?AOTF-NIR 對甲醇中低水分含量的測試

1. 實施摘要

美國 Brimrose 公司 AOTF-NIR 光譜儀用來在帶有不同水雜質含量的甲醇樣品上收集光 譜數據。結果顯示 Brimrose AOTF-NIR 光譜儀被用來進行甲醇低水分雜質含量的定量檢測 是完全可行的。在光譜儀所產生的數據上利用偏最小二乘法建立預測模型。 每 1000PPM 上 有 18.8PPM 的偏差，測量值和預測值間的相關系數為 0.9982。這些數字證明 Brimrose 光譜 儀可以被用來進行帶有低含量差異的甲醇中水雜質的定量測量。甲醇中其他成分也可以被測 量和建模。但在本報告中，僅測量 PPM 級的水含量。 Brimrose 光譜儀的速度和穩定性使得 其成為在線控制的最理想的工具。AOTF 可快速掃描，無移動部件，實時在線過程控制。趨 勢圖顯示水雜質量的實時變化，高低警報等級也可以被預測，這些參數都可以被用來進行過 程控制。實時分析相比其他方法更為快速，可以用來在很短時段里優化過程, 研究結果非 常好，證明使用從 Brimrose AOTF-NIR Luminar 光譜儀和校正模型獲得的光譜數據來對甲醇 流中低水分雜質含量的測量是可行的。

2. 方法

200ml HPLC（高效液相層析）等級的甲醇被放置在 250ml 的燒杯中，取約 2 ml 樣品， 放在 5mm 光程的石英器皿內，進行初步測量。然后將 100 次掃描平均為一個光譜， 波長范 圍 1550nm-2050nm，波長增量 2nm。使用帶有光纖，器皿支架的 Brimrose AOTF-NIR Luminar 光譜儀在比率模式下進行數據收集。將裝有純甲醇的器皿放在器皿支架內，光譜以透射方式 被收集。數據收集完成后，將器皿內的樣品放回燒杯內。 將蒸餾水加入到燒杯內，作為甲 醇流的水雜質。50ppm (約 0.01 ml) 水被加入到燒杯內后，進行掃描。此過程反復操作， 直至混合物的水總量達到 1000ppm。共有 21 樣品被掃描。 透過光譜數據被轉化為吸收光 譜數據，用來建立校正模型。在轉化過程設置中，每個光譜的掃描允許一次測量花費 2 秒鐘。

3. 結 果

光譜

帶有增加水分甲醇的吸光度光譜清晰的顯示從 1900nm ~1950nm 在水分吸收區域的變 化。由于水含量的變化，可以看到預料中的光譜數據的變化。 PLS 1 回歸模型證明 Brimrose 光譜儀使用光譜數據和一個回歸模型，可以對甲醇中的水分含量進行快速簡單測量。

4.? 回歸和建模

模型的結果非常好，表明甲醇中水分總量和光譜數據具有很好的相關性。相關系數為 0.9986，SEC 為 16.1，SEP 為 18.7。這些數值說明測量甲醇中的水分微量總量是可行的。如 果具有大量，100 個或更多數據點用于校正模型，結果會更顯著。

回歸系數指明模型帶來的相關信息的波長范圍。模型帶來了大量 1950nm 范圍的信息， 這個區域正是水吸光區域?；貧w系數證實由于水分的改變，在產生光譜的改變的波長范圍內 帶來了大量模型信息。

5.? 結論和建議

研究結果表明：使用從 Brimrose AOTF-NIR 光譜儀獲得的光譜數據和一個校準模型對甲 醇中水分微量總量的定量測量是可行的。小規格的樣品組用于校準模型，結果尤其可觀。過 去的經驗表明使用 100 個或更多數據點的樣品組可以使模型更為準確和穩定。還可以表明實 驗室數據產生的校準模型易于傳遞到實時，在線上，模型非常好?；貧w系數說明模型帶來 1950nm 周圍的水分吸光區域的信息，信噪比非常高，從大量樣品組建立的校準模型能夠定 量分析約 10ppm 左右甲醇的微量水分。由于其快速，無移動部件， Brimrose 光譜儀是實時 在線過程控制的理想工具。 多路光譜儀可最多使用 16 通道在 16 個不同的過程點進行測量 分析數據，校準模型可被用于在不同化學品上測量不同參數，也可以在 1~2 分鐘內讀取每個 通道。

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