CN109490245A - 基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法，对已经浓度丙酮液体进行时域图采集、时域图到频域图转换以及吸收光谱计算，得到已知丙酮液体样品的吸收光谱数据；再对待测浓度样品进行同样吸收光谱的采集，再通过分析软件画出图形与已知浓度的丙酮液体吸收谱进行对比，可得未知丙酮液体的浓度。本发明方法可以直接检测丙酮液体浓度。利用太赫兹对于不同浓度丙酮液体的吸收光谱峰值不同的特点进行浓度的鉴定，整个操作过程简单、方便、便于观察，工作效率高，可以批量检测，检测所需时间也较传统方法有大幅度的缩短。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体检测技术，特别涉及一种基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法。
背景技术
丙酮(CH3COCH3)是一种无色透明液体，分子量58.08；沸点56.56℃；相对密度0.792(20℃)；蒸气相对密度2.0(对空气)；有特殊的辛辣气味。易溶于水和甲醇、乙醇、***等有机溶剂。易燃、易挥发、化学性质较活泼。丙酮在工业上主要作为溶剂用于***、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中。丙酮具有毒性，急性中毒会导致人感到乏力、恶心、头痛、头晕、易激动。重者发生呕吐、气急、痉挛，甚至昏迷。口服后，先有***、咽喉有灼烧感，后出现口干、呕吐、昏迷、酸中毒和酮症。
现有测定丙酮浓度的方法有化学法和气相色谱法。化学法测定丙酮浓度主要根据Buchwabd方法，用碘仿反应进行滴定测量，后改用碘仿比混浊、糠醛比色法及盐酸羟胺快速比色法。碘仿比混浊虽然灵敏度高，但重现性很差，误差较大；用糠醛比色法时，若丙酮与其他酮共存时，对结果有干扰；用盐酸羟胺快速比色法时，酸碱干扰较明显。气相色谱法(Gaschromatography)是通过对非挥发性的液体和固体物质，通过高温裂解，气化后进行分析。具有效能高、灵敏度高、选择性强、分析速度快等优点。但是，该方法需在气相色谱仪允许的条件下将丙酮液体气化为气体，步骤较为繁杂，对实验设备的要求较高，无法对丙酮液体浓度进行直接测量。
发明内容
本发明是针对现有测定丙酮浓度存在的问题，提出了一种基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法，具有精确性好、重复度高、检测速度快、成本低廉的特点。
本发明的技术方案为：一种基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法，具体包括如下步骤：
1)选取数种已知浓度的丙酮液体作为样品，使用进样针分别抽取样品液体，并标号加以区别；
2)向太赫兹时域光谱快速扫描***中通入干燥空气，干燥空气的湿度在3％以下，测量无样品时的背景时域图，保存峰位；
3)将步骤1)抽取的丙酮液体样品依次放入太赫兹时域光谱快速扫描***的步骤2)同样湿度的样品室，分别获取不同浓度丙酮液体样品的时域图；
4)分别通过傅里叶变换将步骤2)和步骤3)时域图转换为频域图；
5)将不同浓度丙酮液体样品的频谱与背景频谱进行光学公式换算，得到已知浓度丙酮液体的吸收光谱；
光学公式换算：其中，Ab为吸收数据，Sam为频域图数据，Ref为背景频谱进图数据；
6)对待测的未知浓度丙酮液体样品进行浓度标定：对一个待测的未知浓度丙酮液体样品进行步骤3)至5)的时域图采集、时域图到频域图转换以及吸收光谱计算，得到待测浓度丙酮液体样品的吸收光谱数据，再重复几次测试获取待测丙酮液体样品多组吸收光谱数据，对多组吸收光谱数据求平均后；再通过分析软件画出图形与已知浓度的丙酮液体吸收谱进行对比，在0.1至1.3THZ频域范围内的峰值相同所对应的已知浓度丙酮液体即为待测样品的丙酮液体浓度。
本发明的有益效果在于：本发明基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法，具有可以直接检测丙酮液体浓度的优势。利用太赫兹对于不同浓度丙酮液体的吸收光谱峰值不同的特点进行浓度的鉴定，整个操作过程简单、方便、便于观察，工作效率高，可以批量检测，检测所需时间也较传统方法有大幅度的缩短。
附图说明
图1为不同浓度丙酮液体采用本发明方法检测的吸收光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
仪器与样品：
超快飞秒脉冲激光器、太赫兹发射源装置、太赫兹探测源装置、时间延迟控制***、进样针；不同浓度的丙酮液体样品。
基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法，具体步骤如下：
1)使用进样针分别抽取浓度为10μL、40μL、80μL、120μL的丙酮液体作为样品，并标号加以区别；
2)向太赫兹时域光谱快速扫描***中通入干燥空气，干燥空气的湿度在3％以下，此湿度要求为了减小环境中水蒸气对太赫兹信号的吸收。测量无样品时的背景时域图，保存峰位；
3)依次将浓度为10μL、40μL、80μL、120μL的丙酮液体样品放入太赫兹时域光谱快速扫描***的步骤2)同样湿度的样品室，分别获取不同浓度样品的时域图；
4)分别通过傅里叶变换将上述时域图转换为频域图；
5)将不同浓度丙酮液体的频谱与背景频谱进行光学公式换算，得到已知浓度为10μL、40μL、80μL、120μL丙酮液体的吸收光谱；
计算公式：其中，Ab为吸收数据，Sam为频域图数据，Ref为背景频谱进图数据；
6)对待测的未知浓度丙酮液体样品进行浓度标定：对一个待测的未知浓度丙酮液体样品进行步骤3)至5)测试，得到待测浓度丙酮液体样品的吸收光谱数据，再重复几次测试获取待测丙酮液体样品多组吸收光谱数据，对多组吸收光谱数据求平均后；再通过分析软件画出吸收光谱图与已知浓度的丙酮液体吸收光谱进行对比，在0.1至1.3THZ频域范围内的峰值相同所对应的已知浓度丙酮液体即为待测样品的丙酮液体浓度。
如图1所示，采用上述方法对浓度为10μL、40μL、80μL、120μL的丙酮液体进行了检测，发现不同浓度丙酮液体的吸收峰不同，吸收峰值的不同可以作为检测丙酮液体浓度的依据。
Claims (1)
1.一种基于太赫兹时域光谱技术的丙酮液体浓度检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)选取数种已知浓度的丙酮液体作为样品，使用进样针分别抽取样品液体，并标号加以区别；
2)向太赫兹时域光谱快速扫描***中通入干燥空气，干燥空气的湿度在3％以下，测量无样品时的背景时域图，保存峰位；
3)将步骤1)抽取的丙酮液体样品依次放入太赫兹时域光谱快速扫描***的步骤2)同样湿度的样品室，分别获取不同浓度丙酮液体样品的时域图；
4)分别通过傅里叶变换将步骤2)和步骤3)时域图转换为频域图；
5)将不同浓度丙酮液体样品的频谱与背景频谱进行光学公式换算，得到已知浓度丙酮液体的吸收光谱；
光学公式换算：其中，Ab为吸收数据，Sam为频域图数据，Ref为背景频谱进图数据；
6)对待测的未知浓度丙酮液体样品进行浓度标定：对一个待测的未知浓度丙酮液体样品进行步骤3)至5)的时域图采集、时域图到频域图转换以及吸收光谱计算，得到待测浓度丙酮液体样品的吸收光谱数据，再重复几次测试获取待测丙酮液体样品多组吸收光谱数据，对多组吸收光谱数据求平均后；
再通过分析软件画出吸收光谱图与已知浓度的丙酮液体吸收光谱进行对比，
在0.1至1.3THZ频域范围内的峰值相同所对应的已知浓度丙酮液体即为待测样品的丙酮液体浓度。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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