多組分定量分析的迭代優(yōu)化—紫外分光光度法的研究.pdf

1、化學(xué)信息學(xué)是一門關(guān)于計算機、數(shù)學(xué)及統(tǒng)計分析技術(shù)在化學(xué)中應(yīng)用的科學(xué)。化學(xué)信息學(xué)和光譜分析相結(jié)合使得光譜分析進(jìn)入了一個新時代，是現(xiàn)代光譜分析技術(shù)的一種非常有前途的方法。本文將化學(xué)信息學(xué)與紫外一可見分光光度法相結(jié)合，建立了一種新的對多組分混合物進(jìn)行定量分析的非線性優(yōu)化迭代一紫外分光光度法。方法對組分濃差較大的混合物體系及組分光譜嚴(yán)重重疊的混合物體系進(jìn)行了定量分析研究。 本文方法把多組分混合物的吸光系數(shù)和待測濃度同時作為決策變量，將多組

2、分混合物定量分析問題表示為一個有約束多變量優(yōu)化問題，創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，選用加和性良好的連續(xù)波長段做為優(yōu)化波長集，選擇廣義簡約梯度優(yōu)化算法進(jìn)行求解。據(jù)所建數(shù)學(xué)規(guī)化模型，由各樣品的初始標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度值c<,oi>優(yōu)化計算得分析結(jié)果c<,li>方法簡單易行，但對于混合物中組分濃度差較大的體系，定量結(jié)果相對誤差較大，基本不能滿足定量分析的要求?；诖?，本文提出了連續(xù)波長迭代優(yōu)化一紫外分光光度法，方法引入了迭代的思想，將一次優(yōu)化結(jié)果c<,li>代替c<

3、,oi>配置溶液掃描數(shù)據(jù)代入模型繼續(xù)優(yōu)化計算，如此類推，逐次迭代同時逐步降低分析誤差。而且因為最終結(jié)果的得出并不是只經(jīng)一步計算所得，在幾次的迭代過程中誤差是逐步下降的，所以樣品的標(biāo)準(zhǔn)濃度對分析結(jié)果的影響并不大。 對三種濃差較大的混合物體系進(jìn)行了多組分定量分析，結(jié)果表明：苯甲酸鈉、山梨酸鉀的平均相對誤差為0.63％；苯酚、喹啉、吡啶的平均相對誤差為1.01％；日落黃、檸檬黃、胭脂紅和靚藍(lán)的平均相對誤差為0.81％。分析結(jié)果表明方法

4、抗干擾能力強且定量準(zhǔn)確。 在研究的過程中發(fā)現(xiàn)優(yōu)化波長集的選取相當(dāng)關(guān)鍵。對于紫外吸收光譜嚴(yán)重重疊的混合物體系，本文在光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理過程中用選取優(yōu)化波長集合的方法，即采用加和性檢驗和模式識別的系統(tǒng)聚類分析方法對波長進(jìn)行優(yōu)化選擇，突出了各組分之間的差異，降低波長點所含信息的相關(guān)性。然后把吸光系數(shù)和待測濃度同時作為自變量建立有約束非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型實現(xiàn)定量分析的要求，對于組分濃度差較小的混合物體系只需經(jīng)一次優(yōu)化計算可得待測濃度：混合物中