生物降解檢測(cè)儀是一種用于評(píng)估材料在特定條件下生物降解能力的專業(yè)設(shè)備。其核心原理是利用特定的微生物(如細(xì)菌、真菌等)來模擬自然環(huán)境中材料的降解過程。儀器通常會(huì)監(jiān)測(cè)在一定時(shí)間內(nèi)樣品的質(zhì)量變化、二氧化碳釋放量和微生物生長(zhǎng)情況等指標(biāo),從而評(píng)估材料的生物降解性能。
生物降解檢測(cè)儀廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)和廢物管理等領(lǐng)域。通過對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試,研究人員可以深入了解其在自然條件下的降解行為,從而推動(dòng)可持續(xù)材料的開發(fā)和環(huán)境保護(hù)。具體來說,該儀器可用于評(píng)估生物降解塑料、農(nóng)用地面覆蓋薄膜、聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)等新型高分子材料的降解性能。
1、反應(yīng)系統(tǒng)
反應(yīng)容器:通常采用玻璃或不銹鋼材質(zhì),形狀有圓形、方形等。容器需具備良好的密封性,以防止外界空氣進(jìn)入和內(nèi)部物質(zhì)泄漏,保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。如一些堆肥法生物降解測(cè)試中的反應(yīng)釜,其尺寸和材質(zhì)會(huì)根據(jù)測(cè)試需求進(jìn)行選擇。
攪拌裝置:一般由電機(jī)、攪拌軸和攪拌槳組成,可設(shè)定調(diào)整攪拌的時(shí)間周期范圍,使反應(yīng)物充分混合,確保微生物與樣品均勻接觸,提高降解效率。例如在檢測(cè)土壤中塑料的生物降解時(shí),攪拌裝置能防止塑料顆粒沉淀,保證降解過程的一致性。
2、控制系統(tǒng)
溫度控制:通過加熱或制冷設(shè)備來維持反應(yīng)系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定。常見的有電熱絲加熱、Peltier元件控溫等方式。精確的溫度控制對(duì)于模擬不同環(huán)境條件下的生物降解過程至關(guān)重要,如在好氧堆肥法測(cè)定生物分解率時(shí),需將溫度控制在特定范圍內(nèi)。
濕度控制:利用加濕器或除濕器調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)的濕度。外置水箱和自動(dòng)冷凝回流裝置是常見的濕度控制方式,可確保反應(yīng)釜在試驗(yàn)過程中始終保持所需的濕度范圍,滿足微生物生長(zhǎng)和生物降解的需求。
3、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
氣體采集與分析:配備氣體采集裝置,如抽氣泵、氣體流量計(jì)等,用于采集反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體。同時(shí),采用氣體分析儀器,如紅外二氧化碳監(jiān)測(cè)儀、電化學(xué)氧氣監(jiān)測(cè)儀等,對(duì)采集的氣體進(jìn)行分析,以確定生物降解產(chǎn)生的二氧化碳、氧氣等氣體的含量和變化情況,從而評(píng)估生物降解的程度。
液體監(jiān)測(cè):對(duì)于涉及液體樣品的生物降解檢測(cè),需要安裝液體傳感器,如液位傳感器、pH值傳感器等,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液體的體積、酸堿度等參數(shù)的變化,以便了解生物降解過程中液體環(huán)境的變化情況。
4、數(shù)據(jù)記錄與處理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集:通過各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)采集反應(yīng)過程中的數(shù)據(jù),如溫度、濕度、氣體濃度、液體體積等,并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理單元。
數(shù)據(jù)分析與顯示:數(shù)據(jù)處理單元通常采用高性能的計(jì)算機(jī)或微控制器,對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算,如根據(jù)氣體產(chǎn)生量計(jì)算生物降解率等。處理后的數(shù)據(jù)可以通過顯示屏、打印機(jī)或電腦軟件等方式進(jìn)行顯示和輸出,方便用戶查看和分析檢測(cè)結(jié)果。