השימוש בטכניקה ספקטרוסקופית לזריקות שונות ובלתי ניתנות למחזור

פסולת פלסטיק הפכה לאחד האתגרים הסביבתיים הדוחקים ביותר של המאה ה-21.עם ייצור גלובלי מעל 400 מיליון טון מדי שנה ורק כ 9% מכל הפלסטיק המיוצר אי פעם ממוחזר ביעילות, הצורך בטכנולוגיות מינון יעילות מעולם לא היה גדול יותר. בלב של פעולות מחזור מודרני הוא היכולת להבחין במהירות ובאופן מדויק בין פלסטיק מיחזור ובלתי ניתן למחזורי, כמו גם שיטות מדידה של חומרים כימיים, אשר ניתן להפריד במהירות, כדי לספק את המשתנים באופן אוטומטי, עם שיטות אלה, באופן ייחודי, כדי לספק את המשתנים, באופן מיידי, באופן אוטומטי, באופן אוטומטי, עם שיטות ניתוח פלסטי ייחודי, אשר ניתן לספק, אשר ניתן לספק, באופן ייחודי, אשר ניתן להבחין בין שיטות מדידה, על ידי שיטות מדידה, אשר ניתן להבחין בין שיטות שונות, על ידי שיטות שונות, באופן מהיר, כדי לספק, באופן מהיר, כדי לספק, באופן מיידי, עם שיטות מדידה, באופן מדויק, באופן מיידי, באופן מדויק, עם שיטות מדידה, באופן מדויק, כדי לספק, באופן מדויק, עם שיטות מדידה, באופן ייחודי, באופן ייחודי, עם שיטות מדידה, באופן מדויק, באופן מיידי, עם שיטות מדידה, כדי לספק חומרים שונים, באופן ייחודי, עם שיטות מדידה, כדי לספק, עם שיטות שונות, כדי לספק, כדי לספק, באופן ייחודי, כדי לספק את היכולת לספק את היכולת לספק את

אתגר המיחזור הפלסטי: למה למיין את העניינים

לא כל הפלסטיק נוצר שווה בזרם מחזורי.החומרים כמו PET (פוליילן terephthalate, קוד שרף 1) ו- HDPE (פוליאתילן גבוהה 99%), קוד שרף 2) הם ממוחזרים באופן נרחב, בעוד אחרים כמו PVC (povinyl אינפרא אדום, קוד 3) או חומרים מורכבים מעורבים לעתים קרובות מזוהים של פחמן נמוך יותר, הדורשים השפעות פלסטיק לא ניתן לספוגות, כגון חומרים מסוכנים, כגון חומרים מסוכנים, כגון חומרים מסוכנים, כגון חומרים מסוכנים.

ידני מיון, עדיין נפוץ באזורים רבים, מסתמך על בדיקה חזותית אנושית של קודים זיהוי FLT:0resin IdentitycodesFLT:1 (המספרים בתוך סמל החץ רודף), עם זאת, קודים אלה לעתים קרובות חסרים, משוחקים או מכוסים על ידי תוויות.יתר על ידי, הרבה פלסטיקים נראים זהים לעין העירומה - ניקוי בקבוקים pETcy ובקבוקים PVC ברורים מופיעים דומה אבל יש להם ספקטרום כימי שונה.

טכניקות ספציפיות: עקרונות וזרימות עבודה

Spectroscopy מודד את האינטראקציה בין חומר לקרינה אלקטרומגנטית.כאשר חל על פלסטיק, פולימרים שונים סופגים, משקפים או לפזר אור באורכי גל אופייניים, יצירת חתימה ספקטרלית ייחודית. על ידי השוואת החתימה הזו נגד מסד נתונים של פולימרים ידועים, החומר ניתן לזהות במילימטריים.FT תהליך זה יכול להיות פרוס על שידורים נעים בכמה מטרים לשנייה, המאפשרת לזמנים אמיתיים של רטיקס, כולל ⁇ , באופן נרחב, שימוש נרחב, ה-ידי שימוש בטכניקות הדמיה של ®.

Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy

FTIR spectroscopy פועל על ידי מאירה רחבה של אור אינפרא אדום על מדגם ומדידה אורכי גל נספגים.פסגות הקליטה תואמים לרטטים מולקולריים ספציפיים - לדוגמה, C-H מתיחה בפוליאתילן או קבוצות פחמן ב PET.כל פולימרמן יש ספקטרום אינפרא אדום מובהק, הרבה כמו טביעת אצבע מודרנית FT מערכות המשמשות במחזור יכול לסווג פלסטיק בפחות מ מילימטרים (n) לעתים קרובות יותר מאשר מקיפים יותר מאשר ⁇ ) מקיפים (n) מקיפים ספקטרום רחב יותר מאשר מקיפים יותר מאשר מקיפים מקיפים יותר מאשר ⁇ .

היתרון הקריטי של FTIR הוא היכולת שלה להבדיל בין פולימרים דומים מבחינה כימית, כגון סוגים שונים של פוליפרופילן או ציוני ניילון.דיוק זה מקטין את התפוצה הבין-לאומית ומשפר את איכות הירכיים המחודשות.על פי מחקר שפורסם ב-FLT:0Waste Management & ResearchFLT:1, FT-IR מבוסס על דיוק עבור 98% נפוצים של LT2:

ראומן Spectroscopy

בניגוד FTIR, אשר מדדים קלט אור, ראמן spectroscopy מזהה אור מפוזר באופן בלתי חוקי מדגימה לייזר-מחוסמת לייזר.הפוטונים מפוזרים לצבור או לאבד אנרגיה המקבילה לרטטים מולקולריים, הניב ספקטרום משלים. Raman הוא פחות רגיש להפרעות מים ויכול לנתח חלקיקים קטנים מאוד (בחזרה למיקרומטרים מעטים), מה שהופך אותו אידיאלי עבור פלספלסטיק או מיקרופלסטיק או מיקרו-מיקרוסקופים מסוכנים גם כן, כולל חומרים מסוכנים.

התקדמות חדשה הובילה למכשירים של ראמן ניידים שניתן להשתמש בהם באתר במרכזי מחזור או אפילו על ידי מפקחי פסולת.עם זאת, אותות ראמן יכולים להיות חלשים ודורשים ניהול אנרגיה לייזר זהיר כדי להימנע שריפת הדגימה.למרות זאת, היכולת שלו לזהות תוספים, מילויים וציפויים - חומרים המשפיעים לעתים קרובות על יכולת מחזורית - הופכת אותו יקר כדי להשלים את ה-FTFIRIR(LT): 1.

קרוב ל-NIR (NIR) Spectroscopy

NIR spectroscopy פועל בטווח גל 780-2500 Nm, שבו מעלונים ושילובים של רטטים מולקולריים בסיסיים מופיעים.זה הטכניקה הנפוצה ביותר בפלסטיק תעשייתי בשל המהירות, האמינות, ועלות נמוכה יחסית. חיישנים NIR יכולים להיות מותקנים מעל חגורות משדרות לאסוף נתונים ספקטרליים מכל חלק של חומר עובר מתחת ל.

מערכות NIR יעילות ביותר עבור מיון PET, HDPE, LDPE, PP ו-PS (polystyrene) המגבלה העיקרית שלהם היא קושי עם פלסטיק כהה צבע (במיוחד פריטים פיגמנטים פחמן שחור) סופגים את רוב האור הקרוב-infrared.כדי לטפל בו-זמנית, מתקנים משלבים לעתים קרובות NIR עם חיישנים אחרים או שחורי טיפול טרום-טיפול לפני וירוסים עם סימון הטכנולוגיה NIR ממשיכה להתפתח, עם עשרות חיישנים עם מיקרוסקופיים מסוגלים כעת, עם LT (R) עם חיישנים עם חיישנים חשמליים עם EPA) ו-Fspeccy יותר ויותר:

לייזר-הפצה של ספקטרוסקופיה (LIBS)

LIBS משתמש דופק לייזר באנרגיה גבוהה כדי ליצור מיקרו-plasma על פני השטח הפלסטיק.הפלסמה פולט אור באורכי גל האופייניים לקומפוזיציה האלמנטלית של הדגימה.למרות פולימרים מפלסטיק הם בעיקר פחמן ומימן, LIBS יכול לזהות אלמנטים כמו chlorine (ב PVC), ברוקן (בפלסטיקה להבה), או כבד כי מתכות לא ניתן למנוע פלסטיק יעיל זה גורם יעיל עבור חומרים מזיקים.

LIBS יכול לנתח דגימות בתוך שנייה אחת, ומכשירים ניידים לאחרונה הוצבו בחצרות גרוטאות ומרכזי מחזור אלקטרוני-התחילה e-waste זה אומר כי ציפויים או זיהום יכולים להחליק תוצאות.בנוסף, LIBS היא טכניקה הרסנית על מיקרו-scale, אשר מקובל על מיון אבל לא עבור איכות של מוצרים מוגמרים.

המונחים: Hyperspectral Imaging

הדמיה היפר-ספקטרום משלבת ספקטרום עם מידע מרחבי.מצלמה לוכדת להקה ספקטרום שלם (למשל, מגלויה לגלי אינפרא אדום קצרים) עבור כל פיקסל בתמונה, יצירת קוביית נתונים תלת-ממדית (תאם של 3 ממדים x, y וממד ספקטרום) זה מאפשר סיווג לא רק של סוג הפלסטיק אלא גם של ההפצה המרחבית שלה - לדוגמה, זיהוי של סרט רב-שכבת המורכב של אריזה חד-צדדית של ספקטרום יחיד ו-לשונית.

מערכות Hyperspectral משמשות יותר ויותר בצמחים מתקדמים של מחזור כי הם יכולים להתמודד עם זרמי פסולת מעורבים עם דיוק גבוה. הם יעילים במיוחד עבור אריזות לאחר-consumer שבו פולימרים מרובים מוטבעים.דרישות חישוביות גבוהות יותר מאשר עם ספקטרוסקופיה נקודה, אבל ההתקדמות בלמידה נעשו עיבוד בזמן אמתי של מערכת ההפעלה של A White Paper מאוניברסיטת הטכנית של דנמרק כי הוכח כי היפר-Fspectiving יכול להיות סטנדרטית לעומת 15 (FSD) לעומת טוהר 1FSD) לעומת טוהר (FSD) לעומת טוהר 1FSD) טוהר (D) לעומת 15-1) טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית (D) לעומת 15-1.5%) לעומת 15 (D) לעומת טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית (D) לעומת טוהר (D) לעומת טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית) טוהר (D) לעומת טוהר (D) לעומת טוהר (D) לעומת 15-FSD) לעומת טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית (D) לעומת טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית) לעומת טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית (D) לעומת 15 טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית) טוהר התקני עיבוד בזמן אמתית (D)

יישום מערכות מיון אוטומטיות

במפעל מחזורי בקנה מידה גדול טיפוסי, פסולת פלסטיק לא מאויש נכנס סדרה של מסכים קרומל ו מפרידים מגנטיים להסיר מתכות ומזהמים אחרים. פלסטיקים ואז לעבור תחת מערך של חיישנים ספקטרוסקופיים רכובים מעל חגורת מהירות גבוהה. כאשר חתיכת פלסטיק מזוהה כמו פולימר מסוים (למשל P), פיצוץ מדויק של דחוסים במרחק של עד 10 חגורת דיוק.

התקנות כוללות את סדרת TOMRA AUTOSORTTM ו- MSSTM (CP Group) אופטיים, שניהם מסתמכים על NIR, FTIR, ולפעמים הדמיה רב-ספקטרום. צמחים רבים משלבים שיטות מרובות ספקטרום: NIR עבור מיון רב, Raman for אימות שברירים קשים, ו-LIBS להסרת פלסטיק מסוכנים.

יתרונות באמצעות מינוף ידני

• (ב) ⁇ :0Speed: ⁇ 1) מערכות ספקטרוסקופיות מזהות מאות פריטים לשנייה, הרבה מעבר ליכולות האנושיות.
• (FLT:0) דיוקנות: ראיית מכונה 1FLT יחד עם ניתוח ספקטרלי משיגה > 98% טוהר עבור פולימרים ממוקדים.
• (ב) ⁇ :0) מערכות אוטומטיות פועלות 24/7 ללא עייפות, שמירה על עומס גבוה.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) יעילות: FLT:1hil, למרות ההשקעה הראשונית היא גבוהה, עלויות העבודה מופחתת ונקימנטים איכותיים יותר מניבים ROI חזק לאורך זמן.
• אוסף נתונים:0 (איור 1) ניתן לרשום נתונים ספציפיים עבור בקרת איכות, ניתוח זרימה חומרית ודיווח תאימות.

גבולות ואתגרים

למרות כוחם, טכניקות ספקטרוסקופיות אינן כדור כסף.אתגרי מפתח כוללים:

פלסטיק שחור וחזירים אפלים

שחור פחמן, ההפיגמנט הנפוץ ביותר, סופג אור אינפרא אדום וקרוב לפח, מה שהופך פלסטיק שחור כמעט בלתי נראה ל-NIR ו FTIR חיישנים. Raman ו LIBS יכול להתגבר על זה באופן חלקי, אבל התחתון שלהם גבולות השימוש שלהם במהירויות גבוהות. חלק מהמתקנים מציגים סמנים פלואורסנט או להשתמש במצלמות אור גלוי בשילוב עם למידה עמוקה כדי לזהות פריטים שחורים המבוססים על מרקם ומרקם.

פלסטיק מעורב ו Multilayered

פריטי אריזה רבים משלבים פולימרים מרובים - לדוגמה, בקבוק PET עם כובע PP או לוח נייר PE-קוע. שיטות Spectroscopic לעתים קרובות לקרוא רק את שכבת פני השטח. Hyperspectral הדמיה ו עיבוד אותות מתקדם יכול להפריד תרומות משכבות שונות, אבל זה נשאר אתגר עבור חיישני נקודה קונבנציונליים.

עלויות תחזוקה ותחזוקת

ספקטרום ספקטרוסקופי גבוה יכול לעלות מאות אלפי דולרים, מה שהופך אותם אוסרים על מחזורים בקנה מידה קטן.בנוסף, חיישנים דורשים כיור והגנה מפני אבק וזעזוע מכני.הצורך טכנאים מאומן לפעול ולשמור על מערכות אלה יכול גם להיות מחסום באזורים מתפתחים.

הכנת הדגימה והצגה

פלסטיקים רטובים, מעומקים, או מוסקים עשויים להציג מהירות חגורה בלתי אמינה, תאורה וזרימה חומרית הם קריטיים לזיהוי מדויק. במקרים מסוימים, צעד לפני שטיפת שתן הוא הכרחי כדי להסיר contaminants אורגני לפני מיון.

עדכון מסד נתונים ספציפי

פורמולות פלסטיק חדשות, פולימרים ביו-דידנטיים, ותוספים מופיעים באופן קבוע.שמירה על ספרייה ספקטרלית עדכנית חיונית לסיווג מדויק.

כיוונים עתידיים

הדור הבא של ספקטרום ספקטרוסקופי יבוטל על ידי שלושה מגמות מפתח:0a בינה מלאכותית, מיניטוריזציה ומודלים של נתונים (Deep Learning Models, במיוחד רשתות עצביות אבולוציה (CNN), יכול לסווג נתונים ספקטרליים עם דיוק גבוה יותר ועוצמה לרעש מאשר שיטות מסורתיות של chemometric.

ספקטרום ויזואלי והחזקת יד הופכים זולים ומדויקים יותר.מכשירים אלה מאפשרים לאדיטורים פסולת לאמת את התוצאות על המקום, וניתן לפרוס בנקודות איסוף או אתרי נחיתה.לדוגמה, מכשיר ה- SpectroSort NIR יכול לזהות 30 סוגי פלסטיק בתוך שתי שניות, עם דיוק דומה למכשירים ספסליים כאלה.

שילוב עם האינטרנט של דברים (IoT) ומחשוב ענן יאפשר שיתוף בזמן אמת של נתונים ספקטרליים על פני שרשרת המיחזור. צמח מיון בעיר אחת יכול לקבל עדכונים למודלי הסיווג שלה בהתבסס על נתונים שנאספו בזרימת פסולת צמחית אחרת. גישה שיתופית זו תזרז את יצירתן של ספריות ספקטרליות מקיפה ושיפור ביצועים גלובליים.

לבסוף, מחקר על מערכות חיישן ה- 0(Hbrid חיישן SystemssFLT:1) המשלבות את NIR, ראמן, LIBS ו- X-ray פלואורescence ביחידה אחת הוא מתקדם.מערכות כאלה יספקו פרופיל כימי לחלוטין ורכיבי של כל פריט, המאפשר זיהוי של מדבקים שאינם ניתנים למחזור כמו משחתות או מתכות כבדות כי אחרת לא טוהרים באמת, הוא להשיג חומרים מפלסטיקה.

מסקנה

טכניקות ספציפיות-טקוסקופיות כבר שינו מחזור פלסטי מתהליך הפרדה גס לתוך ניתוח הנדסי מדויק. FTIR, Raman, NIR, LIBS, ודמיית יתר ספקטרלית כל אחד מביא כוחות ייחודיים למשימה של הקצאה שונה של כלי מחזורי שונים ממכשירים לא-recyclable, בעוד אתגרים נשארים - בעיקר עם חומרים שחורים, מעורבים, ועלות - טכנולוגיות מתקדמות, כדי להפחית באופן דרמטי של אספקת פלסטיק, כדי להפחית את הכלים הגמישות, כדי להפחית את הגמישות גבוהה, תוך כדי להבטיח את הפחתת כלי אספקת פלסטיק נגישה, תוך כדי להבטיח כל אמצעי אספקת מוצרי פלסטיק נגישה, תוך כדי להבטיח את הפחתת יעילות גבוהה, תוך כדי אספקת מוצרי פלסטיק.