[发明专利]一种基于拉曼光谱的苯中微量甲苯含量的快速测定方法

说明书

技术领域

本发明属于化学计量学领域，涉及一种化学产品中杂质含量的测定方法，尤其涉及一种苯中微量甲苯含量的快速测定方法。

背景技术

苯是重要的基本有机化工原料，是合成橡胶、合成树脂、合成纤维、合成药物及农药的重要原料，也可以作为动力燃料、涂料及橡胶的溶剂等。苯的产量和生产技术水平是衡量一个国家石油化工行业发展水平的标志之一。工业上生产苯的主要过程包括催化重整、甲苯加氢脱烷基化和甲苯歧化等。

国家标准GB/T 3405‐2011对石油苯的纯度和杂质含量作了规定：石油苯产品535的纯度(质量分数)不小于99.80％，甲苯含量(质量分数)不大于0.10％；石油苯产品545的纯度(质量分数)不小于99.90％，甲苯含量(质量分数)不大于0.05％。目前，石油苯的纯度和甲苯含量的测定方法由国家标准ASTM D 4492(气相色谱法分析苯的标准试验方法)给出，该试验方法对于苯中甲苯杂质的检测限是10mg/kg(即10ppm)，重复性误差为4ppm，再现性误差为54ppm。

工业上生产苯的过程需要对苯中甲苯等杂质的含量进行实时、在线检测。而传统的气相色谱法虽然已应用于在线检测，但是存在操作复杂、检测速度较慢、设备维护复杂等缺陷。而拉曼光谱检测方法具有操作简便、现场免维护、准确快速、清洁环保等优点，尤其适合用于工业过程中的在线检测。因此开发一种基于拉曼光谱的苯中微量甲苯含量的快速测定方法，对工业生产苯过程的品质控制和检验有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于拉曼光谱的苯中微量甲苯含量的快速测定方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于拉曼光谱的苯中微量甲苯含量的快速测定方法，该方法包括以下步骤：

(1)利用苯和甲苯，配制苯中含有不同甲苯质量分数的训练样本，并测量这些训练样本的拉曼光谱；

(2)对训练样本的拉曼光谱进行平滑滤波、基线校正、特征谱段选择和局部最大值归一化的预处理；

(3)选取甲苯特征谱段中的特征峰，并基于该特征峰处的拉曼光谱强度和对应样本的甲苯质量分数，采用线性回归方法，建立样本中甲苯质量分数与其拉曼光谱强度的定量校正模型；

(4)对于甲苯含量未知的待测苯样本，先测量其拉曼光谱，然后按照步骤(2)进行预处理，将甲苯特征谱段中的特征峰处的拉曼光谱值代入步骤(3)建立的定量校正模型，从而得到待测样本的甲苯质量分数。

进一步地，所述平滑滤波是移动窗口多项式平滑滤波。

进一步地，所述基线校正具体为：求取741‐760cm^‐1的光谱均值作为零基线值，将拉曼强度值减去零基线值，使该波数段的拉曼光谱处在同一基准上。

进一步地，所述特征谱段选择具体为：选择760‐798cm^‐1的波数段作为杂质甲苯的特征谱段。

进一步地，所述局部最大值归一化具体为：以苯位于798‐808cm^‐1之间的拉曼特征峰的强度最大值为基准，将各波数的拉曼光谱值除以该基准，实现对拉曼光谱的归一化。

本发明的有益效果在于：相对于气相色谱分析方法，基于拉曼光谱的苯中微量甲苯含量测定方法检测速度快、操作简便、测量过程对样品无损耗、清洁环保，特别适用于工业过程生产苯过程的实时、在线检测。

附图说明

图1是本发明使用的拉曼光谱测量系统；

图2是训练样本(积分时间2s)和甲苯(积分时间2s)的拉曼光谱；

图3是训练样本(积分时间40s)和甲苯(积分时间2s)的拉曼光谱；

图4是训练样本预处理后的拉曼光谱；

图5是检验样本甲苯质量分数的预测散点图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例

本实例所使用的拉曼光谱测量平台如图1所示，测试条件为：激光器为Mars激光器，中心波长为785nm，光谱仪为QceanOpticsQE650Pro光谱仪。本发明方法具体包括以下步骤：

(1)利用苯和甲苯纯品，配制苯中含有不同甲苯质量分数的训练样本和检验样本。训练样本中甲苯含量分别为1000ppm、800ppm、400ppm、200ppm、100ppm和纯苯共6个样品。检验样本中甲苯含量分别为900ppm、600ppm、300ppm、150ppm共4个样品。