Portman785便携式拉曼光谱仪在塑料鉴别中的应用

2023-08-02 18:10:47 上海如海光电科技有限公司


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研究背景

塑料在给人们的生产生活提供便利的同时,也给环境带来了大量的塑料废弃物。据统计,1950~2015年间全球的塑料垃圾约为63亿吨。塑料污染正成为陆地生态系统最严重的威胁之一,并已引起全球政府和科学界的广泛关注。从2008年提出“禁塑令”到现在,禁塑政策都在一步步扎实推进。塑料,按理化分类可分为热固性塑料和热塑性塑料。热塑性塑料是一类应用最广的塑料,年产量较大,生产成本低,在一定的温度条件下,能软化或熔融成任意形状,冷却后形状不变。热塑性塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯等均是不可降解的高分子材料,但是重塑性强,因此对废旧塑料进行回收再利用有利于解决环境污染问题,使资源得到充分利用。然而,要想取得理想的回收效果,对这些材料进行鉴别分类就显得尤为重要。

图1 热塑性塑料(图片来源于网络)

常用热塑性塑料的主要鉴别方法有外观鉴别、加热鉴别、燃烧试验鉴别、密度鉴别等,这些方法受到检测者主观因素的干扰,或操作步骤复杂,检测时间久,并且具有破坏性。因此,找到一种快速无损的方法对塑料进行鉴别很有必要。拉曼光谱作为一种振动光谱,具有非破坏性、无标记、高空间分辨率和低水干扰的特点,可用于内部成分的检测以及物质鉴别,已经被越来越多的应用到物质的检测识别中。本文使用如海光电自主研发的Portman785便携式拉曼光谱仪对12种热塑性塑料进行了鉴别。

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测试样品及实验仪器搭建

本次检测使用如海光电Portman785便携式拉曼光谱仪对12种热塑性塑料进行检测。

1、测试样品

图2 测试样品

2、仪器搭建

图3 测试系统搭建图

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实验结果

测试条件:Portman便携式拉曼光谱仪,中心波长785 nm。

本实验首先使用Portman785采集12种塑料拉曼信号,采集信号后对数据进行预处理,利用预处理数据建立12种塑料拉曼信息谱库,再结合如海HQI算法实现12种不同塑料样品的鉴别区分。物质测试信息见下表。

表1 12种塑料拉曼光谱的采集参数

12种热塑性塑料的拉曼测试结果如图4。

图4 12种热塑性塑料拉曼测试谱图

利用上述测试结果建立拉曼谱库,并采用如海光电自研的HQI算法进行识别,识别率可以达到100%。图5-6是HQI识别结果。

图5 HQI识别结果

图6 HQI识别结果

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实验结论

本实验利用如海Portman785便携式拉曼光谱仪检测了12种热塑性塑料,测试数据与HQI算法结合后可实现不同种类的热塑性塑料鉴别。

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参考文献

[1]曹艳晓,陈田甜,陈诺等.大塑料和微塑料对土壤性质与镉生物有效性的影响[J].中国环境科学,2023:1-13.

[2] Pei W, Hu R, Liu H, et al. Advanced Raman spectroscopy for nanoplastics analysis: Progress and perspective[J]. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2023, 166.

[3] 杨俊秋.常用热塑性塑料的鉴别与回收再利用[J].塑料制造,2007(05):116-119.

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