离子液体吸附剂对木犀草素的富集及CARS变量筛选的近红外光谱分析方法

该文以咪唑型离子液体作为原料制备吸附剂富集稀溶液中的木犀草素,利用竞争性自适应权重(CARS)变量筛选的方法建立了一种快速测定木犀草素的近红外光谱分析方法。考察了吸附剂用量、pH值、振荡时间对吸附效果的影响,并探究了吸附剂的吸附能力;富集木犀草素的吸附剂经近红外漫反射光谱检测,采用CARS变量筛选的方法结合偏最小二乘回归(PLS)建立了木犀草素的定量校正模型。结果表明,吸附剂用量为0.15 g、pH值为7、振荡时间为20 min的最佳条件下,吸附率达90.9%,且该吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为7.1 mg/g。近红外光谱建模中,与未经CARS变量筛选处理作为对照,对比发现经CARS变量筛选的方法结果更优,并采用连续小波变换(CWT)的光谱预处理进行验证,结果表明经CWT处理后,预测残差(RPD)值增大,说明了模型的可靠性。该方法可有效富集稀溶液中的木犀草素,采用CARS变量筛选结合CWT光谱预处理的近红外光谱方法可实现对稀溶液中木犀草素的灵敏、快捷检测。     

雪菊中木犀草苷的富集及近红外光谱分析方法

采用温和的方法制备了苯硼酸吸附剂,将其用于雪菊中微量木犀草苷的富集,并以此为基础建立了快速、选择性地测定雪菊中木犀草苷含量的近红外光谱分析方法。富集了木犀草苷的吸附剂无需脱附,即可用近红外漫反射光谱直接检测,通过偏最小二乘回归法建立了定量分析木犀草苷的校正模型,并成功实现了木犀草苷含量的测定。采用此苯硼酸吸附剂0.2 g,常温振荡吸附20 min后,吸附效率可达85.5%。结果表明,经连续小波变换处理近红外光谱分析数据,木犀草苷预测模型的预测浓度和参考浓度之间的相关系数为0.9765,且木犀草苷在0.15～19.5 mg/L浓度范围内具有较好的预测结果,预测回收率为84.7%～113.2%。本研究建立了苯硼酸吸附剂吸附预富集方法,与近红外漫反射光谱结合,实现了雪菊溶液中微量木犀草苷的选择性测定,为近红外光谱与吸附富集分析药食用植物中的其它有效成分的研究提供了参考。     

聚多巴胺包覆氨基硅球用于木犀草素的富集及检测

采用聚多巴胺包覆氨基硅球材料,作为吸附剂对木犀草素进行吸附与检测,建立了一种快速测定稀溶液中木犀草素的近红外光谱分析方法。在进行吸附试验的过程中,考察了质量、pH值和吸附时间对木犀草素吸附率的影响;不需要脱附,富集了木犀草素的吸附剂经近红外漫反射光谱直接检测,并以偏最小二乘回归法建立定量木犀草素校正模型进行含量的预测。研究显示,在中性条件下,常温吸附10 min,吸附剂质量为0.2 g,木犀草素的吸附率可达到93.8%;近红外光谱经过SNV+CWT处理后,木犀草素校正模型的参考浓度和预测浓度之间的相关系数为0.9811,在0.3-15.0 mg L^-1的较低浓度范围内,预测集的回收率可以达到86.6-118.8%。结果表明,可通过近红外漫反射光谱技术和吸附预富集相结合的方式对稀溶液中微量的木犀草素进行富集与灵敏检测。     

酸酐改性巴旦木壳在罗丹明B分析中的应用

采用邻苯二甲酸酐改性的巴旦木壳,作为吸附剂对稀溶液中罗丹明B进行富集与近红外光谱分析方法研究。首先考察了pH值和吸附时间对罗丹明B吸附率的影响;其次,富集了罗丹明B的吸附剂经近红外漫反射光谱可直接检测,最后以偏最小二乘回归法建立其定量校正模型进行含量预测。结果表明,在中性或偏碱性条件下,常温吸附10 min,罗丹明B的吸附率达到90%;光谱经标准正态变化处理后,罗丹明B校正模型的参考浓度和预测浓度之间的相关系数为0.9643,在0.8～20.0 mg·L~(-1)的较低浓度范围内,剔除奇异样本,预测集的回收率可以达到92.8～110.4%。基于以上结果,邻苯二甲酸酐改性的巴旦木壳可用于稀溶液中微量的罗丹明B的富集与近红外光谱灵敏检测。     

近红外光谱结合CARS变量筛选方法用于液态奶中蛋白质与脂肪含量的测定

采用CARS(Competitive adaptive reweighted sampling)变量筛选方法建模,显著提高了液态奶中蛋白质与脂肪近红外模型的预测精度。用蒙特卡罗采样(Monte-Carlo sampling)方法先剔除奇异样本,再对光谱进行中心化与Karl Norris滤波降噪处理,通过CARS方法筛选出与样本性质密切相关的变量,建立预测蛋白质与脂肪含量的偏最小二乘法(PLS)校正模型,并与未选变量的PLS模型进行比较。以定标集相关系数(r2)及交互验证均方残差(RMSECV)和预测误差均方根(RMSEP)作为判定依据,确定了蛋白质与脂肪的最佳建模条件。蛋白质与脂肪校正模型的相关系数分别为0.975 0、0.995 1,RMSECV分别为0.194 8、0.136 3,RMSEP分别为0.113 3、0.140 1,预测结果优于未选变量的PLS模型及其他选变量方法,有效简化了模型,适于液态奶中脂肪和蛋白质的快速、无损检测。     

近红外光谱结合膜富集技术测定饮料中微量邻苯二甲酸二异辛酯的含量

提出了一种基于在线膜富集的近红外漫反射光谱技术,对饮料中的微量塑化剂邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)进行快速检测。采用聚醚砜膜对饮料中的DEHP进行富集,将富集DEHP的膜直接进行近红外漫反射检测。参考DEHP的透射近红外光谱,对波数进行选择,以4 420～4 060、4 700～4 540、6 040～5 600cm-1作为建模的波数区间。通过比较原始光谱、多元散射校正、一阶求导、二阶求导及其组合,考察了光谱预处理方法对模型的影响,用去一交互验证法建立了偏最小二乘(PLS)模型,并用所建立的校正模型对校正集样品进行了预测。结果表明,在选定的波数区间,当用一阶求导对校正集光谱进行预处理时,所建立的模型对校正集的预测效果最佳,在隐变量数为7时,对校正集所有样品的校正均方根误差(RMSEC)为0.188 7mg/L。用此模型对预测集样品进行预测时,DEHP的质量浓度在0.5～5.0 mg/L范围内,预测均方根误差(RMSEP)为0.232 4 mg/L,平均相对预测误差为6.29%。     

基于近红外光谱的食用植物油中反式脂肪酸含量快速定量检测及模型优化研究

利用近红外光谱技术对食用植物油中反式脂肪酸(Trans fatty acids,TFA)含量进行快速定量检测,并通过波段选择、预处理方法、变量筛选及建模方法对TFA含量预测模型进行优化.采用AntarisⅡ傅里叶变换近红外光谱仪在4000~10000 cm-1光谱范围采集98个食用植物油样本的近红外透射光谱,然后采用气相色谱法测定TFA的真实含量.首先,对样本原始光谱进行波段、预处理方法优选;在此基础上,采用竞争自适应重加权法(Competitive adaptive reweighted sampling,CARS)筛选TFA相关的重要变量,最后应用主成分回归、偏最小二乘和最小二乘支持向量机方法分别建立食用植物油中TFA含量的预测模型.研究结果表明,近红外光谱技术检测食用植物油中的TFA含量是可行的,优化后的最佳预测模型的校正集和预测集R2分别为0.992和0.989,RMSEC和RMSEP分别为0.071%和0.075%.最佳预测模型所用的变量仅26个,占全波段变量的0.854%.此外,与全波段偏最小二乘预测模型相比,其预测集R2由0.904上升为0.989,RMSEP由0.230%下降为0.075%.由此表明,模型优化非常必要,CARS能有效筛选TFA相关的重要变量,极大减少建模变量数,从而简化预测模型,并较大提高预测模型的精度和稳定性.     

苹果产地差异对可溶性固形物近红外光谱检测模型影响的研究

为更好地利用近红外光谱预测苹果可溶性固形物含量,减少产地差异对近红外光谱检测模型的影响,以4种不同产地的富士苹果为研究对象,采用基于x-y共生距离的样本划分方法分别对不同产地的苹果选取代表性样本作为校正集,利用偏最小二乘算法,建立和比较单一产地和混合产地下的苹果可溶性固形物近红外光谱检测模型,并结合竞争性自适应重加权算法(CARS)和连续投影算法(SPA)对苹果可溶性固形物的建模变量进行筛选。相比单一产地和其它混合产地模型,混合所有4种苹果产地的校正集样本建立的模型取得了最好的预测结果,另外,结合CARS-SPA筛选的16个特征波长,模型得到了进一步简化,其预测相关系数和预测均方根误差分别为0.978和0.441°Brix。结果表明,利用多个产地的苹果样本建立的混合模型,结合有效特征波长,可提高对苹果可溶性固形物含量的预测精度,减小产地差异对可溶性固形物近红外光谱检测的影响。     

一种通过水光谱探究木犀草素浓度测定的新方法

采集了一定含水量、不同浓度的木犀草素溶液的近红外光谱,借助于多元分析方法研究了其谱峰变化,建立了一种基于不同浓度木犀草素对水光谱的扰动情况进行木犀草素检测的模型。通过比较不同光谱预处理方法,最终确定采用标准正态变换（SNV）法进行光谱预处理,并以偏最小二乘（PLS）法建立木犀草素的定量预测模型。结果显示,经Kennard-Stone(KS)筛选的模型相关系数R为0.994 7,交叉验证均方根误差（RMSECV）为1.947 8,预测残差（RPD）为4.292 7,说明模型稳健,误差小;预测集样品的预测均方根误差（RMSEP）为2.077 7,回收率为98.0%～105%。结果表明,基于木犀草素对水的近红外光谱的扰动可以进行木犀草素浓度测定。该方法简便、快速,结果准确,为生物活性成分的测定提供了一种新的方法。     

CARSiPLS用于烟煤中水分与挥发分的近红外光谱测定北大核心CSCD

将竞争自适应重加权采样(CARS)与区间偏最小二乘回归(iPLS)相结合的变量筛选建模方法 CARSiPLS,用于烟煤中水分与挥发分的近红外光谱测定。以CARS逐步筛选出每个区间与待测量相关的变量,建立烟煤中水分与挥发分近红外光谱测定的偏最小二乘回归模型。结果表明:与PLS、iPLS相比,CARSiPLS可以显著减少变量数,同时提高模型预测性能;挥发分建模变量从1557个减少至15个,水分建模变量从1557个减少至317个;挥发分、水分的预测平均绝对百分误差分别从0.031 5降至0.018 4、从0.188 4降至0.094 6;挥发分、水分的预测均方差分别从0.010 8降至0.006 7、从0.005 0降至0.002 8。     

水杨酸型螯合吸附材料对重金属离子的吸附性能

将5-氨基水杨酸接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)大分子链上,成功制备了一种新型螯合吸附材料ASA-PGMA/SiO2。采用静态法研究了ASA-PGMA/SiO2对重金属离子Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+的吸附性能,结果表明其对Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+具有很强的螯合吸附能力,吸附容量分别可以达到0.42、0.40、0.35、0.31mmol/g。体系的pH对吸附容量影响较大,吸附行为服从Langmuir和Freundlich吸附模型。使用0.1mol/L的盐酸溶液就可实现重金属离子的解吸。通过反复吸附-解吸实验证明ASA-PGMA/SiO2具有良好的重复使用性能。     

Facile Synthesis of ZIF-67 for the Adsorption of Methyl Green from Wastewater: Integrating Molecular Models and Experimental Evidence to Comprehend the Removal Mechanism

Organic dyes with enduring colors which are malodorous are a significant source of environmental deterioration due to their virulent effects on aquatic life and lethal carcinogenic effects on living organisms. In this study, the adsorption of methyl green (MG), a cationic dye, was achieved by using ZIF-67, which has been deemed an effective adsorbent for the removal of contaminants from wastewater. The characterization of ZIF-67 was done by FTIR, XRD, and SEM analysis. The adsorption mechanism and characteristics were investigated with the help of control batch experiments and theoretical studies. The systematical kinetic studies and isotherms were sanctioned with a pseudo-second-order model and a Langmuir model (R² = 0.9951), confirming the chemisorption and monolayer interaction process, respectively. The maximum removal capacities of ZIF-67 for MG was 96% at pH = 11 and T = 25 °C. DFT calculations were done to predict the active sites in MG by molecular electrostatic potential (MEP). Furthermore, both Molecular dynamics and Monte Carlo simulations were also used to study the adsorption mechanism.     

ZIF-8/改性聚丙烯腈电纺纳米纤维的制备及其高效去除水中孔雀石绿

通过原位生长方法,将最常见的金属有机骨架(MOFs)——沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)固定到羧甲基化聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维(PAN-COOH NFs)表面,得到ZIF-8/PAN-COOH NFs。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对合成的ZIF-8/PAN-COOH NFs形貌和结构进行表征,并深入研究ZIF-8/PAN-COOHNFs从废水中去除孔雀石绿(MG)的性能。研究发现： ZIF-8/PAN-COOH NFs对MG的吸附符合拟二级动力学方程,吸附过程可采用Langmuir等温线模型拟合,其对MG的最大吸附容量可达3 604 mg·g^-1。此外,ZIF-8/PAN-COOH NFs在染料吸附实验中表现出良好的分离功能和重复利用性。     

ZIF-8/改性聚丙烯腈电纺纳米纤维的制备及其高效去除水中孔雀石绿

通过原位生长方法，将最常见的金属有机骨架（MOFs）——沸石咪唑酯骨架材料（ZIF‐8）固定到羧甲基化聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维（PAN‐COOH NFs）表面，得到ZIF‐8/PAN‐COOH NFs。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）、X射线粉末衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对合成的ZIF‐8/PAN‐COOH NFs形貌和结构进行表征，并深入研究ZIF‐8/PAN‐COOHNFs从废水中去除孔雀石绿（MG）的性能。研究发现： ZIF‐8/PAN‐COOH NFs对MG的吸附符合拟二级动力学方程，吸附过程可采用Langmuir等温线模型拟合，其对MG的最大吸附容量可达3 604 mg·g^-1。此外，ZIF‐8/PAN‐COOH NFs在染料吸附实验中表现出良好的分离功能和重复利用性。     

具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成

以沸石咪唑类金属有机骨架(ZIF-67)为模板合成了一种新型的中空吸附剂NiCo-LDH@ZIF-67,该吸附剂对甲基橙具有良好的选择吸附性以及可循环性。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱、电子能谱和氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征。 研究了溶液的pH值、甲基橙的初始浓度以及染料与吸附剂作用时间对NiCo-LDH@ZIF-67吸附性能的影响。 结果表明,该吸附剂对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学模型,且吸附等温线符合朗缪尔方程。 当pH值等于4, 吸附时间15 min,吸附剂用量为2400 mg/L时,该吸附剂对甲基橙的最大吸附量可达1766 mg/g,高于之前文献报道的类似吸附剂。 此外,NiCo-LDH@ZIF-67能从甲基橙和亚甲基蓝的混合溶液中选择性吸附甲基橙。     

钴镍笼状双金属氢氧化物/多壁碳纳米管复合材料对环境水样中农药的高效富集北大核心CSCD

建立高效、灵敏的农药分离、富集和检测方法具有重要意义。该实验采用一步法合成了钴基沸石咪唑骨架/多壁碳纳米管(ZIF-67/MWCNTs)复合物,并以该复合物为模板通过溶剂热法合成了钴镍笼状双金属氢氧化物/多壁碳纳米管(CoNi-LDH/MWCNTs)复合材料,将CoNi-LDH/MWCNTs用作固相微萃取(SPME)的纤维涂层富集环境水样中的6种农药,结合高效液相色谱(HPLC)测定了环境水样中的6种农药。通过扫描电镜、能谱分析、红外光谱、粉末X射线衍射和N吸附/脱附对所制备的各种材料进行了表征。利用正交设计试验优化SPME的萃取条件,包括萃取温度、萃取时间、搅拌速率、解吸时间和盐浓度。在最优化的条件下,该方法具有较宽的线性范围(百菌清为0.015~200μg/L,戊唑醇为0.140~200μg/L,毒死蜱为0.250~200μg/L,仲丁灵为0.077~200μg/L,溴氰菊酯为1.445~200μg/L,哒螨灵为0.964~200μg/L)、较低的检出限(0.004~0.434μg/L)和良好的重复性。单个纤维和不同批次纤维间的相对标准偏差(RSD)分别为0.5%~5.7%和0.5%~4.8%。在10.0μg/L和50.0μg/L 2个水平下的加标回收率为83.9%~108.2%,RSD<5.3%。此外,与其他涂层纤维相比,CoNi-LDH/MWCNTs涂层对农药具有更高效的富集能力,这归因于它的高比表面积以及CoNi-LDH/MWCNTs涂层与目标分析物之间存在的π-π堆积作用、疏水作用、阳离子-π相互作用和氢键作用。该方法可以实现环境水样中农药残留的高选择性、高灵敏度及高准确性的分析测定。     

不同尺寸ZIF-8对U(VI)的吸附性能

以经典的金属有机骨架(MOFs)材料ZIF-8为吸附剂,研究尺寸效应对铀吸附性能的影响。 通过3种方法合成不同粒径的ZIF-8,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、表面积与孔隙度分析仪等对其进行了表征,测试了相同条件下不同尺寸的ZIF-8对硝酸铀酰溶液中U(VI)吸附,分别对其吸附过程的动力学和吸附等温线进行了考察,并测试了材料的可重复利用性。 结果表明,成功制备了高结晶性、高纯度的ZIF-8,产物形貌呈菱形十二面体,颗粒均匀,粒径分别为约50 nm、150 nm及2 μm;3种ZIF-8具有单一均匀的微孔结构和与粒径高度相关的比表面积;不同尺寸的ZIF-8均能快速吸附溶液中的U(VI),在室温pH=3下,在70 min左右时即可吸附初始质量浓度为200 mg/L的U(VI)溶液中90%以上U(VI);其中较小尺寸(约50 nm)的ZIF-8吸附性能最好,单位质量ZIF-8吸附U(VI)的饱和吸附量达到520.26 mg/g;ZIF-8对U的吸附动力学上符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,说明ZIF-8对U(VI)的捕获属于化学单层吸附;经过4个吸附-解吸循环后,3种尺寸的ZIF-8均依然保持了70%以上的去除率。     

接枝微粒PMAA/SiO2在水介质中对杀虫剂抗蚜威的吸附机理

以硅胶表面接枝聚甲基丙烯酸(PMAA)的复合型功能微粒PMAA/SiO2为固体吸附剂, 对水介质中的抗蚜威进行了静态吸附实验, 通过考察温度、pH值及盐度(NaCl浓度)对吸附容量的影响, 重点研究了PMAA/SiO2对抗蚜威的吸附机理. 为确认所提出的机理的正确性, 还采用紫外光谱吸收法, 研究了单体甲基丙烯酸与抗蚜威之间的相互作用, 也考察了在非水介质CCl4中PMAA/SiO2对抗蚜威的吸附作用. 研究结果表明, PMAA/SiO2对抗蚜威具有强的吸附作用, 吸附的驱动力是氢键、静电以及疏水相互作用三种作用的协同, 其中主驱动力是静电相互作用. 温度升高, 吸附容量减小; 盐度增大, 吸附容量降低; 当pH<8时, 吸附容量随pH升高而增大; 当pH>8时, 吸附容量随pH升高而减小; 当pH=8 时,吸附容量最大.     

ZIF-8吸附剂上CH4/N2的吸附分离性能与热力学性质

将沸石咪唑酯骨架结构材料应用于抽放煤层甲烷的浓缩净化研究。以三乙胺(TEA)为导向剂,ZnSO₄为金属离子源,水为溶剂,采用水热合成法进行了ZIF-8吸附剂的制备。采用XRD、物理吸附、动态吸附分离和反相气相色谱(IGC)等方法对ZIF-8的物理结构、化学稳定性、吸附分离性能和热力学性质进行了研究。结果表明,ZIF-8具有良好的化学稳定性,能够在强酸、强碱和强极性的溶剂中保持结构的稳定性;在298 K时,ZIF-8对CH₄/N₂的分离因子达到3.4,与活性炭相当,但CH₄、N₂在ZIF-8上的吸附热比在活性炭上低20%左右。