差较大，携带和输送物质能力差异显著。因此对颗粒物分粒径研究具有十分重要的基础意义。一般沉积物中细颗粒分级 (<50μm)多采用沉降法进行，其最大的缺点是不同粒径颗粒物分级、分离和收集困难且效率低下，成为沉积物分粒径研究的重要瓶颈。

本方法利用斯托克斯沉降原理结合离心方法，发明一种简易高效的颗粒物再悬浮－逆向粒径分级分离方法，模拟自然条件下颗粒物的再悬浮作用对颗粒物的分选，为颗粒物－水界面深入研究提供一种便捷的技术方案。

发明内容

本发明的目的是设计一种颗粒物再悬浮－逆向粒径分级分离的方法，主要用于快速高效分离收集沉积物中不同粒径颗粒物。

本发明为实现上述目的，采用的技术方案是：采用静置沉降法和离心法结合，主要装置由沉降柱、搅动棒、滤筛、离心机组成，细颗粒物由小粒径颗粒物向较大粒径颗粒物逆向分级分离。其特征在于：利用斯托克斯沉降原理，用沉降柱沉降分离不同粒径颗粒物，沉积物分离之前充分分散并用搅动棒充分悬浮于沉降柱中，计时开始静置，到目标粒径颗粒物沉降时间后，缓慢放下橡胶导流管，收集颗粒物悬浮液；采用离心机离心分离悬浮液中的颗粒物，实现其快速高效分离；同时将离心后的上清液收集，在维持溶液环境条件一致的情况下进行下一更大目标粒径颗粒物的分离。

这种简易高效的颗粒物再悬浮－逆向粒径分级分离方法，包括以下步骤：

a称取适量新鲜原泥，用100目筛(0.15mm孔径)的尼龙网筛，对采集的沉积物进行初步筛分、均质化和预分散，以去除沉积物的生物残渣和砂砾。

b将预筛分散的沉积物放入沉降柱中用搅动棒搅拌均匀后开始计时静置沉降，根据斯托克斯公式计算分离最小目标粒径颗粒物所需的沉降时间。

t—沉降时间

ρs—颗粒密度kg/m³

ρL—液体密度kg/m³

g—9.81m/s²

d—颗粒直径m

μ—液体动力黏度

L—沉降距离m

c到达目标粒径颗粒物沉降时间后，将橡胶导流管从金属夹片上缓慢放下，开始收集未沉降的颗粒物悬浮液，然后将收集完毕的颗粒物悬浮液倒入离心管中离心收集颗粒物。

d将离心过后的上清液重新加入到沉降柱中，用搅拌棒重新搅动，让沉降到沉降柱底部的沉积物再次悬浮，搅拌均匀后重新计时静置沉降下一更大目标粒径颗粒物。

e重复c、d步骤。

f分离到最后一个目标粒径颗粒物即为未悬浮沉降到底部的颗粒物，为所需的最大目标粒径颗粒物。

本发明方法完全改进了以往旧式的湿式沉降分级分离的方法。采用反复再悬浮－逆向分级分离的技术路线，先分离未沉降的细颗粒，再分离粗颗粒，由细到粗逆向进行，使得沉积物颗粒物的粒径分级分离更加快速、高效和便捷。

本发明的有益效果:1、设计出湿式沉降发和离心法结合，颗粒物由细到粗逆向粒径分级分离的新方法；2、装置结构简单、操作时间短，分级效果好且收集高效，实验室使用十分便捷。

附图说明

图1为沉降柱和搅动棒结构简图

图2为悬浮分离方法流程图

图面说明:1、沉降柱2、橡胶导流管3、金属夹片4、搅动棒5、多孔搅动片6、颗粒物悬浮液面刻度线。

具体实施方式

结合图1、图2，对本发明做进一步详细说明。