紫外吸收光谱结合SPA-ELM算法的水体磷酸根离子检测研究

在工业锅炉中随着水蒸气蒸发,大量的钙镁离子留在炉水中,如果不加处理,在水冷管中会形成水垢,造成爆管停炉。为了保障设备的安全运行,消除安全隐患,工业上通过维持水中一定含量的磷酸根离子来去除锅炉中的钙、镁水垢。传统的磷酸根离子检测技术主要有比色法、分光光度法、色谱法、电位法等,这些方法前期处理步骤较繁琐且耗时较长。光谱法是通过测定物质的吸收光谱并建立和浓度关系的数学模型,对物质浓度定量的一种分析方法。为了满足磷酸根离子快速、实时测量的要求,提出了一种基于紫外吸收光谱结合SPA-ELM算法快速测量磷酸根离子的方法。按照我国《工业锅炉水质GB/T 1576—2018》中所规定的进入热水锅炉前的水质参数要求,配置37份浓度范围在5~100 mg·L^(-1)磷酸根溶液,使用搭建的实验装置,采集紫外吸收光谱。使用SPXY将样品按照7∶3的比例随机划分训练集、测试集;使用Savitzky-Golay(S-G)滤波对数据预处理以提高光谱的信噪比;通过连续投影算法(SPA)压缩光谱数据,筛选出5个与磷酸根强相关的特征波长;使用极限学习机(ELM)将特征波长处的吸光度与样本浓度进行拟合,以决定系数R2和均方根误差RMSE作为模型评价指标,建立磷酸根离子的回归模型。采用所提出的建模方法所建立的模型训练集的R2与RMSE分别为0.9972和1.3015 mg·L^(-1),测试集的R^(2)与RMSE分别为0.9995和0.5174 mg·L^(-1)。为了验证所提出的SPA-ELM预测模型效果,另外建立了LASSO-ELM、PCA-ELM、SPA-PLS和SPA-SVR四种预测模型进行对比。实验结果表明,SPA-ELM建立的预测模型的R2和RMSE均优于其他四种预测模型,说明采用的特征选择方法和回归方法均为最优,能够对磷酸根浓度范围为5~100 mg·L^(-1)的水体进行准确预测,为水中磷酸根离子的检测提供了一种新的解决方法。

紫外吸收光谱法的水质参数预测模型研究

紫外吸收光谱法是一种快速、简便且无二次污染的水质检测技术,借助孪生卷积神经网络构建的水质化学需氧量和浊度预测模型,在小样本情况下能够实现高精度的预测。在实际水样的预测中,R2值可高达0.97,相较于其他模型,具有更高的预测精度和更广泛的适用范围,为在线监测水体中化学需氧量和浊度的污染程度提供了一种全新的技术支持。

基于新绿原酸的紫外吸收和电化学双信号响应的Al^(3+)分析新方法研究

目的 利用新绿原酸(NCGA)与Al^(3+)的相互作用,建立一种基于NCGA的紫外吸收和电化学双信号响应的Al^(3+)分析新方法。方法 基于NCGA与单壁碳纳米管(CNTs)之间的π-π堆积作用,构建了NCGA/CNTs/GC电极。利用差分脉冲(DPV)技术和修饰电极在+0.23 V的氧化电流的下降对Al^(3+)进行定量分析。基于NCGA对Al^(3+)在325 nm处的吸收降低同时伴随365 nm新峰生成的紫外光谱响应,并且在277和340 nm处出现等吸收点,利用365 nm和325nm处的吸光度值之比(A_(365)/A_(325))对Al^(3+)进行定量分析。结果 基于NCGA的分析方法对Al^(3+)的紫外吸收在0.1~100μmol·L^(-1)呈现出良好的线性关系,检测限为0.034μmol·L^(-1);基于NCGA的修饰电极对Al^(3+)的电流响应在0.01~0.1,0.1~10和10~100μmol·L^(-1)呈现良好的线性关系,检测限为0.45 nmol·L^(-1)。生理浓度的其他金属离子和生理活性物质对两种信号测定方法均无明显干扰。在NCGA的紫外分析方法和电化学分析方法下,大鼠血清的加标回收率分别为97.4%~101%(n=3)和98.5%~99.4%(n=3)。结论 本方法具有良好的线性、选择性和准确度,并被成功用于大鼠中Al^(3+)的准确定量。该方法有望应用于Al^(3+)相关的生理和病理事件研究。

高效液相色谱法测定化妆品中5种水杨酸酯紫外吸收剂

建立了高效液相色谱法测定化妆品中5种水杨酸酯紫外吸收剂的检测方法。样品经四氢呋喃-甲醇-0.1%(体积分数)甲酸溶液混合溶液(体积比为60∶30∶10)超声提取,使用CAPCELL PAK MGⅡC18色谱柱(250 mm×4.6mm,5μm)分离,柱温为30℃,流动相为四氢呋喃-甲醇-0.1%甲酸溶液,流量为1.0 mL/min,进样体积为10μL,检测波长为305 nm,梯度洗脱分析。乙二醇单水杨酸酯、水杨酸苯酯、水杨酸苄酯、水杨酸己酯、丁基辛醇水杨酸酯5种水杨酸酯紫外吸收剂在质量浓度为10~200μg/mL范围内与色谱峰面积具有良好的线性关系,相关系数不小于0.999 5,检出限为2 ng,定量限为6 ng,平均回收率为93.7%~105.1%,相对标准偏差为1.1%~4.5%(n=6),对照品溶液在2个月内量值稳定。该方法操作简便、灵敏度高,可用于化妆品中紫外吸收剂的检测。

两种咪唑型离子液体紫外吸收光谱的表征与分析

离子液体具有优良的物理化学性质,可作为绿色高效的反应介质应用于化工、材料等科学领域。咪唑型离子液体是目前使用最为普遍的体系之一,然而对其紫外吸收光谱的认识有待进一步完善。从上述研究现状出发,选择了两种咪唑型离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐)并测定了其不同摩尔浓度水溶液的紫外吸收光谱。根据实验测试结果,系统分析了紫外吸收峰与离子液体结构之间的相互关系。同时,利用朗伯-比尔定律,通过线性拟合方法计算得到了吸光度和摩尔浓度之间的定量关系式,对相关数据进行了讨论,验证了结果的正确性。有关工作补充并完善了咪唑型离子液体的紫外吸收光谱数据,加深了对离子液体结构和性质的了解,为今后相关研究和应用的开展提供了一定的科学研究依据。

紫外吸收-光谱法在天然气硫化氢含量测定中的应用

准确测定天然气硫化氢含量有利于保障工作人员安全,该文提出了将紫外吸收-光谱法应用于天然气硫化氢含量测定中,并设计了紫外吸收-光谱法测定天然气硫化氢含量的试验,将结果与碘量法进行对比。试验结果表明,紫外吸收-光谱法的天然气硫化氢含量测定结果更可控、更精准,小于重复性检验临界值0.8388和再现性检验临界值0.8745,具有良好的测试稳定性,可满足在线监测天然气硫化氢含量的要求。

紫外吸收剂UV-1164的工艺开发

对紫外吸收剂UV-1164的合成工艺进行优化,以三聚氯氰为原料,一锅法合成关键中间体2-(2,4-二羟基苯基)-4,6-二(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-均三嗪(TMⅡ),再与溴辛烷反应合成紫外吸收剂UV-1164。选取反应物物质的量比n溴辛烷∶n TMⅡ、反应时间、反应温度3个因素,利用正交实验对合成进行优化,得到最佳合成条件:反应物物质的量比n溴辛烷∶n TMⅡ为1∶1.2、反应时间为2 h、反应温度为70℃。对优化后的工艺进行放大实验,产率稳定,具有工业化应用潜质。

N-杂环芳基水溶性碳点全光谱紫外吸收剂的合成与应用

通过水热法制备出以含N原子的芳香化合物、柠檬酸钠和乙二胺为原料的水溶性碳点紫外吸收剂,并对不同芳香族化合物制备的碳点进行老化试验,最终筛选出具有耐老化性能的碳点(A-CDs),其中,富含-COOH、-NH_(2)等官能团且具有紫外全吸收性能,并进一步通过优化反应条件提高了其吸收性能。将A-CDs与聚乙烯醇(PVA)复合,形成高性能的紫外屏蔽膜。当CDs的质量分数从0.02%增加至0.1%时,紫外透过率从8%降低至3%,说明碳点能在薄膜中稳定存在。同时,碳点的加入可以降低薄膜在紫外照射下的衰老速率,维持薄膜的力学性能。

三种有机紫外吸收剂对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)鳃组织抗氧化能力和细胞凋亡相关基因表达的影响

二苯甲酮-3(BP-3)、4-甲基苄亚基樟脑(4-MBC)和4-甲氧基肉桂酸-2-乙基己酯(EHMC)是三种常用的有机紫外吸收剂,在水环境中被频繁检出,对水生生态系统安全构成潜在威胁。为探究三种有机紫外吸收剂对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)鳃组织抗氧化响应和相关细胞凋亡基因的影响,将蛤仔分别暴露于环境相关浓度的三种紫外吸收剂溶液中,检测鳃组织抗氧化酶活性和细胞凋亡相关基因转录水平,并通过第二代整合生物标志物响应法(IBRv2)对三种紫外吸收剂的生物毒性进行比较分析。结果显示,三种紫外吸收剂短期暴露会诱导抗氧化响应提高抗氧化能力,而长期高浓度暴露会导致抗氧化能力的降低。BP-3、4-MBC和EHMC可能通过启动线粒体途径和fas介导的死亡受体途径诱导菲律宾蛤仔鳃组织产生细胞凋亡。通过IBRv2分析发现,在环境常见浓度1μg/L的暴露水平下,短期(1 d,7 d)暴露时,BP-3对菲律宾蛤仔鳃组织表现出的综合毒性效应最强,而随着暴露时间的延长(28 d),三种紫外吸收剂表现出的综合毒性效应相近。研究结果为水环境中有机紫外吸收剂的生态风险评估提供了参考数据。

环境中有机紫外吸收剂前处理及仪器分析方法研究进展

有机紫外吸收剂(OUVs)是广泛应用于个人护理品及工业产品的一种光稳定剂,也是一种新型“准”持久性有机污染物。由于环境样品基质复杂,且OUVs种类多、含量低,快速高效的样品前处理及准确灵敏的检测方法是提高OUVs监测精准度的基础。综述了自2005年以来环境样品中OUVs的常规前处理方法及分析方法。首先,在介绍水体、沉积物、生物样品前处理方法应用的基础上,分析了富集填料、洗脱剂、净化方法等实验条件对回收率的影响,目前在水体、沉积物、生物样品中,OUVs的回收率分别为14%~133.7%、30%~183%、46%~128%。其次,总结了质谱技术在OUVs分析中的应用,表明OUVs检测方法已经由传统的气相色谱-单四极杆联用逐渐过渡到液相色谱-串联质谱联用,并且着重阐述了离子源对OUVs信号强度影响的重要性。最后,结合OUVs监测现状,展望了环境样品中OUVs监测分析方法的发展趋势。

有机紫外吸收剂在珊瑚礁区的污染特征及生态风险评价

有机紫外吸收剂是一类“准持久性”有机污染物,广泛存在于珊瑚礁区的各种环境介质中,并会对珊瑚健康产生威胁。近年来,随着珊瑚礁退化加重,珊瑚礁区有机紫外吸收剂污染问题逐渐受到重视。综述了近年来有机紫外吸收剂在全球不同珊瑚礁区水体、沉积物和珊瑚组织中的污染水平、时空分布特征,并评估了有机紫外吸收剂对珊瑚礁生态系统的危害程度。结果表明,每个海域的有机紫外吸收剂种类及浓度不尽相同,海水中的有机紫外吸收剂浓度总体处于ng/L至mg/L水平,并且近岸海域污染通常高于远岸海域污染,夏季污染通常高于其他季节污染。在二苯酮-1(BP-1)、二苯酮-3(BP-3)、二苯酮-8(BP-8)、对甲氧基肉桂酸辛酯(EHMC)、奥克立林(OC)等5种有机紫外吸收剂中,BP-3对珊瑚具有最大威胁,对88%以上的所调研珊瑚礁的珊瑚具有高生态风险,而BP-1、BP-8、EHMC、OC只在少部分珊瑚礁区对珊瑚具有中低生态风险。

有机紫外吸收剂对海洋生物的毒理效应

有机紫外吸收剂(OUVs)广泛应用于个人护理品及油漆、塑料等工业产品中,并通过海上娱乐活动、陆源径流输入等方式进入海洋环境,对海洋生物产生内分泌干扰、遗传毒性和致畸致死性等危害。本文分别从体内和体外毒性综述了OUVs对海洋生物的毒理效应。在体内毒理实验中,OUVs在个体水平、组织水平和分子水平上均会对海洋生物(鱼类、贝类、甲壳类、棘皮类和珊瑚等)造成毒性效应,包括致死、生长发育毒性、组织病变、酶活性改变、基因变异和代谢异常等。在体外毒理实验中,OUVs影响海洋细菌、海藻及珊瑚细胞的生长,造成贻贝血细胞受损。最后,本文展望了OUVs在海洋生物毒理研究方面仍需努力的方向。

便携式紫外吸收法测定多种固定源废气中的SO_(2)

固定源废气中二氧化硫测定常受到一氧化碳、含湿量等因子影响。本文采用非分散红外吸收法和便携式紫外吸收法对4种典型固定源开展比对测试,考察两种方法在不同干扰物存在情况下的准确性。结果表明,对于低浓度二氧化硫排放源,在一氧化碳和含湿量不高的情况下,两种方法监测结果均与在线监测基本一致。对于高浓度一氧化碳排放源,便携式紫外吸收法测定二氧化硫相对误差更小,相对误差范围为-7.3%~2.9%;非分散红外吸收法相对误差达到0.5%~22.7%。对于高含湿量排放源,便携式紫外吸收法测定二氧化硫相对误差范围为-18.6%~16.0%;非分散红外吸收法相对误差达到7.7%~56%。便携式紫外吸收法具有抗干扰能力强、检出限低和仪器预热时间短的优势,更适用于生态环境监管部门执法监测。

定电位电解法与便携式紫外吸收法测定固定污染源二氧化硫的标准方法研究

二氧化硫(SO_(2))是我国实行总量控制的大气污染物之一。目前,我国测定固定污染源SO_(2)浓度的标准方法主要有两种,即定电位电解法和便携式紫外吸收法。根据国家相关要求,燃煤、燃气等高污染排放源必须实施节能改造和超低排放,以控制SO_(2)排放总量。2022年,东莞市燃气锅炉项目开始分区、分时段执行《锅炉大气污染物排放标准》(DB 44/765—2019)的大气污染物特别排放限值,即SO_(2)≤35 mg/m^(3),这对SO_(2)排放浓度的监测提出更高要求。本文结合定电位电解法和便携式紫外吸收法的基本原理,比较两种测定方法,验证质量控制措施,从而选定更能真实反映烟气排放情况的监测方法,更加精准地监测固定污染源SO_(2)浓度。

有机紫外吸收剂在海洋中的时空分布及其生态风险评价

以Web of Science数据库收录的65篇英文文献为研究对象,综合分析近15年来世界各海域海水、沉积物和海洋生物中多种有机紫外吸收剂(Organic Ultraviolet Absorbers,OUVs)的赋存特征和时空分布,并结合已有的毒理学数据,采用风险商(Risk Quotient,RQ)法评估海水中OUVs对海洋生物的生态风险。结果表明,从空间分布上看,近岸海域的OUVs浓度水平普遍高于离岸海域,这可能是由于人类活动对近岸海域的影响较大。从时间分布上看,夏季由于抗紫外线产品使用量增加,导致OUVs的释放量高于其他季节。风险评估结果表明,在全球范围内,二苯酮3(BP 3)、甲氧基肉桂酸乙基己酯(EHMC)、奥克立林(OC)、辛基二甲基对氨基苯甲酸(OD PABA)、阿伏苯宗(AVO)和水杨酸异辛酯(EHS)分别在37.5%、87.0%、100.0%、44.4%、60.0%和60.0%的海域对海洋生物具有中高风险,而4甲基苄亚基樟脑(4 MBC)在所有海域对海洋生物均无风险。该研究旨在评估OUVs在世界海洋中的污染状态,以期更好地从源头控制和管理OUVs及其对海洋生态环境的影响。

高效液相色谱法测定纺织品中2种苯并三唑类紫外吸收剂

建立了纺织品中苯并三唑类紫外吸收剂的高效液相色谱(HPLC)分析检测方法。通过对纺织品中苯并三唑类紫外吸收剂2-(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基苯基)苯并三唑(UV-328)和2-(2′-羟基-3′-异丁基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑(UV-350)的测定,结果表明在一定浓度范围内线性关系良好,相关系数(R^(2))均大于0.999,方法简单快速,回收率和精密度良好,具有较好的灵敏度,适用于纺织品中紫外吸收剂的检测方法。

便携式紫外吸收法与定电位电解法测定烟气中二氧化硫和氮氧化物的结果比对分析

在同样的环境下使用便携式紫外吸收法和定电位电解法同时测定污染源废气中二氧化硫和氮氧化物,分析两者监测比对结果,初步研究两种方法产生误差的原因。结果发现:二氧化硫和氮氧化物标准气体的两种监测方法验证结果的误差均不大于0.5%,符合标准限值要求,固定污染源中二氧化硫和氮氧物两种方法的实验结果存在一定的误差,以二氧化硫误差较为明显;受烟气高湿度的影响,紫外吸收法对二氧化硫和氮氧化物监测结果均大于定电位电解法的监测结果;对使用静电式除尘装置废气中二氧化硫和氮氧化物两种方法的监测结果产生误差值为最高。

纯天然植物紫外吸收剂的光谱特性研究

纯天然植物紫外吸收剂是一种高安全性、无副作用且有发展前景的化妆品新型紫外吸收添加剂。纯天然植物紫外吸收剂是由对紫外光有吸收作用的草本植物通过干品粉碎,用有机溶剂萃取、真空干燥后获得。新型紫外吸收剂固体呈现暗褐色,用乙醇和水配成溶液(紫外吸收剂原液)呈淡黄色。本文主要用紫外可见分光光度计测定新型纯天然植物紫外吸收剂的紫外吸收光谱,分析结果发现,紫外吸收剂在UVC区和UVB区其相对透射率均小于02%,最大值出现在UVA区约375nm处也仅为21%。说明新型天然植物紫外吸收剂对紫外线有较好的吸收,能屏蔽各种波长的紫外光。

植物紫外吸收剂的筛选研究

采用V(乙醇)∶V(水)为1∶1的溶剂,在室温下进行了120种植物的萃取,并测定萃取液在250nm～400nm的紫外吸收光谱,选出了对中、长波紫外线有较好吸收的18种花卉、7种草药和3种叶类植物。结果表明:花卉类萃取液在中、长波紫外区多数有较强吸收,其他类植物萃取液仅少数有中强吸收。其中槐米、黄蜀葵和金凤菊3种花卉萃取液在全波段均有较好吸收,具有广谱防晒作用;姜黄萃取液在320nm～400nm吸光度随波长增加而增大,可以考虑与花卉类萃取液进行复配,以提高防晒剂在UVA长波区的防护性能。

几种防晒剂及其复配物紫外吸收特征的研究

研究了部分常用化学防晒剂、物理防晒剂和天然紫外吸收剂的紫外吸收特征,并对化学防晒剂之间的复配、化学防晒剂与天然紫外吸收剂之间的复配以及天然紫外吸收剂之间的复配的协同效应进行研究,为防晒化妆品的开发提供参考依据。