近红外检测在油品调和中的应用

学术论文 2018-06-04 15:06:07
    随着时间的变迁,在人类和自然的共同作用下,越来越多的东西在刻意和不经意间被创造或者改变,使得世界永远都迷雾重重,值得每个人去发现和探究。而近红外技术的发现和延伸,为研发领域和国家监管等方面的突破和发展带来了曙光,其在油品检测中的应用就是对未知领域深入挖掘和了解的一个重要代表,为科学的进一步深入和创造奠定了基石。
    1 近红外检测的理论基础
    红外光分为近红外光、中红外光和远红外光3个区,不同的区波长范围不同,使用功能也不尽相同。而近红外光是被定义在780~2526nm波长的光谱区,由于其简单方便、检测成本低、无损检测、分辨率高等特点被广泛用于各个领域。其主要是利用分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴定化合物的。也就是说,当一束具有连续波长的光透过样品时,样品中某个分子的振动频率或者转动频率与红外光的频率一致时,该分子就会吸收红外光谱的能量,从而发生振动和转动能级的跃迁,并通过仪器将分子吸收红外光的情况记录下来,就形成了红外光谱,再利用所形成的红外光谱去分析样品中含有的化合物。当然,也不是所有的分子都会吸收红外光,这个时候就需要满足第二个条件,即红外光与分子间需产生耦合作用,这就引入了一个词“偶极矩”,只有偶极矩发生变化时,才能保证分子吸收了红外光的能量,减少了对那些红外非活性分子的遗漏,使得检测更为精确性。除此之外,值得注意的是每个分子每次吸收红外光后形成的红外光谱都不一定是一个定值,这跟分子所处的物理环境和化学环境有关,如环境温度、溶剂浓度等,不同的环境分子对红外光的吸收不相同,但都是在一个较窄范围内波动,因此在检测中应定性分析和定结构分析。
    2 近红外检测的优缺点及注意事项
    2.1 近红外光检测的优缺点
    近红外光作为一种介于可见光与中红外光之间的电磁波受到专家的高度重视。近红外技术以其自身特有的优点广泛应用于材料检测等领域。它的优点主要有:
    (1)简单方便。近红外技术有不同的检测器件,对于不同的产品可以选择不同的器件进行直接检测,检测材料可以包括液體、固体、半固体等,同时它的成本相对较低。
    (2)速度快。通过近红外技术进行检测,分析速度较快,一般情况下,1min之内可以完成检测分析,效率高。
    (3)检测容易。近红外技术主要依托于光导纤维进行工作,而光导纤维在材料中发现,有助于在线分析和检测工作的开展。这项技术也适合在生产过程和恶劣环境中进行工作,方便易行。
    (4)分辨率高。近红外技术可以同时对多个组进行定性和定量的分析,效率高、分辨率高。
    此外,近红外技术在工作中也能够实现不损伤样品材料。近红外技术的优点使其在油品调和中得到广泛应用。同时这项技术也存在一些缺陷,需要专业人员不断探索、完善。
    (1)近红外技术在工作过程中需要大量代表性强、化学值已知的样品建立初步模型,因此它不适合应用于小批量的样品分析。
    (2)近红外技术采用的模型需要不断更新,这主要是因为仪器状态发生改变或标准样品发生变化。
    (3)模型的局限性制约着近红外技术的检测。每个仪器都有特定的模型,模型没有统一的通用性,这就在很大程度上增加了模型使用的局限性。
    近红外技术在人们的生产生活中得到广泛应用,相关工作人员更应该充分了解近红外技术的特点,不断探索、完善近红外技术,创造更大的效益。
    2.2 注意事项
    近红外检测虽说使很多事情变得简单明了,给研究带来方便,但其对所要检测的产品的要求也是非常高的。首先,样品的纯度必须高达98%或者符合相关商业要求,如果样品的纯度达不到要求,必须对样品进行提纯,如进行分馏、萃取、重新结晶等,这样做的目的主要是便于与其他纯化合物的光谱进行比对。其次,样品中不应有水分,包括游离水和结晶水,如果样品中含有水分,会吸收红外光谱,对检测造成干扰,所以在对样品进行检测之前应对样品进行干燥处理。最后,由于红外线的吸收透光度在5%~20%之间,因此样品的浓度和厚度应当要适当。
    3 近红外检测在油品中的应用
    近几年,随着社会的不断发展,石油天然气作为社会发展的主要能源之一,具有非常重要的作用。下面笔者以石油调和为例,详细分析近红外技术在油品调和中的应用。近红外技术的发展,不同于以往的繁琐、周期长、环境要求高的传统检测技术,它不仅便捷,成本还低,极大地满足了各方面的需求,同时满足了人们生产生活对石油质量的严格管控。
    随着国家全面建设小康社会步伐的跟进,人们的生活水平越来越高,随之而来的是石油产品的供不应求,价格的不断攀升,怎样节约资源,改善环境,实现石油的完全利用,同时减小微小颗粒的排放,实现环保,这也成为了社会最为关注的话题。而油品调和的出现,使得辛烷值的富裕量被极大地减少并实现了辛烷值的卡边控制,这样不仅满足了国家对绿色环境和节约能源的追求,也满足了石油产品的优化配置,降低了生产成本,提高了经济效益。因此,被作为新世纪绿色能源的代表。而在炼制油品调和的过程中,辛烷值、烯烃等汽油成分的分析、检测和稳定性的鉴定等主要靠近红外光谱的方法来完成。首先,对石油中各成分的含量进行一个基础的测定。其次,利用傅里叶变换近红外光谱仪实现对石油样品中各成分的红外光谱的测定,并借助基础测定的数据作为对照,进行定量校正建模。最后,对建立的模型进行多次重复实验,以追求数据达到最优。
    石油产品的检测需要经过水分、馏程、粘度、闪点、燃点以及氮盐含量等各方面的测定,这就需要石油具有相应的特质,满足石油产品的使用性能。多方面研究表明,利用近红外光可以快速且精准地检测石油的各项指标。在近红外技术检测过程中大致可以分为两部分。首先,在校正阶段,工作人员需要收集大量样品进行测量,得到油品的质量参数,采集近红外光谱图,其中质量参数和近红外光谱图呈一一对应关系。其次,在预测阶段,工作人员可以通过计算机软件自动检索模型库,选择模型进行计算。最终得到的就是油品的质量分析结果。
    近红外光谱技术在油品检测分析中的应用不仅简捷快速,而且经济实用,但事无巨细,人无完人,其精确性常受到各种因素的影响,如在进行检测时,常受到石油中颗粒物的浓度、均匀度的影响,使得在分析时精准度下降。因此,在利用近红外技术进行检测时,应严格执行技术的相关注意事项,以求得更为精确的检测,只有严格遵守相关规范要求,才能确保检测结果的可靠性,确保油品调和质量能够符合产品需求,带来更大的效益。
    4 结语
    随着近红外技术的发展和日益成熟,其检测的科学性和精确性已被大众认可,并被多个领域广泛使用,特别是在油品分析和检测方面,为相关部门在对油品的监管方面找到了突破口,也打破了生产企业在研发过程中的技术瓶颈,为进一步研发和创造提供了物质和理论基础,不仅如此,其检测的快捷和低成本,更是提高了社会的经济效益,为科学的发展和人类的进步做出了重大贡献。
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