AIRSENSE电子鼻：再生聚碳酸酯塑料气味分析的研究

 聚碳酸酯（PC）塑料是含碳酸酯基团的通用工程塑料，广泛应用于建材、汽车制造、医疗器械等多行业，我国是 PC 生产和消费大国。
随着 PC 产品更新换代，废旧 PC 塑料量庞大，回收再利用是构建循环体系的重要举措，但再生 PC 在储存中会释放挥发性气味，部分危害人体与环境。
文章通过对再生 PC 塑料气味分析，建立客观的气味评价方法，控制再生PC 塑料品质。
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AIRSENSE电子鼻
AIRSENSE电子鼻是一款小巧、快捷、高效的检测系统，由传感器阵列、信号预处理电路和计算机模式识别系统构成。其传感器阵列包含多个金属氧化气体传感器，可精准探测芳香成分、氢氧化合物、氨气等多种挥发性物质。在再生聚碳酸酯（PC）塑料气味分析研究中，其传感器阵列中的 W1S 传感器对甲基类物质敏感、W1W 传感器针对硫化物、W2S 传感器则对醇类与醛酮类成分响应显著，可精准捕捉复杂气味中的关键组分。

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试验方案详情
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试验材料
9 种市售再生 PC 塑料，详情如下表

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仪器设备
德国 Airsense 公司电子鼻，含 10 个金属氧化物传感器，对不同挥发物灵敏度不同。
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试验步骤
按照CB/T40006.1-2021的要求,称取(20 ±0.1)g试样于广口玻璃瓶中,盖紧后放入(80±2) °C恒温箱内,保持(120±10)min,再冷却至(60± 2)°C后用电子鼻进行气味测定。
通过传感器清洗时间、调零时间、数据采集时间、进样流量等参数设置来确定电子鼻测试再生PC塑料气味的优测试条件。通过单因素试验,建立的优测试条件为传感器清洗时间80s,调零时间5s, 数据采集时间120s,进样流量400mL/min。
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试验结果与分析
传感器响应分析

传感器响应先增后降，因气味成分先在传感器表面富集，后吸附速率小于挥发速率。
数据采集时间120s可获各传感器高响应值，W1S（对甲基类灵敏）、W1W（对硫化物灵敏）、W2S（对醇类、醛酮类灵敏）对再生 PC 气味响应明显。
指纹图分析

选取一级、二级、三级再生 PC 塑料，绘制气味指纹图，W1S、W1W、W2S 传感器响应值呈三级 > 二级 > 一级规律，其他传感器最大响应值基本重合；原因包括含硫阻燃剂降解产生硫化物、PC 降解产生醛酮类产物、异亚丙基链断裂产生甲基类产物，且再生次数越多，易降解成分响应值越大。
主成分分析（PCA）

针对 3 种再生 PC 塑料：选取传感器高响应处 62、63、64、65s 建立模型，主成分贡献率99.46%，第二主成分0.53%，总贡献率99.99%，3 种试样识别能力均为 1，在 PCA 图分开，一级与三级间距远、气味差异大，与人工嗅辨一致。
针对 9 种再生 PC 塑料主成分贡献率70.51%，第二主成分28.94%，总贡献率99.45%，9 种试样识别能力均 > 0.99，可区分气味差异；气味强度顺序与人工嗅辨一致，且三级再生 PC 气味强，同类二级再生 PC 气味大于一级，PC/GF 因玻璃纤维特性气味较强。
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研究结论
AIRSENSE电子鼻数据采集时间设为120s可获各传感器对再生PC气味的高响应值，且电子鼻对甲基类、硫化物、醇类、醛酮类成分最敏感。
提取各传感器高响应值绘制的气味指纹图，可直观分析再生 PC 塑料气味差异。
基于传感器响应信号建立的 PCA 模型，能有效区分不同再生 PC 塑料气味响应值差异，还可辨别气味大小，与人工嗅辨结果相符。