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基于显微共焦拉曼光谱的润滑油化学指纹特性研究

屈佩玲  
【摘要】:随着经济全球化以及海洋运输的迅速发展,原油及成品油的贸易量持续增长。海洋溢油事故时有发生,溢油污染的防治备受关注。其中,涉及润滑油的含油污水排放所导致的环境污染也不容忽视。另一方面,润滑油对于节能减排具有重要意义,不仅需求量大,而且种类繁多。不同厂家生产的润滑油性能及外观可能相近,但基础油及添加剂的结构组成却未必相同。如果混用,通常导致润滑性能的显著下降。因此,润滑油的指纹研究对于不同产品的快速区分以及含油污水的溯源具有重要意义。与红外光谱、气相色谱等鉴别方法相比,拉曼光谱具有简捷方便、样品无损伤等特点,已在诸多领域得到广泛应用。 本论文采用显微共焦拉曼光谱法探究7种润滑油以及3种添加剂样品的拉曼指纹特性。首先采集了同时包含荧光特征及拉曼细节的化学指纹,将拉曼指纹信息转化为多维空问矢量点,采用欧氏距离、4阶明科夫斯基距离作为判据,通过最远邻元素法和中位数法放分别对不同样品的盲样及已知油样进行聚类分析。结果表明,7种润滑油以及3种添加剂样品均得到正确聚类。选取各润滑油及添加剂样品在1200-1800cm-1、2700-3500cm-1两个波数范围的拉曼指纹数据,分别进行贝叶斯判别分析;结果显示,判别正确率分别为96.67%和100%,表明所测定的润滑油样品在2700-3500cm-1范围的拉曼数据包含了较为丰富的样品指纹信息,更适合进行判别分析。对各样品数据进行了主成分分析,提取出三个主成分,第一、第二、第三主成分特征值贡献率分别为81.09、14.37、3.76%,三个主成分特征值的累计贡献率达99.22%。 采用6阶多项式拟合方法进行样品荧光背底的扣除,得到主要包含样品拉曼信息的指纹谱;采用块距离、1阶明科夫斯基距离作为判据,通过ward法进行系统聚类分析,7种润滑油以及3种添加剂样品也全部得到了正确聚类。 综上所述,采用拉曼指纹进行润滑油及添加剂产品的鉴别研究,不仅简便快捷,而且准确性高,可为润滑油相关产品的指纹库建设以及快速鉴别提供重要的理论依据和实践参考。


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