中红外柴油分析仪的原理

CCD[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]快速测定柴油中的芳烃含量徐广通 袁洪福 陆婉珍 石油化工科学研究院 北京 100083 摘要：本文研究采用电感耦合器件(CCD)[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]在短波近红外区域(700-1100nm)、利用偏最小二乘回归(PLS)测定柴油中芳烃含量的方法。考虑样品颜色对短波[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的影响，对波长范围的选择和基线处理方式进行了研究。考察了样品进入光路的时间对测定结果的影响。将CCDNIR对未知样品的预测结果与傅立叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]（FT-NIR）在长波近红外范围（1000-2000 nm)的预测结果及液相色谱的测定结果进行了比较。对测量的重现性进行了考察，相对标准偏差为0.17%。关键词：[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]， 电感耦合器件， 偏最小二乘， 柴油， 芳烃 1 前言 柴油是目前使用最多的燃料之一，柴油中芳烃含量的高低直接影响燃料的燃烧性能，并对大气污染产生不同程度的影响。一些国家和地区组织最近已出台了一些对柴油中芳烃含量进行严格限制的新规定[1]。使用洁净燃料，已成为石油燃料发展的必然趋势。这也就迫切需要建立一套快速、准确地分析柴油中芳烃的方法。柴油烃族组成的分析，一直是油品分析的难点问题之一，为此已做过大量的研究工作[2-5]，尽管荧光指示剂法[6]和超临界流体色谱法[7]已作为标准方法使用，但在应用时仍存在一定的问题[8]。近来我们采用双柱切换液相色谱分离、移动丝氢火焰检测器检测（HPLC-MWFID），较好地解决了柴油族组成的分析问题[8]，为了使分析工作向更便利、更快速、更洁净以至于在线分析的方向发展，我们在HPLC-MWFID分析柴油中芳烃的基础上，采用傅立叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]在1000-2000nm光谱范围内对成品柴油中的芳烃含量进行了分析，取得了较好的结果[9]。 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]作为近年来迅速崛起的分析测试技术已越来越多地用于石油产品的性质及组成分析[10-14]，并取得了客观的经济效益。为推广[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术在我国石化领域中的应用，我们研制了CCD[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器及相应的化学计量学软件，在对汽油和煤油的性质测定中取得了较好的结果[15-16]，CCD[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的一个显著优点就是仪器内无可移动部件，特别适合用于在线分析。但由于CCD的响应是在短波近红外区域（700-1100nm），主要测定的是碳氢化合物3级和4级倍频的光谱特征，灵敏度较低，所需要的样品池较长，样品的颜色容易对测定过程产生影响，而柴油正是这类有色样品。 本文采用CCD[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]对测定柴油组成的可行性进行了研究，发现尽管柴油的颜色对其吸收光谱有明显的影响，但通过光谱区域的选择和基线的合理处理，仍然可以得到满意的分析结果。 2 实验部分 2.1 仪器：[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]（石油化工科学研究院研制），10cm 玻璃样品池；Pentium 586/200 MHz PC计算机；HP1050高效液相色谱仪；TFJ-Y100烃族分析仪（移动丝氢火焰检测器，中科院科仪中心制造）。2.2 样品来源及基础数据的测定 2.4 校正方法 采用石化院研制的化学计量学软件，将30个柴油中的芳烃含量与光谱间进行PLS回归，光谱经零点扣除、均值中心化处理，采用交互校验法预测残差平方和（PRESS）确定最佳主因子，并建立校正模型。 3 结果与讨论 3.1 光谱范围的选择 柴油中含有少量带杂原子的物质，特别是含氮化合物，由于含量不同，放置时间不同，样品的颜色深浅不一。CCD[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]采集的是样品在短波近红外区域的吸收光谱(700-1100nm)，与可见光区域相邻，样品的颜色容易对吸收光谱产生影响。由图1可以看出，在短波近红外范围内明显出现漂移。为了最大限度地减少样品颜色的影响，对建立校正模型时所用的波长范围进行了选择，结果见表1。由表列结果可以看出，在不同的范围内，校正结果有较大的差别，当进行全谱校正时结果最差，这主要是样品颜色的影响。当波长范围较高时（1027-1070nm）区域，则由于CCD响应较弱，噪音增加，也影响校正结果，故选择校正的波长范围为854-1027nm。 4 结论 通过以上研究表明，通过优化光谱范围和合理的基线处理，结合PLS方法，用CCDNIR在短波近红外区域测定柴油的组成是可行的。CCDNIR预测结果与FT-NIR预测结果及HPLC测定结果基本一致，CCDNIR 测定的重现性与FT-NIR测定的重现性相当。样品在光路中照射时间的长短对测定结果无明显影响。说明我们研制的CCD[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器及相应的化学计量学软件是可靠的。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测定柴油的组成与其它方法相比具有简便、快速、无污染，样品不需处理等特点。CCD[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器与光栅型仪器及傅立叶变换光谱仪器相比，无移动性部件，更适合用于在线分析。 from:http://www.sinonir.com.cn/jishulwen/chaift.html

哪位同行用过培安的汽柴油中红外测定仪，测定数据怎么样？可以取代其他的化验仪器检测同等项目吗？就是用中红外测定仪检测了样品还需要再用气相色谱检测烯烃，氧、甲醇等的含量吗？他们之间的数据有什么差别？

本文建立了柴油中多环芳烃的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]-质谱（[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]GCMS[/color][/url]）分析方法。柴油的成分比较复杂，如果不经过前处理过程，很难检测到其中的多环芳烃；但是在经过氟罗里硅土柱的净化并浓缩之后，就能实现多环芳烃的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]GCMS[/color][/url]检测。该方法操作简单，有望应用于柴油中多环芳烃的检测。柴油中碳氢化合物的主要成分为正烷类、含支链的烷类及环烷类、异戊二烯化合物和芳香族类等四类，其中含量比例最高的为正烷类，其次为支烷、环烷类及芳香族类，而最低的则为异烷类。依毒性来说，以芳香族最毒，而芳香族中包含苯、甲苯、二甲苯以及多环芳香族碳氢化合物等都具有毒性或致癌性。当前，柴油被广泛地应用于各种工业生产活动中，这种广泛的应用使柴油的污染带来的问题变得日益严峻。所以建立柴油中多环芳烃的分析方法是非常必要的。[b]实验部分[/b]仪器岛津公司[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]GCMS[/color][/url]-QP2010 Plus样品前处理先用正己烷10ml预淋洗氟罗里硅土(Florisil)柱，再加入0.5ml柴油，并采用20ml二氯甲烷与正己烷的混合液（体积比1:1）洗脱。将得到的洗脱液在N2下浓缩至约0.5ml后在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]GCMS[/color][/url]上进样分析。[img=,280,519]http://img.vogel.com.cn/2011/20100705/2142400.jpg[/img][b]分析条件[/b]进样口：260℃；柱温：90℃（1min）8℃/min180℃15℃/min 280℃（12min）；进样方式：不分流；载气：氦气；色谱柱：RTX-5ms（30m×0.25mm×0.25um）；载气柱流量：1.79ml/min；离子源：200℃；进样量：1μl；电离方式：EI；数据采集模式：SIM。[img=,553,719]http://img.vogel.com.cn/2011/20100705/2142401.jpg[/img][b]结论[/b]经过柱净化的柴油和16种多环芳烃标样谱图如左图所示：红色谱图是柴油分析谱图，黑色谱图是16种多环芳烃标样谱图。从谱图可以看出，柴油在经过柱净化并浓缩后，其中多环芳烃能很好的实现检测。表1为16种多环芳烃的特征碎片离子