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上海斯邁歐分析儀器有限公司
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使用 FTIR 光譜儀對塑料碎片進行快速 簡單的材料鑒定
2024-10-25 閱讀(75)
前言在合成塑料的發明、開發和早期生產階段，合成塑料產量較小，塑料廢棄物的處理相對可控。但在過去的幾十年里，塑料產量的增長速度超過了其他任何材料。據估計，目前全球每年會產生大約 4 億噸的塑料廢棄物，其中很大一部分最終進入了自然環境[1]。
在最近的一些研究中，研究人員一直在探索塑料污染對陸地生態系統(包括海灘生態系統)的影響[2,3]。要了解塑料污染對環境的影響，其中一個重要步驟就是改進用于鑒定塑料廢棄物和微塑料顆粒的分析方法。傅立葉變換紅外 (FTIR) 光譜能夠提供可靠的性能、高質量的數據以及經濟高效的分析，非常適合用于鑒定不同類型的塑料。本研究重點介紹了 Agilent Cary 630 FTIR 光譜儀(圖 1)如何為研究人員提供一種簡單的工作流程，幫助他們實現塑料碎片的材料鑒定。該工作流程包括樣品前處理、譜庫生成、樣品分析和數據報告。
儀器本研究使用配備鉆石晶體 ATR 附件并由 Agilent MicroLab 軟件控制的 Cary 630 FTIR 光譜儀(圖 1)。該軟件使用圖片式向導界面指導分析人員完成所有分析步驟。為了盡可能增大樣品與鉆石晶體的接觸面積，使用刀片將每個硬質塑料樣品切成薄片(約 2 mm)。將樣品放置在平臺上，使用表 1 所列的操作參數通過 FTIR-ATR 直接進行測量。生成譜庫通過參考用戶生成的聚合物譜庫鑒定塑料碎片樣品，該譜庫包含塑料行業中常用的聚合物的 ATR 光譜。
該譜庫使用聚合物樣品套裝(Scientific Polymer Products, Inc.；貨號 205；批號 600801012)開發，該聚合物樣品套裝包括聚苯乙烯、聚丙烯、高密度和低密度聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲醛、聚酰胺和聚四氟乙烯。
譜庫搜索方法采用相似度檢索算法(表 1)。使用 MicroLab軟件可以輕松創建、維護并管理譜庫。只需幾秒即可創建新譜庫。可以在創建時或其他任意時間點向譜庫中添加譜圖，包括直接從結果界面添加。
盡管圖 2 中不同樣品的顏色不同，但 9 個塑料碎片樣品中有 8 個樣品經鑒定為聚丙烯，1 個樣品經鑒定為高密度聚乙烯。如表 2 所示，聚丙烯結果的匹配質量指數 (HQI) 范圍為0.94651–0.99405，高密度聚乙烯的 HQI 為 0.97110。針對每個譜庫項目都會自動計算 HQI，該值表示實測光譜與譜庫譜圖的匹配程度。在原輔料鑒定中，HQI 通常用作合格/不合格標準。本研究使用用戶自定義標準，詳見表 1(采用不同顏色表示不同的置信度閾值)。
