[发明专利]一种基于焦平面阵列红外技术对塑料微纤维的全检方法

说明书

一种基于焦平面阵列红外技术对塑料微纤维的全检方法，涉及微塑料检测。在待检海水中加入不同直径材质的合成纤维；双层金属筛网与真空过滤砂芯联用，负压过滤塑料纤维悬浮液；反冲洗金属网筛收集洗脱液；小口径长颈砂芯过滤器真空抽滤洗脱液，滤膜截留塑料纤维；滤膜放入硒化锌压力池，氟化钡窗片压平纤维，置于红外显微镜载物台上聚焦拍摄滤膜图像；对红外光谱透射模式下的2次不同背景的同轴共焦调节，采集红外谱图，获取无畸变高精度成像图片，分析滤膜区域；利用OPUS处理软件对塑料纤维的特征峰降维分析，峰面积积分后标记颜色，计算滤膜表面的RGB图像，结合可见光原位图片评估三维谱图数据，积分纤维全貌化学图像。耗时短，准确率高。

技术领域

本发明涉及微塑料检测与应用技术领域，尤其是涉及海水中直径小于20μm的塑料纤维检测的一种基于焦平面阵列红外技术对塑料微纤维的全检方法。

背景技术

未经适当处理即排入环境中的塑料制品污染海洋生态系统的各个区域，而纤维态的微塑料是海岸线分布最广泛的微塑料之一。尤其纺织品生产、洗涤废水中的纤维难以控制与估量，且目前的污水处理工艺不具备特异性捕捉去除微塑料纤维的能力，使其最终逃逸到海洋中。因此检测与评估海水中纤维态微塑料具有深远意义。

目前针对海水中的微塑料纤维仍不具备成熟的检测方法。微纤维具有长宽比大的特点，又存在弯曲、叠加、上翘等复杂立体结构，导致全貌识别困难、检测信号低、信号干涉等问题，从而增加人工筛选与鉴别的难度，难以获得真实的样品数据，另外，环境中的纤维极易引入到样品中，尤其是纤维质滤膜，增加样品中的杂质丰度，使得识别的错误率显著升高。

因此，在前处理过程中，采用组合金属筛网代替滤膜，降低样品污染风险。应用硒化锌压力池与氟化钡窗片压制滤膜，解决纤维存在的叠加、上翘、悬空等问题，配合特征聚焦，有效解决全貌识别困难的问题。调试最佳的红外检测参数，短时间内采集大量高强信号的光谱数据，并自动构建轮廓清晰、形态拟真的伪彩色图像。实现滤膜中直径为10～20μm微纤维的识别、量化与定性。

发明内容

本发明的目的在于提供高灵敏度的一种基于焦平面阵列红外技术对塑料微纤维的全检方法，纤维全貌检测直径可低至10μm凭借焦平面阵列广域成像和高自动化测量系统，通过硒化锌压力池与氟化钡窗片配合制样，透射模式下的二次同轴共焦方法，保证海水样品中的纤维得到准确识别与全貌清晰成像的同时，耗时相较于常规红外检测缩短数十倍。

本发明包括以下步骤：

1)在待检环境海水中加入已知数量的不同直径和材质的合成纤维，配制塑料纤维悬浮液；

2)采用双层金属筛网与真空过滤砂芯联用，负压过滤步骤1)制备的塑料纤维悬浮液，富集塑料纤维；

3)使用超纯水反冲洗金属网筛，并收集洗脱液；

4)使用小口径长颈砂芯过滤器真空抽滤步骤3)所得的洗脱液，滤膜截留塑料纤维；

5)滤膜自然晾干后，放入硒化锌压力池，氟化钡窗片压平叠加或翘起的纤维，将压力池整体直接置于红外显微镜载物台上，聚焦拍摄整张滤膜的图像；

6)对红外光谱透射模式下的2次不同背景的同轴共焦调节，基于焦平面阵列红外检测器快速精确地盖章式大批量采集红外谱图，获取无畸变高精度成像图片，完整地分析滤膜区域；

7)利用OPUS处理软件，对塑料纤维的特征峰降维分析，峰面积积分后标记颜色，计算滤膜表面的RGB图像，结合可见光原位图片评估三维谱图数据，积分合成纤维全貌化学图像。