[发明专利]一种基于荧光方法的塑料快速分类设备

说明书

本发明公开了一种基于荧光方法的塑料快速分类装备。本发明利用多个不同波长的紫外LED激发塑料样品，在塑料样品表面产生包含塑料种类信息的特征荧光，通过不同中心波长的滤光片与光电探测器组合，实现废弃塑料特征荧光多波长探测，并将荧光信号转化为电信号，经模数转换传输至微处理器进行荧光分析。利用废弃塑料在不同波长LED激发下的荧光发射信息，实现废弃塑料的准确识别，并直接给出塑料分类结果。该发明具有在使用过程中无需试剂，无二次污染，不需要繁琐的样品预处理与检测过程，对塑料样品的检测完全无损，且检测成本极低，通过该发明能够显著提高废弃塑料的分类效率，提高废弃塑料的利用率。

技术领域

本发明属于光谱分析技术领域、环境污染检测领域和机电领域，具体涉及一种基于荧光方法的塑料快速分类设备。

背景技术

随着我国工业化、城市化的推进，聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等高分子化合物制成的塑料应用日益广泛，带来了严重的塑料堆积，造成了严重的白色污染。对废旧塑料进行分类识别是废旧塑料回收再利用的前提，能够有效减少塑料污染，提高塑料利用率。目前常用的塑料分类方法有外观鉴别法、燃烧鉴别法、密度鉴别法、熔融鉴别法和溶剂鉴别法，其中外观鉴别法依靠人工鉴别，由于操作人的认知差异性，易造成识别错误，鉴别结果具有一定随机性，而燃烧鉴别、熔融鉴别法和溶剂鉴别法对废弃塑料具有不可逆的破坏性，操作较为复杂，密度鉴别法操作较为繁琐。除外观鉴别法外，其他方法均无法对塑料进行快速、无损识别分类，且这些方法大多依赖操作人的经验和认知，难以准确量化。

本发明基于塑料的荧光特性，提出了一种利用紫外LED和光敏元件对塑料进行快速分类识别的方法，并研制一套用于废弃塑料快速鉴别的便携式设备。

发明内容

对废弃塑料进行快速识别分类是塑料回收再利用，减少对环境的危害，提高资源利用效率的重要前提。目前世界各国均非常重视废弃塑料的分类回收再利用，如亚洲国家新加坡、泰国等通过制定法律和国家塑料计划来加强塑料回收监管力度，我国通过施行强制家庭垃圾分类来培养回收文化，但当前对废弃塑料的识别仍依赖操作人员的经验，具有很强的随机性，缺少准确的定量化分类识别方法和设备。因此本发明提出了基于紫外LED诱导荧光技术的废弃塑料分类识别方法，利用紫外波段的LED激发塑料样品，产生特异性荧光，根据荧光的发射波长快速确定塑料的种类，具有检测速度快、检测成本低、操作简便快速以及对样品无损等特点。该发明对废弃塑料回收再利用具有重要的应用价值。

本发明采用的技术方案为：一种基于荧光方法的塑料快速分类装备，由LED阵列1，探测器阵列2，控制单元3和供电单元4组成，其中LED阵列由4个不同波长的LED组成，用于照射废弃塑料，产生荧光，波长分别为280nm、300nm、320nm和350nm；探测器阵列2由多个光敏元件搭配不同波长的滤光片组成，用于探测废弃塑料的特征荧光，并转化为电信号，滤光片中心波长分别是300nm、350nm、400nm和450nm；控制单元3用于控制紫外LED阵列1的工作时序，控制探测器阵列2的开启与闭合，并接收探测器阵列2传输回的电信号，并对电信号进行存储与分析，完成废弃塑料的分类识别，并给出识别结果；供电单元4用于向控制单元3提供电能，同时通过控制单元3向LED阵列1和探测器阵列2供能。

进一步地，LED阵列1包括波长为280nm的LED 11，波长为300nm的LED 12，波长为320nm的LED 13，波长为350nm的LED 14，4个LED的位置可任意调整。

进一步地，探测器阵列包括探测器21为，可以是光敏电阻，硅光电倍增光或光电倍增管，使用硅光电倍增管。

进一步地，探测器阵列包括22为中心波长为300nm的滤光片，23为中心波长为350nm的滤光片，24为中心波长为400nm的滤光片，25为中心波长为400nm的滤光片，通过中心波长不同的滤光片，使4个探测器21探测到4个波长的光。26为铜制散热底座，用于为LED和探测器降温散热。LED11,12,13和14发出的光直接照射到废弃塑料样品上，激发出特征荧光，经过滤光片22,23,24和25，被探测器21接收。