一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法与流程

本发明涉及总有机碳含量的测定，具体涉及一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法。

背景技术：

1、总有机碳(toc)含量是测定生物降解材料生物分解率的重要参数之一，其决定了生物降解材料的理论二氧化碳释放量。目前gb/t 19277.1—2011、gb/t 19277.2-2013、gb/t 19276.1-2003等标准中均规定采用iso 8245:1999《水质总有机碳(toc)和溶解有机碳(toc)的测定指南》进行试样中总有机碳的测定，其基本原理是通过将不同形式的碳，通过高温催化燃烧氧化转化为易定量测定的二氧化碳，利用两者之间的关系，计算得到试样的理论二氧化碳释放量。根据工作原理的不同，可以分为非色散红外光谱法(ndir)、热导池法(tcd)、近红外光谱法、库仑滴定法、火焰离了化检测器(fid)、电位分析法、离子色谱等，而非色散红外光谱法因其流程简单、重现性好、灵敏度高，应用比较普遍。

2、可降解塑料是指在自然界或特定条件下，如堆肥化、厌氧消化或水性培养液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳(co2)、甲烷(ch4)、水(h2o)及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。生物降解率是可降解塑料的重要性能指标，如标准gb/t 19277.1—2011《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法第1部分：通用方法》标准中规定试验材料在堆肥条件下分解释放的二氧化碳量与该材料可以产生二氧化碳的理论量的比值作为该材料的生物分解率。其中，理论释放二氧化碳量是指试验材料完全氧化时所能生成的二氧化碳理论值，可由分子式计算得到。但生物降解塑料一般都是由可降解塑料添加各种助剂加工而成，常见的可降解塑料有pbat、pla、pbs等，常见可降解塑料助剂淀粉、生物质粉体、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硅藻土等，常见有机助剂低分子蜡、ema、甘油、ppg、peg等，生物降解塑料材料中含树脂助剂品种多、品类复杂，无法通过分子式计算得到二氧化碳理论值。

3、由于可降解塑料及制品成分复杂，如要准确测得样品中总有机碳含量需对样品进行前处理，如何扣除样品中无机碳成了技术关键，而iso 8245:1999的检测对象是水质，并未涉及可降解塑料及制品toc测定的具体操作及前处理方法。目前，关于可降解塑料中总有机碳检测标准缺失，各个检测机构在进行样品处理时尺度不一，无标准可参照，导致toc的测定方法不统一，结果偏差大，影响了可降解塑料及制品降解性能评价的准确性和科学性。有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法。该检测方法回收率为94-109％，相对标准偏差小于2％，满足可降解塑料制品中总有机碳含量的检测要求。

2、本发明通过以下技术方案加以实现：

3、一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，包括以下步骤：

4、1)标准曲线的建立：分别称取一定碳含量的标准物质于石英舟均匀铺开，待总有机碳分析仪准备就绪后，将标准物质推入燃烧管中，测出相应的信号响应值，通过测出信号值，建立标准物质的碳含量标准曲线图；

5、2)精密度的测试：用十万分之一天平准确称量低、中、高不同碳含量的标准物质，用步骤一的测试方法分别测定6次，通过6次的试验结果，计算方法的精密度。

6、3)加标回收的测试：称取已知碳含量的试样于石英舟中，然后加入一定质量的标准物质，根据测试实际碳含量和理论碳含量计算加标回收率。

7、4)可降解塑料制品的样品前处理：试样用液氮冷却5min，使用冷冻研磨机，将试样机械研磨，烘干机械研磨后的试样，然后标准筛分离样品，收集合适尺寸的样品进行后续的试验；

8、5)酸化曝气：准确称取适量的步骤4)处理后样品于石英舟中，逐滴加入一定浓度的酸溶液进行酸化曝气；

9、6)干燥：将步骤5)的样品置于干燥箱中干燥至恒重。

10、7)测定：将步骤6)干燥后的样品推入总有机碳分析仪的燃烧管中，氧气气氛下燃烧，燃烧产生的二氧化碳进入总有机碳分析仪非色散红外检测器中，测定释放的二氧化碳质量。

11、进一步地，总有机碳分析仪条件为氧气压力为0.3-0.6mpa，氧气流量为1.0-2.5l/min，燃烧炉温度为800-1100℃。

12、进一步地，上述步骤中标准物质包括但不限于碳酸钙、葡萄糖、蔗糖。

13、进一步地，上述步骤中标准筛的规格为60目-250目。

14、进一步地，上述步骤中酸溶液包括但不限于磷酸、盐酸、硝酸、硫酸，优选盐酸。

15、进一步地，上述步骤中酸浓度包括但不限：5％、10％、20％、30％，优选10％。

16、进一步地，步骤5)中，样品质量为10-20mg。

17、进一步地，步骤6)中干燥方式为真空干燥，干燥温度为60-80℃。

18、本发明通过采用高温催化燃烧氧化-非色散红外吸收建立了一种可降解塑料制品中总有机碳含量的测定方法——直接法。直接法是将试样经10％hcl酸化曝气，其中的无机碳转化为二氧化碳被去除，样品烘干后直接用总有机碳分析仪测定可降解塑料制品的总有机碳。本发明检测方法操作简单，回收率为94-109％，相对标准偏差小于2％，满足可降解塑料制品中总有机碳含量的检测要求。

技术特征：

1.一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于总有机碳分析仪条件为：氧气压力为0.3-0.6mpa，氧气流量为1.0-2.5l/min，燃烧炉温度为800-1100℃。

3.如权利要求1所述的一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于所述标准物质包括但不限于碳酸钙、葡萄糖、蔗糖。

4.如权利要求1所述的一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于所述标准筛的规格为60目-250目。

5.如权利要求1所述的一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于酸溶液包括但不限于磷酸、盐酸、硝酸、硫酸。

6.如权利要求1所述的一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于酸溶液浓度包括但不限于5%、10%、20%、30%。

7.如权利要求1所述的一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于步骤5）中，样品质量为10-20mg。

8.如权利要求1所述的一种可降解塑料制品中总有机碳含量测定的检测方法，其特征在于步骤6）中干燥方式为真空干燥，干燥温度为60-80℃。

技术总结
本发明公开了一种可降解塑料制品中总有机碳含量的检测方法，该检测方法为高温催化燃烧氧化‑非色散红外吸收法，通过使用总有机碳分析仪直接燃烧固体标准物质，建立信号值与总有机碳含量的标准曲线，可降解塑料制品经冷冻研磨、酸化曝气、干燥等步骤，在总有机碳分析仪中直接燃烧，即可得到试样中总有机碳的含量。本发明通过直接法将试样经10%HCl酸化曝气，其中的无机碳转化为二氧化碳被去除，样品烘干后直接用总有机碳分析仪测定可降解塑料制品的总有机碳。本发明检测方法操作简单，回收率为94‑109%，相对标准偏差小于2%，满足可降解塑料制品中总有机碳含量的检测要求。

技术研发人员：周淑美,张宁,黄荣,谢丽燕,康海平,光珊珊,杨钰杰
受保护的技术使用者：浙江方圆检测集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15