近紅外光是一種介于可見光和中紅外光之間的電磁波,近紅外光譜則是指波長為780-2526nm范圍內的光譜區,一般有機物都可以通過近紅外光譜測定得出譜圖穩定的光譜信號,在測量光譜技術發展下,近紅外光譜技術已經成為分析有機樣品的主要分析技術,并能夠方便快捷的測量各形態樣品。如今,近紅外光譜技術在其快速、無損、便攜特點下,已成為發展最快、最引人注目的現代分析技術,被廣泛運用于化學分析中。
1 近紅外光譜技術的發展現狀
80年代后期,隨著計算機技術的發展,近紅外光譜技術也發生了重大改革,分析設備儀器的數字化及化學計量學的發展,都使近紅外光譜技術進入了一個快速發展的新時期,近紅外光在常規光纖中良好的傳輸特性使得近紅外光譜技術在在線分析領域也得到了很好的應用發展。
我國近紅外光譜技術起步較晚,進入新時期后,在儀器研制、軟件開發、基礎研究應用等方面取得了一些成果,尤其在全球經濟化的影響下,很多國外大型分析儀器生產商進入中國市場,促進了近紅外光譜技術的快速發展。但目前我國國內專業研制近紅外光譜技術分析儀器的企業并不多,使得國內市場發展緩慢。
2 近紅外光譜技術的特點
近紅外光譜技術的飛速發展和廣泛應用,主要是其在有機物分析測定中有著獨特的優勢,一是便捷、快速和高效,近紅外光譜技術分析測定有機樣品一般只需數秒鐘,無需預處理,可在短時間內得到樣品的多個待測參數;二是適合于多種狀態的分析對象,近紅外光譜可采用投射、折射和漫反射等直接分析液體、固體、膠體等多種狀態樣品;三是便于實現在線分析,應用多個近紅外光譜光纖,可以同時實現多監測點、多指標分析,另外,還可對有毒材料等特殊樣品進行遠程分析;四是重現性好,其一般不受人為因素影響具有更好的樣品數據重現性;五是無損分析,近紅外光譜技術不消耗樣品,從外觀到內在對樣品沒有任何影響;六是分析成本低,近紅外光譜技術是典型的綠色分析技術,不消耗化學試劑,不破壞樣品。
近紅外光譜也有一定的不足,主要體現在測試靈敏度較低、抗干擾性能差等方面,除此之外,近紅外光譜技術是一種間接分析技術,對未知樣品的分析依賴于標準方法提供的數據而建立的成熟數學模型,而大量的有代表性的樣本數據分析才能確保數學模型的成熟準確,因此小樣本的分析并不適合。
3 近紅外光譜技術在化學分析中的應用
3.1 近紅外光譜技術在醫藥領域的應用
隨著近紅外光譜光纖技術的發展,配合化學計量學的有效方法,近紅外光譜技術已經滲透到制藥工業的多個領域。如對藥物原料和活性成分的測定、藥物生產過程混合、加工、制劑和包裝的在線監測等等。近年來,近紅外光譜技術被引入中藥領域,在中藥藥材真偽辨別、產地分析、中成藥成分測定方面取得了一些進展。近紅外光譜分析技術因其無損性不僅保證了藥物的質量,還在一定程度上提高了藥物生產過程中質量控制的自動化程度,推動了醫藥產業發展。
3.2 近紅外光譜技術在食品農業科學中的應用
近紅外光譜技術最早應用于農產品分析,主要是對谷物、油料、經濟作物、豆類和塊根類農作物的水分、蛋白質、脂肪、氨基酸、淀粉、果糖、纖維素、可溶性氮等含量測定。目前已經由農業產品分析拓展到食品質量測定上,主要是食品工業和糧油加工中水分子結合態的解析、淀粉的檢測和水果內部品質的測定方面,比如非破壞性水果蔬菜質量檢測、牛奶品質分析、大米直鏈淀粉含量的檢測等等。目前肉類品質檢測的首選方法就是近紅外光譜技術,在線檢測牛肉或豬肉中脂肪、水和蛋白質的含量,方便快速又準確。
3.3 近紅外光譜技術在石油化工中的應用
近紅外光譜技術以其獨特的優勢在石油化工領域被充分應用,囊括了從生產過程質量控制到石化產品質量檢測等石油加工的各個環節。在汽油分析上,近紅外光譜技術主要體現在快速測定汽油族組成、測定汽油辛烷值、測定汽油物性參數、在汽油調和中的運用等方面;在柴油分析上,主要體現在對柴油組成和柴油氧化安定性的測定上;潤滑油分析上,則是對潤滑油基礎油的化學族組成、基礎油粘度指數測定等方面??偟膩碚f,近紅外光譜技術已被石化企業廣泛應用在石油性質、品質分析,以及在線分析監控煉油工業、汽油調和及石油大分子含量測定上,被各種重要煉油裝置如原油蒸餾、催化裂化和蒸汽裂解等普遍采用。
4 結語
總之,除了上述領域的應用外,近紅外光譜技術還廣泛應用于化學工業和材料、臨床醫學、飼料、造紙、煙草、環境保護等多種領域,促進了現代化生產各個方面的發展。隨著科學技術不斷更新,近紅外光譜技術將會以其便捷、快速、高效及在線分析技術在更多領域應用發展,推動現代化生產發展。
參考文獻:
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