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氯盐近红外光谱分析在生物医学上有着十分重要的意义。本研究应用近红外光谱分析技术,利用Bruker公司TENSER37傅里叶变换近红外光谱仪对氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)和氯化钾(KCl)溶液的近红外光谱进行采集,主要分析了浓度、温度、磁场以及不同氯盐离子对于光谱的影响,并运用化学计量学的方法结合matlab软件编写了光谱异常样品的剔除、光谱数据预处理以及氯盐离子浓度模型的程序,建立了不同种类的氯盐离子浓度的偏最小二乘法(PLS)定量分析模型,并用验证集对模型的预测性能做了评价。本研究的主要工作及结论以下: (1)在室温下对氯化钠、氯化钾、氯化钙水溶液的近红外光谱分析表明:氯盐溶液浓度的变化会影响水分子的氢键而使得溶液的近红外光谱发生变化,氯盐离子会破坏水分子间氢键,并且随着氯盐浓度的增加,水的氢键遭到破坏的程度也会增大;通过选择合理波长区间和等吸光点的方法,可以减小温度的干扰对溶液近红外光谱影响。 (2)通过讨论氯盐溶液中不同氯盐阳离子的离子半径大小、离子电荷数和离子在水中络合效应等因素对近红外光谱的影响,研究其对水分子之间氢键的破坏能力,研究发现对水的氢键破坏能力大小顺序为:CaCl2>NaCl>KCl。 (3)由于静磁场作用下,水分子间的氢键受到磁场洛伦兹力的作用而变化,通过对磁场处理过的水和氯盐溶液近红外光谱分析发现磁场对氯化钠溶液中水分子之间的氢键有一定的破坏作用,并且随着磁场作用时间的增长而增大。 (4)应用化学计量学方法结合matlab软件编写了样品异常光谱剔除,光谱数据预处理和氯盐离子浓度模型的偏最小二乘法(PLS)建模的程序,通过比较不同预处理方法的建模效果以及对建模结果的可靠性验证表明,使用编写的程序所建立的氯盐离子浓度模型可以满足光谱数据分析的要求。 (5)利用偏最小二乘法所建立的氯盐溶液离子浓度模型,分析了影响模型效果的因素,其中预处理方法,建模波长区间和建模时维数的选择对模型的影响最大,最后对模型的效果做了验证。建立的氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)和氯化钾(KCl)溶液的离子浓度模型校正集决定系数(R2)=99.2、99.5、99.7,估计验证均方误差(RMSEE)=3.93、3.44、5.71;验证集决定系数(R2)=99.7、99.3、99.1,交叉验证均方误差(RMSECV)=4.51、3.91、9.48。使用验证集样品对模型的效果检验表明,氯盐离子浓度的最大误差为5.76mg/dL,平均误差为1.83 mg/dL。我们使用偏最小二乘法建立的模型可以很好的对未知溶液的离子浓度进行检测。研究表明,在本文的实验条件下,利用近红外光谱分析技术能够实现较高精度的氯盐离子浓度的估测。