水相溶液中无机酸含量检测方案(近红外光谱仪)

近红外，水相溶液， HNO， H，SO. 摘要： 利用近红外光谱仪Antaris II对快速分析无机酸(HNO，及H，SO，等)含量的研究表明，当无机酸含量在1%o以上时，近红外可以对酸含量进行定量，取样量小，分析速度快，结果误差小，且操作简单安全，省去了复杂的样品处理过程。 介绍 近红外光谱作为一种快速、无损的鉴别方法，在石油化工、农业、食品、医药等领域得到广泛应用。由于其主要反映CH、OH、NH等含H键的化学信息，常用于分析有机物含量。实际上近红外也可用于分析某些无机物，特别是常见的无机酸HNO，、H，SO、HCI等。因此在工业及某些特殊制造行业，也可使用近红外对某些生产原料、产品、废料等进行快速分析定量工作。 原理 当常见的无机酸(HNO，、H，SO等)溶于水溶液时，大量H+溶入水中，改变了水分子H，O的氢建状态，使水相溶液中-OH的吸收峰发生偏移变化，形成了独特的特征吸收峰。该吸收峰与无机酸的含量成正比，为近红外快速测定无机酸创造的客观条件。而不同的无机酸对水溶液氢键的破坏能力不同-OH导致产生偏移的情况不同，也为同一水相溶液中，不同无机酸的测定创造了条件。 H，SO结构式 HNO.结构式 1、硫酸、硝酸混合液。混合液有人工配比混合制成， H，SO，含量范围50%~70%， HNO，含量范围20~30%，溶液中混油少量甘油作为扰动变量，甘油含量1%左右。H，SO，与HNO，非绝对共相关关系，共22个样品。 2、某工业生产废液，溶液为水相溶液，含有一定量HNO，，含量范围在0.05~1%之间，共58个样品。 仪器及检测方法 实验使用Thermofisher公司傅里叶式近红外仪器AntarisⅡI。 仪器测试条件如下表所示： 测试条件 内容 光源类型： 卤素灯 检测器类型： InGaAs 检测方式： 液体透射 光程(样品1)： 8mm外径玻璃管(内径约6mm) 光程(样品2)： 1mm比色皿 分辨率： 8cm 样品扫描次数： 32 背景扫描频率： 光谱采集范围： 每小时一次4000~10000cm 结果与讨论 1、近红外光谱图： 使用近红外仪器采集光谱图如下所示： 2000 oomabcas (cs-1)硫、硝酸混合液 生产废液 由于浓硫硝酸混合液使用玻璃管光程为6mm，因此在4000~7000cm1范围光谱吸光度均大于3，即透过率小于1%。因此该波段光谱有效信息较弱，在分析时将需要该波段光谱剔除，使用7000cm²1之后的光谱进行分析，即近红外光谱二倍频区域及三倍频区域。 2、定量分析结果： 2.1硫硝酸混合液定量分析 实验使用PLS进行建模，对于硫硝酸混合液样品，模型结果如下： H，SO含量 8. HNO，含量 相关系数(R2)及误差均方根(RMSE)结果如下表所示： 建模相关系数(R2) 0.9989 建模误差均方根(RMSEC) 0.260 预测相关系数(R2) 0.9987 预测误差均方根(RMSEP) 0.193 交叉验证相关系数(R2) 0.9919 交叉验证误差均方根(RMSECV) 0.709 HNO. 建模相关系数(R2) 0.9947 建模误差均方根(RMSEC) 0.315 预测相关系数(R2) 0.9940 预测误差均方根(RMSEP)_ 0.444 交叉验证相关系数(R2) 0.9766 交叉验证误差均方匀(RMSECV) 0.679 由于手工配置的样品量有限，在选取预测集时无法充分反映样品的代表性，因此建立H，SO模型时出现RMSEP小于RMSEC的现象。本实验的结果则反映近红外可以有效的反映出H，SO 和HNO，的量量信息，且存在明显的线性相关性。为近红外分析无机酸的应用提供了实验基础，证明了该方法的可行性。 2.2工业样品定量分析 实验使用PLS进行建模，工业样品HNO模型结果如下： HNO定量模型 相关系数(R2)及误搓均方根(RMSE)结果如下表所示： 工业样品 建模相关系数(R2) 0.9995 建模误差均方根(RMSEC) 0.00807 预测相关系数(R2) 0.9994 预测误差均方根(RMSEP) 0.00762 交叉验证相关系数(R2) 0.9897 交叉验证误差均方根(RMSECV) 0.0379 实验共使用58个样品，其中51个用于建模，7个用于预测检验。实验结果表明，使用近红外可以快速有效的对水相样品中的无机酸 (HNO，)进行定量分析，其中含量在0.1~0.8之间样品预测偏差较小，可以控制在±0.05范围内，但对于含量低于0.1%的样品预测偏差较大，偏差最大值达到±0.1。 结论 以上实验结果说明，近红外可以应用于分析水相溶液中的无机酸含量。但对于含量较低的样品，近红外分析的结果偏差较大，与公认的近红外检测线一致。这种利用近红外分析无机酸的方法，取样量小，分析速度快，结果误差小，且操作简单安全，省去了复杂的样品处理过程，为检测分析工作带来便利。 @2016赛默飞世尔科技。版权所有。所有商标属于赛默飞世尔科技及其子公司。规格、条款和定价或按情况改变。不是所有的国家都能购买到所有的产品。欲知详情，请咨询您当地的销售代表。 赛默飞世尔科技 ThermoSCIENTIFIC 热线电话：ales.cad@thermofisher.comwww.thermofisher.comS CIENTIFICPart of Thermo Fisher Scientific 关键词近红外，水相溶液，HNO3，H2SO摘要：利用近红外光谱仪Antaris II对快速分析无机酸（HNO3及H2SO4等）含量的研究表明，当无机酸含量在1‰以上时，近红外可以对酸含量进行定量，取样量小，分析速度快，结果误差小，且操作简单安全，省去了复杂的样品处理过程。介绍近红外光谱作为一种快速、无损的鉴别方法，在石油化工、农业、食品、医药等领域得到广泛应用。由于其主要反映CH、OH、NH等含H键的化学信息，常用于分析有机物含量。实际上近红外也可用于分析某些无机物，特别是常见的无机酸HNO3、H2SO4、HCl等。因此在工业及某些特殊制造行业，也可使用近红外对某些生产原料、产品、废料等进行快速分析定量工作。原理当常见的无机酸（HNO3、H2SO4等）溶于水溶液时，大量H+溶入水中，改变了水分子H2O的氢键状态，使水相溶液中-OH的吸收峰发生偏移变化，形成了独特的特征吸收峰。该吸收峰与无机酸的含量成正比，为近红外快速测定无机酸创造的客观条件。而不同的无机酸对水溶液氢键的破坏能力不同-OH导致产生偏移的情况不同，也为同一水相溶液中，不同无机酸的测定创造了条件。实验材料：1、硫酸、硝酸混合液。混合液有人工配比混合制成，H2SO4含量范围50%~70%，HNO3含量范围20~30%，溶液中混油少量甘油作为扰动变量，甘油含量1%左右。H2SO4与HNO3非绝对共相关关系，共22个样品。2、某工业生产废液，溶液为水相溶液，含有一定量HNO3，含量范围在0.05~1%之间，共58个样品。仪器及检测方法实验使用Thermofisher公司傅里叶式近红外仪器Antaris II。结果与讨论1、近红外光谱图：使用近红外仪器采集光谱图如下所示：由于浓硫硝酸混合液使用玻璃管光程为6mm，因此在4000~7000cm-1范围光谱吸光度均大于3，即透过率小于1‰。因此该波段光谱有效信息较弱，在分析时将需要该波段光谱剔除，使用7000cm-1之后的光谱进行分析，即近红外光谱二倍频区域及三倍频区域。2、定量分析结果：2.1硫硝酸混合液定量分析实验使用PLS进行建模，对于硫硝酸混合液样品，模型结果如下：相关系数（R2）及误差均方根（RMSE）结果如下表所示：由于手工配置的样品量有限，在选取预测集时无法充分反映样品的代表性，因此建立H2SO4模型时RMSEP小于RMSEC的现象。本实验的结果则反映近红外可以有效的反映出H2SO4和HNO3的含量信息，且存在明显的线性相关性。为近红外分析无机酸的应用提供了实验基础，证明了该方法的可行性。2.2工业样品定量分析实验使用PLS进行建模，工业样品HNO3模型结果如下：实验共使用58个样品，其中51个用于建模，7个用于预测检验。实验结果表明，使用近红外可以快速有效的对水相样品中的无机酸（HNO3）进行定量分析，其中含量在0.1~0.8之间样品预测偏差较小，可以控制在±0.05范围内，但对于含量低于0.1%的样品预测偏差较大，偏差最大值达到±0.1。结论以上实验结果说明，近红外可以应用于分析水相溶液中的无机酸含量。但对于含量较低的样品，近红外分析的结果偏差较大，与公认的近红外检测线一致。这种利用近红外分析无机酸的方法，取样量小，分析速度快，结果误差小，且操作简单安全，省去了复杂的样品处理过程，为检测分析工作带来便利。如果您想了解更多产品信息，请点击下载附件资料。欢迎致电赛默飞或在展台留言，我们会尽快给您答复。