浅析掌上激光拉曼光谱仪检测液体危险化学品获奖科研报告

浅析掌上激光拉曼光谱仪检测液体危险化学品获奖科研报告摘

要：拉曼光谱技术在实际使用前，不需要处理待测样品，而且操作十分便利，并不会受到干扰，所以在生物医药、环境监测、材料学等领域都得到了广泛应用。本文对掌上激光拉曼光谱仪检测液体危险化学品进行浅析，并且对不同种类液体危险化学品进行了检测，考察了会影响拉曼光谱仪检测结果的相关因素，包括检测液体积、容器材质、积分时间、光照条件等，对分析条件进行了优化，对不同危险化学品拉曼光谱峰进行谱图分析，能够更具峰值强弱、峰位、峰数量等识别液体，在码头、火车站、客运站、飞机场等人流密集处有良好的应用效果。

关键词：掌上激光拉曼光谱仪;液体;危险化学品

在飞机场、商场、火车站等人流密集地区法律法规明令禁止携带危险化学品，以免造成社会恐慌，威胁到公众生命安全，而且相关部门还要对旅客随身携带的物品进行安全检查。现阶段，在进行安全检查时是利用X射线安检机实现的，工作人员能够通过图像看到箱包中的物品，并且根据日常的工作经验能够从形态、外观对物品的安全性进行判断。但是在观察危险化学品时会给工作人员的判断力造成一定困难，导致工作人员无法准确判断物品属性，而且X射线安检机占地面积大，难以携带，只能进行静态安检。针对于这些问题，掌上激光拉曼光谱仪给出了答案，除了具备更加精准、快速、无损等优势外，而且重量轻，占地面积小，使用范围十分广泛，可以对剧毒、易燃易爆等危险化学品进行良好检测。

1.实验部分

1.1仪器

所需要的仪器包括掌上激光拉曼光谱仪一台，激发波长为785nm，积分时间为200ms，光谱的采集范围是300至2300cm-1，而且激光的输出功率为60-70mw。

1.2试剂

本次所应用到的试剂很多，包括环已烷、正庚烷、正已烷、四氯化碳、二氯甲烷、1，1，2-三氯乙烷、二硫化碳、二甲苯、丙酮、冰乙酸、1，1，1-三氯乙烷、乙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、丙三醇、异丙醇、石油醚、1，4-二氧六环、四氢呋喃、1，2-丙二醇、乙醚、异戊醇、二甲基砜、苯甲酸乙酯、一缩二乙二醇、邻苯二甲酸丁酯、乙酸丁酯、2-丁酮、浓盐酸、甲醇、正丁醇、苄腈、浓硫酸、二乙胺等。

1.3激光曼光谱仪检测

在1.5mL的玻璃瓶中加入溶剂为500μL的待测溶液，并将放入溶液的玻璃瓶放置在掌上激光拉曼光谱仪的采样窗口上，将积分时间设置为200ms，最后对其进行检测。

2.結果与讨论

2.1容器材质

将塑料试管以及玻璃样品瓶作为容器，对这两个空容器进行检测，并没有检测到拉曼光谱峰，紧接着将500μL的环乙烷溶液分别加入到塑料试管以及玻璃样品瓶中，对二者进行检测，并且对重叠图谱进行比较。进过观察可知，塑料试管以及玻璃样品瓶中正已烷检测谱图大致一样，相似度接近95%，这就表示塑料试管以及玻璃样品瓶不会对检测结果产生过多影响。所以，为了使操作更加便捷，就可以选择容积为1.5mL的玻璃样品瓶当做容器。

在飞机场、商场、火车站等人流密集地区进行安检时酱油、陈醋、饮料、酒等一般是由塑料瓶或玻璃瓶进行包装的。在此次研究中，分别做了两次检测，第一次是对原包装中的液体进行检测，第二次是将溶液取出后置入容积为1.5mL的玻璃样品瓶中进行检测，在对两次检测结果进行比对后发现，绝大多数的塑料试管以及玻璃样品瓶不会对检测结果产生过多影响，所以对于透明度好、厚度较小的包装瓶可以对其进行直接检测，使操作过程更加快捷，更加方便，可以在极短的时间内快速完成检测嫌疑物品的任务。但是也有一些酒和饮料是由棕色玻璃瓶包装的，对这种溶液进行检测会使玻璃样品瓶的检测结果与实际检测结果出现偏差，其原因是由于棕色瓶子自身会形成拉曼光谱峰。所以为了减少检测误差，就要建立完善的拉曼光谱样品库，在此过程中要对玻璃样品瓶以及原包装中的溶剂进行检测，形成两个不同的数据库，这样可以使检测结果更加可靠、更加科学。

2.2检测液的体积

将10μL到100μL的乙醇溶剂分成不同段加入到玻璃样品瓶中，并且将其放置在掌上激光拉曼光谱仪的采样窗口上进行检测，如果样品量比较少，会使得检验不具备良好的重现性，在乙醇溶剂小于40μL时，不能得到拉曼光谱信号;当乙醇溶剂为60μL时，要想检测出乙醇就要进行准确聚焦，需要工作人员具备较高的技术水平;当乙醇溶剂超过500μL时，将其放置在拉曼光谱仪的采样窗口就能进行快速检测。所以在进行检测时，将500μL的待测溶剂加入到玻璃样品瓶中即可。

2.3光照条件

在不同的光照条件下进行检测，分别为室内、暗室以及光照下通过掌上激光拉曼光谱仪对乙醇进行检测。经过观察后可知，在暗室中对乙醇进行检测，谱图基线十分平滑，不会有过多起伏，而且峰型比较好;在室内对乙醇进行检测，谱图基线的噪声具有明显变化，而且和目标物特征峰进行比对可知强度较弱，可以将影响忽略不计;在光照下对乙醇进行检测，谱图基线出现一定变动，而且基线的噪声也随之增高，此外和目标物特征峰进行比对可知强度逐步降低，噪声会对目标物特征峰产生一定干扰，这就表示在光照环境下会对拉曼光谱产生较大影响，会让结果与实际情况出现误差，所以最好要避开光照条件。

2.4积分时间

积分时间从10ms到1000ms分成5个时间段，对乙醇拉曼光谱进行检测，从检测过程中可以看出，在积分时间不断增长期间，谱图基线噪声正在一点点降低，而且平滑度也在不断提升。但有一点需要注意，那就是当积分时间在200ms或者更多时，拉曼光谱图变化并不明显，所以积分时间可以选择在200ms时为最佳。

2.5不同液体危险化学品拉曼光谱分析

取不同液体危险化学品各500μL，讲这些试剂加入到容积为1.5mL的玻璃样品瓶中进行检测，检测环境为暗室环境，积分时间为200ms。对甲醇以及丙酮分别进行了检测，检测内容包括优级纯、分析纯以及色谱纯这三种拉曼光谱，经过比较可知分析纯和以上纯度的光谱图并无太大区别，几乎可以将杂质干扰不计入到检测结果之内，所以采集拉曼光谱的数据试剂为分析纯。专家在对拉曼光谱进行深入研究后表示拉曼光谱为分子振动-转动光谱，但是因为具有不同的分子结构，使得振动方式存在较大差异。通过拉曼光谱数据能够对分子振动-转动情况进行判断，这样就能够对分子物质特征进行良好判断。在此次研究的不同液体危险化学品中，除了浓盐酸拉曼光谱外，其余液体危险化学品都检测出了拉曼特征峰，在峰位、峰的数量上都有很大不同，这样就能对这些化学品实现精准鉴定。

结束语：

综上所述，本文对掌上激光拉曼光谱仪检测液体危险化学品进行了深入分析，检测了约40余种液体危险化学品，分析结果显示最佳检测