具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明，这些具体实施例仅用于举例说明，对本发明的保护范围不构成任何限定。

图1显示了根据本发明的示例性实施方式的检测装置的示意图，该检测装置用于检测高分子材料在海水环境下的生物降解性能。由图中可知，该装置包括：降解反应单元1、氧气供应单元2、二氧化碳气体吸收单元3、碳酸根离子测定单元4、取样单元5、控制单元6和预警单元7，以下将针对各单元进行详细说明。

本实施例中的降解反应单元1包括至少一个降解反应容器，为了便于图示，图中仅显示了三个降解反应容器，即降解反应容器11a、降解反应容器11b和降解反应容器11c，本领域技术人员可以根据实际需要选择适当数量的降解反应容器，降解反应容器用于盛放模拟海水环境的检测溶液，即含有微生物及其无机养分的检测溶液，并通入含氧气体形成好氧降解环境。

本实施例中的氧气供应单元2向降解反应容器提供含氧气体，使降解反应在好氧降解环境下进行。由图1可知，该单元包括空气压缩器21、气体缓冲罐22和二氧化碳气体吸收肼，空气压缩器21将空气鼓入CO₂吸收肼除去其中的CO₂气体，除去CO₂气体的空气缓慢引入降解反应容器，为了适当控制气体流量，本实施例的氧气供应单元在气体流路中设置了气体缓冲罐22和气体流量计。具体而言，压缩空气经由气体缓冲罐22，经分流器24分流，分流之后的空气分别经流量计23a、流量计23b和流量计23c进入吸收肼25a、吸收肼25b和吸收肼25c。这些吸收肼用于除去压缩空气中的二氧化碳气体，以免影响降解反应单元产生的二氧化碳气体的测量准确性。为了确保彻底清除压缩空气中的二氧化碳气体，可以对各吸收肼中的吸收溶液进行pH值监测，以便在吸收碱溶液用尽之前及时添加。在本实施例中，对应每个气体流路分别设置了2个串联的吸收肼，也可以根据需要选择更多数量的吸收肼串联使用，以便充分除去压缩空气中的二氧化碳。在可选的实施方式中，氧气供应单元也可直接采用氧气源供氧，而无需设置除去二氧化碳气体的吸收肼。

本实施例中用于吸收降解反应产生的二氧化碳的吸收单元3包括至少一个吸收肼，在进行高分子材料降解检测时，降解产生的CO₂气体采用碱溶液吸收肼进行收集，吸收肼中的碱溶液吸收CO₂气体生成碳酸根离子，碱溶液优选为与二氧化碳容易快速生成水溶性碳酸根离子，例如，选用适当浓度的NaOH溶液或者KOH溶液。为了便于图示，在图1中，对应每个降解反应容器仅显示了一个吸收肼，即：降解反应容器11a对应吸收肼31a，降解反应容器11b对应吸收肼31b，降解反应容器11c对应吸收肼31c。在可选的实施方式中，可根据需要设置多个相互串联的吸收肼对应于每个降解反应容器，以提高吸收效率。

本实施例中的碳酸根离子测定单元4包括阴离子色谱仪41，该阴离子色谱仪具有自动进样器42，用于测定降解反应产生的二氧化碳气体被碱液吸收肼吸收生成的碳酸根离子含量。本实施例中采用阴离子色谱仪测定吸收肼溶液中碳酸根离子的含量，推算降解产生的CO₂，当采用多个吸收肼串联时，应计算各吸收肼在同一降解时段的吸收量之和。根据降解累计产生的CO₂气体量占海水降解塑料理论二氧化碳产生量的百分比为即为降解率或矿化率。

本实施例中的取样单元5从至少一个吸收肼提取吸收样液并输送至碳酸根离子测定单元4。其中，取样单元5包括分别对应于吸收肼31a、吸收肼31b、吸收肼31c的节流阀51a、节流阀51b、节流阀51c，通过这些节流阀的启闭对相应的吸收肼中的吸收溶液进行取样。

本实施例中的取样单元5还包括吸收样液输送子单元，用于将所述节流阀排出的吸收样液输送至碳酸根离子测定单元4，吸收样液输送子单元包括流量蠕动泵52a、流量蠕动泵52b、流量蠕动泵52c，分别用于输送节流阀51a、节流阀51b、节流阀51c排出的吸收样液，输送至阴离子色谱仪41的自动进样器42。本领域技术人员可以理解，也可以采用其他类似的流体输送设备将吸收样液输送至阴离子色谱仪的自动进样器。

采用本实施例的检测装置进行高分子材料的降解性能检测时，碳酸根离子的浓度采用阴离子色谱仪进行测定，为了分析降解性能随时间的变化关系，在降解过程中对累计生成的碳酸根离子含量进行定期测定，进而推算相应的二氧化碳累计释放量，最终计算所检测的高分子材料的矿化率(即降解率)，以评价生物降解程度。

样品的生物降解程度可以根据计算矿化率(见公式1)来评估：

其中，(CO₂)_T为样品累计产生CO₂的含量(mg)，(CO₂)_B为空白组累计产生CO₂的含量(mg)和ThCO₂为样品理论产生CO₂的总含量(mg)(见公式2)。

式中M_TOT为测试材料的总干固重(mg)，C_TOT为测试材料的总有机碳含量(％)

本实施例中的控制单元6被设置成执行如下操作：控制取样单元5按照预定的取样时间间隔从吸收肼31a、吸收肼31b、吸收肼31c中同步取样，具体而言，控制单元通过控制相应的节流阀51a、节流阀51b、节流阀51c的开闭进行取样，节流阀51a、节流阀51b、节流阀51c排出的吸收样液通过控制流量蠕动泵52a、流量蠕动泵52b、流量蠕动泵52c输送至阴离子色谱仪41的自动进样器42，进行碳酸根离子的测定。

本实施例中的控制单元还可以设置成：获取碳酸根离子测定单元4测定的当前碳酸根离子测定值，并基于当前碳酸根离子测定值调整取样单元5的取样时间间隔。例如，在降解反应速度较慢的阶段，测定单元4测定的碳酸根离子含量较少，可以适当延长取样时间间隔，降低取样频度；而对于降解反应速度较快的阶段，测定单元4测定的碳酸根离子含量较大，则可以适当缩短取样单元的取样时间间隔，增加取样频度，以提高检测效率，并且使检测结果更加真实地反映降解过程。

为了对降解检测过程中可能发生的异常情况进行预警，本实施例的检测装置还包括预警单元7，相应地，针对需要监测的对象设置传感组件，例如，在氧气供应单元的二氧化碳吸收肼中设置pH计(图中未示出)，控制单元6被设置成：接收pH计测定的pH值，并在pH值超出设定阈值时，控制预警单元7发出预警信号。例如，当吸收肼中的碱液耗尽无法继续有效除去压缩空气中的二氧化碳时，pH值超出设定阈值，控制单元会控制预警单元发出预警信号，预警信号可以是常规的声音信号、振动信号或发光信号等，以提醒用户及时更新吸收肼中的吸收液。

此外，本实施例的检测装置还可以在降解反应单元的吸收肼设置传感组件(图中未示出)，感测降解反应条件，例如降解温度传感器、pH计、盐度计、气体压力传感器等，用于感测降解反应条件是否异常，控制单元6设置成：接收所述传感组件感测到的降解反应条件，并确定所述降解反应条件异常时，控制所述预警单元发出预警信号。

根据上述具体实施例可知，采用本发明的检测装置检测高分子材料在海洋环境下的降解性能时，碱溶液吸收肼收集高分子材料降解产生的二氧化碳，将其转化为碳酸根离子，并且采用碳酸根离子测定单元(例如，阴离子色谱仪)测定吸收肼溶液中的碳酸根离子含量，基于碳酸根离子含量通过换算得到降解时长内释放的二氧化碳累计量，其检测限明显低于现有技术中所采用的红外光谱仪和气相色谱仪的检测限，因此，检测灵敏度较高，尤其适合检测高分子材料在海水环境中的降解性能。对于红外光谱仪和气相色谱仪而言，都是直接测量二氧化碳气体，在较长降解时长内累计产生的二氧化碳气体的测量不仅受到高检测限的约束，而且还受到气体容器的容积限制，因此，不容易准确测出高分子材料在降解缓慢的海水环境中的降解性能。酸碱滴定法受诸多人为因素的影响，其检测结果误差来源多，同样无法反映真实的海洋环境的降解性能。此外，本发明的检测装置由于设置了控制单元，可实现自动化检测，并监控和预警

以上结合具体实施例对本发明进行了具体说明，这些具体实施例仅仅是示例性的，不能以此限定本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明的实质和范围的前提下可对本发明的各个特征进行各种修改、变化或替换。因此，依照本发明所作的各种等同变化仍属于本发明所涵盖的范围。