紫外光谱结合化学计量学在复杂体系快速分析中的应用
发布时间：2021-02-01 19:06
现代分析化学的特点是分析手段仪器化和分析对象复杂化,目标是少耗材、低成本、高效率。由于水污染和食品掺假事件的曝光,水体环境和液质食品这两类典型的复杂体系备受关注。传统分析方法是破坏性的,分析速度慢甚至造成二次污染。迫切需要一种高效无损且适合高度频繁重复测量的快速分析技术,以满足水质在线监测和食品打假现场执法的需求。本文以环境水样和白酒样品为研究对象,采用紫外光谱技术与化学计量学方法结合,分别探讨了定量、定性建模及模型优化。主要结果如下:在定量分析方面,主要研究基于紫外光谱的多元校正方法用于水样中部分苯系物和化学需氧量的快速测定。考察了不同光谱预处理方法的处理效果,采用主成分回归（PCR）、偏最小二乘回归（PLSR）、支持向量回归（SVR）建立基于紫外光谱全波段定量校正模型;利用竞争性自适应权重取样法（CARS）、无信息变量消除法（UVE）、移动窗口偏最小二乘法（MWPLS）及变量结合种群分析法（VCPA）等特征选择方法对模型进行优化,比较分析不同模型的预测效果,建立了水中各组分的最佳分析模型。结果显示,上述方法可实现水样中多组分的快速无损测定。在定性分析方面,主要研究基于紫外光谱的模式...
【文章来源】：青海师范大学青海省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于多元校正的水质监测技术路线
青海师范大学硕士学位论文8图1-2基于模式识别的白酒快速鉴别技术路线Figure1-2Technicalrouteofliquorrapididentificationbasedonpatternrecognition
青海师范大学硕士学位论文18260nm～290nm波长区间内三组分均有吸收峰，但吸收光谱存在严重的光谱重叠，不可能用传统的分光光度法在不经预分离的情况下直接同时测定该三组分的含量，因此必须结合适当的多元校正方法，利用其数学分离的特点解决光谱共线性的问题。在建立同时测定方法之前，首先用单组分校正法计算出各组分的检出限。对各组分分别在最大吸收波长下建立校正曲线后以信噪比为3时对应的浓度为检出限。结果苯酚、苯胺、苯甲酸的检出限分别为0.063mg/L、0.057mg/L、0.114mg/L。依据国家《污水综合排放标准》[66]中第二类污染物最高允许排放浓度的规定，本方法检出限均低于一级标准，因此完全可以满足国家标准的测定需求。图3-1苯甲酸、苯酚、苯胺的紫外吸收光谱Figure3-1Ultravioletabsorptionspectraofbenzoicacid,phenolandaniline3.4.1数据预处理以PLS为建模方法，在训练集上建立全谱变量模型，并用所建模型预测独立测试集中样品的浓度，分别考察SG平滑、一阶导数、标准化预处理方法以及不进行任何预处理时，模型的预测能力。对苯甲酸、苯酚及苯胺的分析结果如表3-1所示。从表可知，不同组分在建模时适宜采用不同的预处理方法。对于苯甲酸和苯胺而言，进行平滑处理后的数据建模可得到较好的结果，而苯酚适合采用一阶导数为预处理方法。Absorbance
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于紫外光谱的水体硝酸盐浓度混合预测模型研究[J]. 陈颖,何磊,崔行宁,韩帅涛,朱奇光,翟应俭,李少华. 光谱学与光谱分析. 2019(05)
[2]基于监督学习的紫外-可见光光谱水质在线异常检测方法研究[J]. 尹航,俞巧君,侯迪波,黄平捷,张光新,张宏建. 光谱学与光谱分析. 2019(02)
[3]固相微萃取—气相色谱法测定水中痕量硝基苯类化合物[J]. 黄毅,李国傲,杨志鹏,饶竹. 化工环保. 2018(05)
[4]基于小波分解和因子分析的白酒香型和年份鉴定的研究[J]. 辜姣,陈国庆,张笑河,刘怀博,马超群,朱纯,廖翠萃. 光谱学与光谱分析. 2018(08)
[5]基于近红外光谱技术的白酒原酒中关键成分的定量分析[J]. 买书魁,吴镇君,陈红光,张福艳,李子文,李宗朋,王琼雅,尹建军,王健. 食品与发酵工业. 2018(11)
[6]电子鼻漂移阈值构建及其在白酒鉴别中的应用[J]. 殷勇,葛飞,于慧春. 农业机械学报. 2018(01)
[7]基于移动窗口相关系数光谱法的白酒品牌快速判别技术研究[J]. 张正勇,沙敏,桂冬冬,叶晓菁,王海燕. 光谱学与光谱分析. 2017(10)
[8]紫外光谱法结合化学计量学用于环境水样中2,4,6-三硝基甲苯及其分解物的同时测定[J]. 王露,熊庆,郭彩红,李梦龙,蒲雪梅. 分析化学. 2017(05)
[9]基于紫外光谱相关系数法的白酒品牌快速鉴别技术研究[J]. 张正勇,沙敏,刘军,王海燕. 酿酒. 2017(02)
[10]离子色谱法同时检测工业废水中的多种芳香酸[J]. 栾绍嵘,刘建云,阮胜利,张雅婷,周晓益,潘梦旭. 工业水处理. 2017(01)
博士论文
[1]基于紫外/可见光谱的活性染料染色废水化学需氧量原位检测研究[D]. 买巍.天津工业大学 2017
[2]多元校正和蛋白质翻译后修饰位点预测中化学计量学研究[D]. 张燕.湖南大学 2016
[3]基于特征选择的多变量数据分析方法及其在谱学研究中的应用[D]. 张明锦.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]红外模型结合化学计量学对环境样本的检测[D]. 王涵.华北电力大学 2019
[2]基于紫外—可见光谱法的水质检测数据处理方法研究[D]. 唐平.重庆理工大学 2018
[3]基于分子光谱的物质定量与定性相关研究[D]. 曹玉婷.北京化工大学 2017
[4]基于光谱多元校正模型的研究[D]. 马啸.北京化工大学 2015
[5]光谱法快速鉴别中国名优白酒的研究[D]. 李曌.华中农业大学 2013
[6]使用紫外-PLS法建立含酚废水预测模型的研究[D]. 宁致远.昆明理工大学 2013
[7]分子光谱技术结合化学计量学方法评价人类胚胎发育潜能[D]. 马雯婷.华东理工大学 2013
[8]基于紫外—可见光光谱的水质监测预警方法与设备研发[D]. 武尚智.浙江大学 2013
本文编号：3013277
【文章来源】：青海师范大学青海省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于多元校正的水质监测技术路线
青海师范大学硕士学位论文8图1-2基于模式识别的白酒快速鉴别技术路线Figure1-2Technicalrouteofliquorrapididentificationbasedonpatternrecognition
青海师范大学硕士学位论文18260nm～290nm波长区间内三组分均有吸收峰，但吸收光谱存在严重的光谱重叠，不可能用传统的分光光度法在不经预分离的情况下直接同时测定该三组分的含量，因此必须结合适当的多元校正方法，利用其数学分离的特点解决光谱共线性的问题。在建立同时测定方法之前，首先用单组分校正法计算出各组分的检出限。对各组分分别在最大吸收波长下建立校正曲线后以信噪比为3时对应的浓度为检出限。结果苯酚、苯胺、苯甲酸的检出限分别为0.063mg/L、0.057mg/L、0.114mg/L。依据国家《污水综合排放标准》[66]中第二类污染物最高允许排放浓度的规定，本方法检出限均低于一级标准，因此完全可以满足国家标准的测定需求。图3-1苯甲酸、苯酚、苯胺的紫外吸收光谱Figure3-1Ultravioletabsorptionspectraofbenzoicacid,phenolandaniline3.4.1数据预处理以PLS为建模方法，在训练集上建立全谱变量模型，并用所建模型预测独立测试集中样品的浓度，分别考察SG平滑、一阶导数、标准化预处理方法以及不进行任何预处理时，模型的预测能力。对苯甲酸、苯酚及苯胺的分析结果如表3-1所示。从表可知，不同组分在建模时适宜采用不同的预处理方法。对于苯甲酸和苯胺而言，进行平滑处理后的数据建模可得到较好的结果，而苯酚适合采用一阶导数为预处理方法。Absorbance
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于紫外光谱的水体硝酸盐浓度混合预测模型研究[J]. 陈颖,何磊,崔行宁,韩帅涛,朱奇光,翟应俭,李少华. 光谱学与光谱分析. 2019(05)
[2]基于监督学习的紫外-可见光光谱水质在线异常检测方法研究[J]. 尹航,俞巧君,侯迪波,黄平捷,张光新,张宏建. 光谱学与光谱分析. 2019(02)
[3]固相微萃取—气相色谱法测定水中痕量硝基苯类化合物[J]. 黄毅,李国傲,杨志鹏,饶竹. 化工环保. 2018(05)
[4]基于小波分解和因子分析的白酒香型和年份鉴定的研究[J]. 辜姣,陈国庆,张笑河,刘怀博,马超群,朱纯,廖翠萃. 光谱学与光谱分析. 2018(08)
[5]基于近红外光谱技术的白酒原酒中关键成分的定量分析[J]. 买书魁,吴镇君,陈红光,张福艳,李子文,李宗朋,王琼雅,尹建军,王健. 食品与发酵工业. 2018(11)
[6]电子鼻漂移阈值构建及其在白酒鉴别中的应用[J]. 殷勇,葛飞,于慧春. 农业机械学报. 2018(01)
[7]基于移动窗口相关系数光谱法的白酒品牌快速判别技术研究[J]. 张正勇,沙敏,桂冬冬,叶晓菁,王海燕. 光谱学与光谱分析. 2017(10)
[8]紫外光谱法结合化学计量学用于环境水样中2,4,6-三硝基甲苯及其分解物的同时测定[J]. 王露,熊庆,郭彩红,李梦龙,蒲雪梅. 分析化学. 2017(05)
[9]基于紫外光谱相关系数法的白酒品牌快速鉴别技术研究[J]. 张正勇,沙敏,刘军,王海燕. 酿酒. 2017(02)
[10]离子色谱法同时检测工业废水中的多种芳香酸[J]. 栾绍嵘,刘建云,阮胜利,张雅婷,周晓益,潘梦旭. 工业水处理. 2017(01)
博士论文
[1]基于紫外/可见光谱的活性染料染色废水化学需氧量原位检测研究[D]. 买巍.天津工业大学 2017
[2]多元校正和蛋白质翻译后修饰位点预测中化学计量学研究[D]. 张燕.湖南大学 2016
[3]基于特征选择的多变量数据分析方法及其在谱学研究中的应用[D]. 张明锦.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]红外模型结合化学计量学对环境样本的检测[D]. 王涵.华北电力大学 2019
[2]基于紫外—可见光谱法的水质检测数据处理方法研究[D]. 唐平.重庆理工大学 2018
[3]基于分子光谱的物质定量与定性相关研究[D]. 曹玉婷.北京化工大学 2017
[4]基于光谱多元校正模型的研究[D]. 马啸.北京化工大学 2015
[5]光谱法快速鉴别中国名优白酒的研究[D]. 李曌.华中农业大学 2013
[6]使用紫外-PLS法建立含酚废水预测模型的研究[D]. 宁致远.昆明理工大学 2013
[7]分子光谱技术结合化学计量学方法评价人类胚胎发育潜能[D]. 马雯婷.华东理工大学 2013
[8]基于紫外—可见光光谱的水质监测预警方法与设备研发[D]. 武尚智.浙江大学 2013
本文编号：3013277
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