[发明专利]一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法

说明书

本发明提供一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法；采样装置由太阳能电池板、光伏发电系统、直流稳压电源、泡沫浮板、圆筒电极、金属杆、固定装置七个部分构成；采样时根据采样点的深度调整电极位置，使圆筒侧面与水流方向平行，外加电压进行采样。与现有技术相比，本装置可以实现水体中微塑料的原位采样，并且避免了传统采样技术中筛网堵塞或样品体积过大运输不便的问题。

技术领域

本发明属于微塑料采样技术领域，尤其涉及一种针对水体中微纳米塑料污染水平定量检测所需的原位采样装置及方法。

背景技术

人类活动向水环境中排放了大量的塑料垃圾，这些塑料垃圾在水力剪切、光降解、生物降解等作用下会分解为粒径更小的微纳米塑料。微纳米塑料因为其较大的比表面积，容易吸附环境中的多氯联苯、双酚A等有机污染物，被鱼类误食后经由食物链对人体产生较大的危害。目前水体中微塑料的采样主要有大体积采样和浓缩体积采样，大体积采样操作费时费力运输不便；浓缩体积采样筛孔过小时滤膜容易堵塞，网孔过大时会遗漏水体中粒径较小的纳米塑料，从而影响环境介质中微纳米塑料的定量分析结果。

已有的发明主要通过优化滤网孔径和采用分级过滤的采样方式来提高采样效率，但都无法彻底解决上述问题。本发明提出一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法，可以有效避免筛网堵塞、采样体积过小的问题，简单易行。

发明内容

本申请的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于收集水体中微纳米塑料的采样装置及方法。

该采样装置由太阳能电池板、光伏发电系统、直流稳压电源、泡沫浮板、圆筒电极、金属杆、固定装置七个部分构成。以两张负载有电极溶液的石墨纸作为阳极和阴极，利用微纳米塑料的带电性，在电场作用下，使微纳米塑料定向移动到电极附近而被负载有电极材料的石墨纸电极吸附，从而实现对水体中微纳米塑料的原位采集。

上述太阳能电池板面积为1～10m²，用于采集太阳能供电。

上述光伏发电系统型号为利频800W65AH，输出220V交流电。

上述直流稳压电源型号为迈胜MD-1520，用于调整输出电压。

上述泡沫浮板用于固定两根金属杆之间的间距。泡沫浮板长60cm，宽40cm，两小孔间距离为40cm，小孔孔径为0.5cm。

上述圆筒电极分为大小两个圆筒，每个圆筒分别由两个圆环和石墨纸构成。大圆筒中圆环两同心圆中内圆直径为13cm，外圆直径为15cm，圆环厚度为1cm，两同心圆之间小孔孔径为0.5cm。配置电极溶液(活性炭：碳黑：PVDF＝8：1：1)，将其涂布再石墨纸表面并烘干，再将石墨纸包裹于大圆筒的两圆环上，涂有电极溶液的一侧朝内。小圆筒圆环两同心圆中内圆直径为10cm，外圆直径为12cm，圆环厚度1cm，两同心圆之间小孔孔径为0.5cm。石墨纸上涂布电极溶液并烘干后，将其包裹于小圆筒的两圆环上，涂有电极溶液的一侧朝外。

上述金属杆为铝制L形金属杆，两边长分别为200cm和40cm，直径为0.5cm。

上述固定装置为固定环，两爪夹和十字夹。固定环内径为0.8cm，外环直径1.5cm，利用与固定环上螺纹孔径相匹配的螺丝固定；二爪夹和十字夹均为实验室使用规格，二爪夹全长35cm，二爪夹和十字夹将采样装置固定于船体一侧或桥墩和固定桩。

上述一种基于电吸附技术收集水体中微纳米塑料的采样方法，其特征在于，根据采样位置和深度的要求固定好采样装置后，保持圆筒侧壁与水流方向平行，利用直流稳压电源设置电压进行采样。

相比现有技术，本申请的有益效果包括但不限于：

1)与现有的拖网采样法相比，本装置利用微纳米塑料的带电性使其在圆筒电场中定向移动到电极附近被电极负载的活性炭材料吸附，有效的避免了拖网堵塞以及拖网孔径过大导致小粒径微塑料遗失的问题。