3个紫外混合物

目的:从高度重叠的紫外(UV-Vis)混合物图谱中,分离出3个混合物谱图。

实验条件:

3个染料分别溶解在水中,然后利用紫外可见光谱仪(UV-Vis)得到这三个混合物的纯谱。每个纯谱范围都是从190nm到800nm。

3个纯染料的紫外图片,从190nm - 800nm

3个纯染料的紫外图片,从190nm – 800nm

基于这三个染料的纯谱,我们用计算机生成了15个混合谱,其中每个纯谱在15个混合谱中的浓度是随机的。这15个混合物谱图见下图。

15个含有3个染料的混合物谱图,而且每个混合谱都含有这3个染料。

15个含有3个染料的混合物谱图,而且每个混合谱都含有这3个染料。

结果和讨论:

由于紫外谱图非常宽,而且峰型不是对称的,所以这个混合物体系中,3个染料的谱图严重重叠,从190nm到680nm都是重叠的。就这样的体系,其他任何化学计量法算法,都无能为力。

当我们利用熵最小算法,并利用专门用于紫外等宽谱图的参数,我们成功得到了3个染料的重建纯谱,而且这三个重建纯谱和原始谱图基本一致。重建纯谱见下图。从图上比较,很多谱图的细节,熵最小算法都能重建出来。

熵最小算法得到的3个重建纯谱。和原始纯谱比较,基本一致。

熵最小算法得到的3个重建纯谱。和原始纯谱比较,基本一致。

 可以自豪的说,在这样的一个基本完全重叠的混合物谱图上,我们的熵最小算法能够将其中的每个重建出来,这是非常不容易的。这是其他化学计量法都不能实现的。

———————— 实 际 体 系 应 用 ———————

熵最小算法也紫外谱图中也有实际应用,这是一个含有三个染料的实际反应体系,我们也能在这个实际体系中分离出3个组分来。

由于版权的原因,不能提供原文,详细请看文献:
Gao, F., H. J. Zhang, et al. (2009). “Application of the BTEM family of algorithms to reconstruct individual UV-Vis spectra from multi-component mixtures.” Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 95(1): 94-100.

文献摘要:
The BTEM family of algorithms, BTEM. tBTEM and MREM, were successfully applied to reconstruct the pure component spectra from broad and highly overlapping in-situ UV-Vis spectra. Ten spectra of cell plus water and dye solutions were collected in one semi-batch experiment. In this experiment multiple perturbations of three dyes, namely bromophenol blue, bromocresol green and methyl orange were performed. Good estimated pure spectra, compared to experimental references, were recovered by the application of these three algorithms without recourse to a priori information. Reasonable concentration profiles of the three dyes, compared to their corresponding real concentrations, were achieved by multivariate least square analysis. This contribution demonstrates that: (i) a many-spectra-at-a-time survey of underlying spectral estimates is possible to achieve via the application of MREM without any supervision; and (ii) the BTEM family of algorithms can recover accurate UV-Vis spectral estimates using only non-negativity constraints for absorptivities. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.