主题:【第十三届原创】近红外光谱法分析ST3316原料中活性成分

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宁波分析测试发表于:2020/08/03 12:55:52 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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近红外光谱法分析ST3316原料中活性成分

罗乃兴、蔡灵丹、张宛玉

(宁波分析测试学会)





摘要:建立近红外光谱法定量分析阻聚剂Styrex3316活性成分的含量,用于阻聚剂原料验收的快速检测。采用偏最小二乘法建立定量模型,用不同浓度的阻聚剂进行验证,考察模型的准确性,该方法的准确性、重复性良好。



关键词:近红外光谱法阻聚剂Styrex3316 定量模型 偏最小二乘法



前言

近红外光介于中红外光(2500~25000nm)和可见光(400 ~780 nm)之间的电磁波,近红外光谱则是指波长为780-2526nm范围内的光谱区,一般有机物都可以通过近红外光谱测定得出谱图稳定的光谱信号,有机物中含氢基团化学键的泛频振动或转动,以漫反射方式获得在近红外区的吸收光谱。近红外最先应用在农业领域,用于固体颗粒样品的检测,现代近红外应用在液体分析领域也得到了发展,且液体样品组分均匀,直接测量效果理想。

有机分子含有不同的基团,吸收光谱也不同,具体表现为整体吸收峰的形状、峰的位置和峰强度的差异。混合物更是随着组分的不同,其光谱特征也不同,这就为近红外光谱的定性和定量分析提供了理论依据。本文采用偏最小二乘法定量分析模型,用于阻聚剂Styrex3316(以下简称ST3316)活性成分的含量分析,方便原料进厂验收的复检。



1 实验部分



1.1 试剂



标准样品: ST3316原料粉末由苏伊士公司。



乙苯:分析纯。



1.2 仪器

Metrohm NIRS XDS RapidLiqiud Analyzer型近红外色谱仪; Metrohm VISON 红外分析软件;比色管:8 mm。

2 结果与讨论



2.1 样品管选择



在近红外仪配备了8mm和4mm两种规格的比色管,分别使用不同比色管对ST3316原料样品进行扫描,得光吸收强度结果如图1所示,红色谱图为8mm比色管,蓝色谱图为4mm比色管,可以明显看出8mm比色管吸收强度较高,选择8mm比色管进行方法实验。

1不同比色管样品光吸收强度



2.2 数据库建立



ST3316原料主要由乙苯及活性成分组成,故选择乙苯作为溶剂进行标准试剂配制。配制标样浓度范围为:35-50%。利用公式(1)计算标样的质量浓度C。



C=mST-3316/m溶液×100                      (1)



式中:



C      = 溶液浓度,wt%;



mST-3316 =ST3316原料样品质量,g;



m溶液  =溶液总质量,g。



计算得到所配制的ST-3316浓度,各浓度数据如图2所示。将所有数据均扫描3次并存储,作为标样数据库使用。






2标样不同浓度分散图



2.3 波长选择



将样品重复扫描10次得样品谱图,吸收光谱图重合度较好,如图3所示。在波长400-1110nm为可见光区,特征有效吸收少,波长范围初步选定为1100-2235nm。






图 3样品10次重复扫描重叠谱图



根据ST3316原料色谱分析可知样品中除了EB及活性成分以外还有其他杂质,而标样的配制使用分析纯的乙苯纯度较高,配制的标样与原料样品红外吸收谱图有差异。分别将浓度为40.474wt%(分析纯乙苯配制)和40.697wt%(苏伊士提供)的两个样品二阶光谱图重合。可发现1225-1560nm和1860-2110nm波段处重合度比较差,如图4所示。所以波长选择1100-1225nm、1560-1860nm和2110-2235nm。

图 4样品10次扫描二阶拟合图







2.4 数据建模



通采用偏小二乘法进行计算,剔除偏离度大于3的数据进行建模,数据偏离度如图5所示,线性为0.9995。

图 5偏离度小于3的所有标样



2.5 重复性测试



配制浓度为40.179%和44.717%ST3316样品,分别将样品连续分析10次,测定结果如表1所示。得到标准偏差分别为0.1206和0.0679,相对标准偏差(RSD)分别为0.30%和0.15%,RSD值在允许范围内。

                                                                                     

 

表1 原料样品重复性测试结果

 
 

样品名称

 
 

样品1(wt%)

 
 

样品2(wt%)

 
 

REP-1

 
 

40.711

 
 

44.905

 
 

REP-2

 
 

40.619

 
 

44.774

 
 

REP-3

 
 

40.646

 
 

44.817

 
 

REP-4

 
 

40.517

 
 

44.795

 
 

REP-5

 
 

40.473

 
 

44.666

 
 

REP-6

 
 

40.505

 
 

44.759

 
 

REP-7

 
 

40.415

 
 

44.774

 
 

REP-8

 
 

40.427

 
 

44.848

 
 

REP-9

 
 

40.428

 
 

44.774

 
 

REP-10

 
 

40.320

 
 

44.702

 
 

平均值

 
 

40.476

 
 

44.775

 
 

标准偏差

 
 

0.1206

 
 

0.0679

 
 

相对标准偏差

 
 

0.30%

 
 

0.15%

 



2.6 准确性测试



将ST3316原料样品配制为四组不同浓度,分别重复测量三次,得到相对误差,结果如表2所示。相对误差绝对值在3%之内,方法的准确性良好。

表2准确性测试结果

                                                       

 

准确值(wt%)

 
 

测量值(wt%)

 
 

平均值(wt%)

 
 

相对误差%

 
 

50.170

 
 

50.029

 
 

49.925

 
 

50.087

 
 

50.014

 
 

-0.311

 
 

45.021

 
 

44.999

 
 

45.003

 
 

45.100

 
 

45.034

 
 

0.029

 
 

35.561

 
 

35.626

 
 

35.547

 
 

35.544

 
 

35.572

 
 

0.032

 
 

40.697

 
 

40.721

 
 

40.592

 
 

40.570

 
 

40.628

 
 

-0.170

 



3 结论



采用近红外光谱法对ST3316原料活性成分进行分析,方法准确可靠,重现性和准确性良好,并且分析时间短,可用于ST3316原料样品复检分析







参考文献



  • 陆婉珍.现代近红外光谱技术[M]第2版.中国石化出 版社,2007



  • 周嵩煜. 近红外光谱技术在药物分析中的应用 [J]. 中国药业,2010



  • 徐 喆.  近红外光谱技术在油品检测中的应用. 检验检测,2015

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