近紅外檢測在油品調(diào)和中的應用

劉延東

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

關鍵字：近紅外檢測 油品調(diào)和 應用

中圖分類號：TS225 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0088-02

隨著時間的變遷，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，使得世界永遠都迷霧重重，值得每個人去發(fā)現(xiàn)和探究。而近紅外技術的發(fā)現(xiàn)和延伸，為研發(fā)領域和國家監(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用就是對未知領域深入挖掘和了解的一個重要代表，為科學的進一步深入和創(chuàng)造奠定了基石。

1 近紅外檢測的理論基礎

紅外光分為近紅外光、中紅外光和遠紅外光3個區(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、分辨率高等特點被廣泛用于各個領域。其主要是利用分子內(nèi)部原子間的相對振動和分子轉動等信息來確定物質(zhì)分子結構和鑒定化合物的。也就是說，當一束具有連續(xù)波長的光透過樣品時，樣品中某個分子的振動頻率或者轉動頻率與紅外光的頻率一致時，該分子就會吸收紅外光譜的能量，從而發(fā)生振動和轉動能級的躍遷，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。當然，也不是所有的分子都會吸收紅外光，這個時候就需要滿足第二個條件，即紅外光與分子間需產(chǎn)生耦合作用，這就引入了一個詞“偶極矩”，只有偶極矩發(fā)生變化時，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，值得注意的是每個分子每次吸收紅外光后形成的紅外光譜都不一定是一個定值，這跟分子所處的物理環(huán)境和化學環(huán)境有關，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，但都是在一個較窄范圍內(nèi)波動，因此在檢測中應定性分析和定結構分析。

2 近紅外檢測的優(yōu)缺點及注意事項

2.1 近紅外光檢測的優(yōu)缺點

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。近紅外技術以其自身特有的優(yōu)點廣泛應用于材料檢測等領域。它的優(yōu)點主要有：

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

（2）速度快。通過近紅外技術進行檢測，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。近紅外技術主要依托于光導纖維進行工作，而光導纖維在材料中發(fā)現(xiàn)，有助于在線分析和檢測工作的開展。這項技術也適合在生產(chǎn)過程和惡劣環(huán)境中進行工作，方便易行。

（4）分辨率高。近紅外技術可以同時對多個組進行定性和定量的分析，效率高、分辨率高。

此外，近紅外技術在工作中也能夠實現(xiàn)不損傷樣品材料。近紅外技術的優(yōu)點使其在油品調(diào)和中得到廣泛應用。同時這項技術也存在一些缺陷，需要專業(yè)人員不斷探索、完善。

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

（2）近紅外技術采用的模型需要不斷更新，這主要是因為儀器狀態(tài)發(fā)生改變或標準樣品發(fā)生變化。

（3）模型的局限性制約著近紅外技術的檢測。每個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。

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

2.2 注意事項

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98%或者符合相關商業(yè)要求，如果樣品的純度達不到要求，必須對樣品進行提純，如進行分餾、萃取、重新結晶等，這樣做的目的主要是便于與其他純化合物的光譜進行比對。其次，樣品中不應有水分，包括游離水和結晶水，如果樣品中含有水分，會吸收紅外光譜，對檢測造成干擾，所以在對樣品進行檢測之前應對樣品進行干燥處理。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當要適當。

3 近紅外檢測在油品中的應用

近幾年，隨著社會的不斷發(fā)展，石油天然氣作為社會發(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，詳細分析近紅外技術在油品調(diào)和中的應用。近紅外技術的發(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，它不僅便捷，成本還低，極大地滿足了各方面的需求，同時滿足了人們生產(chǎn)生活對石油質(zhì)量的嚴格管控。

隨著國家全面建設小康社會步伐的跟進，人們的生活水平越來越高，隨之而來的是石油產(chǎn)品的供不應求，價格的不斷攀升，怎樣節(jié)約資源，改善環(huán)境，實現(xiàn)石油的完全利用，同時減小微小顆粒的排放，實現(xiàn)環(huán)保，這也成為了社會最為關注的話題。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)濟效益。因此，被作為新世紀綠色能源的代表。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行一個基礎的測定。其次，利用傅里葉變換近紅外光譜儀實現(xiàn)對石油樣品中各成分的紅外光譜的測定，并借助基礎測定的數(shù)據(jù)作為對照，進行定量校正建模。最后，對建立的模型進行多次重復實驗，以追求數(shù)據(jù)達到最優(yōu)。

石油產(chǎn)品的檢測需要經(jīng)過水分、餾程、粘度、閃點、燃點以及氮鹽含量等各方面的測定，這就需要石油具有相應的特質(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地檢測石油的各項指標。在近紅外技術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關系。其次，在預測階段，工作人員可以通過計算機軟件自動檢索模型庫，選擇模型進行計算。最終得到的就是油品的質(zhì)量分析結果。

近紅外光譜技術在油品檢測分析中的應用不僅簡捷快速，而且經(jīng)濟實用，但事無巨細，人無完人，其精確性常受到各種因素的影響，如在進行檢測時，常受到石油中顆粒物的濃度、均勻度的影響，使得在分析時精準度下降。因此，在利用近紅外技術進行檢測時，應嚴格執(zhí)行技術的相關注意事項，以求得更為精確的檢測，只有嚴格遵守相關規(guī)范要求，才能確保檢測結果的可靠性，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 結語

隨著近紅外技術的發(fā)展和日益成熟，其檢測的科學性和精確性已被大眾認可，并被多個領域廣泛使用，特別是在油品分析和檢測方面，為相關部門在對油品的監(jiān)管方面找到了突破口，也打破了生產(chǎn)企業(yè)在研發(fā)過程中的技術瓶頸，為進一步研發(fā)和創(chuàng)造提供了物質(zhì)和理論基礎，不僅如此，其檢測的快捷和低成本，更是提高了社會的經(jīng)濟效益，為科學的發(fā)展和人類的進步做出了重大貢獻。

參考文獻

[1] 劉多強，關紹春，孫建章，等.中紅外光譜和近紅外光譜在油品分析中的技術比較[J].石油化工應用，2010，29（6）：1-3.

[2] 盧福潔，狄艷全.近紅外光譜分析技術在油品領域的應用[J].中國設備工程，2012（12）.

[3] 褚小立，袁洪福，陸婉珍.近紅外分析中光譜預處理及波長選擇方法進展與應用[J].化學進展，2004，16（4）：528-542.