Měření celkového uhlíku (TOC) v plastových částicích

Analyzátor celkového organického uhlíku Shimadzu TOC-L + spalovací jednotka pevných vzorků Shimadzu SSM-5000A

Výhody pro uživatele

• Měření celkového uhlíku (TC) pomocí systému pro měření pevných vzorků TOC umožňuje snadno stanovit celkový obsah uhlíku v plastech.

• Měření trvá pouhých 6 až 8 minut na jeden vzorek.

• Měřením TC lze kvantifikovat až 30 mg uhlíku ve vzorku.

Úvod

Plasty jsou široce používány v předmětech denní potřeby, automobilech a nábytku, atd., protože se snadno zpracovávají a mají vysokou odolnost a díky tomu jsou základním chemickým materiálem v našem životě. Zatímco jsou všestranné a pohodlné, v posledních letech se objevily obavy z negativního dopadu plastů na globální životní prostředí. Příkladem jsou klimatické změny způsobené CO₂ při jejich spalování a problém mikroplastů, které se dostávají do oceánů. Na celém světě jsou vyvíjeny různé snahy o rychlé řešení těchto problémů a poptávka po analýze plastů, technologií se v budoucnu zvýší.

Systém pro měření pevných vzorků TOC znázorněný na Obr. 1 může snadno měřit celkový uhlík (TC) a anorganický uhlík (IC) v pevném vzorku. Při měření TC se pevný vzorek spaluje a oxiduje se při teplotě 900 °C a výsledný CO₂ se detekuje a stanoví se koncentrace TC. Tento článek popisuje TC prováděná na různých plastových vzorcích a měření potvrzené výtěžnosti.

Shimadzu: Obr. 1 Systém měření pevných vzorků TOC

Analytická metoda

Bylo připraveno celkem 7 typů plastových vzorků (PP, PS, HDPE, LDPE, PMMA, PC, PET). Jak je znázorněno na Obr. 2, zrno plastu (přibližně 20 až 30 mg), které bylo umístěno do vzorkovnice na vzorky. Tato vzorkovnice byla zasazena do TC, jak je znázorněno na Obr. 3, a měření TC bylo provedeno za podmínek měření uvedených v Tabulce 1.

Pro kalibraci analyzátoru se použilo práškové činidlo glukózy (uhlík), koncentrace: 40 %) bylo odebráno do vzorkovací lodičky a jeho TC byl změřen.

Shimadzu: Obr. 2 Vzorky PMMA použité při měření a jejich umístění ve vzorkovnici

Shimadzu: Obr. 3 Nastavení vzorkovnice v portu pro vzorky TC

Tabulka č. 1 Podmínky měření

• Analyzátor: Systém měření pevných vzorků TOC (analyzátor celkového organického uhlíku TOC-LCPH + spalovací jednotka pevných vzorků SSM-5000A)

• Délka komory: Nosný plyn: Kyslík 500 ml/min

• Měřené parametry: TC (celkový uhlík)

• Oxidační metoda TC: Spalovací katalytická oxidace (teplota TC v peci: 900 °C)

• Kalibrační křivka: jednobodová kalibrační křivka s použitím práškového činidla glukózy (koncentrace uhlíku: 40 %)

• Vzorek: 7 typů plastů (komerční výrobek):

• PP (Polypropylene)

• PS (Polystyrene)

• HDPE (High Density Polyethylene)

• LDPE (Low Density Polyethylene)

• PMMA (Polymethyl Methacrylate)

• PC (Polycarbonate)

• PET (Polyethylene Terephthalate)

Výsledky měření

V Tabulce 2 jsou uvedeny výsledky měření a na Obr. 4 je znázorněn průběh z měření 7 typů vzorků plastových částic. U všech měření bylo dosaženo vynikající reprodukovatelnosti, s hodnotami variačního koeficientu 3 % nebo méně. Kromě toho výtěžnosti získané z teoretické koncentrace TC byly v obou případech vyšší než 95 %, což naznačuje, že koncentrace systému může přesně měřit celkový obsah uhlíku v plastech.

Tabulka č. 2 Výsledky měření

Vzorek/ Koncentrace TC (naměření/teoretická v (%)/Míra výtěžnosti (%)

• PP / 87.3 / 85.7/ 101.9

• PS / 89.8 / 92.3 / 97.3

• HDPE / 85.6/ 85.7 / 99.9

• LDPE / 83.2 / 85.7 /97.0

• PMMA / 57.8 / 60.0 / 96.3

• PC / 72.3/ 75.6 / 95.6

• PET/ 62.2/ 62.5 / 99.5

Shimadzu: Vzorek PP

Shimadzu: Vzorek PS

Shimadzu: Vzorek HDPE

Shimadzu: Vzorek LDPE

Shimadzu: Vzorek PMMA

Shimadzu: Vzorek PC

Shimadzu: Vzorek PET

Závěr

Výsledky potvrdily, že pomocí měření TOC pevného vzorku byly získány přesné koncentrace celkového uhlíku (TC) v různých plastových částicích. Systém, který dokáže snadno a rychle měřit celkový obsah uhlíku v pevných vzorcích je slibný pro aplikace jako screeningové testy a to díky tomu, že detekuje CO₂ uvolňovaný při spalování vzorků při teplotě 900 °C, lze použít k posouzení množství emitovaného CO₂ při teplotě spalování plastů. Doufáme, že se Vám bude hodit v oblasti životního prostředí při testování a výzkumu.

Nejnověnjší literatura Shimadzu z oblasti TOC v knihovně LabRulezICPMS

• TOC Evaluation of Ammonia Solution (Aplikace | 2023)

• Evaluation of CO2 Fixation by Enhanced Weatherin (Aplikace | 2023)

• TOC and TN Evaluation of Hydrogen Peroxide Solution (Aplikace | 2023)

• Evaluation of Dissolved Inorganic Carbon in Seawater (Aplikace | 2023)

• TOC Evaluation of Sulfuric Acid (Aplikace | 2023)

• Measuring the Carbon Content in Fly Ash (Aplikace | 2023)

• TOC Measurements of Photosynthetic Bacteria (Aplikace | 2023)

• Measurement of Total Carbon in Plastic Particles (Aplikace | 2023)

• Evaluation of Oil Residues on Aluminum Foil Surfaces (Aplikace | 2023)

• On-Line Total Organic Carbon Analyzer TOC-4200 (Brožury a specifikace | 2023)

• Analysis Solutions for Quality Control of Hydrogen (Brožury a specifikace | 2023)