本發(fā)明屬于塑料檢測分析，具體涉及一種用于塑料鑒別的便攜式熱裂解器、分析裝置及分析方法。

背景技術(shù)：

1、塑料產(chǎn)品的大量生產(chǎn)和使用造成了不可忽略的環(huán)境問題，塑料回收利用是減少塑料廢棄物的有效方法，為由此引起的環(huán)境問題提供了可行的解決方案。在整個塑料回收過程中依據(jù)塑料原料聚合物類型進行分類篩選是第一且必要的步驟，關(guān)乎最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

2、目前，已經(jīng)報道的用于塑料原料聚合物類型鑒定的方法包括光譜法(如傅里葉紅外變換光譜法、拉曼光譜法、激光誘導(dǎo)擊穿光譜法、x-射線熒光光譜法)、質(zhì)譜法(熱裂解-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用)以及人工分揀。其中，光譜法在識別深色樣品方面存在挑戰(zhàn)，容易受到塑料顏色的干擾；質(zhì)譜法存在儀器昂貴、體積大以及耗時長等問題，限制了其在塑料回收過程中的日常篩選和現(xiàn)場鑒定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于塑料鑒別的便攜式熱裂解器、分析裝置及分析方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于塑料鑒別的便攜式熱裂解器，包括反應(yīng)容器部件和熱裂解進樣部件，所述反應(yīng)容器部件設(shè)有與熱裂解進樣部件適配的插口端，所述熱裂解進樣部件通過所述插口端插入反應(yīng)容器部件內(nèi)部，熱裂解進樣部件的一端設(shè)有與插口端適配的封堵件。

3、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述熱裂解進樣部件包括樣品杯，所述樣品杯配設(shè)有加熱裝置和溫度檢測裝置，樣品杯固定在封堵件上。

4、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述加熱裝置包括陶瓷加熱棒，所述陶瓷加熱棒的兩端分別設(shè)有固定部和加熱部，所述固定部與封堵件相連，所述加熱部伸入樣品杯中。

5、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述陶瓷加熱棒與樣品杯之間設(shè)有連接管。

6、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述樣品杯和連接管均采用銅制成。

7、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述溫度檢測裝置包括熱電偶，所述熱電偶的兩端分別設(shè)有測溫端和固定端，所述固定端與封堵件相連，所述測溫端伸入樣品杯底部。

8、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述反應(yīng)容器部件包括反應(yīng)管，所述反應(yīng)管的一端設(shè)置所述插口端，反應(yīng)管連接有進氣管和排氣管。

9、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，還包括環(huán)形固定座，所述反應(yīng)管設(shè)置于環(huán)形固定座的內(nèi)側(cè)，反應(yīng)管的插口端貫穿環(huán)形固定座并延伸至環(huán)形固定座外側(cè)，反應(yīng)管遠離插口端的一端與環(huán)形固定座相連；所述進氣管和排氣管均貫穿環(huán)形固定座并延伸至環(huán)形固定座外側(cè)。

10、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述環(huán)形固定座上設(shè)有散熱風(fēng)扇，所述散熱風(fēng)扇用于對反應(yīng)管進行散熱冷卻。

11、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述封堵件包括封堵帽，所述封堵帽與反應(yīng)容器部件的插口端螺紋連接。

12、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述封堵帽采用聚四氟乙烯制成。

13、第二方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于塑料鑒別的分析裝置，包括上述的熱裂解器，還包括過濾裝置、微等離子體激發(fā)裝置和檢測裝置，所述熱裂解器、過濾裝置、微等離子體激發(fā)裝置和檢測裝置依次連接。

14、作為上述技術(shù)方案的一種可選實施方式，所述過濾裝置采用聚四氟乙烯濾膜，所述聚四氟乙烯濾膜設(shè)置于熱裂解器和微等離子體激發(fā)裝置之間。

15、第三方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于塑料鑒別的分析方法，應(yīng)用于上述的分析裝置中，該分析方法包括以下步驟：

16、步驟a，將樣品裝載至樣品杯中；

17、步驟b，通過加熱裝置對樣品杯中的樣品進行加熱使其裂解；

18、步驟c，利用載氣將裂解產(chǎn)物輸送至微等離子體激發(fā)裝置中，微等離子體激發(fā)裝置通過高壓交流電產(chǎn)生一個穩(wěn)定的微等離子體區(qū)域，使裂解產(chǎn)物在該微等離子體區(qū)域中被解離并激發(fā)出原子/分子發(fā)射光譜；

19、步驟d，通過檢測裝置采集原子/分子發(fā)射光譜，并采用機器學(xué)習(xí)方法對發(fā)射光譜進行處理并建模，實現(xiàn)對塑料樣品的檢測識別。

20、本發(fā)明的有益效果為：

21、本發(fā)明的便攜式熱裂解器可在低功率下快速完成常見塑料產(chǎn)品的熱裂解，除了少數(shù)特殊塑料(如聚四氟乙烯和聚醚醚酮樹脂)需要較高的熱裂解溫度外，大多數(shù)聚合物的熱裂解溫度都在500-600攝氏度之間，因此，該熱裂解器可滿足絕大部分塑料的完全裂解，單個樣品整體熱裂解可在短時間內(nèi)完成。其具有體積小、功耗低、成本低、操作簡單和安全性高等優(yōu)點，可用于塑料回收過程中的日常篩選和分揀，有效解決了現(xiàn)有塑料原料聚合物類型鑒定過程中存在易受塑料顏色干擾、能耗和成本高和體積大等技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種用于塑料鑒別的便攜式熱裂解器，其特征在于，包括反應(yīng)容器部件和熱裂解進樣部件，所述反應(yīng)容器部件設(shè)有與熱裂解進樣部件適配的插口端，所述熱裂解進樣部件通過所述插口端插入反應(yīng)容器部件內(nèi)部，熱裂解進樣部件的一端設(shè)有與插口端適配的封堵件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱裂解器，其特征在于，所述熱裂解進樣部件包括樣品杯(1)，所述樣品杯(1)配設(shè)有加熱裝置和溫度檢測裝置，樣品杯(1)固定在封堵件上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱裂解器，其特征在于，所述加熱裝置包括陶瓷加熱棒(2)，所述陶瓷加熱棒(2)的兩端分別設(shè)有固定部和加熱部，所述固定部與封堵件相連，所述加熱部伸入樣品杯(1)中；所述陶瓷加熱棒(2)與樣品杯(1)之間設(shè)有連接管(3)；所述樣品杯(1)和連接管(3)均采用銅制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱裂解器，其特征在于，所述溫度檢測裝置包括熱電偶(4)，所述熱電偶(4)的兩端分別設(shè)有測溫端和固定端，所述固定端與封堵件相連，所述測溫端伸入樣品杯(1)底部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱裂解器，其特征在于，所述反應(yīng)容器部件包括反應(yīng)管(5)，所述反應(yīng)管(5)的一端設(shè)置所述插口端，反應(yīng)管(5)連接有進氣管(6)和排氣管(7)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱裂解器，其特征在于，還包括環(huán)形固定座(8)，所述反應(yīng)管(5)設(shè)置于環(huán)形固定座(8)的內(nèi)側(cè)，反應(yīng)管(5)的插口端貫穿環(huán)形固定座(8)并延伸至環(huán)形固定座(8)外側(cè)，反應(yīng)管(5)遠離插口端的一端與環(huán)形固定座(8)相連；所述進氣管(6)和排氣管(7)均貫穿環(huán)形固定座(8)并延伸至環(huán)形固定座(8)外側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱裂解器，其特征在于，所述環(huán)形固定座(8)上設(shè)有散熱風(fēng)扇(9)，所述散熱風(fēng)扇(9)用于對反應(yīng)管(5)進行散熱冷卻。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱裂解器，其特征在于，所述封堵件包括封堵帽(10)，所述封堵帽(10)與反應(yīng)容器部件的插口端螺紋連接；所述封堵帽(10)采用聚四氟乙烯制成。

9.一種用于塑料鑒別的分析裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8任一項所述的熱裂解器，還包括過濾裝置(11)、微等離子體激發(fā)裝置(12)和檢測裝置(13)，所述熱裂解器、過濾裝置(11)、微等離子體激發(fā)裝置(12)和檢測裝置(13)依次連接；所述過濾裝置(11)采用聚四氟乙烯濾膜，所述聚四氟乙烯濾膜設(shè)置于熱裂解器和微等離子體激發(fā)裝置(12)之間。

10.一種用于塑料鑒別的分析方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求9所述的分析裝置中，該分析方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于塑料鑒別的便攜式熱裂解器、分析裝置及分析方法，該便攜式熱裂解器包括反應(yīng)容器部件和熱裂解進樣部件，反應(yīng)容器部件設(shè)有與熱裂解進樣部件適配的插口端，熱裂解進樣部件通過插口端插入反應(yīng)容器部件內(nèi)部，熱裂解進樣部件的一端設(shè)有與插口端適配的封堵件。本發(fā)明可在低功率下快速完成常見塑料產(chǎn)品的熱裂解，可滿足絕大部分塑料的完全裂解，單個樣品整體熱裂解和分析可在3分鐘時間內(nèi)完成。其具有體積小、功耗低、成本低、操作簡單和安全性高等優(yōu)點，可用于塑料回收過程中的日常篩選和分揀，有效解決了現(xiàn)有塑料原料聚合物類型鑒定過程中存在易受塑料顏色干擾、能耗和成本高和體積大等技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭成斌,任田
受保護的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6