[发明专利]一种针对煤可溶有机质的化学计量学分析方法

说明书

本发明公开了一种针对煤可溶有机质的化学计量学分析方法，用于对煤可溶有机质的GC/MS、TOF‐MS和Orbitrap‐MS数据进行高效、全面的分析，首先使用Mass Profiler Professional(MPP)软件ID浏览器功能并与NIST谱图库标准谱图检索对照获得热溶物可测组分中化合物的结构信息，随后依次使用R语言编程实现质谱数据的主成分分析和系统聚类分析，探讨了煤可溶有机质Orbitrap MS分析得到的化合物族组成及元素组成信息；基于热溶物中化合物在元素组成和含量上的差异得到样品分类信息；在分类基础上，使用倍数变化和t检验得到类间差异化合物；通过分子量分布、碳原子数和等效双键数分布、等效双键数和相对含量的分布探讨类内差异；本发明可以对复杂的煤分子结构做到分子水平上较全面和高效的表征与统计分析。

技术领域

本发明属于化学计量学技术领域，应用于煤可溶有机质的质谱数据分析，尤其涉及一种针对煤可溶有机质的化学计量学分析方法。

背景技术

煤作为化工行业的重要原材料，可以获得初级化工产品、燃油和高附加值的精细化学品等。对原煤中有机质的种类、含量、分布状态及其在煤转化过程中的形态演变，在分子尺度上进行研究，对于保护生态环境、促进煤的高效清洁利用、提高煤转化产物的附加值有着重要的理论及实用价值。目前，科研人员对煤有机组分的分子结构了解不够深入，因此无法从理论和技术方面对煤的高附加值转化取得重大突破。质谱能从分子层面上了解煤中有机质的组成与结构特征。高分辨率质谱可以提供高性能的分辨率和精确的分子式，但是数据信息量迅速扩充几十倍，再加之有若干样本需要处理，如何在短时间内从这些大量数据中提取我们所需的有用信息，成为要急切解决的问题；目前常用的质谱分析方法费时费力，并且获得的信息有限。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种一种针对煤可溶有机质的化学计量学分析方法，可以对煤可溶有机质进行数据的高效、全面分析，具体技术方案如下：

一种针对煤可溶有机质的化学计量学分析方法，用于对煤可溶有机质的GC/MS、TOF‐MS和Orbitrap‐MS数据进行高效、全面的分析，所述方法使用R语言编程实现GC/MS、TOF‐MS和Orbitrap‐MS数据的主成分分析、聚类分析、类内差异分析和类间差异分析功能，所述方法包括如下步骤：

S1：使用MPP软件ID浏览器功能并与NIST谱图库标准谱图检索对照获得热溶物可测组分中化合物的结构信息；

S2：通过R语言编程实现所述主成分分析和聚类分析的功能，通过所述主成分分析和聚类分析对煤可溶有机质Orbitrap‐MS分析得到化合物组成成分及元素组成和元素含量的信息；

S3：基于热溶物中化合物在元素组成和元素含量上的差异对分析样品进行分类，实现对分析样品的分类，得到分析样品的分类信息；

S4：对进行信息分类的分析样品使用倍数变化和t检验方法，得到分类样品的类间差异化合物；

S5：根据分析样品的分类信息，对某一类分析样品通过分子量分布、碳原子数和等效双键数分布、等效双键数以及相对含量的分布对类内差异进行分析探讨。

进一步的，在步骤S1中，获得所述热溶物可测组分中化合物的结构信息的R语言程序为：

“data＝read.xlsx(x.xlsx,sheet＝x)#读取源数据

scale(data)#数据标准化

z<‐as.matrix(data)#数据矩阵

library(gplots)#加载gplots包

heatmap.2(z,dendrogram＝col,hclust(c,method＝ward.D))#绘制热图”。