Полиэтилени дорои зичии баланд (high-density polyethylene, HDPE), полиолефини нимкристаллӣ мебошад, ки дар борҷома васеъ истифода мешавад. Дар ин таҳқиқот муҳаққиқон профили химиявии борҷомаҳои HDPE-и баъд аз истеъмол ба партов табдилёфтаро бо пиролиз–хроматографияи газӣ–масс-спектрометрия (pyrolysis–gas chromatography–mass spectrometry, Py-GC/MS) таҳлил карда, арзёбӣ намуданд, ки пайвастагиҳо аз боқимондаҳои маҳсулот, формулятсияи полимер, деградатсияи полимер ё ифлосшавии беруна сарчашма мегиранд. Дар маҷмӯъ 137 пайвастагӣ муайян шуд; гуногунии баландтарини химиявӣ дар гурӯҳи деградатсияи полимер дида шуд ва махсусан маҳсулоти бозсозии радикалӣ ва сиклизатсия фарқ мекарданд. Бо вуҷуди ин, азбаски таҳқиқот устувории механикӣ, иҷрои гармӣ ё реологияро мустақим чен накардааст, натиҷаҳо бояд ҳамчун муқоисаи якпорчагии химиявии HDPE-и коркардшуда шарҳ дода шаванд; ин пешгӯии мустақими иҷрои мавод нест.

Дар таҳқиқот 18 намунаи борҷомаҳои HDPE-и баъд аз истеъмол омӯхта шуданд. Намунаҳо ба гурӯҳҳои истифода — тозакунандаҳои сатҳи сахт, воситаҳои ҷомашӯӣ, маҳсулоти косметикӣ, маҳсулоти хушбӯй/нармкунанда ва борҷомаи фармасевтӣ — ҷудо карда шуданд. Борҷомаи фармасевтии Omeprazole, азбаски бо формулятсияи маҳсулоти дорои бӯи шадид ё асоси равғанӣ алоқаманд набуд, ҳамчун истиноди камдахолат барои кӯмак ба ҷудо кардани боқимондаҳои аз маҳсулот омада аз пайвастагиҳои аз полимер сарчашмагирифта истифода шуд. Ин намуна дар маънои классикӣ гурӯҳи назоратии тасодуфан таъиншуда нест, балки низоми истинодӣ барои кӯмак ба тафсири химиявӣ мебошад.

Ҳар як борҷома даҳ маротиба бо об пур ва пурра холӣ карда шуда, ба таври стандартӣ шуста шуд, то боқимондаҳои маҳсулоти озод кам карда шаванд. Бо вуҷуди ин, дар сохтори нимкристаллии HDPE баъзе молекулаҳои органикии аз маҳсулоти пешина сорбшуда метавонанд пас аз шустан ҳам боқӣ монанд. Ин ҳолат, ки муҳаққиқон баррасӣ кардаанд, “memory effect” — таъсири хотира номида мешавад. Хусусан терпенҳои камқутб ва липофилӣ, эфирҳои ароматӣ ва кетонҳо метавонанд бо полиолефинҳо таъсири мутақобилаи қавӣ дошта бошанд, бинобар ин бо шустани анъанавӣ пурра хориҷ нашаванд.

Натиҷаҳои таҳлилӣ нишон доданд, ки таркиби химиявии HDPE-и баъд аз истеъмол аз як манбаъ иборат нест. Гарчанде пайвастагиҳои бӯй ва аромат аз маҳсулот дар баъзе борҷомаҳо равшан буданд, формулятсияи полимер, табдили иловаҳо, деградатсияи гармӣ-механикӣ ва ифлоскунандаҳои устувори беруна ҳамзамон ба профили химиявӣ саҳм гузоштанд. Хусусан сохторҳои фенолӣ ва маҳсулоти табдили иловаҳои дорои эпоксид/оксиран ба NIAS — non-intentionally added substances, моддаҳои қасдан илова нашуда саҳм гузоштанд, дар ҳоле ки боқимондаҳои аз фторполимер сарчашмагирифта дар аксари намунаҳо мушоҳида шуданд.

Муҳаққиқон инчунин барои муқоисаи сатҳи нисбии деградатсияи полимер индекси деградатсия (degradation index, DI)-ро таҳия карданд. Ба маҳсулоти оксидшавии барвақт вазни камтар; ба маҳсулоти оксидшавии дуюмдараҷа ва маҳсулоти гармие, ки шикастани занҷирро нишон медиҳанд, вазни миёна; ба маҳсулоти бозсозии радикалӣ, сиклизатсия ва ароматизатсия бошад вазни бештар дода шуд. Баландтарин арзишҳои DI махсусан дар борҷомаҳои воситаҳои ҷомашӯии Denk mit ва Vanish Oxi, пасттарин арзиш бошад дар борҷомаи Omeprazole дида шуд. DI миқдори мутлақи деградатсия нест; он метрикаи ниммиқдорӣ мебошад, ки танҳо барои муқоисаи шиддати нисбии деградатсия дар доираи ҳамин маҷмӯи додаҳо сохта шудааст.

Таҳлили ҷузъҳои асосӣ (principal component analysis, PCA) нишон дод, ки намунаҳо мувофиқи категорияҳои аслии маҳсулот кластерҳои тоза ва ҷудогона ба вуҷуд наовардаанд. PC1 %41,9-и дисперсияи умумӣ ва PC2 %24,1-и онро шарҳ додааст. Азбаски ду ҷузъи аввал якҷоя %66,0-и дисперсияро ифода мекунанд, графики PCA қисми муҳими сохтори додаҳоро нишон медиҳад; аммо %34,0-и боқимондаи дисперсия дар графики дуандоза ифода намешавад. Тафсири асосии таҳқиқот ин аст, ки ҳолати химиявии HDPE-и баъд аз истеъмол на танҳо аз он вобаста аст, ки зарф қаблан воситаи ҷомашӯӣ, косметика ё маҳсулоти дигар доштааст ё не, балки аз таърихи коркарди полимер, табдилҳои иловаҳо ва таъсири якҷояи ифлоскунандаҳои устувор шакл мегирад.

Масъалаи асосии таҳқиқот

Дар коркарди дубораи пластик на танҳо миқдори маводи коркардшаванда, балки сифати химиявӣ ва функсионалии полимери барқароршуда низ муҳим аст. Вақте ки борҷомаи HDPE-и баъд аз истеъмол ба хати коркарди дубора мерасад, он танҳо аз полиэтилени тоза иборат нест. Полимер метавонад аз маҳсулоте, ки қаблан бо онҳо тамос дошт, боқимонда дошта бошад, қисми стабилизаторҳо ва ёрирасонҳои раванд, ки ҳангоми истеҳсол илова шудаанд, тағйир ёфта бошанд, занҷирҳои полимер аз сабаби гармкунии такрорӣ ва коркарди механикӣ деградатсия шуда бошанд ва ифлоскунандаҳои беруна аз ҷараёнҳои гуногуни полимер ба система ворид шуда бошанд.

Азбаски ҳамаи ин манбаъҳо метавонанд пайвастагиҳои хроматографии монанд ба вуҷуд оранд, танҳо ба саволи “кадом пайвастагӣ ёфт шуд?” ҷавоб додан кофӣ нест. Ҳадафи асосии таҳқиқот то ҳадди имкон ҷудо кардани сарчашма ва роҳи ташаккули пайвастагиҳои ёфтшуда ва омӯхтани он аст, ки ин сохтори химиявӣ дар арзёбии сифати коркарди дубора чӣ гуна истифода шуда метавонад.

Чаро сохтори нимкристаллии HDPE муҳим аст?

HDPE ҷисми сахти кристаллии комилан тартибёфта нест. Дар дохили полимер минтақаҳои кристаллии тартибноктар ва минтақаҳои аморфие, ки занҷирҳо дар онҳо бетартибтаранд, ҳамзамон мавҷуданд. Молекулаҳои хурди органикӣ махсусан дар минтақаҳои аморфӣ диффузия карда, аз ҷониби матритсаи полимер сорб шуда метавонанд.

Аз сабаби ин сохтор, баъзе молекулаҳои органикии камқутб аз атр, воситаи ҷомашӯӣ, косметика ё маҳсулоти дигар, ки қаблан дар борҷома буданд, ҳатто пас аз холӣ ва шустан ҳам метавонанд дар полимер нигоҳ дошта шаванд. “Таъсири хотира”, ки дар таҳқиқот баррасӣ мешавад, натиҷаи ҳамин падидаи физикӣ дар химияи коркарди дубора мебошад.

Аз ин рӯ, муайян шудани пайвастагии ароматӣ дар намунаи коркарди дубора танҳо маънои мавҷуд будани боқимондаи маҳсулот дар сатҳи намунаро надорад. Молекула метавонад ба матритсаи полимер гузашта, бо вуҷуди шустан нигоҳ дошта шуда бошад.

Деградатсияи полимер чӣ гуна пеш меравад?

Дар чаҳорчӯбаи баррасишудаи манбаъ деградатсияи HDPE як реаксияи ягона нест. Таърихи гармӣ, оксиген, таниши механикӣ ва пиршавии муҳитӣ метавонанд ҳамзамон ба якчанд роҳи реаксия таъсир расонанд.

Оксидшавии аввалия метавонад гидропероксидҳо, спиртҳо ва сохторҳои дорои карбонилро ба вуҷуд орад. Гидропероксидҳо маҳсулоти ниҳоии устувор нестанд; онҳо метавонанд зери таъсири гармӣ ё механикӣ таҷзия шуда, ба маҳсулоти минбаъдаи оксидшавӣ табдил ёбанд.

Оксидшавии дуюмдараҷа метавонад маҳсулоти оксигендори дорои массаи молекулавии паст, аз қабили алдегид, кетон ва кислотаи карбоксилӣ, ба вуҷуд орад. Дар таҳқиқот миқдори нисбии маҳсулоти оксидшавии аввалия ва дуюмдараҷа нисбат ба маҳсулоти бозсозии радикалӣ ва сиклизатсия камтар буд.

Шикастани β-занҷир метавонад скелети полимерро пора кунад ва алкенҳо, диенҳо ё карбогидридҳои кӯтоҳтар ба вуҷуд оянд. Дар манбаъ гуногунии алкенҳо ва диенҳои гурӯҳи деградатсияи гармӣ паст муайян шудааст.

Дар равандҳои пешрафтаи радикалӣ пораҳои занҷир метавонанд дубора пайваст шаванд ё басташавии ҳалқа рух диҳад. Дар таҳқиқот гурӯҳи бозсозии радикалӣ ва сиклизатсия, ки аз сиклоалканҳо, сиклоалкенҳо ва карбогидридҳои ҳалқавии ивазшуда иборат аст, бо 29 пайвастагӣ гуногунтарин зергурӯҳи маҳсулоти деградатсия мебошад.

Ароматизатсия ташаккули сохторҳои ароматӣ ва баъзе сохторҳои полициклии ароматиро тавассути табдилҳои минбаъдаи сохторӣ ифода мекунад. Дар таҳқиқот маҳсулоти ароматизатсия ёфт шуданд, аммо миқдори нисбии онҳо умуман паст монд. Муҳаққиқон инро чунин тафсир мекунанд, ки шароити пиролитикии ҳарорати аз ҳад баланд дар таърихи истифодаи маводҳо бартарӣ надоштааст ва химияи мушоҳидашуда бештар бо пиршавии термооксидативӣ ва таърихи коркарди механикӣ мувофиқ аст.

Чаро Py-GC/MS барои ин таҳқиқот истифода шудааст?

Py-GC/MS молекулаҳои калонеро, ки мисли полимер мустақиман ба хроматографияи газӣ дода намешаванд, бо гармкунии назоратшаванда ба маҳсулоти хурдтари бухоршаванда ҷудо мекунад; ин маҳсулотро бо хроматографияи газӣ аз рӯи вақт ҷудо карда, бо масс-спектрометрия аз рӯи намунаҳои фрагментатсияи ионии онҳо муайян кардан мехоҳад.

Ин равиш метавонад дар бораи матритсаи полимер, иловаҳо ва маҳсулоти деградатсия “изи ангушти” бойи химиявӣ ба вуҷуд орад. Аммо Py-GC/MS маҳдудияти муҳими тафсирӣ дорад: ҳангоми пиролизи 600 °C баъзе молекулаҳо танҳо дар рафти ҳамин таҳлил таҷзия, сиклизатсия ё ароматизатсия шуда метавонанд. Манбаъ ин табдилҳои дуюмдараҷаро ҳамчун хатои оддии таҳлилӣ хориҷ накарда, онҳоро маҳсулоте арзёбӣ кардааст, ки барои тафсири роҳҳои деградатсия маълумоти сохторӣ медиҳанд.

Py-GC/MS дар ин таҳқиқот чиро чен мекунад ва чиро чен намекунад?

Усули Py-GC/MS дар ин таҳқиқот масоҳатҳои нисбии қуллаҳои профили химиявии бухоршавандаро, ки намунаҳои HDPE ҳангоми пиролиз ба вуҷуд меоранд, муқоиса мекунад; он консентратсияи мутлақи моддаҳо, устувории кашишии полимер, ҷараёни гудохта, устувории гармӣ ё хатари мустақими токсикологиро чен намекунад. Аз ин рӯ, натиҷаҳо бояд ҳамчун изи ангушти химиявӣ ва нишондиҳандаи деградатсия/ифлосшавӣ шарҳ дода шаванд, на ҳамчун ченаки мустақими иҷрои функсионалӣ.

Бозсозии тавзеҳии ҷараёни таҷрибаи Py-GC/MS

Профили химиявӣ ба кадом чор гурӯҳи асосӣ ҷудо шудааст?

Боқимондаи маҳсулот аз пайвастагии аз полимер сарчашмагирифта чӣ гуна ҷудо карда шуд?

Яке аз воситаҳои муҳими тафсири таҳқиқот борҷомаи фармасевтии Omeprazole мебошад. Ин борҷома, азбаски бо маҳсулоти дорои равған ё ҷузъҳои бӯи шадид алоқаманд набуд, ҳамчун истиноди камдахолат интихоб шудааст. Бо вуҷуди ин, дар намунаи Omeprazole низ пайвастагиҳои липидмонанд ва марбут ба полимер ёфт шудаанд.

Ин мушоҳида нишон медиҳад, ки ҳамаи пайвастагиҳои липидмонанд аз таркиби пешинаи борҷома наомадаанд. Манбаъ арзёбӣ мекунад, ки қисми муҳими онҳо метавонад аз манбаъҳои марбут ба матритсаи полимер, ба монанди мум, иловаи лағжонанда, иловаи равандӣ ё олигомерҳои боқимонда бошад.

Ҳамзамон баъзе пайвастагиҳои бӯй ва аромат байни категорияҳои маҳсулот рафтори гетерогентари нишон доданд. Дар таҳқиқот пайвастагиҳои ғайрилипидии аз маҳсулот сарчашмагирифта дар 15 борҷома муайян шуданд; барои намунаи Jar %1,3 ва барои намунаи Manufactura shower %1,44 миқдори нисбӣ гузориш шудааст. Ин тақсимот чунин тафсир шудааст, ки пайвастагиҳои аромат метавонанд нишондиҳандаҳои хостари таърихи маҳсулот бошанд.

Чаро стабилизаторҳо бо гузашти вақт NIAS ба вуҷуд оварда метавонанд?

Стабилизаторҳо барои ҳифзи полимер аз оксидшавӣ қасдан илова карда мешаванд; аммо худи стабилизатор низ метавонад зери таъсири коркард, ҳарорат ва оксиген табдил ёбад. Дар манбаъ пайвастагиҳое мисли фенолҳои ивазшуда, бифенилҳо ва ҳосилаҳои терфенил бо роҳҳои табдили антиоксидантҳои фенолии монеашуда алоқаманд карда шудаанд.

Дар баъзе намунаҳо сохтори асосии стабилизатор муайян шудааст, дар дигарҳо бошад маҳсулоти табдил нисбат ба стабилизатори асосӣ бештар дида шудаанд. Муҳаққиқон ин тақсимотро бо табдили тадриҷии стабилизаторҳо дар ҷараёни истифода ва коркарди дубора алоқаманд мекунанд.

Ҳосилаҳои оксирани дорои ҳалқаи эпоксидӣ бошад бо иловаҳои липидии эпоксидшуда алоқаманд карда шудаанд. Ҳамроҳ пайдо шудани ин пайвастагиҳо бо спиртҳои занҷирдароз ва карбогидридҳои муммонанд нишон медиҳад, ки химияи иловаҳои липидӣ ҳангоми коркард метавонад чанд маҳсулоти табдил ба вуҷуд орад.

Маҳсулоти табдиле, ки баъдтар аз иловаи дар аввал қасдан иловашуда пайдо мешавад, мумкин аст дар формулятсияи ибтидоӣ қасдан илова нашуда бошад. Аз ин рӯ, маҳсулоти табдили стабилизатор ва иловаҳо метавонанд қисми ҳавзаи NIAS шаванд. Таҳқиқот мавҷудияти ин моддаҳоро нишон медиҳад; аммо барои ҳар як NIAS токсикӣ, ҳадди мигратсия ё ҳадди бехатарии танзимкунандаро муайян намекунад.

Натиҷаҳои интихобшудаи формулятсия дар манбаъ

Ин фоизҳо консентратсияи мутлақи массаи пайвастагиҳо дар намуна нестанд. Онҳо арзишҳои ниммиқдорӣ мебошанд, ки ба масоҳатҳои нисбии қуллаҳои хроматограммаҳои Py-GC/MS асос ёфтаанд.

Пайвастагиҳои аз фторполимер сарчашмагирифта чиро нишон доданд?

Гурӯҳи ифлосшавии беруна аз ҷиҳати гуногунии умумии химиявӣ аз дигар гурӯҳҳои асосӣ хурдтар аст; бо вуҷуди ин, боқимондаҳои аз фторполимер сарчашмагирифта дар аксари намунаҳо муайян шуданд. Манбаъ мегӯяд, ки тақсимоти ин пайвастагиҳо бо нишондиҳандаҳои деградатсияи полимер коррелятсия нишон надодааст.

Аз ин рӯ, гумон намеравад, ки боқимондаҳои фторполимер дар натиҷаи деградатсияи термооксидативии занҷири полиэтилен ба вуҷуд омада бошанд. Манбаъ ду сарчашмаи эҳтимолиро баррасӣ мекунад: ифлосшавии беруна аз ҷараёнҳои гуногуни мавод ва ёрирасонҳои равандии асоси фторполимер ё коркарди сатҳӣ, ки ҳангоми истеҳсол/экструзия истифода мешаванд.

Ин диапазони васеъ нишон медиҳад, ки боқимондаҳои аз фторполимер сарчашмагирифта дар ҳамаи борҷомаҳои HDPE-и баъд аз истеъмол дар сатҳи яксон нестанд ва ба таърихи намуна сахт вобастаанд.

Индекси деградатсия (DI) чӣ гуна ҳисоб мешавад?

Индекси деградатсия нишондиҳандаи муқоисавии ниммиқдорӣ мебошад, ки миқдори нисбии Py-GC/MS-и панҷ гурӯҳи маҳсулоти деградатсияро ба вазнҳои 1, 2 ё 3, ки пешрафти деградатсияро ифода мекунанд, зарб зада ҷамъ мекунад; ба оксидшавии аввалия 1, ба оксидшавии дуюмдараҷа ва маҳсулоти шикастани гармии занҷир 2, ба бозсозии радикалӣ/сиклизатсия ва ароматизатсия 3 вазн дода шудааст. DI фоизи мутлақи деградатсия ё хосияти физикии мавод нест.

Намоиши математикии DI

Мақолаи манбаъ DI-ро ҳамчун муодилаи алоҳидаи рақамдор нанавишта, онро “ҷамъи миқдорҳои нисбии вазншуда” муайян кардааст. Ифодаи зерин намоиши эквиваленти математикии равшаншудаи ҳамин таърифи манбаъ барои Verianla мебошад; модели нав нест:

• A_PO: миқдори нисбии маҳсулоти оксидшавии аввалия.
• A_SO: миқдори нисбии маҳсулоти оксидшавии дуюмдараҷа.
• A_TD: миқдори нисбии маҳсулоти деградатсияи гармӣ, махсусан алкенҳо ва диенҳо.
• A_RC: миқдори нисбии маҳсулоти бозсозии радикалӣ ва сиклизатсия.
• A_AR: миқдори нисбии маҳсулоти ароматизатсия.

Формула чиро ҳисоб мекунад? Барои муқоисаи шиддати нисбии деградатсия байни намунаҳо холҳои вазншудаи профили химиявиро ҳисоб мекунад.

Чаро вазнҳо фарқ мекунанд? Оксидшавии аввалия ҳамчун нишондиҳандаи деградатсияи барвақт вазни 1 мегирад. Оксидшавии дуюмдараҷа ва гурӯҳи алкен/диен, ки шикастани занҷирро нишон медиҳад, тағйироти сохтории пешрафтаро ифода мекунад ва вазни 2 мегирад. Бозсозии радикалӣ/сиклизатсия ва ароматизатсия ҳамчун табдили сохтории пешрафтатар арзёбӣ шуда, вазни 3 мегиранд.

Воҳидаш чист? Манбаъ барои DI воҳиди физикии ченак муайян намекунад. Азбаски додаҳои воридшаванда фоизҳои масоҳати нисбии қулла мебошанд, DI бояд ҳамчун холи миқдори нисбии вазншуда тафсир шавад.

DI чӣ гуна набояд тафсир шавад? Наметавон гуфт, ки маводи DI = 2 “ду баробар бештар деградатсия шудааст” ё талафи муайяни устувории механикӣ дорад. Индекс танҳо нишондиҳандаи муқоисавӣ дар доираи маҷмӯи додаҳои таҳлилии истифодашуда мебошад.

Натиҷаҳои DI чиро нишон доданд?

Саҳми умумии нисбии маҳсулоти марбут ба деградатсия байни намунаҳо тақрибан дар доираи %0,7–3,0 тағйир ёфт. Маҳсулоти бозсозии радикалӣ ва сиклизатсия дар намунаҳои алоҳида асосан тақрибан %0,4–2,2 буданд. Маҳсулоти оксидшавии аввалия одатан аз %0,2 камтар, маҳсулоти оксидшавии дуюмдараҷа умуман тақрибан аз %1,7 камтар, маҳсулоти гармии алкен/диен асосан аз %0,2 камтар ва маҳсулоти ароматизатсия умуман тақрибан аз %1 камтар монданд.

Дар тартиби DI, Denk mit ва Vanish Oxi-и марбут ба воситаҳои ҷомашӯӣ арзишҳои баланд доштанд, Omeprazole бошад пасттарин арзишро нишон дод. Манбаъ ин натиҷаро ба қоидаи умумии “борҷомаи воситаи ҷомашӯӣ ҳамеша бадтар аст” табдил намедиҳад; тағйирёбии таърихи коркард ва истифода байни намунаҳои алоҳида калон аст.

Муносибати ҳамгирошудаи деградатсия, табдили илова ва ифлосшавӣ

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад ва дастгирӣ намекунад

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Маҷмӯи намунаҳо

Бахши усули манбаъ мегӯяд, ки дар маҷмӯъ 18 намунаи борҷомаҳои HDPE-и баъд аз истеъмол таҳлил шудаанд. Аммо рӯйхати номҳое, ки дар ҳамон сархат дода шудааст, аз 17 намуна иборат аст. Дар графикҳои натиҷа ва Ҷадвали 1 Feeleco низ дида мешавад; ҳамин тавр маҷмӯи натиҷа ба 18 намуна мерасад. Гарчанде эҳтимол меравад, ки Feeleco аз рӯйхати усул афтода бошад, манбаъ инро ҳамчун ислоҳи ошкор баён намекунад.

Намунаҳо чӣ гуна омода шуданд?

1. Борҷомаҳо пайдарпай даҳ маротиба бо об пур ва пурра холӣ карда шуданд.
2. Ҳадаф кам кардани боқимондаҳои маҳсулоти озод дар сатҳ ва то ҳадди имкон нигоҳ доштани пайвастагиҳои дар дохили полимер сорбшуда мебошад.
3. Манбаъ ошкоро мепазирад, ки ин шустан метавонад қисми пайвастагиҳои баландқутб ва дорои массаи молекулавии пастро хориҷ кунад.
4. Тамғакоғазҳо гирифта шуданд ва дар ҳолатҳои мувофиқ алоҳида таҳлил шуданд.
5. Маводи борҷомаи HDPE ба таври механикӣ ба пораҳои <5 mm хурд карда шуд.

Дастгоҳ ва шароити кори Py-GC/MS

Арзёбии ниммиқдорӣ чӣ маъно дорад?

Таҳқиқот консентратсияи воқеии ҳар як пайвастагиро бо mg/kg ё µg/kg чен накардааст. Барои муқоисаи профили химиявӣ байни намунаҳо масоҳати нисбии қуллаи ҳар як сигнали хроматографӣ истифода шудааст.

Аз ин рӯ, масалан, ифодаи “моддаҳои аз фторполимер сарчашмагирифта %5,153” маънои онро надорад, ки %5,153 массаи борҷома фторполимер аст. Ин арзиш саҳми масоҳати нисбии қуллаи ба гурӯҳи дахлдор таъиншударо дар профили таҳлилӣ ифода мекунад.

Номгузории пайвастагиҳо то чӣ андоза дақиқ аст?

Манбаъ мегӯяд, ки номҳои пайвастагиҳо мувофиқи номҳои китобхонаҳои спектралии GC-MS гузориш шудаанд ва онҳо на ҳамеша бо номенклатураи систематикии IUPAC пурра мувофиқат мекунанд. Муайянсозии пайвастагӣ бо дарназардошти пойгоҳҳои додаҳои спектралӣ ва маҳсулоти маълумии пиролизи полиэтилен анҷом дода шудааст.

PDF-и асосӣ барои ҳамаи 137 пайвастагӣ тасдиқи алоҳида бо стандарти аслии таҳлилиро гузориш намекунад. Аз ин рӯ, муайянсозии китобхонабунёди Py-GC/MS ва тасдиқи дақиқи сохтор бо стандарти тозаи истинодӣ набояд як чиз ҳисобида шаванд.

Ҳадди тафсири пиролизи 600 °C

Ҳарорати 600 °C барои таҷзияи самараноки полиэтилен ва гирифтани пирограммаи такроршаванда байни намунаҳо интихоб шудааст. Бо вуҷуди ин, дар ин ҳарорат реаксияҳои дуюмдараҷа, ба монанди cracking, сиклизатсия ва ароматизатсия, ба амал омада метавонанд.

Манбаъ ин маҳсулотро пурра артефакти таҳлилӣ ҳисоб накарда, ҳамчун маҳсулоте тафсир кардааст, ки дар бораи роҳи деградатсия маълумот медиҳанд. Ин равиш аз ҷиҳати илмӣ муҳим аст; аммо наметавон хулоса кард, ки “ҳар молекулаи дар Py-GC/MS муайяншуда пеш аз таҳлил дар борҷома бо ҳамон сохтори химиявӣ вуҷуд дошт”.

Додаҳо барои PCA чӣ гуна омода шуданд?

Пеш аз PCA пайвастагиҳои алоҳида ба шаш категорияи якҷояи химиявӣ гурӯҳбандӣ шуданд:

• пайвастагиҳои марбут ба деградатсия,
• пайвастагиҳои аз иловаҳо сарчашмагирифта, аз ҷумла стабилизаторҳо ва NIAS,
• сохторҳои липидӣ ва муммонанди марбут ба полимер,
• пластификаторҳо ва пайвастагиҳои марбут,
• боқимондаҳои аз фторполимер сарчашмагирифта,
• пайвастагиҳои аз маҳсулот сарчашмагирифта.

Барои ҳар намуна миқдорҳои нисбӣ дар дохили категория ҷамъ карда шуданд. Арзишҳои дар манбаъ муайяннашуда сифр қабул шуданд. “Сифр” дар ин ҷо маънои онро дорад, ки пайвастагӣ дар таҳлили истифодашуда муайян нашудааст; азбаски манбаъ ҳадди миқдории муайянсозиро гузориш намекунад, ин набояд ҳамчун далели набудани мутлақи химиявӣ тафсир шавад.

Додаҳо пеш аз PCA бо autoscaling, яъне бо марказонидан аз миёна ва миқёсбандӣ ба дисперсияи воҳид, стандартӣ карда шуданд.

Манбаъ муодила намедиҳад. Эквиваленти стандартии математикии Autoscaling барои омӯзиш чунин аст:

Ин муодила натиҷаи нави таҳқиқот нест; он намоиши стандартии амали “mean-centring and unit-variance scaling” мебошад, ки дар манбаъ навишта шудааст.

• x_ij: арзиши аслии намунаи i дар тағйирёбандаи j.
• x̄_j: миёнаи тағйирёбандаи j байни намунаҳо.
• s_j: инҳирофи стандартии тағйирёбандаи j.
• z_ij: арзиши стандартӣшуда.

Ин табдил бартарӣ гирифтани гурӯҳҳои химиявии дорои диапазонҳои гуногуни бузургӣ дар PCA-ро танҳо аз ҳисоби бузургии мутлақ коҳиш медиҳад. Арзишҳои стандартӣшуда воҳидҳои фоизии аслиро надоранд.

PCA бо кадом нармафзорҳо анҷом дода шудааст?

Манбаъ мегӯяд, ки PCA дар додаҳои стандартӣшуда бо истифода аз матритсаи ковариатсия анҷом дода шуда, барои тафсир ду ҷузъи асосии аввал истифода шудаанд.

Чаро категорияи маҳсулот танҳо худаш профили химиявии HDPE-ро шарҳ намедиҳад?

Дар PCA намунаҳои тозакунанда, воситаи ҷомашӯӣ, косметикӣ, бӯй/нармкунанда ва фармасевтӣ дар дохили категорияҳои худ кластерҳои ҷудогона ташкил надоданд; баръакс, намунаҳо дар тӯли саҳмҳои гуногуни маҳсулоти деградатсия, маҳсулоти табдили иловаҳо, боқимондаҳои аз маҳсулот сарчашмагирифта ва пайвастагиҳои устувор, ба монанди фторполимер, пайваста тақсим шуданд. Ин натиҷа маънои бетаъсир будани категорияи маҳсулотро надорад; он нишон медиҳад, ки профили химиявӣ барои шарҳ додан танҳо бо категорияи аслии истифода аз ҳад бисёромилӣ аст.

Натиҷаи рақамии PCA

Denk mit Color, Duck ва Tesori d'Oriente дар арзишҳои баландтари PC1 бо саҳмҳои баландтари пайвастагиҳои аз маҳсулот сарчашмагирифта ва устувор алоқаманд карда шуданд. Cif cream ва Domestos дар тарафи пасттари PC1 ҷой гирифтанд.

Аз рӯи PC2, Lenor ва Jar бо пайвастагиҳои аз иловаҳо сарчашмагирифта муносибати баландтар нишон доданд, Persil ва Duck бошад бо пайвастагиҳои марбут ба деградатсия муносибати баландтар нишон доданд.

Таснифи функсионалии намунабунёди дар манбаъ додашуда

Ҷадвали зер муодили тоҷикии таснифи функсионалии муҳаққиқон дар Ҷадвали 1-и манбаъ аст. Ифодаҳои “хавф” арзёбии расмии хавфи токсикологӣ ё синфи меъёрӣ нестанд; онҳо таснифи нисбии функсионалӣ мебошанд, ки ба профилҳои химиявии таҳқиқот асос ёфтаанд.

Ҷиҳатҳои муҳими қавии таҳқиқот

• Ба ҷойи пиркунии назоратшавандаи лабораторӣ борҷомаҳои воқеии баъд аз истеъмол омӯхта шуданд.
• Боқимондаи маҳсулот, формулятсияи полимер, деградатсия ва ифлосшавии беруна дар як чаҳорчӯбаи додаҳо арзёбӣ шуданд.
• 137 пайвастагӣ аз рӯи сарчашма ва функсия систематикӣ гурӯҳбандӣ шуданд.
• Маҳсулоти деградатсия на танҳо аз рӯи миқдори умумии қулла, балки аз рӯи роҳи ташаккул арзёбӣ шуданд.
• Борҷомаи Omeprazole истиноди муқоисавие дод, ки воридоти липидии аз маҳсулот сарчашмагирифта дар он паст буд.
• Бо DI роҳҳои деградатсияи барвақт ва пешрафта бо вазни яксон арзёбӣ нашуданд.
• PCA муносибатҳои сершумори профили химиявиро нишон дод, ки муқоисаҳои яктағйирёбанда дида наметавонанд.
• Таъсирҳои химиявии мустақил аз деградатсияи полимер, ба монанди табдили иловаҳо ва боқимондаҳои фторполимер, алоҳида баррасӣ шуданд.

Маҳдудиятҳои муҳими таҳқиқот

• Натиҷаҳои Py-GC/MS ниммиқдорӣ мебошанд; консентратсияи мутлақ чен нашудааст.
• Ҳангоми пиролизи 600 °C реаксияҳои дуюмдараҷаи cracking, сиклизатсия ва ароматизатсия рух дода метавонанд.
• Ҳар намуна танҳо бо ду такрори таҳлилӣ чен шудааст.
• Таҳқиқот устувории механикӣ, хосиятҳои гармӣ, реология ё иҷрои ҷараёни гудохтаро мустақим чен накардааст.
• Байни нишондиҳандаҳои химиявӣ ва иҷрои механикии маҳсулоти воқеии коркарди дубора калибркунии мустақим анҷом дода нашудааст.
• Барои пайвастагиҳои NIAS озмоиши токсикологӣ, санҷиши мигратсия ё арзёбии хавфи танзимкунанда анҷом дода нашудааст.
• Барои ҳар як пайвастагии аз фторполимер сарчашмагирифта манбаи ягона ва дақиқ муайян нашудааст; ифлосшавии беруна ва ёрирасонҳои раванд якҷоя манбаъҳои эҳтимолӣ мебошанд.
• Ҳамаи пайвастагиҳои липидмонанди сарчашмаашон номуайянро бо итминон ба як манбаи ягона нисбат додан имкон надошт.
• Манбаъ мегӯяд, ки равишҳои ба ҳад асосёфта барои ҷудокунии зуд аз ҷиҳати консептуалӣ имконпазиранд, аммо ҳадҳои тасдиқшудаи қабул/рад намедиҳад.
• Вазнҳои DI мувофиқи арзёбии муҳаққиқон аз аҳамияти механизмӣ ва тағйирёбии додаҳо муайян шудаанд; онҳо стандарти мустақили физикии деградатсия нестанд.
• Ду меҳвари аввали PCA %66,0-и дисперсияро шарҳ медиҳанд; тамоми сохтори додаҳо дар графики дуандоза ифода намешавад.
• Гарчанде дар бахши усули манбаъ 18 намуна навишта шудааст, рӯйхати номҳо 17 намуна дорад; Feeleco дар натиҷаҳои баъдӣ пайдо мешавад.
• Дар рӯйхати усул номи “Vanish”, дар бахшҳои натиҷа бошад “Vanish Oxi” истифода мешавад.
• Гарчанде дар PDF-и асосӣ тафсилоти PCA гузориш шудааст, барои аломатҳои аҳамияти оморӣ дар Шакли 2 санҷиши ҷудогонаи гипотеза ва ҳадди алфа дар бахши усул ба таври равшан муайян нашудааст; бинобар ин дар ин ҷо тафсири иловагии p-арзиш сохта нашудааст.
• Гуфта мешавад, ки дар маводи иловагӣ ҷадвалҳои муфассалтари пайвастагиҳо мавҷуданд; аммо ин матни Verianla бо маълумоти санҷишшавандаи PDF-и асосии боршуда маҳдуд шудааст.

Натиҷаи илмии таҳқиқотро чӣ гуна бояд хонд?

Қавитарин натиҷаи ин таҳқиқот он аст, ки таърихи химиявии HDPE-и баъд аз истеъмол якандоза нест. Ду борҷомаи дорои як рамзи полимер метавонанд аз сабаби таърихи гуногуни истифода, истеҳсол, илова, коркард ва ифлосшавӣ аз ҷиҳати химиявӣ ба таври назаррас фарқ кунанд.

Маҳсулоти деградатсия махсусан таърихи гармӣ ва механикии полимерро; ҳосилаҳои фенолӣ ва оксиран табдили иловаҳоро; пайвастагиҳои бӯй тамоси қаблии маҳсулотро; сохторҳои устувори фторполимерӣ ва муммонанд бошад таърихи раванд ва омехташавии маводро инъикос карда метавонанд.

Аз ин рӯ, муҳаққиқон бар ин назаранд, ки стратегияи ҷудокуние, ки танҳо ба саволи “HDPE аст ё не?” асос меёбад, барои коркарди дубораи босифат шояд кофӣ набошад. Пешниҳод мешавад, ки нишондиҳандаҳои химиявӣ низ ба арзёбии сифат, интихоби мавод ва оптимизатсияи раванд илова карда шаванд.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот ҳанӯз низоми саноатии қабул/радро таҳия накардааст. Дар манбаъ ҳадҳое вуҷуд надоранд, ки HDPE-и болотар аз DI-и муайян бояд худкор рад карда шавад ё маводи поёнтар аз фоизи муайяни фторполимер бехатар аст.

Муҳаққиқон мегӯянд, ки дар оянда равишҳои пешрафтаи таҷрибавӣ, ба монанди истифодаи пайвастагиҳои бо изотоп нишонгузоришуда, метавонанд барои дақиқтар пайгирӣ кардани сарчашмаи роҳҳои муайяни деградатсия ва механизмҳои табдил кӯмак кунанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Унвони аслӣ: Linking Degradation Pathways, Additive Transformation, and Contaminant Profiles in Post-Consumer HDPE: Implications for Recycling Quality

Муаллифон: Marek Kucbel; Helena Raclavská; Jana Růžičková; Michal Šafář; Barbora Švédová; Karolina Slamová; Pavel Kantor; Petr Braun.

Муаллифи масъул: Marek Kucbel.

Саҳми баробар: Дар мақолаи манбаъ изҳороти саҳми баробар ё ҳаммуаллифи аввал нишон дода нашудааст.

Муассисаҳо: ENET Centre, Centre for Energy and Environmental Technologies, VSB–Technical University of Ostrava, Ostrava-Poruba, Czech Republic; Institute of Foreign Languages, VSB–Technical University of Ostrava, Ostrava-Poruba, Czech Republic; TESO, Prague, Czech Republic.

Маҷалла: Polymers.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Навъи манбаъ: Article — таҳқиқоти таҷрибавии тавсифи аналитикӣ дар борҷомаҳои HDPE-и баъд аз истеъмол.

Сабти библиографӣ: Polymers 2026, 18(11), 1369.

DOI: 10.3390/polym18111369

Пайванди расмӣ: https://doi.org/10.3390/polym18111369

Ҷадвали вақти мақола: Received: 2 Май 2026; Revised: 22 Май 2026; Accepted: 25 Май 2026; Published: 31 Май 2026.

Баррасии ҳамсолон: Polymers маҷаллаи илмии полимерии дастрасии озод ва баррасишавандаи ҳамсолон мебошад, ки MDPI нашр мекунад.

Иҷозатнома: Иҷозатномаи дастрасии озоди Creative Commons Attribution (CC BY).

Вазъи preprint: Дар PDF-и нашршудаи баррасишуда версияи ҷудогонаи preprint ё идентификатори preprint нишон дода нашудааст.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби лоиҳаи ESF “Waste as an alternative source of energy” дар доираи Programme Johannes Amos Comenius дастгирӣ шудааст; рақами сабт CZ.02.01.01/00/23_021/0008590.

Кумитаи институтсионалии этика: Ҳамчун татбиқнашаванда гузориш шудааст.

Дастрасии додаҳо: Гузориш шудааст, ки саҳмҳои аслӣ дар мақола ва маводи иловагӣ мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул равона карда шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо / маълумоти шуғл: Гузориш шудааст, ки Petr Braun дар ширкати TESO кор мекунад. Муаллифони дигар изҳор доштаанд, ки таҳқиқот дар набудани муносибатҳои тиҷоратӣ ё молиявие, ки метавонанд бархӯрди эҳтимолии манфиатҳо ба вуҷуд оранд, анҷом дода шудааст.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия: Helena Raclavská, Marek Kucbel ва Jana Růžičková. Методология: Helena Raclavská, Jana Růžičková ва Michal Šafář. Нармафзор: Pavel Kantor ва Barbora Švédová. Санҷиш: Helena Raclavská ва Jana Růžičková. Таҳлили формалӣ: Pavel Kantor, Marek Kucbel, Michal Šafář, Petr Braun ва Barbora Švédová. Таҳқиқ: Helena Raclavská, Petr Braun, Michal Šafář ва Jana Růžičková. Захираҳо: Helena Raclavská. Куратсияи додаҳо: Pavel Kantor. Лоиҳаи аввал: Helena Raclavská, Jana Růžičková ва Karolina Slamová. Баррасӣ ва таҳрир: Karolina Slamová ва Helena Raclavská. Визуализатсия: Marek Kucbel ва Barbora Švédová. Назорат: Helena Raclavská ва Jana Růžičková.

Маводи иловагӣ: Манбаъ мегӯяд, ки дар DOI 10.5281/zenodo.19884847 ва пайванди маводи иловагии MDPI чор ҷадвали иловагӣ ва як харитаи гармӣ мавҷуд аст: воридоти аз маҳсулот сарчашмагирифта, ҷузъҳои формулятсияи полимер, маҳсулоти деградатсия, ифлоскунандаҳои беруна ва тақсимоти зергурӯҳҳои пайвастагиҳо байни намунаҳо. Дар ин матни Verianla аз маводи иловагии берун аз PDF-и асосӣ натиҷаи нави рақамӣ гирифта нашудааст.

Ёддошти муҳими гузоришдиҳӣ дар дохили манбаъ: Гарчанде дар бахши усул дар маҷмӯъ 18 намуна гузориш шудааст, дар рӯйхат 17 номи намуна мавҷуд аст. Feeleco дар шаклҳои натиҷаи баъдӣ ва Ҷадвали 1 дида мешавад. Ҳамчунин номи “Vanish” дар бахши усул дар натиҷаҳо ҳамчун “Vanish Oxi” омадааст. Ин фарқҳо хомӯшона ислоҳ нашудаанд.

Ёддошти дуюми гузоришдиҳӣ дар дохили манбаъ: Гарчанде манбаъ дар сарлавҳаи Шакли 2 ибораи “polymer formulation-related compounds”-ро истифода мебарад, панели асосии тасвир чор гурӯҳи асосӣ — воридоти аз маҳсулот сарчашмагирифта, формулятсияи полимер, деградатсияи полимер ва ифлосшавии беруна — ро муқоиса мекунад. Дар ин матни Verianla мундариҷаи воқеии визуалии шакл ва баёни натиҷаҳои атрофи он асос гирифта шудааст.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Таҳқиқот кори изи ангушти химиявии ниммиқдорӣ дар асоси Py-GC/MS мебошад. Масоҳатҳои нисбии қулла консентратсияи мутлақ нестанд; DI хосияти физикии мавод нест; кластербандии PCA сабабиятро исбот намекунад; нишондиҳандаҳои химиявӣ ченкунии мустақими иҷрои механикӣ, гармӣ ё реологӣ нестанд.

Маҳдудияти бехатарӣ ва танзимкунанда: Муайян шудани NIAS ва пайвастагиҳои фтордор қарори токсикӣ ё мутобиқати меъёрӣ нест. Дар таҳқиқот токсикологияи доза–ҷавоб, таъсирпазирии инсон, ҳадди мигратсия ё ҳадди қабули танзимкунанда муайян нашудааст.