主题：【第十三届原创】流化床混合过程中动态光谱和静态光谱的特征分析

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Love to share发表于：2020/09/17 08:21:08 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

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流化床混合过程中动态光谱和静态光谱的特征分析

离线校正集光谱分析

校正集64个批次共收集了64个样品，每个样品采集5张光谱，5张光谱进行平均后与一级数据一一对应。图(a)为校正集平均光谱图，得到的近红外光谱谱带重叠严重，谱峰大多较宽，无明显特异性且存在基线漂移。此外，从原始光谱图中并不能直观的看出API含量与紫外吸光度的直接相关关系。如图(a)所示，光谱在1100 nm、1200 nm、1500 nm和1600 nm左右各有一个吸收峰。对比图(b)不同化合物基团在近红外区的吸收谱区[53]，1100 nm处较尖锐的峰与API苯环上CH振动的二级倍频有关；约1200 nm处较弱的峰可能是CH拉伸振动的二级倍频所致[54, 55]；在1400nm处与API苯环羟基上的峰相对应处并未出现明显的峰，这可能是由于与辅料光谱的波谷相互抵消所致；在1500 nm左右的强峰被认为是由于OH拉伸振动的一级倍频；而1600 nm左右的小峰与苯环上CH拉伸振动[56]的一级倍频有关。虽然1100 nm、1600 nm处API苯环上的谱带为API含量测定提供了有价值的化学信息，但仍需引入化学计量学方法，从重叠的谱带中挖掘出隐藏的与API含量有关的信息。

图 (a) 校正集平均光谱图；(b) 不同化合物基团的近红外吸收谱区[7]

在线校正集光谱分析

在小试流化床上进行校正集光谱采集的一个显著优点，是能够在消耗较少物料的情况下生成具有代表性的光谱集。校正集混合批次在四种不同的进风量和进风温度组合，分别在20%和45% RH两种相对湿度条件下完成，整个校正集DOE共有64个设计点。在每个设计点约收集了40个光谱，在两个环境湿度水平条件下各产生约1200张光谱。校正集光谱矩阵为2400×125，其中2400为获得的校正集光谱总数，125为近红外光谱仪的波长通道数。

虽然DOE设计中考虑了多种原辅料变异因素、工艺参数及环境因素，并且扩充了光谱采集的范围和数量，但是这些因素会带来不相关的影响，导致异常光谱的出现，如图(a)，从图中可以看出，光谱中明显存在异常光谱，并且谱线重叠严重、整体相似度高、基线漂移严重，光谱无明显特征性。故需要进行光谱选择剔除异常光谱。从图(b)可以看出，进风量的不同导致了明显的基线变化。进风量为25%时采集到的光谱基线漂移严重且吸光度较高，当进风量调为15%时，光谱基线变得较为平稳。图(c)为经过SNV处理后的近红外光谱图，从图中可以看出SNV能够明显消除因进风量变化导致的物料流动速度改变带来的基线漂移的影响，故后续建模研究均在SNV预处理的基础上进行。图(d)为经过SNV处理后的近红外光谱图，从图中可以看出，在API特征峰波段（1100 nm, 1500 nm, 1600 nm），吸光度与API含量成正比，为API含量测定提供了有价值的化学信息。


(a)

(b)	(c)
(d)
图(a)校正集原始光谱图；(b)15%和25%进风量条件下的原始光谱图；(c) 15%和25%进风量条件下经SNV处理后的光谱图；(d)SNV处理后的近红外光谱图