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LIBS定性定量分析-塑料中的微量金屬
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發布時間:2012-01-20 閱讀:5113

塑料的分類與回收

塑料制品充斥著現代人的生活,從工程塑料到食品包裝、醫療器械,成為各行業不可替代的重要材料。然而在享受便利的同時,塑料廢棄品帶來的環境問題也日益得到關注。

塑料是汽油的衍生制品,主要成分為碳氫化合物,但也含有各種有毒害的添加劑,比如抗氧劑、增塑劑、填充劑、染色劑、穩定劑等,其中尤以含重金屬顏料對環境的危害最大,如何在塑料回收過程中避免重金屬的二次污染,在塑料的分類環節面臨巨大挑戰。

激光擊穿光譜法LIBS可以對塑料的不可降解成分進行迅速、準確的在線分析,確定其中微量金屬的成分及含量,為塑料分類和重金屬前期處理提供了高效便捷的工具。

 實驗步驟

◎實驗中將廢棄塑料杯放入微波反應器熔融液化,再經多種有機溶劑溶解回收,最終獲得塑料不可溶解部分壓制成小球,作為LIBS的檢測對象。

◎檢測系統采用海洋光學LIBS2000+,200-620nm,分辨率0.1nm,Nd:YAG激光器脈寬8ns,脈沖強度50-120mJ,光纖與等離子焰距離10mm。

◎ICP法用與驗證LIBS數據的有效性。

◎含量標定方面,將需檢測金屬的單質粉末以不同比例與不可溶解塑料基體混合,并經研磨,制成標準品,從標準品的LIBS圖譜得到各種金屬的標準曲線。如下圖(圖1)為根據Cu 521.82nm處的譜線強度得到的Cu含量標準曲線。

圖1:塑料杯回收產生的不可溶解部分的LIBS圖譜

結果

圖2:LIBS得到的Cu含量標準曲線

從圖2中可以看到樣品中含有18種微量金屬元素Co、Fe、V、Ni、Pb、P、Mo、Mg、Ag、Ca、S、Si、Al、Ti、Mn、B、Cd、Cu。

圖3:LIBS與ICP方法檢測得到的塑料中各種微量金屬元素的含量

根據標準曲線可以得到各元素在塑料不可溶部分的含量(如圖3所示),與ICP檢測結果基本吻合,其中Ag、Al、Fe、Co、V、Ni、Pb、Mn和Cd的含量不能達到安全排放標準。

實驗表明,LIBS能夠進行快速準確的分析塑料中重金屬含量,是塑料回收中的理想工具。

 
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