Die Industrie für recycelte Kunststoffe, angetrieben durch die Zielsetzung „Double Carbon“, ist zu einer wichtigen Säule der Kreislaufwirtschaft geworden, aber die Geruchsprobleme behindern die Entwicklung der Industrie. Recyclingkunststoffe im Recycling-, Verarbeitungs- und Lagerprozess werden durch den Bruch der Polymerkettenoxidation, die Flüchtigkeit von Hilfsmitteln oder die Rückstände von Schadstoffen flüchtige Substanzen wie Aldehyde, Sulfide und Stickoxide freisetzen, die nicht nur die Auswirkungen auf die Ausweitung der Produktanwendungsszenarien haben, sondern auch die menschliche Gesundheit und die ökologische Umwelt gefährden können. Daher ist der Aufbau einer präzisen und effizienten Geruchsanalysetechnologie für die Verbesserung der Qualität von recycelten Kunststoffen unerlässlich.
Auf dieser Grundlage zielt die Studie darauf ab, ein elektronisches Nasentest für die Bewertung von Gerüchen von recycelten Kunststoffen zu entwickeln, um die Branche als Referenz zu dienen.
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Technische Prinzipien und Kernmerken der Elektronennose
AIRSENSE Elektronische Nase

AIRSENSE E-Nase verwendet die Trinitätsarchitektur 'Sensor Array - Signalverarbeitung - Mustererkennung', wobei der Kern aus hochselektiven Metalloxidhalbleitersensoren besteht, die jeweils eine spezifische Empfindlichkeit für bestimmte Funktionsgruppenverbindungen haben: W1C reagiert auf Aroma und Benzen, W5S auf Stickoxide, W1W auf Sulfide, W2S auf Alkohole und Aldehone und W1S auf Methylverbindungen. Dieser Multi-Sensor-Arbeitsmodus bildet ein Detektionsnetzwerk, das die wichtigsten Geruchskomponenten von recycelten Kunststoffen abdeckt.
Der Arbeitsablauf ist in drei Schritte unterteilt: Zunächst wird das flüchtige Gas der Probe durch das Probeneinsatzsystem in die Detektionshalle eingeführt, das Sensorarray reagiert spezifisch mit flüchtigen Substanzen, wodurch sich die Widerstandswerte ändern und eine elektrische Signalmatrix ausgegeben werden; Anschließend entfernen Sie Umgebungsstörungen durch einen Vorverarbeitungsalgorithmus und extrahieren Sie die Eigenschaften der Reaktion; Schließlich werden durch die eingebaute Mustererkennungsmodellierung wie die Master Component Analysis (PCA), die Differential Analysis und andere Mustererkennungsmodelle Geruchsfingerabdruckskarten generiert und qualitative und quantitative Analysen durchgeführt.

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Experimentales Design und Methoden

Experimentelle Materialien und Geräte
Teil 1
Wählen Sie den Markt recycelte PP, PE, ABS, HIPS als Forschungsgebiet, deckt die 1., 2. und 3. Klasse von Recyclingmaterialien insgesamt 10 Proben, um sicherzustellen, dass die Hauptklasse von recycelten Kunststoffen und Qualitätsklasse abgedeckt ist. Experimentiergeräte: Elektronische Nase vom Typ PEN3.5 der Firma AIRSENSE mit elektrischem thermostatischem Trocknerkasten, die Vorbehandlung der Probe wird streng nach der Norm GB/T 40006.1-2021 durchgeführt.
Experimentelle Prozessoptimierung
Teil 2
Vorbehandlung der Probe: Wägen Sie (20 ± 0,1) g Probe in geruchlose Flasche, erhitzen Sie 80 ° C für 120 Minuten, um die Geruchsabgabe zu fördern, und prüfen Sie sofort nach der Abkühlung auf 60 ° C, um eine stabile Konzentration der flüchtigen Komponenten zu gewährleisten.
Elektronische Nase-Testparameter: Durch die Optimierung mehrerer Sätze von orthogonalen Experimenten wird die beste Kombination von Parametern bestimmt - die Sensorreinigungszeit 80s, die Nullzeit 5s, die Datenerfassungszeit 120s, der Probenfluss 400mL/min. Unter diesem Parameter können die höchsten Werte der Reaktionsstärke der einzelnen Sensoren erzielt werden, um eine zuverlässige Datenbasis für die nachfolgende Analyse zu schaffen.

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Experimentergebnisse und Analysen
Sensorreaktionsmerkmale >>>
Der Reaktionswert des AIRSENSE Elektronischen Nasensensors (G/G0) zeigt eine typische Kurve des 'schnellen Anstiegs - zur Stabilisierung' im Laufe der Zeit und erreicht einen Spitzenwert bei 120 Sekunden. W5S, W1W, W2S, W1S vier Sensoren zeigen einen erheblichen Reaktionsvorteil, die Erkennung von Stickoxiden, Sulfiden, Alkoholaldehyden und Methylgeruchskomponenten in recycelten Kunststoffen ist stark, was mit der Hauptgeruchsquelle von recycelten Kunststoffen übereinstimmt - die durch den Abbau der PP- und PE-Oxidation erzeugten Anigen und Methylverbindungen können von W2S, W1S erfasst werden, während flüchtige Sulfide und Stickoxide wie Aminantioxidante von W1W und W5S erkannt werden.

Geruch Fingerabdruck Aufbau und Anwendung >>>
Wählen Sie die Reaktionsspitzen der einzelnen Sensoren aus, zeichnen Sie ein Radar-Fingerabdruck-Diagramm und erstellen Sie ein visuelles Analysemodell. Die Ergebnisse zeigen, dass der Geruch Fingerabdruck von recycelten PP- und PE-Kunststoffen einen deutlichen Gradunterschied zeigt: Die Reaktionswerte von W2S, W1W, W1S und W5S sind alle als "Recycling-Material der dritten Stufe > Recycling-Material der zweiten Stufe > Recycling-Material der ersten Stufe" ausgedrückt, während die Reaktionswerte der anderen Sensoren grundsätzlich stabil sind. Diese charakteristischen Unterschiede bieten eine intuitive Grundlage für eine schnelle Qualitätsklasse von recycelten Kunststoffen, so dass Unternehmen durch vergleichende Fingerabdruckskarten schlechte Materialien bereits in der Lagerstattung erkennen können.

Geruchsdifferenz des PCA-Modells >>>
Mit der eingebauten Analysesoftware AIRSENSE E-Nase können Sie die Gesamtgeruchsinformationen der Probe vollständig charakterisieren, indem Sie 75,95% der ersten und 22,42% der zweiten Hauptbestandteile zur Analyse der Hauptbestandteile beitragen. In der PCA-Diagramm werden zehn Proben von recycelten Kunststoffen in verschiedenen Bereichen ohne Überlappung unterschieden.

Die Sortierung der Geruchstärke lautet: ABS (Stufe 1) <PP (Stufe 1) <PE (Stufe 1) <HIPS (Stufe 1) <HIPS (Stufe 2) <ABS (Stufe 2) <PE (Stufe 2) <PP (Stufe 2) <PE (Stufe 3) <PP (Stufe 3), das Ergebnis ist im Einklang mit der künstlichen Geruchserkennung. Unter ihnen ist ABS aufgrund der starken Geruchsfähigkeit gegen thermische Sauerstoff-Alterung am schwächsten, PP und PE erhöhen sich mit der Erhöhung der Regenerationszahl erheblich, was die Zuverlässigkeit des Modells bestätigt.

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Schlussfolgerungen
Mit den technologischen Vorteilen der schnellen Reaktion, der präzisen Erkennung und der Anpassung an mehrere Szenarien löst AIRSENSE Electronic Nose effektiv die Schmerzpunkte der Industrie bei der Geruchsanalyse von recycelten Kunststoffen. Das Experiment bestätigte, dass unter den Testparametern das aufgebaute Geruchsfingerabdruckdiagramm die Geruchsunterschiede zwischen den verschiedenen Graden von Recyclingstoffen intuitiv darstellen kann. Das PCA-Modell kann mehr als 98% der Geruchsinformationen charakterisieren und unterscheiden, und die Analyseergebnisse sind hoch konsistent mit der künstlichen Geruchserkennung.
Die industrielle Anwendung dieser Technologie bietet nicht nur effektive Qualitätskontrollwerkzeuge für Recyclingkunststoffunternehmen, sondern fördert auch die Veränderung der Geruchsbewertung von subjektiven Sinnen zu objektiven Quantifizierungen, die den Mehrwert von Recyclingkunststoffprodukten erhöhen und die Entwicklung der Industrie normalisieren. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Technologie und der Ausweitung der Anwendungsszenarien wird die elektronische Nase von AIRSENSE sicherlich eine wichtigere Unterstützungsrolle im Bereich der Kreislaufwirtschaft spielen.