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“禁塑令”进入倒计时!手持拉曼可疾速高效辨别犯禁塑料

在曩昔的几十年中,塑料渣滓已成为风险环球情况的首要净化物。在天下实行了12年的“限塑令”已于2020年12月尾在局部都会进级为“禁塑令”,30多地 “禁塑令”枪响。

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因为大都塑料粒子和塑料成品的成份从表面上很难辨别,可是在不少操纵场景下疾速辨认塑料成份倒是个必须的进程,比方塑料成品收受接管、塑料粒子进料查验、进货查验等。今朝,对塑料的阐发体例首要有目视阐发法、光谱法 (如傅立叶变更红外光谱法和拉曼光谱法)、热阐发法和其余阐发体例等 (如质谱法和扫描电子显微镜-能谱仪联用法)。此中,拉曼光谱阐发,因为具备无粉碎性、低样品量测试、高通量挑选等特色,成为检测和辨别塑料的首要阐发手艺之一。

卓立汉光手持式拉曼光谱仪便携,能够或许高效疾速地对塑料成品停止阐发,别的,仪器搭载的适用软件和简略的操纵体例,使得用户不须要具备任何专业的阐发化学常识,便可在现场操纵中操纵手持式拉曼装备,便利非光谱专业职员在现场停止疾速辨别。在本文中,将摸索操纵手持式拉曼光谱仪来辨别塑料成品,以期为“禁塑令”在天下通行,供给必然助力。

『尝试局部』

2.1尝试仪器及样品

     尝试仪器:Finder Edge 1064nm手持式拉曼光谱仪(北京卓立汉光阐发仪器无限公司)、某尝试室搭建的科研拉曼光谱仪。

     手持式拉曼尝试前提:1064nm激光器,激光功率300mW-350mW,光谱规模200cm-1-2500cm-1,收罗时候5s。

     科研式拉曼尝试前提:1064nm激光器,激光功率200mW-250mW,光谱规模200cm-1-2500cm-1,收罗时候15s。

2.2尝试样品

纯材质塑料、差别配比的夹杂塑料样品及市场上塑料成品,包含纯PE、纯PP、纯PS、纯PVC、纯EVA、纯PET等,差别配比的夹杂塑料样品及市场上商品包装袋(差别色彩购物袋、日用塑料袋、纸塑复合包装袋)、差别色彩渣滓袋、一次性餐具(饭盒、碗、碟、盘子、饮料杯、差别色彩吸管等)等总计400余种,上面拔取几种典范的PE、PP、PS、PVC、EVA、PET六种罕见塑料成品停止成果阐发。

2.3尝试体例

将待测样品放在样品测试区(牢固或粉末样品接纳固体测试头, 样品紧贴测试头),尝试中对每个样品测定三次,取均匀值。

『成果阐发』

3.1按照纯样品拉曼光谱规范图谱对装备停止靠得住性考证

起首将样品聚丙烯(PP)的手持式和科研式拉曼光谱图与其拉曼光谱规范图谱(见图1)[1]停止比对。

图1 聚丙烯的拉曼光谱规范图谱

聚丙烯有2954cm-1、2923cm-1、2903cm-1、2885cm-1、2841cm-1、2723cm-1、1459cm-1、1438cm-1、1360cm-1、1330cm-1、1167cm-1、1167cm-1、1147cm-1、973cm-1、842cm-1、810cm-1、529cm-1、456cm-1、399cm-1的特点振动峰。3000-2600cm-1的谱峰多为CH3和CH2中C-H键的伸缩振动峰;1500-800cm-1的谱峰多为C-C键的伸缩振动和C-H的曲折振动峰,550-300cm-1的谱峰多为聚丙烯碳链骨架的扭捏振动峰[2]。

图2为样品PP,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,谱图根基分歧。

图2 纯样品PP的拉曼光谱图谱

图3 六种纯样品用手持拉曼测试的谱图信息

同时测试了别的5种纯样品,经阐发根基与规范谱图分歧,且手持式和科研式的婚配度≥90%。

3.2差别配比夹杂样品拉曼光谱规范图谱对装备停止靠得住性考证

任选上述六种材质的一种做差别配比的成果阐发,以PS-PLA为例。

(1)图4为PS:PLA=1:9夹杂样品,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,婚配度为0.93599。

手持式                                科研式

图4 PS:PLA=1:9夹杂样品的拉曼光谱图谱

(2)图5为PS:PLA=5:5夹杂样品,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,婚配度为0.97962。

手持式                                科研式

图5 PS:PLA=5:5夹杂样品的拉曼光谱图谱

(3)图6为PS:PLA=9:1夹杂样品,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,婚配度为0.97622。

手持式                                科研式

图6 PS:PLA=9:1夹杂样品的拉曼光谱图谱

3.3差别塑料成品的拉曼光谱图谱对装备停止靠得住性考证

    拔取市道上用量良多且净化严峻的各类塑料袋停止成果阐发。

(1)图7为黄色医疗烧毁物公用袋,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,婚配度为0.97977。

手持式                                科研式

图7 黄色医疗烧毁物公用袋的拉曼光谱图谱

(2)图8为绿色塑料袋,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,婚配度为0.9679。


手持式                                科研式

图8 绿色塑料袋的拉曼光谱图谱

(3)图9为白色塑料袋,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,婚配度为0.92689。


手持式                                科研式

图9 白色塑料袋的拉曼光谱图谱

(4)图10为白色塑料袋,操纵手持式拉曼和尝试室科研拉曼停止对照,婚配度为0.95685。

手持式                                科研式

图10 白色塑料袋的拉曼光谱图谱

测试了典范的10余种样品,经阐发比敌手持式拉曼与尝试科研型拉曼的婚配度均≥90%,是以手持拉曼光谱仪能够或许作为疾速高效辨别犯禁塑料的检测仪器。
 

『竣事语』

基于拉曼光谱的塑料疾速辨别手艺对塑料出产物质节制和收受接管时停止塑料分类具备主要感化。聚合物的拉曼峰较着而锋利,能够或许将其作为该资料的特点旌旗灯号,在工场,尝试室或其余处所都能够或许疾速获得该旌旗灯号从而完成 该资料的无损辨别。该体例简洁疾速,成果精确靠得住,且无损样品。检测体例简略易操纵,成果直观了然,按照查验成果能够或许对塑料成品停止分类,为天下“禁塑令”的有用履行供给赞助。 
 

『参考文献』

[1]陈和生,孙育斌.几种塑料的傅里叶变更拉曼光谱阐发[J].塑料科技,2012(6):69-72.

[2]杨遥,黄正粱,王靖岱,蒋斌波,等.操纵拉曼光谱检测丙烯共聚物的性子[J].光谱学与光谱阐发,2012(12):3262-3266.
 

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