20世紀(jì)50年代,**臺(tái)近紅外分光光度計(jì)在美國誕生,近紅外分析技術(shù)開始進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。90年代以后,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和化學(xué)計(jì)量學(xué)知識(shí)的不斷完善,近紅外光譜分析技術(shù)也得到了日益**的應(yīng)用,并成為當(dāng)今發(fā)展*為迅速的分析技術(shù)之一。目前,近紅外分析技術(shù)正**的應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、石油、化工、紡織、醫(yī)藥、**、林業(yè)及木材加工等眾多領(lǐng)域。

20世紀(jì)80年代,國外學(xué)者研究了利用近紅外技術(shù)測(cè)定硫酸鹽漿的卡伯值,并獲得了良好的測(cè)定效果。自此以后,近紅外技術(shù)開始在制漿造紙領(lǐng)域內(nèi)**應(yīng)用起來。到目前為止,國外有關(guān)近紅外在制漿造紙領(lǐng)域的研究和應(yīng)用已經(jīng)比較成熟,成為了一種快速、實(shí)時(shí)成分分析和過程控制的先導(dǎo)技術(shù)。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代,近紅外光譜分析技術(shù)(NIR)作為一門現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)在制漿造紙行業(yè)的應(yīng)用也很**。目前,在造紙行業(yè)中,紅外光譜主要用于對(duì)纖維素、半纖維素、木素作定性分析和結(jié)構(gòu)分析;研究纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu);測(cè)定紙漿Kappa值;測(cè)混合纖維的構(gòu)成;探測(cè)熱磨機(jī)械漿的光返黃;測(cè)紙張的勻度;測(cè)量紙頁的水分和紙板的重量,檢查紙張結(jié)構(gòu);確定紙頁內(nèi)的水分含量與分布;確定紙漿中針葉木的含量;以及測(cè)量蒸煮鍋放管線中紙漿的卡伯值的對(duì)數(shù)。另外,紅外光譜技術(shù)還可用來測(cè)量漿中雜質(zhì):用紅外光譜測(cè)定硫酸鹽漿中的塵埃點(diǎn),用漫反射光譜線外分析紙漿中的聚合物雜質(zhì);估算紙漿中的硬度;測(cè)量涂布的孔隙率和涂布量,測(cè)硅酮涂布量;監(jiān)測(cè)紙頁的樹脂層;監(jiān)測(cè)紙漿棉短絨混合物的卡伯值;檢測(cè)木纖維中的蠟和苯酚甲醛樹脂含量;檢測(cè)絨毛漿中的吸冰劑含量以及檢測(cè)涂布紙的涂布層。國外,近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用得較早且較多的是對(duì)紙漿木材的紙漿產(chǎn)量和化學(xué)組成等的預(yù)測(cè)。

利用近紅外光譜技術(shù)快速測(cè)定木材水分和氣干密度

采用PLS方法建立針葉木和闊葉木混合模型(即木材模型)和桉木無性系模型,考察樹種對(duì)模型質(zhì)量和預(yù)測(cè)結(jié)果的影響;以決定系數(shù)(R2)、交叉驗(yàn)證均方根偏差(RMSECV)、殘留預(yù)測(cè)偏差(RPD)和偏移等4個(gè)統(tǒng)計(jì)量來評(píng)價(jià)校正模型的質(zhì)量。研究結(jié)果表明,水分含量模型的R2都接近100%,水分含量模型的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的相關(guān)性極好;模型的RMSECV值都小于標(biāo)準(zhǔn)方法的誤差,RPD值也都大于10,模型質(zhì)量極好,水分模型對(duì)樣品的預(yù)測(cè)偏差也都小于標(biāo)準(zhǔn)誤差。氣干密度模型的R2為0.976、RMSECV值為0.0152g/cm3、RPD值為6.47,模型質(zhì)量好。氣干密度模型對(duì)樣品的檢測(cè)分析結(jié)果偏差為(-0.019~0.02)g/cm2,預(yù)測(cè)效果很好。水分和氣干密度模型的含量分布都比較均勻,可以采用近紅外光譜技術(shù)快速測(cè)定木材水分和氣干密度。

近紅外光譜法快速測(cè)定木材纖維素、戊聚糖和木質(zhì)素含量

將106種木材原料,其中包括85種闊葉木和21種針葉木木材削成木片后用原料粉碎機(jī)分別磨成細(xì)末并用振動(dòng)篩篩分出40~60目的木粉,再將木粉試樣分別裝入潔凈的自封塑料袋中平衡水分后用于化學(xué)和近紅外光譜分析。采用德國Bruker公司的MPA II型傅里葉變換近紅外光譜儀漫反射方式在波數(shù)區(qū)間(12500~3600)cm-1內(nèi)采集樣品的近紅外光譜圖,儀器的掃描次數(shù)為64次、分辨率為8cm-1。

樣品分成兩集,一集用于交叉驗(yàn)證,另一集用于檢測(cè)分析。采用OPUS軟件對(duì)漫反射光譜圖進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)+矢量歸一化(SNV)和一階導(dǎo)數(shù)+多元散射校正(MSC)預(yù)處理后,選擇(7502~5446)cm-1、(4601~4247)cm-1和(6102~4597)cm-1區(qū)間,利用偏*小二乘法(PLS)和完全交叉驗(yàn)證方式建立樣品纖維素、戊聚糖、Klason木質(zhì)素含量和光譜數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性模型。纖維素、戊聚糖和Klason木質(zhì)素模型準(zhǔn)確性和預(yù)測(cè)效果較好。近紅外光譜法可以用來快速測(cè)定纖維素、戊聚糖和Klason木質(zhì)素含量。

利用NIR技術(shù)測(cè)定脫墨漿的殘余油墨

廢紙脫墨效率評(píng)價(jià)方法的研究是廢紙脫墨研究中一個(gè)極其重要的組成部分,目前常采用Eric法測(cè)定脫墨漿中的殘余油墨,該方法的**是利用近紅外光譜技術(shù)測(cè)定脫墨漿中油墨的濃度。在波長(zhǎng)1000nm左右時(shí),測(cè)出的吸收系數(shù)主要反映了油墨的含量(濃度),因此需測(cè)定回用漿中油墨的濃度時(shí),就可以在波長(zhǎng)1000nm測(cè)定其吸收系數(shù)。

近紅外光譜分析技術(shù)作為迅速崛起的光譜分析技術(shù),在分析測(cè)試領(lǐng)域中所起的作用越來越引起人們的關(guān)注。近紅外光譜分析技術(shù)作為鑒定漿料和紙張?zhí)匦缘闹匾页Ｓ檬侄沃?其檢測(cè)領(lǐng)域涵蓋了制漿造紙工業(yè)的諸多方面,從預(yù)測(cè)原料特性、到檢測(cè)漿料性能、再到分析紙張和填料組成以及監(jiān)測(cè)紙張衰變等領(lǐng)域,紅外光譜分析都具有獨(dú)到之處。近紅外在制漿造紙領(lǐng)域的研究和應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟,成為了一種快速、實(shí)時(shí)成分分析和過程控制的先導(dǎo)技術(shù),從而推動(dòng)我國造紙行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步與發(fā)展。