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紅外光譜儀在定量分析中的應(yīng)用

點(diǎn)擊次數(shù)：3472 更新時(shí)間2020-09-11 【關(guān)閉】

　　紅外光譜儀用紅外光譜法進(jìn)行藥物分析時(shí)具有多樣性，可根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)靈活應(yīng)用，而且無論是固態(tài)、液態(tài)或是氣體，紅外光譜法都可利用自身的技術(shù)進(jìn)行分析，因此拓寬了紅外光譜儀的定量分析。同時(shí)，紅外光譜法不需要對(duì)樣品進(jìn)行繁瑣的前處理過程，對(duì)樣品可達(dá)到無損傷、非破壞，也大大的突出了它較其他定量方法的*性。另外，紅外光譜中的特征光譜較多，可供選擇的吸收峰多，所以能方便對(duì)單一組分或是混合物進(jìn)行分析。目前，隨著紅外自身技術(shù)和化學(xué)計(jì)量的發(fā)展，紅外的定量分析方法越來越多，包括峰高法、峰面積法、譜帶比值法、內(nèi)標(biāo)法、因子分析法、漫反射光譜法、導(dǎo)數(shù)光譜法、小二乘法、偏小二乘法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，紅外光譜法在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，該文主要概述了近幾年來紅外光譜法氣體、共聚物中定量分析的應(yīng)用進(jìn)展。

　　1 紅外光譜法在氣體定量分析中的應(yīng)用

　　由于氣體在中紅外波段(4000~400cm -1)內(nèi)有明顯的吸收，且分析手段不需要采樣、分離，因此中紅外光譜法[1]對(duì)檢測(cè)氣體，尤其是多組分混合氣體來說是一種簡(jiǎn)便、易行的測(cè)量方法。如周澤義[2]，郭世菊等[3]采用紅外光譜技術(shù)確定了苯系物(包括甲苯、二甲苯、苯乙烯、硝基苯)中各組分的特征紅外波長(zhǎng)，采用美國(guó)熱電子O M N IC Q uantPad 分析軟件建立了低濃度(0~0.5×10-6)苯系物的定量分析方法和校準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)庫。

　　通過粒子群優(yōu)化技術(shù)及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，建立三種烴烷(甲烷、乙烷、丙烷)混合氣體的紅外光譜定量分析模型。該法比單純采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遍歷優(yōu)化建模所用時(shí)間降低5倍以上，模型預(yù)測(cè)精度水平相當(dāng)。朱軍等[5]通過紅外光譜儀測(cè)量CO 和CO 2 的紅外透過率光譜，采用非線性小二乘擬合算法對(duì)測(cè)量光譜進(jìn)行擬合，得出待測(cè)氣體的濃度。結(jié)果表明CO 測(cè)量的相對(duì)誤差小于5% ，CO 2 的測(cè)量分析相對(duì)誤差小于1% 。

　　針對(duì)5 種 (甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷)主次吸收峰嚴(yán)重交疊的紅外混合氣體定量分析問題，提出一種基于高階累積量的特征提取方法，該方法將重疊的吸收譜線映射到彼此相互分開的四階累積量譜空間，利用提取的特征向量，提出一種基于正則化統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的支持向量機(jī)的多維數(shù)據(jù)建模，在小樣本下有效地提高了模型的精度和迭代的收斂速度，該法使系統(tǒng)的引用誤差小于4% 。

　　運(yùn)用近紅外光譜技術(shù)對(duì)多成分揮發(fā)性進(jìn)行連續(xù)的在線檢測(cè)，分析了三種揮發(fā)性有機(jī)物- 丙烷、丙烯和甲苯的近紅外光譜特征和丙烯濃度與吸光度的線性關(guān)系，采用線性回歸建模方法—偏小二乘法進(jìn)行建模分析，預(yù)測(cè)驗(yàn)證集樣品中三種氣體的含量，并對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　2 紅外光譜法在共聚物定量分析中的應(yīng)用

　　共聚物由于不溶于水，定量分析方法非常有限，紅外光譜分析可以用溴化鉀壓片制樣，故不受此限制。如邵瓊芳等[8]用紅外內(nèi)標(biāo)法測(cè)定了甲基含氫硅油- 丙交酯交聯(lián)共聚物中兩組份的含量。隋麗麗等[9]采用紅外光譜法對(duì)聚丙烯/丙烯腈接枝共聚物中丙烯腈進(jìn)行定量分析，選擇硫氰酸鉀為內(nèi)標(biāo)物，以朗伯- 比爾定律為理論依據(jù)測(cè)定高聚物中丙烯腈含量，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差為1.53% ，回收率為96.13% ~101.96% 。

　　建立紅外光譜法快速測(cè)定乙丙共聚物中乙烯含量的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，測(cè)定樣品的大相對(duì)誤差為2.82% ，重復(fù)測(cè)定同一樣片的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.48% ，方法的準(zhǔn)確性和和精密度良好。

　　以烷基酚聚氧乙烯醚(O P-10)和含氫硅油為原料，辛酸亞錫為催化劑，甲苯為溶劑，采用溶液聚合的方法合成了一種新型聚醚硅油。并用紅外光譜法對(duì)合成樣品中殘留的含氫硅油進(jìn)行定量分析，得到內(nèi)標(biāo)工作曲線為Y =2.072X +0.2963，相關(guān)系數(shù)為0.9989。

　　建立密封池紅外光譜法測(cè)定聚氨酯預(yù)聚體中基含量的方法，考察了溶劑和靜止時(shí)間的影響。并繪制了以M D I、TD I和IPD I作標(biāo)準(zhǔn)物和分析純甲苯作溶劑時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。線性范圍依次分別為0~11m g/m l、0~7m g/m l和0~12m g/m l，相關(guān)系數(shù)分別為0.9991、0.9996、0.9997。

　　以苯丙氨酸和乳酸為原料經(jīng)合成、聚合得到了PM d 均聚物、丙交酯均聚物及聚(乳酸-苯丙氨酸)共聚物，并建立了利用紅外光譜法測(cè)定聚乳酸- 苯丙氨酸)共聚物含量的方法，標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.5567x+0.1091，r=0.9993。相對(duì)誤差在2% 以內(nèi)。

　　以檸檬酸、乙酸酐、壬基酚聚氧乙烯醚和二乙醇胺為原料，得到一種新型添加劑檸檬酸壬基酚聚氧乙烯醚單酯二乙醇酰胺，并采用紅外光譜法對(duì)合成樣品中酰胺進(jìn)行定量分析，以硫氰酸鉀為內(nèi)標(biāo)物，得內(nèi)標(biāo)工作曲線為A =0.0076m +0.3256，相關(guān)系數(shù)為0.9997，并得到較為滿意的方法重現(xiàn)性和回收率。

　　通過傅克?；磻?yīng)得到乙?；郾揭蚁┬洼d體，采用紅外光譜對(duì)反應(yīng)前后物質(zhì)進(jìn)行表征，由產(chǎn)物特征峰吸光值換算對(duì)聚苯乙烯微球取代度進(jìn)行定量，與傳統(tǒng)增重率得出結(jié)論誤差小為0.12% ，具有很好定量效果且簡(jiǎn)易可行。

　　綜上所述，紅外光譜法具有不破壞式樣、用量少、操作簡(jiǎn)便不需特殊前處理、速度快、不消耗有機(jī)溶劑、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。已在氣體、共聚物及其他各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，相信隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)等技術(shù)的提高，紅外光譜法的定量分析將在更多的學(xué)科領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。

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