Движимая целью « двойного углерода», переработанная пластмассовая промышленность стала важной опорой циклической экономики, но проблема запаха всегда преследовала развитие отрасли. Регенерированные пластмассы в процессе рекуперации, обработки и хранения, из - за окислительного разрыва полимерной цепи, испарения ускорителя или остатков загрязняющих веществ, будут выделять альдегиды, сульфиды, оксиды азота и другие летучие вещества, не только влияют на расширение сцены применения продукта, но и, скорее всего, угрожают здоровью человека и экологической среде. Поэтому создание точных и эффективных технологий анализа запахов имеет решающее значение для повышения качества переработанных пластмасс.
Исходя из этого, это исследование направлено на создание электронного теста носа для оценки запахов регенерированных пластмасс, чтобы дать ссылку на отрасль.

01
Принципы и основные характеристики электронного носа
Электронный нос Airsense

Электронный нос AIRSENSE имеет триединую архитектуру « сенсорной решетки - обработки сигналов - распознавания режимов», ядро состоит из высокоселективных МОП - полупроводниковых датчиков, каждый из которых обладает исключительной чувствительностью к конкретным соединениям функциональной группы: W1C для ароматических компонентов и бензолов, W5S для азотно - кислородных соединений, W1W для идентификации сульфидов, W2S для спиртов и альдегидов, W1S для метиловых соединений. Этот режим совместной работы с несколькими датчиками может образовывать сеть обнаружения, охватывающую основные ароматические компоненты переработанных пластмасс.
Его рабочий процесс разделен на три этапа: сначала образец летучего газа вводится в полость обнаружения с помощью системы подачи проб, сенсорная решетка и летучее вещество реагируют специфично, что приводит к изменению значения сопротивления и выходу матрицы электрических сигналов; Затем алгоритм предварительной обработки удаляет помехи окружающей среды и извлекает значение характеристической реакции; В конечном итоге, с помощью встроенных моделей распознавания образов, таких как анализ основных компонентов (PCA) и дискриминантный анализ, генерируется отпечаток пальца запаха и завершается качественный количественный анализ.

02
Экспериментальное проектирование и методы

Экспериментальные материалы и приборы
Часть 1
Выберите рыночные регенеративные PP, PE, ABS, HIPS в качестве объекта исследования, охватывающего в общей сложности 10 образцов регенеративных материалов первого, второго и третьего уровней, чтобы обеспечить охват основного сорта регенерированных пластмасс и уровня качества. Экспериментальные приборы: с использованием электронных носовых и электрических термостатических сушильных камер типа PEN3.5 компании AIRSENSE, обработка образцов осуществляется в строгом соответствии со стандартом GB / T 40006.1 - 2021.
Оптимизация экспериментального процесса
Часть 2
Предварительная обработка образца: образец, заявленный (20 ± 0,1) g, загружается в безвкусную широкоугольную бутылку, постоянная температура при 80°C нагревается в течение 120 минут для содействия высвобождению запаха, охлаждается до 60°C сразу после обнаружения, чтобы обеспечить стабильную концентрацию летучих компонентов.
Параметры электронного носового теста: Оптимальное сочетание параметров - время очистки датчика 80s, время настройки нуля 5s, время сбора данных 120s, входной поток 400 мл / мин - оптимизировано с помощью нескольких ортогональных экспериментов, при этом параметр позволяет получить максимальное значение интенсивности отклика каждого датчика и заложить надежную основу данных для последующего анализа.

03
Результаты экспериментов и анализ
Анализ характеристик реакции датчиков > > >
Значение отклика электронного носового датчика AIRSENSE (G / G ₀) представляет типичную кривую « быстрого подъема - стабилизации» со временем, достигая пика отклика при 120s. Среди них четыре датчика W5S, W1W, W2S, W1S демонстрируют значительные преимущества реакции, способность распознавать азотные оксиды, сульфиды, спиртовые альдегиды и метиловые изоморфные компоненты в регенерированных пластмассах сильна, что в значительной степени соответствует основным источникам запаха регенерированных пластмасс - карбонильные и метиловые соединения, образующиеся в результате окисления PP и PE, могут быть захвачены W2S и W1S, в то время как аминовые антиоксиды и оксиды азота улетучиваются W1W и W5S.

Создание и применение отпечатков пальцев запаха»
Выберите пиковую реакцию каждого датчика, чтобы нарисовать радиолокационную карту отпечатков пальцев и создать визуальную аналитическую модель. Результаты показывают, что рекуперированные PP, PE пластиковые отпечатки запаха демонстрируют явную иерархическую разницу: значения отклика W2S, W1W, W1S, W5S проявляются как « регенеративный материал третьего уровня > регенеративный материал второго уровня > регенеративный материал первого уровня», в то время как другие значения отклика датчика в основном стабильны. Эта отличительная разница обеспечивает интуитивную основу для быстрой классификации качества переработанных пластмасс, предприятия могут сравнивать отпечатки пальцев, на этапе хранения сырья могут просеивать некачественные материалы.

Способность модели PCA различать запахи > >
Используя программное обеспечение AIRSENSE для электронного анализа носа для анализа основного компонента, коэффициент вклада первого основного компонента 75,95%, коэффициент вклада второго основного компонента 22,42%, в совокупности 98,37%, может полностью представить общую информацию о запахе образца. На диаграмме PCA 10 образцов переработанного пластика распределены в разных регионах и не перекрываются, что позволяет дифференцировать.

Интенсивность запаха сортируется следующим образом: ABS (уровень 1) < PP (уровень 1) < PE (уровень 1) < HIPS (уровень 1) < HIPS (уровень 2) < ABS (уровень 2) < PE (уровень 2) < PP (уровень 2) < PE (уровень 3) < PP (уровень 3), результат согласуется с искусственным распознаванием запаха. Среди них ABS имеет самый слабый запах из - за сильной устойчивости к термическому кислородному старению, PP и PE значительно улучшаются с увеличением количества регенераций, подтверждая надежность модели.

04

заключение
Электронный нос AIRSENSE обладает техническими преимуществами быстрого реагирования, точного распознавания и многосценарийной адаптации, чтобы эффективно взломать отраслевые болевые точки для анализа запахов переработанных пластмасс. Эксперименты подтвердили, что в тестовых параметрах его структура отпечатков пальцев запаха может интуитивно отображать различия в запахе различных уровней регенераторов, модель PCA может достичь более 98% характеристик и различий информации о запахе, результаты анализа и искусственное распознавание запаха очень согласуются.
Промышленное применение этой технологии не только для предприятий по переработке пластмасс обеспечивает эффективные инструменты контроля качества, но и способствует изменению оценки запаха от субъективных чувств к объективной количественной оценке, что имеет большое значение для повышения добавленной стоимости переработанных пластмассовых изделий и содействия стандартизации промышленности. По мере того, как технологии продолжают совершенствоваться и расширяться, электронный нос AIRSENSE, несомненно, будет играть более важную вспомогательную роль в области круговой экономики.