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追踪脂肪族与芳香族烃类二元混合物中的微小异质性：近红外光谱、二维相关光谱及多元曲线分辨-交替最小二乘法研究
摘要： 据我们所知，这是首次在脂肪族与芳香族烃类二元混合物分子层面上对微小非均质性进行的光谱学研究。通过近红外透射技术，在全部摩尔分数范围内记录了苯/甲苯、苯/正己烷、苯/环己烷、正己烷/正庚烷及正己烷/环己烷混合物的组成依赖光谱。采用二维相关分析（2DCOS）和化学计量学方法对实验数据进行了全面解析。此外，我们计算了过量近红外摩尔吸收光谱和ER参数，用于比较不同混合物偏离理想状态的程度。 研究结果表明，所有被测混合物均呈现非理想混合特性。当两组分同为芳香族或脂肪族时，偏离程度较小；而芳香族/脂肪族混合物的偏离程度更为显著。分子形状对偏离理想混合状态的程度具有重要影响：正如预期，苯/正己烷是最非理想的混合物，而正己烷/正庚烷与苯/甲苯混合物的行为接近理想状态。 数据显示，最大程度偏离理想状态的混合物中同时存在同组分团簇和异组分团簇。异组分团簇存在于全部组成范围内，而同组分团簇仅在超过特定浓度阈值后出现。当混合物组分相似时，分子以同等概率形成同簇与异簇；对于不同组分，则倾向于形成同簇?；旌衔镏辛阶榉值耐亟峁褂肫浯刻惫鄄斓降慕峁瓜嗨疲庖馕蹲欧抢硐牖旌献刺从谝熳榉滞糯氐拇嬖?。
关键词： 脂肪族/芳香族烃类、近红外光谱、聚类分析、MCR-ALS（多元曲线分辨-交替最小二乘法）、二元混合物、二维相关光谱、化学计量学、超额吸收光谱、微观非均质性
更新于2025-09-24 02:04:17
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利用多元曲线分辨交替最小二乘法（MCR-ALS）将红外光谱作为过程分析技术（PAT）应用于生物柴油生产过程
摘要： 过程分析技术是指在反应进行过程中对工艺流程进行在线采集分析信息。所获信息使工艺工程师能更好地控制关键工艺参数，并引导反应向理想路径发展。近红外光谱技术凭借其分析特性以及高度自动化能力、多样的采样和光谱采集方法，在与化学计量学结合后成为过程监测的有效工具。采用多重散射校正预处理技术和交替最小二乘法（可同步提取反应混合物的光谱与浓度信息），配合1000-2250纳米波段的光纤近红外光谱技术，从生物柴油生产工艺中提取分析信息。所得输出结果清晰呈现了工艺过程中组分的浓度与类型等有效数据。基于这些结果开展的反应动力学研究显示，该过程存在具有不同速率的三阶段动力学特征。
关键词： MCR-ALS（多元曲线分辨-交替最小二乘法）、近红外光谱、过程分析技术、生物柴油
更新于2025-09-24 03:23:40
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预处理木材纤维的傅里叶变换红外成像与定量分析：偏最小二乘法与交替最小二乘法多元曲线分辨法的案例比较研究
摘要： 以预处理木质纤维素纤维为案例，比较了两种化学计量学方法在傅里叶变换红外（FT-IR）图像中定量化学成分的效果。研究采用偏最小二乘法（PLS）和交替最小二乘法多元曲线分辨（MCR-ALS）对图像中的葡聚糖、木质素及半纤维素含量进行定量分析。天然源样品校准的主要难题在于获取适用于像素级定量的标准参考物质。此外，木材化学成分在不同预处理条件下会发生变化，因此商用标准物质可能与样品中的实际成分存在差异。本研究采用湿化学法测定的块状样品浓度信息结合整幅图像的中位光谱，作为PLS校准的替代方案。结果表明：两种方法获得的木质素与半纤维素浓度图空间分布相似，但葡聚糖的图像重建分布存在差异。通过不同图像中位光谱预测样品整体浓度（葡聚糖RMSEP=1.3%，木质素1.0%，半纤维素0.9%）验证了PLS像素定量模型，但单幅图像预测的像素浓度范围过窄，可能源于校准集动态范围不足。MCR-ALS获得的浓度图效果良好，其像素浓度范围更符合预期。研究采用无需校准集的定量方法将浓度分布转换为真实浓度单位，因此MCR-ALS在此特定案例中更为适用。
关键词： PLS（偏最小二乘法），木质纤维素纤维，高光谱成像，定量分析，MCR-ALS（多元曲线分辨-交替最小二乘法）
更新于2025-09-12 10:27:22