近紅外檢測在油品調(diào)和中的應(yīng)用

劉延?xùn)|

摘 要：早在20世紀(jì)60年代，一些專家就提出近紅外光譜技術(shù)的相關(guān)理論，即物質(zhì)含量與近紅外區(qū)域內(nèi)多個(gè)不同波長點(diǎn)吸收峰呈線性關(guān)系。經(jīng)過專家工作，這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于檢測農(nóng)產(chǎn)品中的水分、蛋白、脂肪等，近紅外技術(shù)在農(nóng)副產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，各種新理論、新技術(shù)相繼提出，近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用也得到不斷完善。本文重點(diǎn)分析了近紅外技術(shù)的工作原理，探討了近紅外技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，以石油調(diào)和為例，深入分析了近紅外檢測技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：近紅外檢測 油品調(diào)和 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TS225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（a）-0088-02

隨著時(shí)間的變遷，在人類和自然的共同作用下，越來越多的東西在刻意和不經(jīng)意間被創(chuàng)造或者改變，使得世界永遠(yuǎn)都迷霧重重，值得每個(gè)人去發(fā)現(xiàn)和探究。而近紅外技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和延伸，為研發(fā)領(lǐng)域和國家監(jiān)管等方面的突破和發(fā)展帶來了曙光，其在油品檢測中的應(yīng)用就是對未知領(lǐng)域深入挖掘和了解的一個(gè)重要代表，為科學(xué)的進(jìn)一步深入和創(chuàng)造奠定了基石。

1 近紅外檢測的理論基礎(chǔ)

紅外光分為近紅外光、中紅外光和遠(yuǎn)紅外光3個(gè)區(qū)，不同的區(qū)波長范圍不同，使用功能也不盡相同。而近紅外光是被定義在780～2526nm波長的光譜區(qū)，由于其簡單方便、檢測成本低、無損檢測、分辨率高等特點(diǎn)被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。其主要是利用分子內(nèi)部原子間的相對振動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)等信息來確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和鑒定化合物的。也就是說，當(dāng)一束具有連續(xù)波長的光透過樣品時(shí)，樣品中某個(gè)分子的振動(dòng)頻率或者轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與紅外光的頻率一致時(shí)，該分子就會(huì)吸收紅外光譜的能量，從而發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，并通過儀器將分子吸收紅外光的情況記錄下來，就形成了紅外光譜，再利用所形成的紅外光譜去分析樣品中含有的化合物。當(dāng)然，也不是所有的分子都會(huì)吸收紅外光，這個(gè)時(shí)候就需要滿足第二個(gè)條件，即紅外光與分子間需產(chǎn)生耦合作用，這就引入了一個(gè)詞“偶極矩”，只有偶極矩發(fā)生變化時(shí)，才能保證分子吸收了紅外光的能量，減少了對那些紅外非活性分子的遺漏，使得檢測更為精確性。除此之外，值得注意的是每個(gè)分子每次吸收紅外光后形成的紅外光譜都不一定是一個(gè)定值，這跟分子所處的物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境有關(guān)，如環(huán)境溫度、溶劑濃度等，不同的環(huán)境分子對紅外光的吸收不相同，但都是在一個(gè)較窄范圍內(nèi)波動(dòng)，因此在檢測中應(yīng)定性分析和定結(jié)構(gòu)分析。

2 近紅外檢測的優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)

2.1 近紅外光檢測的優(yōu)缺點(diǎn)

近紅外光作為一種介于可見光與中紅外光之間的電磁波受到專家的高度重視。近紅外技術(shù)以其自身特有的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于材料檢測等領(lǐng)域。它的優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）簡單方便。近紅外技術(shù)有不同的檢測器件，對于不同的產(chǎn)品可以選擇不同的器件進(jìn)行直接檢測，檢測材料可以包括液體、固體、半固體等，同時(shí)它的成本相對較低。

（2）速度快。通過近紅外技術(shù)進(jìn)行檢測，分析速度較快，一般情況下，1min之內(nèi)可以完成檢測分析，效率高。

（3）檢測容易。近紅外技術(shù)主要依托于光導(dǎo)纖維進(jìn)行工作，而光導(dǎo)纖維在材料中發(fā)現(xiàn)，有助于在線分析和檢測工作的開展。這項(xiàng)技術(shù)也適合在生產(chǎn)過程和惡劣環(huán)境中進(jìn)行工作，方便易行。

（4）分辨率高。近紅外技術(shù)可以同時(shí)對多個(gè)組進(jìn)行定性和定量的分析，效率高、分辨率高。

此外，近紅外技術(shù)在工作中也能夠?qū)崿F(xiàn)不損傷樣品材料。近紅外技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)使其在油品調(diào)和中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)也存在一些缺陷，需要專業(yè)人員不斷探索、完善。

（1）近紅外技術(shù)在工作過程中需要大量代表性強(qiáng)、化學(xué)值已知的樣品建立初步模型，因此它不適合應(yīng)用于小批量的樣品分析。

（2）近紅外技術(shù)采用的模型需要不斷更新，這主要是因?yàn)閮x器狀態(tài)發(fā)生改變或標(biāo)準(zhǔn)樣品發(fā)生變化。

（3）模型的局限性制約著近紅外技術(shù)的檢測。每個(gè)儀器都有特定的模型，模型沒有統(tǒng)一的通用性，這就在很大程度上增加了模型使用的局限性。

近紅外技術(shù)在人們的生產(chǎn)生活中得到廣泛應(yīng)用，相關(guān)工作人員更應(yīng)該充分了解近紅外技術(shù)的特點(diǎn)，不斷探索、完善近紅外技術(shù)，創(chuàng)造更大的效益。

2.2 注意事項(xiàng)

近紅外檢測雖說使很多事情變得簡單明了，給研究帶來方便，但其對所要檢測的產(chǎn)品的要求也是非常高的。首先，樣品的純度必須高達(dá)98%或者符合相關(guān)商業(yè)要求，如果樣品的純度達(dá)不到要求，必須對樣品進(jìn)行提純，如進(jìn)行分餾、萃取、重新結(jié)晶等，這樣做的目的主要是便于與其他純化合物的光譜進(jìn)行比對。其次，樣品中不應(yīng)有水分，包括游離水和結(jié)晶水，如果樣品中含有水分，會(huì)吸收紅外光譜，對檢測造成干擾，所以在對樣品進(jìn)行檢測之前應(yīng)對樣品進(jìn)行干燥處理。最后，由于紅外線的吸收透光度在5%～20%之間，因此樣品的濃度和厚度應(yīng)當(dāng)要適當(dāng)。

3 近紅外檢測在油品中的應(yīng)用

近幾年，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，石油天然氣作為社會(huì)發(fā)展的主要能源之一，具有非常重要的作用。下面筆者以石油調(diào)和為例，詳細(xì)分析近紅外技術(shù)在油品調(diào)和中的應(yīng)用。近紅外技術(shù)的發(fā)展，不同于以往的繁瑣、周期長、環(huán)境要求高的傳統(tǒng)檢測技術(shù)，它不僅便捷，成本還低，極大地滿足了各方面的需求，同時(shí)滿足了人們生產(chǎn)生活對石油質(zhì)量的嚴(yán)格管控。

隨著國家全面建設(shè)小康社會(huì)步伐的跟進(jìn)，人們的生活水平越來越高，隨之而來的是石油產(chǎn)品的供不應(yīng)求，價(jià)格的不斷攀升，怎樣節(jié)約資源，改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)石油的完全利用，同時(shí)減小微小顆粒的排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)保，這也成為了社會(huì)最為關(guān)注的話題。而油品調(diào)和的出現(xiàn)，使得辛烷值的富裕量被極大地減少并實(shí)現(xiàn)了辛烷值的卡邊控制，這樣不僅滿足了國家對綠色環(huán)境和節(jié)約能源的追求，也滿足了石油產(chǎn)品的優(yōu)化配置，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。因此，被作為新世紀(jì)綠色能源的代表。而在煉制油品調(diào)和的過程中，辛烷值、烯烴等汽油成分的分析、檢測和穩(wěn)定性的鑒定等主要靠近紅外光譜的方法來完成。首先，對石油中各成分的含量進(jìn)行一個(gè)基礎(chǔ)的測定。其次，利用傅里葉變換近紅外光譜儀實(shí)現(xiàn)對石油樣品中各成分的紅外光譜的測定，并借助基礎(chǔ)測定的數(shù)據(jù)作為對照，進(jìn)行定量校正建模。最后，對建立的模型進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以追求數(shù)據(jù)達(dá)到最優(yōu)。

石油產(chǎn)品的檢測需要經(jīng)過水分、餾程、粘度、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)以及氮鹽含量等各方面的測定，這就需要石油具有相應(yīng)的特質(zhì)，滿足石油產(chǎn)品的使用性能。多方面研究表明，利用近紅外光可以快速且精準(zhǔn)地檢測石油的各項(xiàng)指標(biāo)。在近紅外技術(shù)檢測過程中大致可以分為兩部分。首先，在校正階段，工作人員需要收集大量樣品進(jìn)行測量，得到油品的質(zhì)量參數(shù)，采集近紅外光譜圖，其中質(zhì)量參數(shù)和近紅外光譜圖呈一一對應(yīng)關(guān)系。其次，在預(yù)測階段，工作人員可以通過計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)檢索模型庫，選擇模型進(jìn)行計(jì)算。最終得到的就是油品的質(zhì)量分析結(jié)果。

近紅外光譜技術(shù)在油品檢測分析中的應(yīng)用不僅簡捷快速，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但事無巨細(xì)，人無完人，其精確性常受到各種因素的影響，如在進(jìn)行檢測時(shí)，常受到石油中顆粒物的濃度、均勻度的影響，使得在分析時(shí)精準(zhǔn)度下降。因此，在利用近紅外技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)的相關(guān)注意事項(xiàng)，以求得更為精確的檢測，只有嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，才能確保檢測結(jié)果的可靠性，確保油品調(diào)和質(zhì)量能夠符合產(chǎn)品需求，帶來更大的效益。

4 結(jié)語

隨著近紅外技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，其檢測的科學(xué)性和精確性已被大眾認(rèn)可，并被多個(gè)領(lǐng)域廣泛使用，特別是在油品分析和檢測方面，為相關(guān)部門在對油品的監(jiān)管方面找到了突破口，也打破了生產(chǎn)企業(yè)在研發(fā)過程中的技術(shù)瓶頸，為進(jìn)一步研發(fā)和創(chuàng)造提供了物質(zhì)和理論基礎(chǔ)，不僅如此，其檢測的快捷和低成本，更是提高了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益，為科學(xué)的發(fā)展和人類的進(jìn)步做出了重大貢獻(xiàn)。

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