應(yīng)用背景

甲醇汽油是在普通汽油基礎(chǔ)上添加一定比例的甲醇和其它添加劑構(gòu)成的“調(diào)和油”。甲醇汽油分類方法有多種，其中一種是按照甲醇的含量，將其分為三類：低醇汽油（M3-M5）、中醇汽油（M15-M30）和高醇汽油（M85-M100），M后的數(shù)字表示甲醇汽油中甲醇的體積百分比。添加甲醇的優(yōu)點(diǎn)在于能改良普通汽油的品質(zhì)，能提高汽油的辛烷值。同普通汽油、柴油相比，甲醇汽油在相同條件下燃燒更充分，尾氣中常規(guī)CO等污染物與PM2.5微粒排放明顯降低。

甲醇添加比例不同，其燃燒性能和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也不同。低比例的汽油無須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和裝置進(jìn)行改造，可直接使用。中等比例的甲醇汽油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有一定要求，且往往需要添加對(duì)應(yīng)的助溶劑，高比例的甲醇汽油則不能與普通汽油通用，且需要改造發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。在普通發(fā)動(dòng)機(jī)里使用錯(cuò)誤比例的甲醇汽油會(huì)導(dǎo)致汽油熱值下降，且容易產(chǎn)生氣阻影響供油，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)密封系統(tǒng)容易產(chǎn)生腐蝕和磨損等不良影響。所以世界很多地方都將甲醇含量作為甲醇汽油的一個(gè)核心指標(biāo)，對(duì)其含量都有嚴(yán)格規(guī)定。

準(zhǔn)確、高效的檢測(cè)甲醇含量對(duì)于甲醇汽油生產(chǎn)質(zhì)量控制與市場(chǎng)產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)都有重要幫助。甲醇汽油的經(jīng)典檢測(cè)方法是氣相色譜法，但該方法因?yàn)榍疤幚矸爆崳瑯?biāo)定復(fù)雜，測(cè)試周期長等原因，測(cè)試效率低下，難以實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。近紅外光譜法可以實(shí)現(xiàn)甲醇含量的快速測(cè)定，但因?yàn)槠椭衅渌碱惻c甲醇的近紅外光譜差異不大，測(cè)試結(jié)果很容易受其他醇類含量波動(dòng)的干擾。浙江大學(xué)的戴連奎教授發(fā)現(xiàn)，基于海洋光學(xué)的便攜式拉曼光譜儀，可以快速、無損和高校的檢測(cè)甲醇汽油含量。

 

測(cè)量過程與方法

戴連奎教授使用光纖光譜儀測(cè)量了一系列甲醇汽油樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)。光譜儀采用高靈敏度的制冷CCD探測(cè)器，體積小巧，。有關(guān)該光譜儀的詳細(xì)參數(shù)請(qǐng)登錄海洋光學(xué)網(wǎng)站上查詢。

實(shí)驗(yàn)中光譜測(cè)量范圍是0-2100cm-1，積分時(shí)間為25s，激光器中心波長是785nm，采樣池尾10mm石英比色皿。樣品放入比色皿后，激光通過激發(fā)光纖到達(dá)光纖探頭，照射樣品后產(chǎn)生拉曼信號(hào)，再經(jīng)過光纖探頭收集，經(jīng)過收集光纖進(jìn)入光譜儀，信號(hào)扣除暗背景后得到樣本原始拉曼信號(hào)。

汽油樣本使用煉油廠提供的多份90#和93#汽油作為基礎(chǔ)油樣，然后加入分析純度大于99.5%的無水甲醇，配置成體積分?jǐn)?shù)從10%到90%一系列不同甲醇含量的甲醇汽油樣品。由于含水量極少，在室溫下待測(cè)甲醇汽油樣品未發(fā)生明顯分層，所以實(shí)驗(yàn)中無需再添加額外的助溶劑。

為準(zhǔn)確提取光譜有效信息，原始拉曼光譜需要進(jìn)行預(yù)處理，主要步驟包括譜段選擇、平滑除噪、熒光背景消除和標(biāo)準(zhǔn)歸一化等，標(biāo)準(zhǔn)歸一化選擇了飽和烴特征峰（1460cm-1）強(qiáng)度作為基準(zhǔn)光強(qiáng)。