دستگاه های طیف سنج مادون قرمز دستگاهی چند منظوره است که برای تعیین کیفی و کمی انواع گونه های مولکولی استفاده می شود. دستگاه های طیف سنج مادون قرمز انواع مختلفی دارند که پر استفاده ترین آنها دستگاه طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (Fourier Transform Infrared Spectroscopy-FTIR) است. این دستگاه قادر به ایجاد طیف مادون قرمز (IR) جذبی یا نشری یک ماده جامد، مایع یا گاز است. همچنین دستگاه های FTIR، برای سنتز مواد آلی، پلیمر ها، علوم شیمی، ساخت و طراحی دارو، آنالیز مواد غذایی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.
انواع پلاستیک ها
پلاستیک هایی که ما امروزه از آنها استفاده در صنایع مختلف می کنیم انواع مختلفی دارند:
1- پلاستیک های غیرقابل بازیافت
پلاستیک ها معمولاً از پلیمرهایی با پایه مواد نفتی مانند پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی پروپیلن (PP) و پلی استایرن (PS) ساخته می شوند. این مواد به دلیل کم هزینه بودن، دوام و انعطاف پذیری بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، بیشتر پلاستیک های مورد استفاده بشر، زیست تخریب پذیر نیستند و از آنجا که می توانند برای مدت زمان طولانی به عنوان زباله در محیط زیست باقی بمانند و به سختی تجزیه شوند، به یک ریز پلاستیک تبدیل می شوند، که این موضوع به یک مسئله مهم زیست محیطی تبدیل شده است. از این رو، به عنوان یک گزینه جایگزین محصولات پلاستیکی مختلفی از قبیل پلاستیک های اکسو زیست تخریب پذیر (O-BD) و زیست تخریب پذیر (BD) در بازار معرفی شده اند.
آلودگی آب اقیانوس ها توسط پلاستیک ها
2- پلاستیک های زیست تخریب پذیر
پلاستیم های زیست تخریب پذیر پلیمر هایی هستند که از پایه آنها مونومر های گیاهی هستند مثل نشاسته، سلولز، پروتئین ها و غیره می باشند. این نوع از پلاستیک ها به راحتی پس از استفاده به دلیل داشتن سرمنشا گیاهی تجزیه می شوند و به طبیعت باز می گردند. تجزیه آنها توسط باکتری ها انجام می شود.
3- پلاستیک های اکسو زیست تخریب پذیر
پلاستیک های اکسو زیست تخریب پذیر نیز از پلیمرهایی بر پایه مواد نفتی ساخته شده اند و حاوی مواد افزودنی هستند که ساختار زنجیره پلیمری را در حضور نور و اکسیژن از طریق مکانیسم اکسیداسیون می شکند. از آنجا که پلاستیک های معمولی قابل تجزیه نیستند، علاقه به توسعه پلاستیک های قابل تجزیه طی سالها افزایش یافته است. نشاسته از نظر تجدیدپذیری، تجزیه بیولوژیکی و هزینه کم، به عنوان کاندیدای مناسبی برای تولید پلاستیک های قابل تجزیه در نظر گرفته شده است.
آنالیز کیسه های پلاستیکی زیست تخریب پذیر و اکسو زیست تخریب پذیر با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، آنالیزورهای حرارتی TGA و DSC انجام می شود.
بررسی کیسه پلاستیکی زیست و اکسو زیست تخریب پذیر با دستگاه طیف سنجی FTIR
نمونه های مورد استفاده در آنالیز کیسه های پلاستیکی زیست و اکسو تخریب پذیر، کیسه های پلاستیکی تجاری موجود بود. سه کیسه پلاستیکی با برچسب اکسو زیست تجزیه پذیر (O-BD)، دو کیسه پلاستیکی دارای برچسب زیست تخریب پذیر (BD) و یک کیسه پلاستیکی ساخته شده از پلیمر پلی اتیلن معمولی (PE) وجود دارد. کیسه های پلاستیکی با استفاده از FTIR ، DSC و DTG مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
نمونه ها با استفاده از دستگاه IRSpiritTM FTIR شیمادزو و لوازم جانبی منعکس کننده بازتاب کل (ATR) با منشور الماس اندازه گیری شدند. سپس با دستگاه آنالیزور حرارتی DTG-TGA (تجزیه و تحلیل گرمایش حرارتی (TGA) روشی برای تجزیه و تحلیل حرارتی است که در آن جرم یک نمونه با گذشت زمان و با تغییر دما اندازه گیری می شود) برای تجزیه و تحلیل ترکیب بر اساس ASTM E113 استفاده شد. حدود 20 میلی گرم نمونه در یک ظرف ماکرو آلومینا قرار داده شد و در آنالیزور حرارتی مدل DTG-60 شیمادزو به صورت همزمان با یک ظرف ماکرو آلومینا خالی به عنوان مرجع مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. هر نمونه حداقل 2 بار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
دمای ذوب (Tm) و درصد تبلور مطابق با استاندارد ISO 11357-3 تعیین شد. نمونه به قطعات کوچک بریده شد، در یک ظرف آلومینیومی مهر و موم شده و سپس به آنالیزور حرارتی Shimadzu DSC-60 Plus دارای جو گاز نیتروژن (100 میلی لیتر در دقیقه) منتقل شد. یک ظرف آلومینیومی خالی به عنوان مرجع استفاده شد. نمونه در دماي 20 درجه سانتي گراد در دقيقه تا 180 درجه سانتي گراد گرم و به مدت 5 دقيقه نگه داشته شد تا تاريخچه حرارتي پاک شود. سپس نمونه در دمای 20- درجه سانتی گراد بر دقیقه تا 30 درجه سانتیگراد با نیتروژن مایع خنک شد و 5 دقیقه قبل از گرم شدن مجدد تا 180 درجه سانتیگراد نگهداری شد. هر نمونه حداقل 2 بار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
نتایج آنالیز کیسه های پلاستیکی زیست و اکسو زیست تخریب پذیر با FTIR
طیف مادون قرمز O-BD1 ،O-BD2 ،O-BD3 و BD1 کاملاً شبیه طیف مادون قرمز PE بوده و دارای قله های پلی اتیلن است. با این حال، در طیف مادون قرمز O-BD1 ،O-BD2 و BD1 قله هایی وجود داشت که با فلش مشخص شده اند که در طیف مادون قرمز PE مشاهده نشده اند. این نشان می دهد که علاوه بر پلی اتیلن، O-BD1 ،O-BD2 و BD1 ممکن است حاوی پرکننده های غیر آلی باشند. مقایسه با طیف کتابخانه IR نشان می دهد که پرکننده معدنی می تواند کربنات کلسیم (CaCO3) باشد. برای O-BD3، طیف IR شبیه به طیف مادون قرمز PE بود، و به نظر نمی رسید حاوی پرکننده های غیر آلی باشد. برای BD2، مقایسه با طیف کتابخانه IR نشان می دهد که حاوی نشاسته است. دمای ذوب بین کیسه های مختلف پلاستیکی O-BD و BD1 تقریباً شبیه PE در حدود 130 تا 134 درجه سانتی گراد است. این نشان می دهد که همه کیسه های پلاستیکی به جز BD2 ممکن است حاوی PE باشند که با طیف IR آنها ارتباط دارد. BD2 مانند پلی اتیلن تحت هرگونه ذوب قرار می گیرد زیرا حاوی نشاسته است.
انواع پلاستیک های زیست تخریب پذیر و علائم آنها
کاربردهای دیگر دستگاه های طیف سنج FTIR
- آنالیز سنگ های کلیوی با FTIR
- آنالیز میکروپلاستیک ها با دستگاه FTIR
- بررسی کیفیت انواع گندم با FTIR
- آنالیز روغن پالم با دستگاه FTIR
با توجه به کارایی دستگاه IRSpiritTM FTIR کمپانی شیمادزو، برای خرید آن متخصصان فنی و با تجربه شرکت ری نور آزما آماده ارائه خدمات مشاوره رایگان خرید و خدمات پس از فروش آن هستند.
