「二重炭素」目標の駆動の下で、再生プラスチック産業は循環経済の重要な柱となっているが、におい問題は業界の発展を悩ませている。再生プラスチックは回収、加工及び貯蔵過程において、ポリマー鎖の酸化破壊、助剤の揮発又は汚染物の残留により、アルデヒド類、硫化物、窒素酸化物などの揮発性物質を放出し、製品の応用場面の開拓に影響するだけでなく、人体の健康と生態環境に危害を及ぼす可能性が高い。そのため、精密で効率的なにおい分析技術を確立することは再生プラスチックの品質向上にとって重要である。
これに基づいて、本研究は再生プラスチックのにおい評価の電子鼻テスト法を確立し、業界に参考を提供することを目的としている。
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01
電子鼻技術の原理とコア特性
⦁AIRSENSE電子鼻

AIRSENSE電子鼻は「センサアレイ−信号処理−モード識別」の三位一体構造を採用し、コアは高選択性金属酸化物半導体センサから構成され、各センサは特定の官能基化合物に対して排他的な感度を持っている：W 1 Cは芳香成分とベンゼン類に対して、W 5 Sは窒素酸素化合物に応答して、W 1 Wは硫化物を識別して、W 2 Sはアルコール類とアルデヒドケトン類に敏感で、W 1 Sはメチル類化合物に対して反応が顕著である。このマルチセンサ協同動作モードは、再生プラスチックの主要な異臭成分をカバーする検出ネットワークを形成することができる。
その仕事の流れは3つのステップに分けられる：まずサンプリングシステムを通じてサンプルの揮発ガスを検査室に導入し、センサーアレイと揮発性物質が特異的に反応し、抵抗値の変化を招いて電気信号行列を出力する、その後、前処理アルゴリズムを用いて環境干渉を除去し、特徴応答値を抽出する、最終的に内蔵された主成分分析（PCA）、判別分析などのモード識別モデルにより、におい指紋パターンを生成し、定性定量分析を完了した。

02
実験設計と方法

実験材料と計器
パート1
市販の再生PP、PE、ABS、HIPSを研究対象とし、1、2、3級再生材料の計10種類のサンプルをカバーし、主流の再生プラスチック品類と品質等級をカバーすることを確保した。実験器具：AIRSENSE社PEN 3.5型電子鼻と電熱恒温乾燥箱を採用し、サンプル前処理は厳格にGB/T 40006.1-2021標準を参照して実行する。
実験プロセスの最適化
パート2
試料前処理：秤量（20±0.1）g試料を無味広口瓶に入れ、80℃で120分間恒温加熱してにおいの放出を促進し、60℃まで冷却した後すぐに検査し、揮発性成分濃度の安定を確保する。
電子鼻テストパラメータ：複数組の直交実験最適化を通じて最適なパラメータ組み合わせを確定する：センサー洗浄時間80 s、ゼロ調整時間5 s、データ収集時間120 s、注入流量400 mL/min、このパラメータの下で各センサーの最高応答強度値を獲得でき、後続の分析のために信頼できるデータ基礎を打ち立てる。

03
実験結果と分析
センサ応答特性解析>>>
AIRSENSE電子鼻センサー応答値（G/G₀）は時間とともに「急速上昇−安定傾向」の典型的な曲線を示し、120 sで応答ピークに達した。その中で、W 5 S、W 1 W、W 2 S、W 1 Sの4本のセンサーは顕著な応答優位性を示し、再生プラスチック中の窒素酸化物、硫化物、アルデヒド類及びメチル類の異臭成分に対する識別能力が強く、これは再生プラスチックの主要な異臭源と高度に整合している--PP、PE酸化分解によるカルボニル基とメチル類化合物はW 2 S、W 1 Sに捕捉され、アミン類酸化防止剤などの助剤が揮発する硫化物、窒素酸化物はW 1 W、W 5 Sによって識別される。

におい指紋図の構築と応用>>
各センサの応答ピークを選択してレーダ式指紋パターンを描画し、可視化分析モデルを構築する。その結果、再生PP、PEプラスチックのにおい指紋には明らかな等級差が現れた：W 2 S、W 1 W、W 1 S、W 5 Sの応答値はすべて「三級再生材料＞二級再生材料＞一級再生材料」と表現し、その他のセンサーの応答値は基本的に安定している。このような特徴の違いは再生プラスチックの品質の迅速な等級分けに直観的な根拠を提供し、企業は指紋図を比較することによって、原料の入庫段階で不良材料をスクリーニングすることができる。

PCAモデルのにおい区分能力>>>
AIRSENSE電子鼻内蔵分析ソフトウェアを用いて主成分分析を行い、第一主成分寄与率75.95%、第二主成分寄与率22.42%、累計98.37%に達し、サンプルのにおい全体情報を十分に特徴づけることができる。PCA図において、10種類の再生プラスチックサンプルは異なる領域に分布し、重複がなく、区別を実現した。

におい強度の順序は：ABS（1級）＜PP（1級）＜PE（1級）＜HIPS（1級）＜HIPS（2級）＜ABS（2級）＜PE（2級）＜PP（2級）＜PE（3級）＜PP（3級）であり、この結果は人工嗅ぎ分けと一致する。その中、ABSは熱酸化防止老化能力が強いためにおいが最も弱く、PP、PEは再生回数の増加に伴いにおいが顕著に増強され、モデルの信頼性を実証した。

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結論
AIRSENSE電子鼻は迅速な応答、正確な識別、多シーン適合の技術的優位性により、再生プラスチックのにおい分析の業界の痛い点を効果的に解決した。実験により、テストパラメータの下で、その構築したにおい指紋図は異なる等級の再生料のにおいの違いを直観的に表現することができ、PCAモデルは98%以上のにおい情報の特徴と区別を実現することができ、分析結果は人工嗅ぎと高度が一致した。
この技術の産業化応用は、再生プラスチック企業に高効率な品質管理ツールを提供しただけでなく、におい評価の主観的感覚から客観的定量化への転換を推進し、再生プラスチック製品の付加価値を高め、産業の規範化発展を促進することに重要な意義を持っている。技術の持続的なアップグレードと応用シーンの継続的な拡大に伴い、AIRSENSE電子鼻は循環経済分野でより重要な支持作用を発揮するに違いない。