A indústria de plásticos reciclados tornou-se um pilar importante da economia circular, impulsionada pelo objetivo de "duplo carbono", mas a questão do odor sempre perturbou o desenvolvimento da indústria. Os plásticos reciclados no processo de reciclagem, processamento e armazenamento, devido à ruptura da oxidação da cadeia de polímeros, à volatilidade dos auxiliares ou aos resíduos de poluentes, liberam substâncias voláteis como aldeídeos, sulfetos e óxidos de nitrogênio, que não só afetam a expansão do cenário de aplicação do produto, mas também podem prejudicar a saúde humana e o ambiente ecológico. Portanto, a criação de técnicas precisas e eficientes de análise de odores é essencial para melhorar a qualidade dos plásticos reciclados.
Com base nisso, o objetivo deste estudo é estabelecer um método de teste nasal eletrônico para a avaliação de odores de plásticos reciclados como referência para a indústria.
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Princípios técnicos e características básicas do nariz eletrônico
Naso eletrônico AIRSENSE

O nariz eletrônico AIRSENSE utiliza uma arquitetura trinitária 'Sensor Array - Processamento de Sinais - Reconhecimento de Padrões', com um núcleo composto por sensores semicondutores de óxido de metal altamente seletivos, cada um com uma sensibilidade exclusiva a compostos de grupos funcionais específicos: W1C responde aos componentes aromáticos e benzeno, W5S responde aos óxidos de nitrogênio, W1W reconhece sulfetos, W2S é sensível aos álcool e aldeonas e W1S responde significativamente aos compostos metilicos. Este modo de trabalho colaborativo de vários sensores pode formar uma rede de detecção que cobre os principais componentes odoríferos do plástico reciclado.
Seu fluxo de trabalho é dividido em três etapas: primeiro, o gás volátil da amostra é introduzido na cavidade de detecção através do sistema de amostragem, a matriz de sensores reage específicamente com a substância volátil, causando mudanças nos valores de resistência e saída de uma matriz de sinal elétrico; Em seguida, o algoritmo de pré-processamento elimina a interferência ambiental e extrai os valores de resposta característica; Finalmente, um mapa de impressões digitais odoríficas é gerado e uma análise qualitativa e quantitativa é concluída através da análise integrada de componentes principais (PCA), análise discriminatória e outros modelos de identificação de padrões.

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Desenho e Métodos Experimentais

Materiais e instrumentos experimentais
Parte 1
Escolha PP, PE, ABS e HIPS reciclados comercialmente como objeto de pesquisa, cobrindo um total de 10 amostras de materiais reciclados de nível I, II e III, para garantir a cobertura dos principais tipos e níveis de qualidade de plásticos reciclados. Instrumento experimental: Utilizando o nariz eletrônico tipo PEN3.5 da AIRSENSE e a caixa de secagem térmica elétrica, o tratamento pré-amostra é executado de acordo com a norma GB/T 40006.1-2021.
Otimização do processo experimental
Parte 2
Tratamento pré-amostra: pesar (20 ± 0,1) g amostra em garrafa de boca larga sem odor, aquecer a temperatura constante de 80 ° C por 120 minutos para promover a liberação de odor, refrigerar a 60 ° C imediatamente após a detecção para garantir a estabilidade da concentração de ingredientes voláteis.
Parâmetros de teste de nariz eletrônico: Determinar a melhor combinação de parâmetros através da otimização de vários conjuntos de experimentos ortogonais - tempo de limpeza do sensor 80s, tempo de zero 5s, tempo de coleta de dados 120s, fluxo de amostragem 400mL / min, sob este parâmetro, os valores de intensidade de resposta máxima de cada sensor podem ser obtidos, estabelecendo uma base de dados confiável para análises posteriores.

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Resultados experimentais e análise
Características de resposta do sensor >>>
Os valores de resposta dos sensores nasais eletrônicos AIRSENSE (G/G0) apresentam uma curva típica de 'subida rápida - tendência à estabilidade' ao longo do tempo, atingindo um pico de resposta em 120 s. Entre eles, os quatro sensores W5S, W1W, W2S e W1S mostraram uma vantagem significativa de resposta, com uma forte capacidade de reconhecimento de óxidos de nitrogênio, sulfetos, alqueídeos e componentes odoríferos metílicos em plásticos reciclados, que correspondem altamente às principais fontes odoríferos de plásticos reciclados - os compostos de argínio e metilo produzidos pela degradação oxidativa de PP e PE podem ser capturados por W2S, W1S, enquanto os sulfetos voláteis e óxidos de nitrogênio de auxiliares como antioxidantes amínicos são reconhecidos por W1W e W5S.

Imagem de impressão digital cheiro construção e aplicação >>>
Selecione os picos de resposta dos sensores para mapear impressões digitais de radar e criar modelos analíticos visuais. Os resultados mostraram que as impressões digitais do odor do plástico reciclado PP e PE apresentam uma diferença de grau clara: os valores de resposta de W2S, W1W, W1S e W5S se manifestam como "materiais reciclados de terceiro grau > materiais reciclados de segundo grau > materiais reciclados de primeiro grau", enquanto os outros valores de resposta do sensor são basicamente estáveis. Essa diferença de características fornece uma base intuitiva para classificar rapidamente a qualidade do plástico reciclado, permitindo que as empresas verifiquem materiais de baixa qualidade durante a fase de armazenamento de matérias-primas através de mapas de impressões digitais comparativos.

Capacidade de distinção de odores do modelo PCA >>>
Utilizando o software de análise integrado do nariz eletrônico AIRSENSE para a análise do componente principal, a contribuição do primeiro componente principal é de 75,95% e a contribuição do segundo componente principal é de 22,42%, acumulando até 98,37%, para caracterizar completamente a informação geral do odor da amostra. No gráfico PCA, 10 amostras de plástico reciclado são distribuídas em diferentes áreas e não se sobrepõem.

A classificação da intensidade do odor é: ABS (nível 1) <PP (nível 1) <PE (nível 1) <HIPS (nível 1) <HIPS (nível 2) <ABS (nível 2) <PE (nível 2) <PP (nível 2) <PE (nível 3) <PP (nível 3), o resultado é consistente com o olfato artificial. Entre eles, o ABS é o cheiro mais fraco devido à capacidade de envelhecimento térmico e oxigênico, e o PP e o PE aumentam significativamente o cheiro com o aumento do número de regenerações, confirmando a confiabilidade do modelo.

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conclusão
Com as vantagens tecnológicas de resposta rápida, reconhecimento preciso e adaptação a vários cenários, o nariz eletrônico AIRSENSE resolve eficazmente os pontos dolorosos da análise de odores de plásticos reciclados. Os experimentos confirmaram que, sob os parâmetros de teste, seu gráfico de impressões digitais de odor construído pode visualizar as diferenças de odor de diferentes graus de materiais reciclados, o modelo PCA pode alcançar mais de 98% da caracterização e distinção de informações de odor, e os resultados da análise são altamente consistentes com o olfato artificial.
A aplicação industrial desta tecnologia não só fornece ferramentas eficientes de controle de qualidade para as empresas de plástico reciclado, mas também promove a mudança da avaliação do odor dos sentidos subjetivos para a quantificação objetiva, o que é importante para melhorar o valor agregado dos produtos de plástico reciclado e promover o desenvolvimento da normalização da indústria. Com a atualização contínua da tecnologia e a expansão dos cenários de aplicação, o nariz eletrônico da AIRSENSE vai desempenhar um papel de apoio ainda mais crítico na economia circular.