本方法采用Brimrose Luminar 3060 AOTF-NIR在線近紅外光譜儀采集了不同水分含量的甲醇樣品的光譜數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，Brimrose AOTF-NIR光譜儀可以在線定量測(cè)定甲醇中的低水分雜質(zhì)。利用偏最小二乘法建立了預(yù)測(cè)模型。該模型的sep為18.8ppm/1000pem，測(cè)量值與預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)為0.9982。這些數(shù)據(jù)證明，Brimrose光譜儀可以定量測(cè)量甲醇中的水雜質(zhì)，誤差很小。甲醇的其他特性也可以測(cè)量和建模。Brimrose光譜儀的速度和穩(wěn)定性使其成為過(guò)程控制的理想工具。AOTF技術(shù)允許快速掃描，無(wú)需移動(dòng)部件，允許實(shí)時(shí)在線過(guò)程控制。描繪水分雜質(zhì)水平實(shí)時(shí)變化的趨勢(shì)圖可以顯示為輸出?？深A(yù)先確定高和低報(bào)警級(jí)別以及高和低報(bào)警級(jí)別，這些參數(shù)可用于過(guò)程控制。實(shí)時(shí)分析可以比其他方法快得多，并且可以在很短的時(shí)間內(nèi)用于優(yōu)化過(guò)程。

1.光譜

圖1.甲醇中水分以50ppm增量添加時(shí)的透射光譜

圖2.甲醇中水分以50ppm增量添加的吸收光譜

圖3.甲醇中水分從1888nm到1965nm的吸收光譜

圖4.甲醇中水分從1900nm到1950nm的吸收光譜。

甲醇加水后的吸收光譜清楚地顯示了從1900nm到1950nm的吸水區(qū)域的變化。在這個(gè)區(qū)域，人們可以看到由于水含量的變化而導(dǎo)致的光譜數(shù)據(jù)差異。pls 1回歸模型將證實(shí)Brimrose光譜儀能夠利用光譜數(shù)據(jù)和回歸模型方便地定量甲醇中的水分含量。

2.回歸與建模

圖5.甲醇中水分的pls-1回歸模型

該模型的計(jì)算結(jié)果很好，表明甲醇中水含量與光譜數(shù)據(jù)有很好的相關(guān)性。相關(guān)系數(shù)為0.9986，sec為16.1，sep為18.7。這些數(shù)字證實(shí)了測(cè)定甲醇中微量水的可行性。當(dāng)校準(zhǔn)模型使用100個(gè)或更多數(shù)據(jù)點(diǎn)的較大樣本集時(shí)，結(jié)果會(huì)更好。

圖6.pls-1模型的回歸系數(shù)與甲醇中水分的光譜數(shù)據(jù)相關(guān)

回歸系數(shù)表示模型從中獲取相關(guān)信息的波長(zhǎng)區(qū)域。該模型顯然從1950nm區(qū)域獲取了大部分信息，該區(qū)域是水分吸收的區(qū)域?；貧w系數(shù)證實(shí)了模型是從波長(zhǎng)范圍獲取信息的，在波長(zhǎng)范圍內(nèi)，光譜變化是由于水分的變化而發(fā)生的。

2、結(jié)論

研究結(jié)果表明，利用Brimrose AOTF-NIR光譜儀的光譜數(shù)據(jù)和標(biāo)定模型，定量測(cè)定甲醇中微量水分是可行的?？紤]到用于校準(zhǔn)模型的樣本集較小，結(jié)果特別好。過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)表明，使用100個(gè)或更多數(shù)據(jù)點(diǎn)的樣本集將使模型更加精確和可靠。過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)也表明，由實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)生成的校準(zhǔn)模型可以很容易地轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)在線設(shè)置。模型的計(jì)算結(jié)果很好，回歸系數(shù)證實(shí)了模型是從1950nm左右的吸水區(qū)域獲取信息的。預(yù)測(cè)模型信噪比非常高，從更大的樣本集創(chuàng)建的校準(zhǔn)模型應(yīng)該能夠定量分析甲醇中的微量水分，其含量不超過(guò)10ppm。Brimrose光譜儀速度快，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，是實(shí)時(shí)在線過(guò)程控制的理想工具。Luminar 3060 多路光譜儀可以使用多達(dá)16個(gè)通道來(lái)測(cè)量和分析16個(gè)不同處理點(diǎn)的數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)模型可用于測(cè)量不同化學(xué)品中的不同參數(shù)，并且可以在一到兩分鐘內(nèi)讀取每個(gè)通道的讀數(shù)。