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《山东大学》 2005年
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固液界面吸附及火灾物证鉴定中新分析方法的研究

杨段玲  
【摘要】:本学位论文由三部分构成:化学计量学方法在界面吸附与混合表面 活性剂溶液平衡研究中的应用、压电传感器实时检测蛋白质、表面活性 剂的吸附过程以及密度波效应研究、纵火案中物证分析数据的计算机辅 助鉴定,具体内容如下: 1) 表面活性剂在固/液界面上的吸附在许多工业应用中起重要作用, 如洗涤剂、三次采油、表面润湿、乳化剂、腐蚀与防腐、泡沫及其控制、 分离过程、矿物浮选等。表面活性剂具有在界面定性吸附的特点,从而 显著改变界面的物理化学性质。在实际应用中,通常使用复配表面活性 剂而很少应用纯品,因为混合表面活性剂价格便宜,性能更佳。本论文 从分析方法的改进为出发点,将化学计量学的数据处理方法引入吸附研 究中,找出了文献报道中吸附量重现性较差的原因,利用多元线性回归、 Kalman滤波法方法,成功地消除了残留在溶液中的粒子的光散射对光度 法测定吸附量的干扰,实现了混合表面活性剂吸附体系中吸附量的同时 测定。实际测量了十二烷基苯磺酸钠和Triton X-100在纳米三氧化二铝 表面;氯代十六烷基吡啶和Triton X-100在纳米二氧化硅表面上吸附特 性.如果不扣除粒子散射的影响,Triton X-100在纳米三氧化二铝表面上 的吸附量为负值,变化不定的散射影响可以用化学计量学方法简便、准 确的予以消除,展示该方法在吸附研究中的实用性。并结合压电传感器 对混合吸附过程进行了检测,获得有关吸附动力学和热力学的参数。 2) 阴、阳离子表面活性剂之间存在强烈的相互作用,在溶液中存在 较为复杂的平衡关系,本文应用主成分分析方法研究了氯代十六烷基吡 啶与十二烷基苯磺酸钠的混合体系,提出了一套数据处理方法,通过解 析溶液的光谱数据分析,确定了体系中的组分数、测定了沉淀的Ksp、 形成缔合物的平衡常数、溶解度以及不能直接测量的吸收光谱,展示计 量学方法萃取有用化学信息的能力。 3) 压电传感器是一种高灵敏的质量型化学传感器,它在液相中振荡时 其响应参数也受溶液性质的影响,测试池的设计是压电传感器实验中一 个重要的方面。本文首次报道一种由液体密度变化引起的纵波效应,用 山东大学博士学位论文 阻抗分析法详细研究了这种密度波对压电石英晶体响应值的影响,发现 传感器响应值的精细结构,在对密度波全面考察的基础上,提出了一个 等效电路模型拟合传感.器的响应特性,推导出在密度波存在时传感器的 响应关系式,对等效电路参数之间存在的相位差、密度波中出现二次谐 波和三次谐波进行了理论分析。此外还观测到一个目前还难以解释的奇 异阻抗频谱曲线,在阻抗频谱曲线中观察到位置随密度周期性变化的小 肩峰。作为潜在误差源的密度波,如果没有得到有效消除,传感器会产 生预料不到的响应,造成实验假相。在改进型的检测池设计中得到了有 效的消除,改善了液相中压电石英晶体的响应稳定性。 4)蛋白质吸附特性研究对基础理论与实际应用具有重要的意义。本 文利用液隔电极式压电传感器实时监测了纤维蛋白原在石英表面的非 特异性吸附,提出一个包括吸附、脱附和从可逆吸附向不可逆吸附转化 的动力学模型,并推出一套叠代算法求解较为复杂的动力学方程,得出 纤维蛋白原在石英表面吸附过程中的吸附速率常数、脱附速率常数和转 化速率常数分别是、。==(5.03士0.92)xlo3 mol一l.L.s一1,无d二(6.76士 0.76)xlo一35一’和无r=(5.32土0.21)x 10一45一’。并对本模型与Langumir 吸附模型之间的联系和区别进行了讨论。 5)纵火是一种人为的故意用火来毁坏财产的行为,通常用助燃剂来 增加燃烧的速度和强度,分析工作者的挑战之一是检验从火灾现场搜集 到的物证,达到能够准确区分或低或高浓度的助燃剂。因此,在嫌疑纵 火案中,确定是否含有助燃油,如果含有助燃油,对其种类进行判别和 区分,甚至更细致的区分其来源,在认定纵火案及犯罪嫌疑人中是非常 有意义的,对侦破案件的极大的证明作用。本文应用统计方法中的聚类 分析和判别分析对大量样品的色谱数据进行了分类、判别,对不完全燃 烧的汽油、柴油样品能够准确区分:对未燃烧的样品可以进行来源分析, 取得良好的实用效果,增加了纵火案中助燃油的证据价值,为纵火案的侦 破提供有力的证据。 关键词:界面吸附,化学计量学,压电传感器、密度波、等效电路模型、 动力学模型、模式识别与判别分析、纵火。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:D918

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【参考文献】
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