基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法及应用与流程

本申请涉及多组分浓度测定的领域，尤其是涉及一种基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法及应用。

背景技术：

1、相关技术中，采用色谱技术测定液体或者气体中多种组分，该技术通常需要将样品取出，然后经过色谱柱分离，再通过不同的检测仪器检测待测物的浓度。该技术，不同的物质通常需要选用不同的色谱柱和不同的色谱参数进行检测，因此，存在取样分析的时间较长，色谱柱维护困难，对环境要求高，样品预处理复杂等问题，继而在在线检测领域该方法有很大的局限性。

技术实现思路

1、为了实现多组分浓度的实时测定，本申请提供了一种基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法及应用。

2、第一方面，本申请提供的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法包括以下技术方案：

3、基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，采用如下方程ix实时测定样品物质的浓度：

4、ci＝k0+∑kλaλ     ix

5、其中ci为多组分体系待测样品中第i个待测物质的实时浓度；k0为线性的零点偏差，其为一常数；kλ为多组分体系待测样品中待测物质吸收光谱在所在特征向量方向上的投影或者坐标，kλ为一次项系数；aλ为多组分体系待测样品在波长λ处实时吸光度，aλ通过扫描多组分体系待测样品的吸收光谱得到；

6、所述方程ix为标准方程，对于每一个组分，有一个对应的标准方程，对于p个组分有p个对应的标准方程。

7、通过采用上述技术方案，通过光谱分析仪采集待测多组分体系待测样品的实时吸收光谱，并基于标准方程计算得到待测多组分体系待测样品中各个组分的实时浓度。该方法可适用于两种或者两种以上多种组分浓度的实时测定。可以实现原位在线检测，响应速度快，适用范围宽，样品无需或者只需简单的处理，具有通用性好，实时性强的特点。

8、在一些实施方式中，通过获取标准物质的标准吸收光谱中指定波长的吸光度，并通过多元线性回归计算得到所述方程ix。

9、在一些实施方式中，所述通过获取标准物质的标准吸收光谱中指定波长的吸光度包括：

10、

11、

12、其中，为标准物质中单一组分的计算浓度，c为标准物质中单一组分的标准浓度，δ为标准物质中该组分计算浓度与标准浓度的偏差；所述方程x的k0和kλ通过计算得到，aλ为标准物质在波长λ处的吸光度，aλ通过扫描标准物质的吸收光谱得到。

13、在一些实施方式中，所述标准物质的制备方法包括：

14、对于p个组分的待测样品，每个组分按照从低到高配置q个浓度的单一组分的标准物质，q≥3，标准物质中的每个组分的最大浓度大于等于待测物样品中该组分的最大浓度，所得单一组分的标准物质共有p×口个；

15、根据所述单一组分的标准物质的浓度，将p个组分混合到一起，得到多组分混合标准物质，所得混合标准物质的个数为pq；

16、所得到的标准物质的总数为：p×q+pq，所得标准物质的浓度称为标准浓度。

17、在一些实施方式中，所述标准吸收光谱的获取方式包括：

18、使用光谱分析仪测定所述标准物质的紫外可见吸收光谱，可以得到p×q+pq组吸收光谱，为了减少光谱仪自身的波动和漂移带来的偏差，每组吸收光谱的数目设置为r，r≥3，则所获得的吸收光谱的数目为r×(p×q+pq)条。

19、在一些实施方式中，所述标准方程的计算方法包括：

20、选取标准波长获取吸光度矩阵am×n，其中m为矩阵的行数，m＝r×(p×q+pq)，n为矩阵的列数，n等于所选波长的数目，n≥p，n≥3；

21、根据吸光度矩阵和标准物质浓度，可以构造如下方程组：

22、

23、

24、其中为标准吸收光谱对应的单一组分的标准物质浓度，k0和为待定系数，为n维列向量，对方程组ii按照偏最小二乘法求解，可以得到所述的标准方程。

25、在一些实施方式中，还包括对标准方程进行有效性的评估和修正，包括：

26、将所述标准方程带入标准吸收光谱，得到各个标准吸收光谱的计算浓度计算与各个标准浓度的偏差δ，当偏差δ不满足要求时，通过调整波长和/或重新配制替换偏差较大的标准物质，然后重新计算标准方程，直到偏差满足要求为止。

27、在一些实施方式中，实时测定过程中，未知组分存在紫外吸收时，通过将包含该样品吸收的紫外吸收光谱带入上述方程组ii，重新计算和修正标准方程。

28、在一些实施方式中，方程ix的方程次数可以为二次，即：

29、

30、第二方面，本申请提供的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法的应用，用于多组分溶液中各个组分浓度的计算或用于多组分气体中各个组分浓度的计算。

31、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

32、利用光谱分析仪获取标准溶液的吸收光谱；根据标准吸收光谱，通过多元线性回归得到标准方程；将标准方程带入实时测定过程，通过光谱分析仪采集实时吸收光谱，用标准方程计算得到多组分体系待测样品中各个组分的实时浓度。可以实现原位在线检测，响应速度快，适用范围宽，通用性好，实时性强。

技术特征：

1.基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，采用如下方程ⅸ实时测定样品物质的浓度：

2.根据权利要求1所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，通过获取标准物质的标准吸收光谱中指定波长的吸光度，并通过多元线性回归计算得到所述方程ⅸ。

3.根据权利要求2所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，所述通过获取标准物质的标准吸收光谱中指定波长的吸光度包括：

4.根据权利要求3所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，所述标准物质的制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，所述标准吸收光谱的获取方式包括：

6.根据权利要求5所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，所述标准方程的计算方法包括：

7.根据权利要求2至6中任一所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，还包括对标准方程进行有效性的评估和修正，包括：

8.根据权利要求7所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，实时测定过程中，未知组分存在紫外吸收时，通过将包含该样品吸收的紫外吸收光谱带入上述方程组ⅱ，重新计算和修正标准方程。

9.根据权利要求1所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，其特征在于，方程ⅸ的方程次数可以为二次，即：

10.权利要求1所述的基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法的应用，其特征在于，用于多组分溶液中各个组分浓度的计算或用于多组分气体中各个组分浓度的计算。

技术总结
本申请涉及多组分浓度测定，公开了基于紫外可见吸收光谱测定多组分浓度的方法，采用方程：C<subgt;i</subgt;＝k<subgt;0</subgt;+∑k<subgt;λ</subgt;A<subgt;λ</subgt; Ⅸ实时测定样品物质的浓度，其中C<subgt;i</subgt;为多组分体系待测样品中第i个待测物质的实时浓度；k<subgt;0</subgt;为线性的零点偏差；k<subgt;λ</subgt;为一次项系数；A<subgt;λ</subgt;为多组分体系待测样品在波长λ处实时吸光度，A<subgt;λ</subgt;通过扫描多组分体系待测样品的吸收光谱得到。通过光谱分析仪采集待测多组分体系待测样品的实时吸收光谱，基于标准方程计算得到待测多组分体系待测样品中各个组分的实时浓度。适用于两种或者两种以上多种组分浓度的实时测定，实现原位在线检测，响应速度快，适用范围宽。

技术研发人员：熊海江,魏枫,孙昌豪,陈亮,黄振洋
受保护的技术使用者：上海富科思分析仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15