水中矿物油的FTIR-ATR光谱分析

发布时间：2023-11-03 18:45

　　科学技术的进步推动着石化产业迅猛发展，国家加大了石油开采及相关石化产业的投入力度，人们在物质资源极大丰富的背景下却忽略了对环境方面的关注。工矿企业在实际运营过程中会产生大量含有矿物油成分的污水，严重威胁着周边水源安全和水体循环系统的稳定，水质检测技术面临前所未有挑战。因此，快速准确地检测水中矿物油的种类与含量对污染源及时排查和控制都具有及其重要的意义。 本文是以傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术为实验依托，结合衰减全反射(ATR)技术，运用相关模型优化方法为技术手段，实现对矿物油组分含量指标模型的构建。 直接测量水中矿物油的FTIR-ATR光谱时，由于矿物油其成分复杂，采集的光谱中易包含有异常光谱数据。为消除其影响，本文采用主成分分析(PCA)结合马氏距离(Mahalanobis distance)的方法对包含异常数据的奇异样品剔除。运用PLS对剩余样品分别采用随机法、浓度梯度法、SPXY法建立回归模型，采用回归图像拟合与评估指标相结合的方式，择优选取样品划分法。对已划分的样品集采用化学计量学方法进行建模，即分别采用PLS、IBPLS建模分析，优选模型算法。为进一步优化建模，可对光谱数...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石油组分及其危害
    1.3 课题研究的时代背景
    1.4 矿物油分析检测技术
        1.4.1 重量法
        1.4.2 光学分析法
        1.4.3 其他检测方法
    1.5 水中矿物油检测国内外研究概况
    1.6 课题来源及主要研究内容
        1.6.1 课题来源
        1.6.2 主要研究内容
第2章 傅里叶变换红外光谱技术
    2.1 FTIR-ATR 原理
        2.1.1 近红外光谱原理
        2.1.2 FTIR-ATR 原理
        2.1.3 FTIR 光谱仪的理论基础
    2.2 NIR 常用的化学计量算法
        2.2.1 最小二乘法(CLS)
        2.2.2 多元线性回归(MLR)
        2.2.3 主成分回归法(PCR)
        2.2.4 偏最小二乘法(PLS)
    2.3 离散波长模型的优化
        2.3.1 遗传算法(GA)
        2.3.2 无信息变量消除法(UVE)
        2.3.3 间隔偏最小二乘法(IPLS)
        2.3.4 相关系数法(CC)
    2.4 本章小结
第3章 模型优化算法的研究
    3.1 奇异样品的剔除
    3.2 样品集的划分
    3.3 迭代 BAGGING PLS 算法(IBPLS)
        3.3.1 Bagging 算法
        3.3.2 迭代 Bagging 算法
        3.3.3 迭代 Bagging PLS 算法
    3.4 模型的评价指标
    3.5 构建光谱预处理平台
        3.5.1 SG 平滑(Savitzky Golay)
        3.5.2 光谱预处理平台的构建
    3.6 本章小结
第4章 柴油和汽油的红外光谱分析
    4.1 实验仪器和数据采集
        4.1.1 实验样品的配制
        4.1.2 FTIR-ATR 光谱实验
    4.2 实验中异常样品的剔除
    4.3 样品集的划分
        4.3.1 随机法
        4.3.2 含量梯度法
        4.3.3 SPXY 法
        4.3.4 校正集选取方法的比较
    4.4 PLS 与 IBPLS 建模的评估
        4.4.1 离散波段的 PLS 模型
        4.4.2 基于 PLS 光谱波段的优选
        4.4.3 离散波段的 IBPLS 模型
        4.4.4 基于 IBPLS 光谱波段的优选
    4.5 SG 平滑结合 IBPLS 模型分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
附录 A
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介



本文编号：3859690