生物降解检测仪是一种用于评估材料在特定条件下生物降解能力的专业设备。其核心原理是利用特定的微生物(如细菌、真菌等)来模拟自然环境中材料的降解过程。仪器通常会监测在一定时间内样品的质量变化、二氧化碳释放量和微生物生长情况等指标,从而评估材料的生物降解性能。
生物降解检测仪广泛应用于环境科学、材料科学和废物管理等领域。通过对样品进行测试,研究人员可以深入了解其在自然条件下的降解行为,从而推动可持续材料的开发和环境保护。具体来说,该仪器可用于评估生物降解塑料、农用地面覆盖薄膜、聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)等新型高分子材料的降解性能。
1、反应系统
反应容器:通常采用玻璃或不锈钢材质,形状有圆形、方形等。容器需具备良好的密封性,以防止外界空气进入和内部物质泄漏,保证实验的准确性和稳定性。如一些堆肥法生物降解测试中的反应釜,其尺寸和材质会根据测试需求进行选择。
搅拌装置:一般由电机、搅拌轴和搅拌桨组成,可设定调整搅拌的时间周期范围,使反应物充分混合,确保微生物与样品均匀接触,提高降解效率。例如在检测土壤中塑料的生物降解时,搅拌装置能防止塑料颗粒沉淀,保证降解过程的一致性。
2、控制系统
温度控制:通过加热或制冷设备来维持反应系统的温度稳定。常见的有电热丝加热、Peltier元件控温等方式。精确的温度控制对于模拟不同环境条件下的生物降解过程至关重要,如在好氧堆肥法测定生物分解率时,需将温度控制在特定范围内。
湿度控制:利用加湿器或除湿器调节反应系统的湿度。外置水箱和自动冷凝回流装置是常见的湿度控制方式,可确保反应釜在试验过程中始终保持所需的湿度范围,满足微生物生长和生物降解的需求。
3、监测系统
气体采集与分析:配备气体采集装置,如抽气泵、气体流量计等,用于采集反应过程中产生的气体。同时,采用气体分析仪器,如红外二氧化碳监测仪、电化学氧气监测仪等,对采集的气体进行分析,以确定生物降解产生的二氧化碳、氧气等气体的含量和变化情况,从而评估生物降解的程度。
液体监测:对于涉及液体样品的生物降解检测,需要安装液体传感器,如液位传感器、pH值传感器等,实时监测液体的体积、酸碱度等参数的变化,以便了解生物降解过程中液体环境的变化情况。
4、数据记录与处理系统
数据采集:通过各种传感器和监测设备实时采集反应过程中的数据,如温度、湿度、气体浓度、液体体积等,并将数据传输至数据处理单元。
数据分析与显示:数据处理单元通常采用高性能的计算机或微控制器,对采集到的数据进行处理和计算,如根据气体产生量计算生物降解率等。处理后的数据可以通过显示屏、打印机或电脑软件等方式进行显示和输出,方便用户查看和分析检测结果。