基本原理

· 塑料由不同的高分子聚合物組成，這些聚合物中的化學(xué)鍵（如 C-H、O-H、N-H 等）在近紅外光區(qū)域有特定的吸收和反射特性。當(dāng)近紅外光照射到塑料樣品表面時(shí)，不同種類的塑料會(huì)由于其分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的差異，對(duì)不同波長(zhǎng)的近紅外光產(chǎn)生不同程度的吸收和反射，從而形成獨(dú)特的反射光譜。通過分析這些反射光譜的特征峰位置、強(qiáng)度、形狀等信息，就可以鑒別塑料的種類。

鑒別步驟

1. 樣品準(zhǔn)備：將塑料樣品進(jìn)行預(yù)處理，如清洗、粉碎、壓片等，以保證樣品表面平整、均勻，便于近紅外光的照射和反射。

2. 光譜采集：使用近紅外光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行反射光譜采集。設(shè)置合適的光譜采集參數(shù)，如掃描范圍、分辨率、掃描次數(shù)等，以獲取高質(zhì)量的反射光譜數(shù)據(jù)。一般來說，近紅外光譜的掃描范圍在 780-2500nm 之間。

3. 數(shù)據(jù)處理：對(duì)采集到的原始反射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如基線校正、平滑處理、歸一化等，以消除儀器噪聲、散射等因素的影響，提高光譜的信噪比和穩(wěn)定性。然后，從預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)中提取特征信息，如特征峰的波長(zhǎng)、強(qiáng)度、峰面積等。

4. 模型建立與識(shí)別：利用已知種類的塑料樣品的光譜數(shù)據(jù)建立鑒別模型，常用的方法有主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判別分析（PLS-DA）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）等。將待鑒別塑料樣品的光譜數(shù)據(jù)輸入到建立好的模型中，模型會(huì)根據(jù)光譜特征與已知塑料種類的匹配程度，給出待鑒別樣品最可能的塑料種類。

優(yōu)勢(shì)

· 快速高效：可以在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)塑料樣品的光譜采集和分析，實(shí)現(xiàn)快速鑒別。

· 無損檢測(cè)：不需要對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理或破壞，能夠保持樣品的完整性，適用于各種形狀和大小的塑料樣品。

· 多組分分析：可以同時(shí)對(duì)多種塑料成分進(jìn)行分析，即使塑料樣品中含有多種添加劑或雜質(zhì)，也能通過光譜特征進(jìn)行識(shí)別。

· 操作簡(jiǎn)便：儀器操作相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員的專業(yè)要求相對(duì)較低，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。

局限性

· 光譜重疊：某些不同種類的塑料可能具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和光譜特征，導(dǎo)致光譜重疊，難以準(zhǔn)確鑒別。

· 樣品狀態(tài)影響：樣品的表面狀態(tài)、厚度、均勻性等因素會(huì)對(duì)反射光譜產(chǎn)生影響，需要嚴(yán)格控制樣品的制備和測(cè)量條件。

· 需要標(biāo)準(zhǔn)樣品：建立準(zhǔn)確的鑒別模型需要大量的已知種類的標(biāo)準(zhǔn)塑料樣品作為參考，且模型需要不斷更新和優(yōu)化。

定量分析困難：對(duì)于復(fù)雜的塑料混合物，難以通過反射光譜準(zhǔn)確確定各組分的含量。