[發(fā)明專利]一種基于熒光方法的塑料快速分類設(shè)備

在審

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112782141A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟德碩;趙南京;馬明俊;方麗;殷高方;甘婷婷;楊瑞芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

本發(fā)明公開了一種基于熒光方法的塑料快速分類裝備。本發(fā)明利用多個不同波長的紫外LED激發(fā)塑料樣品，在塑料樣品表面產(chǎn)生包含塑料種類信息的特征熒光，通過不同中心波長的濾光片與光電探測器組合，實現(xiàn)廢棄塑料特征熒光多波長探測，并將熒光信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換傳輸至微處理器進行熒光分析。利用廢棄塑料在不同波長LED激發(fā)下的熒光發(fā)射信息，實現(xiàn)廢棄塑料的準(zhǔn)確識別，并直接給出塑料分類結(jié)果。該發(fā)明具有在使用過程中無需試劑，無二次污染，不需要繁瑣的樣品預(yù)處理與檢測過程，對塑料樣品的檢測完全無損，且檢測成本極低，通過該發(fā)明能夠顯著提高廢棄塑料的分類效率，提高廢棄塑料的利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光譜分析技術(shù)領(lǐng)域、環(huán)境污染檢測領(lǐng)域和機電領(lǐng)域，具體涉及一種基于熒光方法的塑料快速分類設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著我國工業(yè)化、城市化的推進，聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等高分子化合物制成的塑料應(yīng)用日益廣泛，帶來了嚴(yán)重的塑料堆積，造成了嚴(yán)重的白色污染。對廢舊塑料進行分類識別是廢舊塑料回收再利用的前提，能夠有效減少塑料污染，提高塑料利用率。目前常用的塑料分類方法有外觀鑒別法、燃燒鑒別法、密度鑒別法、熔融鑒別法和溶劑鑒別法，其中外觀鑒別法依靠人工鑒別，由于操作人的認知差異性，易造成識別錯誤，鑒別結(jié)果具有一定隨機性，而燃燒鑒別、熔融鑒別法和溶劑鑒別法對廢棄塑料具有不可逆的破壞性，操作較為復(fù)雜，密度鑒別法操作較為繁瑣。除外觀鑒別法外，其他方法均無法對塑料進行快速、無損識別分類，且這些方法大多依賴操作人的經(jīng)驗和認知，難以準(zhǔn)確量化。

本發(fā)明基于塑料的熒光特性，提出了一種利用紫外LED和光敏元件對塑料進行快速分類識別的方法，并研制一套用于廢棄塑料快速鑒別的便攜式設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

對廢棄塑料進行快速識別分類是塑料回收再利用，減少對環(huán)境的危害，提高資源利用效率的重要前提。目前世界各國均非常重視廢棄塑料的分類回收再利用，如亞洲國家新加坡、泰國等通過制定法律和國家塑料計劃來加強塑料回收監(jiān)管力度，我國通過施行強制家庭垃圾分類來培養(yǎng)回收文化，但當(dāng)前對廢棄塑料的識別仍依賴操作人員的經(jīng)驗，具有很強的隨機性，缺少準(zhǔn)確的定量化分類識別方法和設(shè)備。因此本發(fā)明提出了基于紫外LED誘導(dǎo)熒光技術(shù)的廢棄塑料分類識別方法，利用紫外波段的LED激發(fā)塑料樣品，產(chǎn)生特異性熒光，根據(jù)熒光的發(fā)射波長快速確定塑料的種類，具有檢測速度快、檢測成本低、操作簡便快速以及對樣品無損等特點。該發(fā)明對廢棄塑料回收再利用具有重要的應(yīng)用價值。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于熒光方法的塑料快速分類裝備，由LED陣列1，探測器陣列2，控制單元3和供電單元4組成，其中LED陣列由4個不同波長的LED組成，用于照射廢棄塑料，產(chǎn)生熒光，波長分別為280nm、300nm、320nm和350nm；探測器陣列2由多個光敏元件搭配不同波長的濾光片組成，用于探測廢棄塑料的特征熒光，并轉(zhuǎn)化為電信號，濾光片中心波長分別是300nm、350nm、400nm和450nm；控制單元3用于控制紫外LED陣列1的工作時序，控制探測器陣列2的開啟與閉合，并接收探測器陣列2傳輸回的電信號，并對電信號進行存儲與分析，完成廢棄塑料的分類識別，并給出識別結(jié)果；供電單元4用于向控制單元3提供電能，同時通過控制單元3向LED陣列1和探測器陣列2供能。

進一步地，LED陣列1包括波長為280nm的LED 11，波長為300nm的LED 12，波長為320nm的LED 13，波長為350nm的LED 14，4個LED的位置可任意調(diào)整。

進一步地，探測器陣列包括探測器21為，可以是光敏電阻，硅光電倍增光或光電倍增管，使用硅光電倍增管。

進一步地，探測器陣列包括22為中心波長為300nm的濾光片，23為中心波長為350nm的濾光片，24為中心波長為400nm的濾光片，25為中心波長為400nm的濾光片，通過中心波長不同的濾光片，使4個探測器21探測到4個波長的光。26為銅制散熱底座，用于為LED和探測器降溫散熱。LED11,12,13和14發(fā)出的光直接照射到廢棄塑料樣品上，激發(fā)出特征熒光，經(jīng)過濾光片22,23,24和25，被探測器21接收。