基于荧光法的再生塑料含量定量分析技术

由曼彻斯特大学自然科学学院材料系迈克尔·谢弗教授领导的研究团队开发了一种基于荧光的分析方法，用于测定一次性塑料及其包装中再生成分的含量。他们的研究成果发表在《ACS可持续化学与工程》杂志上。

研究：通过聚集诱导排放量化再生塑料含量。

某些特定类型的塑料早已被认定为对环境有害。由于全球垃圾填埋场中估计有40%是塑料制品，因此亟需采取切实有效的措施。塑料污染已在全球所有适宜居住的环境中被发现。

各国政府和国际机构正在着手解决塑料污染引发的社会问题。联合国可持续发展目标的目标是到2030年大幅提高塑料回收率。

机械回收是塑料报废后最节能的处理方式。因此，提高回收效率和改进回收技术至关重要。然而，由于现有技术成本较高，使用再生材料仍然面临诸多限制。回收利用的成功实施仍然是经济发展的一大难题。

高效管理日常循环中的再生塑料有望产生积极影响。通过增加再生材料（也称为消费后树脂，PCR）的使用，可以避免塑料废物管理错误，并减少高达15%的温室气体排放。

目前用于评估塑料含量的方法

目前，质量平衡法被用于监测回收原料进出制造工厂的流量。同样的方法也被用于监测供应链网络。

质量平衡法已被证明是一种成本高昂且耗时的方法。它也无法确定成品中再生材料的确切含量，并且目前还不适用于化学回收塑料。

分子量估算是另一种广泛用于PCR浓度测定的方法。分子量可以通过质谱、差示扫描量热法和流变学方法获得，但准确度各不相同。生产条件、聚合物等级、添加剂以及后续化学反应的变化都会显著影响分子量估算结果。

聚集诱导发光法

美国食品药品监督管理局 (FDA) 和化学品注册、评估、授权和限制 (REACH) 法规已批准 4,4-双(2-苯并恶唑基)芪 (BBS)，这是一种具有优异光谱特性和出色热稳定性的聚合物添加剂。

BBS属于一类化合物，这类化合物会发生聚集诱导的红移，从而导致聚集诱导的发射增强。BBS的两种形式（单体和二聚体）的荧光发射均可区分和观察到。

Michael Shaver 教授及其同事利用聚集引起的增强的 BBS 发射，开发了一种独特而有价值的 PCR 含量估计方法。

开发基于荧光的分析技术

由于高密度聚乙烯（HDPE）广泛应用于机械回收和一次性包装，因此首先将其与BBS结合进行分析。精心设计的光谱实验检测荧光发射。通过计算荧光强度比值来比较样品中目标分子的含量。

仅有0.1%的HDPE材料掺杂了BBS。鉴于染料添加量低，且强度比与再生材料含量之间呈强线性关系，该浓度适用于工业应用。

为避免在测量回收物含量时出现假阳性结果，需要采用多方面的定量分析方法。与发射事件相比，荧光寿命的激发波长和激发持续时间研究能提供更高的分子特异性，且不受测量环境的影响。

正如期刊文章中详细描述的那样 ，共聚焦显微镜有助于研究聚集体亚结构与 BBS 浓度之间的联系。

新开发的工艺拓展了荧光标记PCR技术的应用范围，使其能够惠及那些无法使用专业荧光设备的机构。此外，它还提供了一种新的测量方法。这项技术使得将未知混合样品与已建立的参考标准进行比较成为可能。

聚集诱导发光法已应用于聚丙烯 (PP) 和聚乳酸 (PLA) 的实验，并扩展至高密度聚乙烯 (HDPE)。荧光标记方法在所有三种研究样品中均取得了成功，约占欧盟塑料需求的 40%（PP 为 19.4%，HDPE 为 12.4%，PET 为 7.9%）。在一次性塑料包装产品中，这些比例甚至更高。如果将这种基于荧光的技术扩展到化学性质相同的低密度聚乙烯 (LDPE)，则它将适用于大部分塑料市场。

识别可回收材料

在这项研究中，迈克尔·谢弗教授的团队开发了一种与工艺无关的技术，用于识别高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）中的再生材料。他们的方法可能标志着全球提高塑料行业机械回收率的努力迎来转折点。

荧光强度、寿命和颜色是三个不同的指标，可以量化后续的各个塑料零件，而不会干扰正在进行的操作。

BBS价格实惠、易于获取，并且已经获得FDA和REACH的批准，可用于大多数食品接触应用。

• 

  MX-LN-20 Performance Highlights*

  型号：MX-LN Series

  厂家：Exail

  概述：MX-LN系列光调制器，基于铌酸锂设计，支持高达56Gb/s数据速率，适用于数字通信、测试与测量等场景。

  查看详情