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车用乙醇汽油(E10)快速检测方法 近红外光谱法

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2024年4月7日发(作者:长幼霜)

DB12/T XXXXX—2021

附录A

(规范性附录)

车用乙醇汽油(E10)快速检测方法 近红外光谱法

A.1范围

本附录规定了采用近红外光谱法测定车用乙醇汽油(E10)研究法辛烷值(RON)、乙醇含量(体

积分数)、其他有机含氧化合物含量(质量分数)、苯含量(体积分数)、芳烃含量(体积分数)、烯

烃含量(体积分数)、密度的方法。

本附录适用于车用乙醇汽油(E10)质量指标的快速检测。

A.2原理

近红外光谱是指在可见光与中红外光之间的电磁波谱,波数范围为4000cm

-1

-12500cm

-1

。近红外光

谱法是利用含有氢基团(X—H,X为:C,O,N等)化学键的伸缩振动的倍频或合频,以透射或反射

方式获取在近红外区的吸收光谱,通过主成分分析、偏最小二乘法(PLS)等现代化学计量学方法,建

立光谱与质量指标之间的线性或非线性关系(定标模型),从而实现利用光谱信息对待测样品的多种质

量指标的快速测定。

A.3仪器与设备

A.3.1傅立叶变换近红外光谱仪:光谱系统配备具有平面镜电磁驱动干涉功能的动态准直干涉仪。近红

外光谱的有效波长区间应包括4000cm

-1

-12500cm

-1

,光谱分辨率优于2cm

-1

,波数准确度优于±0.03cm

-1

波数重复性优于0.05cm

-1

,扫描速度优于5次/秒。

A.3.2化学计量学软件:使用近红外光谱仪配置的化学计量学软件。至少含偏最小二乘法(PLS)多元

校正算法,具有近红外光谱数据的收集、存储分析和计算功能,采用马氏距离判断样品的异常性以保障

定标模型预测的可靠性。

A.4试剂

石油醚(60℃~90℃):分析纯,用于样品池冲洗。

A.5定标模型的建立和验证

试验室应具备用GB 18351中相关项目仲裁方法进行试验的能力,以便能够进行试验数据的维护,

保证方法准确性。

5

DB12/T XXXXX—2021

A.5.1仪器准备

A.5.1.1仪器性能检查

每次测定试样光谱之前,应按照仪器操作手册检查仪器性能,确保仪器正常运行。

A.5.1.2仪器工作参数设置

按照仪器操作手册设定仪器参数。测定定标集样品、验证集样品和待测试样的光谱时,仪器参数应

一致。

A.5.2样品选择

定标集样品用于建立定标模型。定标模型的样品应具有代表性,应覆盖不同牌号、不同生产企业具

有代表性的车用乙醇汽油,能够覆盖使用该模型预测样品中遇到的样品特性,总体定标样品集样品数不

少于500个。

验证集样品用于验证定标模型的性能。验证集的样品应具有代表性,应覆盖不同牌号、不同生产企

业具有代表性的车用乙醇汽油。

按照“5 取样”方法采集样品。

A.5.3标准测定值

按照表A.1规定的标准方法,测定车用乙醇汽油(E10)定标集和验证集样品的各项质量指标。

表A.1车用乙醇汽油(E10)标准试验方法

项 目

研究法辛烷值(RON)

乙醇含量(体积分数)

其他有机含氧化合物含量(质量分数)

苯含量(体积分数)

芳烃含量(体积分数)

烯烃含量(体积分数)

密度(20℃)

GB/T 5487

NB/SH/T 0663

NB/SH/T 0663

SH/T 0693

GB/T 30519

GB/T 30519

GB/T 1884、GB/T 1885

标准方法

A.5.4光谱采集

以空气为参比,采集背景光谱。样品摇匀后,移取样品置入样品池中,样品注入量满足样品池要求,

并确保光度有效通过样品池且无气泡存在,测量定标集样品光谱。

6

DB12/T XXXXX—2021

A.5.5定标模型建立

利用化学计量学软件,以偏最小二乘法(PLS)建立各项质量指标与光谱数据关系的定标模型,应

符合GB/T 29858要求。用定标集的统计偏差(SEC)评价定标模型的准确性,以SEC是否满足基准标准

的再现性进行评价,计算公式见式(1)。

式中:

SEC

ˆ

i,c

y

i

y

i1

n

2

n1

...................................................................... (1)

y

i

—定标样品集第i个样品标准方法测定值;

ˆ

i,c

—定标样品集第i个样品的指标预测值;

y

n—定标样品数目。

在定标模型建立过程中需要检测并删除界外点(异常值)。根据F/T分布,计算检验值,进行异常

样本的识别与筛除,异常值不得超过定标样品集的10%。

A.5.6定标模型验证

通过验证集样品的吸收光谱数据,利用定标集样品所建立的校正模型,测定验证集样品的各项质量

指标,并与按“A.5.3标准测定值”测定的基准数据进行比较,验证定标模型的分析准确度。近红外光谱

法与标准方法的测定结果之差应满足表A.2准确性要求。

A.5.7定标模型维护

定标模型应进行定期升级维护,根据待分析样品变化情况及时更新定标模型样品集,可将原来定标

模型的验证光谱用于更新定标模型,建议至少每半年一次。

A.6样品测定

A.6.1样品分析前应在室温23℃±5℃下恒定。

A.6.2测量待测样品的近红外光谱,利用相应的定标模型分析待测样品的近红外光谱,即可得出各质量

指标的分析数据和置信度值。

A.6.3每个样品平行测定两次,并计算平均值作为检测结果。

A.7结果报告

A.7.1样品检测结果置信度值不小于80%,则认为正常,报告测定结果。

7

DB12/T XXXXX—2021

A.7.2样品检测结果置信度值小于80%,则认为快速筛查结果异常,须按“5 取样”抽取至少4L样品按

GB 18351规定进行检验。

A.8重复性

由同一操作者,在同一实验室,使用同一台仪器,对同一样品连续测定的两个试验结果之差不应超

过表A.2所列重复性数值。

A.9准确性

近红外光谱法的测定结果,与按照表A.1所列的标准方法的测定结果之差不应超过表A.2所列数值。

表A.2车用乙醇汽油(E10)各项质量指标重复性和准确性

项 目

研究法辛烷值(RON)

乙醇含量(体积分数)/%

其他有机含氧化合物含量(质量分数)/%

苯含量(体积分数)/%

芳烃含量(体积分数)/%

烯烃含量(体积分数)/%

密度(20℃)/(kg/m

3

)

0.2

同NB/SH/T 0663重复性

同NB/SH/T 0663重复性

0.0265(X

0.65

)

0.8

0.5

0.5

重复性 准确性

0.7

同NB/SH/T 0663再现性

同NB/SH/T 0663再现性

0.1229(X

0.65

)

同GB/T 30519再现性

同GB/T 30519再现性

1.2

8

2024年4月7日发(作者:长幼霜)

DB12/T XXXXX—2021

附录A

(规范性附录)

车用乙醇汽油(E10)快速检测方法 近红外光谱法

A.1范围

本附录规定了采用近红外光谱法测定车用乙醇汽油(E10)研究法辛烷值(RON)、乙醇含量(体

积分数)、其他有机含氧化合物含量(质量分数)、苯含量(体积分数)、芳烃含量(体积分数)、烯

烃含量(体积分数)、密度的方法。

本附录适用于车用乙醇汽油(E10)质量指标的快速检测。

A.2原理

近红外光谱是指在可见光与中红外光之间的电磁波谱,波数范围为4000cm

-1

-12500cm

-1

。近红外光

谱法是利用含有氢基团(X—H,X为:C,O,N等)化学键的伸缩振动的倍频或合频,以透射或反射

方式获取在近红外区的吸收光谱,通过主成分分析、偏最小二乘法(PLS)等现代化学计量学方法,建

立光谱与质量指标之间的线性或非线性关系(定标模型),从而实现利用光谱信息对待测样品的多种质

量指标的快速测定。

A.3仪器与设备

A.3.1傅立叶变换近红外光谱仪:光谱系统配备具有平面镜电磁驱动干涉功能的动态准直干涉仪。近红

外光谱的有效波长区间应包括4000cm

-1

-12500cm

-1

,光谱分辨率优于2cm

-1

,波数准确度优于±0.03cm

-1

波数重复性优于0.05cm

-1

,扫描速度优于5次/秒。

A.3.2化学计量学软件:使用近红外光谱仪配置的化学计量学软件。至少含偏最小二乘法(PLS)多元

校正算法,具有近红外光谱数据的收集、存储分析和计算功能,采用马氏距离判断样品的异常性以保障

定标模型预测的可靠性。

A.4试剂

石油醚(60℃~90℃):分析纯,用于样品池冲洗。

A.5定标模型的建立和验证

试验室应具备用GB 18351中相关项目仲裁方法进行试验的能力,以便能够进行试验数据的维护,

保证方法准确性。

5

DB12/T XXXXX—2021

A.5.1仪器准备

A.5.1.1仪器性能检查

每次测定试样光谱之前,应按照仪器操作手册检查仪器性能,确保仪器正常运行。

A.5.1.2仪器工作参数设置

按照仪器操作手册设定仪器参数。测定定标集样品、验证集样品和待测试样的光谱时,仪器参数应

一致。

A.5.2样品选择

定标集样品用于建立定标模型。定标模型的样品应具有代表性,应覆盖不同牌号、不同生产企业具

有代表性的车用乙醇汽油,能够覆盖使用该模型预测样品中遇到的样品特性,总体定标样品集样品数不

少于500个。

验证集样品用于验证定标模型的性能。验证集的样品应具有代表性,应覆盖不同牌号、不同生产企

业具有代表性的车用乙醇汽油。

按照“5 取样”方法采集样品。

A.5.3标准测定值

按照表A.1规定的标准方法,测定车用乙醇汽油(E10)定标集和验证集样品的各项质量指标。

表A.1车用乙醇汽油(E10)标准试验方法

项 目

研究法辛烷值(RON)

乙醇含量(体积分数)

其他有机含氧化合物含量(质量分数)

苯含量(体积分数)

芳烃含量(体积分数)

烯烃含量(体积分数)

密度(20℃)

GB/T 5487

NB/SH/T 0663

NB/SH/T 0663

SH/T 0693

GB/T 30519

GB/T 30519

GB/T 1884、GB/T 1885

标准方法

A.5.4光谱采集

以空气为参比,采集背景光谱。样品摇匀后,移取样品置入样品池中,样品注入量满足样品池要求,

并确保光度有效通过样品池且无气泡存在,测量定标集样品光谱。

6

DB12/T XXXXX—2021

A.5.5定标模型建立

利用化学计量学软件,以偏最小二乘法(PLS)建立各项质量指标与光谱数据关系的定标模型,应

符合GB/T 29858要求。用定标集的统计偏差(SEC)评价定标模型的准确性,以SEC是否满足基准标准

的再现性进行评价,计算公式见式(1)。

式中:

SEC

ˆ

i,c

y

i

y

i1

n

2

n1

...................................................................... (1)

y

i

—定标样品集第i个样品标准方法测定值;

ˆ

i,c

—定标样品集第i个样品的指标预测值;

y

n—定标样品数目。

在定标模型建立过程中需要检测并删除界外点(异常值)。根据F/T分布,计算检验值,进行异常

样本的识别与筛除,异常值不得超过定标样品集的10%。

A.5.6定标模型验证

通过验证集样品的吸收光谱数据,利用定标集样品所建立的校正模型,测定验证集样品的各项质量

指标,并与按“A.5.3标准测定值”测定的基准数据进行比较,验证定标模型的分析准确度。近红外光谱

法与标准方法的测定结果之差应满足表A.2准确性要求。

A.5.7定标模型维护

定标模型应进行定期升级维护,根据待分析样品变化情况及时更新定标模型样品集,可将原来定标

模型的验证光谱用于更新定标模型,建议至少每半年一次。

A.6样品测定

A.6.1样品分析前应在室温23℃±5℃下恒定。

A.6.2测量待测样品的近红外光谱,利用相应的定标模型分析待测样品的近红外光谱,即可得出各质量

指标的分析数据和置信度值。

A.6.3每个样品平行测定两次,并计算平均值作为检测结果。

A.7结果报告

A.7.1样品检测结果置信度值不小于80%,则认为正常,报告测定结果。

7

DB12/T XXXXX—2021

A.7.2样品检测结果置信度值小于80%,则认为快速筛查结果异常,须按“5 取样”抽取至少4L样品按

GB 18351规定进行检验。

A.8重复性

由同一操作者,在同一实验室,使用同一台仪器,对同一样品连续测定的两个试验结果之差不应超

过表A.2所列重复性数值。

A.9准确性

近红外光谱法的测定结果,与按照表A.1所列的标准方法的测定结果之差不应超过表A.2所列数值。

表A.2车用乙醇汽油(E10)各项质量指标重复性和准确性

项 目

研究法辛烷值(RON)

乙醇含量(体积分数)/%

其他有机含氧化合物含量(质量分数)/%

苯含量(体积分数)/%

芳烃含量(体积分数)/%

烯烃含量(体积分数)/%

密度(20℃)/(kg/m

3

)

0.2

同NB/SH/T 0663重复性

同NB/SH/T 0663重复性

0.0265(X

0.65

)

0.8

0.5

0.5

重复性 准确性

0.7

同NB/SH/T 0663再现性

同NB/SH/T 0663再现性

0.1229(X

0.65

)

同GB/T 30519再现性

同GB/T 30519再现性

1.2

8

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