紫外可见近红外光谱结合偏最小二乘法测定煤中挥发分

作     者：张淑利 翟璐璐 楚琰 张天龙 ZHANG Shuli;ZHAI Lulu;CHU Yan;ZHANG Tianlong

作者机构：西安思源学院医学院 西北大学化学与材料科学学院 

出 版 物：《冶金分析》 (Metallurgical Analysis)

年 卷 期：2024年第44卷第6期

页      面：18-24页

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主　　题：紫外可见近红外(UV-Vis-NIR)光谱 偏最小二乘法 挥发分 定量分析 煤 

摘      要：以重量法为主的传统的挥发分测定方法具有分析精度差、检测耗时长以及样品前处理复杂等缺点。紫外可见近红外（UV-Vis-NIR）光谱技术分析速度快，操作简便，同时结合化学计量学方法能够有效降低煤样体系的复杂性对挥发分定量分析精确度的干扰，可实现对煤样品挥发分含量的准确定量分析。本文通过UV-Vis-NIR光谱技术结合化学计量学方法对煤炭中的挥发分进行快速定量分析。首先采用UV-Vis-NIR光谱技术得到不同煤样挥发分的光谱数据，其次优化偏最小二乘（PLS）模型的潜变量数（LVs）、一阶导数(1stDer)的平滑点数、Savitzky-Golay平滑（SG平滑）的平滑点数和多项式阶数，最后考察标准正态变换（SNV）、1stDer和SG平滑3种预处理方法分别建模以及集成后建模对模型预测结果的影响。结果表明，基于SNV-1stDer-SG平滑集成预处理方法建立的PLS校正模型的预测性能最佳。当LVs为15,留一交叉验证（LOOCV）的决定系数(R2cv)提升至0.974 7,均方根误差(RMSEcv)降低至1.193%;外部验证得到决定系数（R2p）为0.862 5,均方根误差（RMSEp）为2.767%。该工作为煤炭性质的快速准确分析以及化石能源的高效利用提供实验基础和理论依据。