多种拉曼光谱归一化法对乙醇定量分析的研究

甘毅 | -> | 2844| 8| 0.232697MB |激光拉曼光谱,乙醇,归一化法,基线校准,定量分析

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摘 要 通过对多种拉曼光谱归一化方法进行乙醇定量分析的探讨, 提出使用选取最高浓度下乙醇谱中谱强最高点作为归一化参照的乙醇浓度定量分析方法, 其线性相关系数达到01999 , 检验样的平均相对误差率仅为01067 8 , 组间数据的相对标准偏差为01046 3 , 其有效性和准确性均优于内标法和比值法, 并具有良好的抗干扰能力。同时, 在结合基线校准处理后, 不仅能有效消除组间数据差异, 而且明显提高了乙醇定量分析的精确性。以此法用于市场白酒样品的乙醇含量检测, 可快速简便获得准确的结果, 其相对标准偏差小于01012 , 具有良好的商业应用前景。
    尽管激光拉曼光谱分析技术发展了几十年, 但是将其应用于商业的研究才起步不久[1 ,2 ] 。而乙醇的定量分析对于食品工业、药品制造业、以及市场检验都具有重要意义。同时,基于激光拉曼光谱的乙醇定量分析技术相对目前的其他乙醇定量分析技术[328 ]而言, 具有制样简单、分析快速、无损、以及所检测的样品仅需微量即可满足测量要求等诸多优点。
     目前, 基于激光拉曼光谱技术的乙醇定量分析方法主要有2 种: 一种是以水的谱峰作为内标[9 ] , 得到884 cm- 1 处的谱峰强度与乙醇浓度之间的函数关系, 从而定量分析未知样品的乙醇浓度。但是, 这种方法所获得的函数关系仅适用于乙醇浓度为4 %~40 %的情况。并且, 该方法有效的前提是,作为内标的水的谱峰在不同乙醇浓度下谱峰半宽必须是不变的; 第二种方法是取各个乙醇浓度谱的两个特征峰(2 873 和2 969 cm- 1 ) 的强度比值[10 ] , 获得该比值与乙醇浓度间的函数关系, 从而定量分析未知样品的乙醇浓度。但是, 由于所选取的2 969 cm- 1特征峰紧邻水的谱峰, 其特征峰强易受水谱带的干扰, 进而极大影响了乙醇浓度定量分析的准确性。同时, 这两种定量分析方法是分别对各个乙醇浓度下的谱图数据进行分析, 由于各个浓度下乙醇谱图获取的时空差异性会导致各个实验环境的差异性, 实验组间数据会出现波动,从而也将会影响这两种定量分析函数的准确性和有效性。
    通过以上分析可知, 上述2 种乙醇浓度定量分析方法的不足或局限是因分析处理中的原始谱强易受扰动所致, 而在拉曼光谱分析中采用归一化处理可以有效地消除这种影响[11-14 ] 。因此, 本文在乙醇定量分析中分别采用多种拉曼光谱归一化方法进行处理。通过比较分析, 获得最适于乙醇定量分析的归一化处理方法, 同时结合基线校准方法[15 , 16 ] 来有效消除由实验环境差异所造成的组间数据的波动及提高乙醇定量分析的准确性。通过实验数据分析和对市场白酒乙醇
含量的实际检测结果可知, 本文提出的乙醇定量分析方法具有简单、快速、适用范围更广、准确性更高、受外界环境干扰小等优点。
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