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    一文看懂塑料生物降解測試系統的技術背景

    發表時間:2022-04-11  |  點擊率:115
       塑料生物降解測試系統用于將材料作為有機化合物在受控的堆肥條件下,通過測定其排放的二氧化碳量來確定其需氧生物分解能力及其崩解程度。試驗材料與接種物混合,導入靜態堆肥容器,在該容器中,混合物在規定的溫度、氧濃度和濕度下進行強烈的需氧堆肥。
      可生物降解測試系統模擬的強烈需氧堆肥條件下,測定試驗材料最終需氧生物分解能力和崩解程度,系統可兼容微生物堆肥狀態及模擬自然狀態下的材料降解性能測試。由18臺反應釜同時或獨立進行試驗,獨立的全自動控制系統,實時抓取、分析實驗數據,實驗結果可上傳至電腦實現降解全過程跟蹤,數據溯源可查,確保數據真實有效。
      
      在試驗材料的需氧生物分解過程中,二氧化碳、水、礦化無機鹽及新的生物質都是生物分解的產物。在試驗中連續監測、定期測量試驗容器和空白容器產生的二氧化碳,累計產生的二氧化碳量。試驗材料在試驗中實際產生的二氧化碳量與該材料可以產生的二氧化碳的理論值之比為生物分解百分率。
      根據實際測量的總有機碳(TOC)含量可以計算出二氧化碳的理論釋放量。生物分解百分率不包括已轉化為新的細胞生物質的碳量,因為它在試驗周期內不代謝為二氧化碳。
      此外,在試驗結束時可以確定試驗材料的崩解程度,也可以測定試驗材料的質量損失。
      
      塑料的生物降解性能常用的測試方法包括可視化觀察、質量損失、力學性能和分子量的變化、CO釋放量/氧氣吸收量、平板培養法等。還有一些技術可以用來評估聚合物材料的生物降解性能,包括傅里葉紅外光譜(FTIR)、差示掃描量熱(DSC)、核磁共振(NMR)、X能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、接觸角分析、吸水率等。
      斷裂伸長率對于聚合物的分子量變化十分敏感,當降解試樣分子量發生少量變化時,可用斷裂伸長率表征塑料生物降解性能的情況。只有當分子量出現較大損失時,才表示酶導致解聚反應的發生,材料出現明顯降解,對于非生物降解進程,材料的力學性能會發生顯著變化。這種塑料生物降解性能檢測方法通常用于第一階段非生物降解的情況,如PLA的降解。在有氧條件下,微生物利用氧進行新陳代謝生成最終產物CO2,微生物所消耗的氧或生成的CO2可作為塑料生物降解性能情況的一個檢測指標,也是在實驗室中進行降解測試常用的方法。傳統方法是采用堿液吸收CO2,通過人工滴定、紅外和順磁性氧檢測儀均可檢測裝置中氧和CO2濃度。但是,自動化和連續性的測試方法要求測定排出氣流的檢測儀信號要在一段時間內穩定,如果降解過程較緩慢,CO2和氧氣濃度過低會導致信號很弱,會增加系統誤差影響準確性。

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