[发明专利]一种测量痕量金属离子浓度的方法和装置

说明书

本发明提供了一种测量痕量金属离子浓度的方法和装置，该方法包括：S1，根据包含痕量金属离子的溶液在全波段的吸光度，使用预测均方根误差获取所述全波段内的最优波长区间；S2，通过相关系数法获取所述最优波长区间内测量所述痕量金属离子浓度的有效波长点。通过采用间隔‑相关系数偏最小二乘法，快速高效地去除高浓度基体离子的敏感区域和空白信息区域，剔除非线性强、信息量少、被基体离子掩蔽的波长点，最大程度地保留痕量待测离子完整可用的信息，减小高浓度基体离子对痕量待测离子的干扰，同时保持待测离子的灵敏度，减少变量个数，提高模型的精度和实时性。

技术领域

本发明涉及紫外可见光谱定量分析领域，具体涉及一种测量痕量金属离子浓度的方法和装置。

背景技术

在湿法冶金工艺中，料液浸出液存在着金属离子种类多、浓度比大等特点，这些特性相近的、共存的金属离子产生的信号掩蔽和重叠现象给高浓度比背景下痕量金属离子浓度的测量带来极大挑战。

紫外可见分光光度法是在190～800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。近年来，紫外可见分光光度法由于其灵敏度高、重现性好及适合在线分析等特点，已被广泛应用于多金属离子分析测定领域。根据冶炼工序浸出液中金属离子浓度比大的特点，以及在线检测时对检测仪器快速性、稳定性、低成本等要求，紫外可见分光光度法适用于测量料液浸出液中痕量金属离子的浓度。

传统建模方法通常使用全波段波长变量进行偏最小二乘(PLS)建模。但是，由于高浓度的基体离子与痕量待测金属离子化学性质相近，二者光谱信号重叠，溶液的吸光度与浓度在部分波长段呈现很强的非线性，因此无法通过全波段信息实现痕量待测金属离子浓度的测定，需要对高浓度比背景下的痕量金属离子混合溶液的吸光度进行特征提取，选择有效波长点进行建模。

现有技术中常用的特征变量选择方法主要有：间隔偏最小二乘法(iPLS)、联合区间偏最小二乘法(siPLS)、蒙特卡罗无信息变量消除方法(MC-UVE)和竞争性自适应加权算法(CARS)等。但这些方法在高浓度比的背景下都不能很好地进行波长筛选。iPLS方法与siPLS方法都是对区间波段进行选择，并未对每个波长点进行分析，可能选中对模型贡献度高的波长点附近的贡献度低的点；MC-UVE方法与CARS方法虽然能对每个波长点进行分析，但MC-UVE方法对样本抽取的过程中随机性较大，导致变量稳定性指标计算不准确，且其旨在剔除光谱中的噪声波长点，对去除对建模贡献度低的非噪声点时存在较大局限性；而CARS方法在基体离子波峰处的指标较好，易将基体离子信息波长点选入，而使得模型精度低。

发明内容

针对高浓度比背景下的多金属离子混合溶液中痕量待测离子的非线性强、加和性差、检测信号重叠等检测难题，本发明提供了一种测量痕量金属离子浓度的方法和装置。

本发明提供的测量痕量金属离子浓度的方法，包括：S1，根据包含痕量金属离子的溶液在全波段的吸光度，使用预测均方根误差获取所述全波段内的最优波长区间；S2，通过相关系数法获取所述最优波长区间内测量所述痕量金属离子浓度的有效波长点。

其中，所述测量痕量金属离子浓度的方法还包括：S3，对所述有效波长点通过PLS建模，建立浓度与所述溶液的吸光度之间的回归模型，分离计算得到所述痕量金属离子的浓度值。

其中，所述步骤S1包括：S11，将所述全波段分为多个子区间，通过PLS建模获取每个所述子区间模型的预测均方根误差；S12，将所述预测均方根误差从小到大的多个所述子区间合并，获取所述最优波长区间。