ICS71.040.10 N53 中华人民共和国国家标准 GB/T32198—2015 红外光谱定量分析技术通则 Standardpracticeforgeneraltechniquesofinfraredquantitativeanalysis 2015-12-10发布 2016-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语、定义和符号 1 ………………………………………………………………………………………… 4 一般说明 1 ………………………………………………………………………………………………… 5 设备 1 ……………………………………………………………………………………………………… 6 危险性 2 …………………………………………………………………………………………………… 7 红外定量分析测试的注意事项 2 ………………………………………………………………………… 8 单组分分析理论 2 ………………………………………………………………………………………… 9 单组分工作曲线的绘制 3 ………………………………………………………………………………… 10 多组分分析理论 4 ………………………………………………………………………………………… 11 多组分溶液分析 4 ………………………………………………………………………………………… 12 基线 5 ……………………………………………………………………………………………………… 13 单一谱带的测量 5 ………………………………………………………………………………………… 14 基线法 6 …………………………………………………………………………………………………… 15 非溶液分析 7 ……………………………………………………………………………………………… 16 光谱差减法 8 ……………………………………………………………………………………………… 17 计算方法 9 ………………………………………………………………………………………………… 18 比尔定律图中的曲率校正 10 …………………………………………………………………………… 19 统计评估 10 ……………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性附录) 操作指南 12 ………………………………………………………………………… 参考文献 23 …………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T32198—2015 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准参照采用ASTME168—2004《红外光谱定量分析技术通则》。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。 本标准起草单位:中国仪器仪表行业协会、北京大学、北京华云分析仪器研究所有限公司、北京华夏 科创仪器技术有限公司、北京农学院、北京分析仪器研究所。 本标准主要起草人:马雅娟、翁诗甫、高程达、唐青云、张新民、娄兴军。 ⅢGB/T32198—2015 红外光谱定量分析技术通则 1 范围 1.1 本标准规定了红外定量分析中最常用的技术,涉及使用和不使用计算机采集数据和分析数据方面 的内容。 1.2 本标准不涉及实际使用过程中有关的安全问题。用户在使用前,应确定本标准应用的局限性,并 有责任制定适宜的安全及健康规范。有关安全注意事项见第6章和A.4.5.1.3中的注1、A.4.6.1.3中的 注1和A.5.6中的注1。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 ASTME131 分子光谱学相关术语(TerminologyRelatingtoMolecularSpectroscopy) ASTME334 红外微量分析通用技术(PracticesforGeneralTechniquesofInfraredMicroanaly- sis) ASTME932 色散型红外光谱仪的表征与测量性能(PracticeforDescribingandMeasuringPer- formanceofDispersiveInfraredSpectrometers) ASTME1252 红外光谱定性分析技术通则(PracticeforGeneralTechniquesforObtainingIn- fraredSpectraforQualitativeAnalysis) ASTME1421 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪的表征与测量性能:0级和1级填充零[Practice forDescribingandMeasuringPerformanceofFourierTransformInfrared(FT-IR)Spectrometers: LevelZeroandLevelOne] ASTME1655 红外多变量定量分析技术通则(PracticesforInfraredMultivariateQuantitativeAnalysis) 3 术语、定义和符号 ASTME131界定的术语、定义和符号适用于本文件。 4 一般说明 本标准为所有红外光谱工作者提供了一套从准备、操作到计算的红外光谱定量分析技术的指导。 5 设备 5.1 本标准所叙述的红外分析技术的前提是,仪器的质量不仅应符合通用的商业标准,而且还应符合 制造商的技术指标。傅里叶变换仪器和色散型仪器分别参阅ASTME1421和ASTME932,微量分析 参阅ASTME334。 5.2 在开发一种新的光谱方法时,研发人员应描述所用的仪器和仪器的性能,方法的重复性和偏差能 1GB/T32198—2015 够重现。为了便于其他使用者使用该方法,有必要对性能作详细的说明。 6 危险性 本标准的使用者应意识到,有关电气设备、红外样品池、溶剂和其他化学试剂的使用存在危险性,本 标准中所提到的危险性不能代替在某一特定分析过程中所使用的仪器、样品池和化学试剂的危险性。 7 红外定量分析测试的注意事项 7.1 进行红外定量分析通常需要使用到光栅、滤波器、棱镜或干涉仪之类的部件。设计分析方案时,应 遵循以下准则: 7.1.1 总是在仪器最稳定和实验条件能够重复的状态下操作仪器。包括仪器预热时间、标样和样品温 度的平衡,以及仪器性能校准的重现性。校准之后,使用相同的设置进行分析。所有红外仪器均应参照 仪器制造商的建议设定参数。仪器校准之后,采用相同的参数进行测试。 7.1.2 所分析的谱带吸光度值应落在一定的范围内。一般情况下,谱带的吸光度值在0.3~0.8吸光单 位(AU)时,就认为谱带的信噪比足够高了[1]。如果傅里叶变换光谱仪的灵敏度很高,假如基线能够准 确确定,吸光度值较低的谱带也能用于定量分析(见第12章)。因为色散光谱仪[2]和FT-IR光谱仪[3,4] 都存在吸光度非线性的问题,所以应避免使用吸光度高于0.8AU的谱带。测试多组分样品时,吸光度 值可以超出最佳范围[5],但吸光度最好不要超过1.5[2-4]。虽然组分浓度很高,但吸收谱带比较弱,这种 较弱的吸收谱带也可以认为已落在吸光度最佳范围内。 7.1.3 测试样品的溶液光谱能得到最准确的分析结果。对于不太黏稠的液体样品,如果第一个样品测 试完成后,不再改变样品池的位置(样品池位置固定法),就可以得到最佳的测试结果。这是因为每次将 样品池插入样品架的位置不可能完全相同。将样品池固定好,接上管路,样品以流动的方式进入样品 池。如果不能使用流动样品池,每次将样品池插入样品架后,样品架都应该很牢固,不应倾斜和横向 移动。 7.1.4 除非有理由怀疑样品池内存在沉积物或样品池被污染,否则,在样品充足的情况下,最好用下一 个要测试的样品溶液将已测试的样品溶液从液池中冲洗出来。冲洗液池的样品溶液体积至少为进样口 和液池出口之间体积的5倍(越多越好,如20倍)。 7.1.5 对于某些谱带,吸光度最大处的波数随样品浓度而改变。同样的,基线的位置也可能随浓度而 改变。基线位置的选择应十分仔细,要考虑到吸光度最大值处波数的位移。现在的问题是,对于一系列 光谱,在固定波数位置测量吸光度,还是在实际测得的最大吸收峰位置测量吸光度。最好是通过这两种 测量方法的比较,从中选用一种测量方法。 7.1.6 只要有可能,最好直接测量吸光度。可以通过仪器或相关数据处理软件将透射率光谱转换为吸 光度光谱。如果不能得到吸光度光谱,可以通过附录A中的式(A.19)和式(A.20)进行数据转换。 7.1.7 使用样品信息最多的光谱区间,选择吸光度较大的谱带进行分析,此外,其他样品对所测量的谱 带影响应最小。 7.1.8 光谱仪的性能应该很好,在所测试的浓度范围内有线性响应。信噪比(S/N)满足精度要求。 7.1.9 所选择的分析谱带,其吸光度和浓度的线性关系受分子间相互作用、样品的折射率和光谱仪非 线性的影响应最小。 8 单组分分析理论 光谱的定量分析基于比尔-布格-朗伯(以下简称比尔定