Том 27, номер 04, статья № 3

Аннотация:

Методом спектроскопии комбинационного рассеяния света исследованы бинарные смеси метилового, этилового, изоамилового спиртов и уксусной кислоты с водой в различных соотношениях. При изменении концентрации органического растворителя в растворе от воды до чистого растворителя наблюдаются изменения интенсивностей полос валентных колебаний СН- и ОН-групп в диапазоне 2600–3800 см^–1. Для количественной характеристики парциальной концентрации органического компонента выбрана интегральная интенсивность I_CH валентных колебаний СН-групп, нормированная на суммарную интенсивность полос СН- и ОН-колебаний  (I_CH + I_OH) в диапазоне 2600–3800 см^–1. При такой нормировке для спектров всех смесей интенсивность I_CH/(I_CH + I_OH) линейно зависит от объемной доли органического растворителя во всем исследованном диапазоне его концентраций. Это дает возможность бесконтактным способом определять содержание органических растворителей, в том числе горючих и токсичных, в их смеси с водой. Относительная погрешность определения объемной доли этанола, метанола и уксусной кислоты в воде составила 0,5; 1,1 и 1,5% соответственно.

Ключевые слова:

комбинационное рассеяние света, СН- и ОН-группы, водные растворы, органические растворители, определение концентрации

Список литературы:

1. Bunte G., Schweikert W., Deimling J., Schnurer F., Krause H. Detection of Liquid Explosives and/or Flam-mable Liquids by Different Techniques // Detection of Liquid Explosives and Flammable Agents in Connection with Terrorism. NATO Science for Peace and Security. Series B: Physics and Biophysics. 2008. P. 179–188.
2. Stancl M., Kyncl M. Some Detection Procedures for Liquid Explosives // Detection of Liquid Explosives and Flammable Agents in Connection with Terrorism. NATO Science for Peace and Security. Series B: Physics and Biophysics. 2008. P. 79–96.
3. Wallin S., Pettersson A., Stmark H., Hobro A. Laser-based standoff detection of explosives: a critical review // Anal. and Bioanal. Chem. 2009. V. 395, N 2. P. 259–274.
4. Fiddler M.N., Begashaw I., Mickens M.A., Collingwood M.S., Assefa Z., Bililign S. Laser Spectroscopy for Atmospheric and Environmental Sensing // Sens. 2009. V. 9, N 12. P. 10447–10512.
5. Сакович Г.В., Чернов А.И., Силантьев С.В., Ворожцов А.Б., Павленко А.А., Максименко Е.В., Макогон М.М., Климкин А.В., Осипов К.Ю., Пономарев Ю.Н., Капитанов В.А., Агеев Б.Г. Макет дистанционного детектора взрывчатых веществ на основе изотопного СО₂-лазера // Ползуновский вестник. 2010. № 4. С. 38–46.
6. Wiens R.C., Sharma S.K., Thompson J., Misra A., Lucey P.G. Joint Analyses by Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) and Raman Spectroscopy at Stand-Off Distances // Spectrochim. Acta. A. 2005. V. 61, N 10. P. 2324–2334.
7. Gottfried J.L., De Lucia F.C., Munson C.A., Miziolek A.W. Laser-induced breakdown spectroscopy for detection of explosives residues: a review of recent advances, challenges, and future prospects // Anal. and Bioanal. Chem. 2009. V. 395, N 2. P. 283–300.
8. Jacox M.E. Matrix isolation study of the infrared spectrum and structure of the CH₃ free radical // J. Mol. Spectrosc. 1977. V. 66, N 2. P. 272–287.
9. Rytter E., Gruen D.M. Infrared spectra of matrix isolated and solid ethylene. Formation of ethylene dimmers // Spectrochim. Acta. A. 1979. V. 35, N 3. P. 199–207.
10. Боганов С.Е., Кудряшов С.В., Рябов А.Ю., Климкин В.М., Климкин А.В., Егоров М.П., Нефедов О.М. Исследование превращения метана и циклогексана в тлеющем и микроволновом разрядах методом матричной ИК-спектроскопии // Изв. Томск. политехн. ун-та. 2008. Т. 312, № 2. С. 143–148.
11. Боганов С.Е., Кудряшов С.В., Рябов А.Ю., Климкин А.В., Егоров М.П., Нефедов О.М. Спектроскопическое исследование продуктов превращения метана и циклогексана в тлеющем разряде // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 8. С. 741–746.
12. Ramirez M.L., Ortiz W., Pacheco-Londono L.C., Hernandez-Rivera S.P. Remote Detection of Hazardous Liquids Concealed in Glass and Plastic Containers // IEEE J. Sens. 2010. V. 10, N 3. P. 693–698.
13. Marley N.A., Mann C.K., Vickers T.J. Raman spectroscopy in trace analysis for phenols in water // Appl. Spectrosc. 1985. V. 39, N 4. P. 628–633.
14. Tanabe K., Hiraisha J. Vibrational frequencies and line-widths of C–H stretching Raman bands of organic molecules in aqueous solution // Chem. Phys. Lett. 1980. V. 71, N 3. P. 460–462.
15. Holden C.A., Hunnicutt S.S., Sanchez-Ponce R., Craig J.M., Rutan S.C. Study of Complexation in Methanol/Water Mixtures by Infrared and Raman Spectroscopy and Multivariate Curve Resolution-Alternating Least Squares Analysis // Appl. Spectrosc. 2003. V. 57, N 5. P. 483–490.
16. Dixit S., Poon W.C.K., Crain J. Hydration of methanol in aqueous solutions: a Raman spectroscopic study // J. of Phys.: Condens Matter. 2000. V. 12, N 21. P. L323–L328.
17. Sanford C.L., Mantooth B.A., Jones B.T. Determination of Ethanol in Alcohol Samples Using a Modular Raman Spectrometer // J. Chem. Educ. 2001. V. 78, N 9. P. 1221–1225.
18. Cleveland D., Carlson M., Hudspeth E.D., Quattrochi L.E., Batchler K.L., Balram S.A., Hong S., Michel R.G. Raman Spectroscopy for the Undergraduate Teaching Laboratory: Quantification of Ethanol Concentration in Consumer Alcoholic Beverages and Qualitative Identification of Marine Diesels Using a Miniature Raman Spectrometer // Spectrosc. Lett. 2007. V. 40, iss. 6. P. 903– 924.
19. Буриков С.А., Доленко Т.А., Пацаева С.В., Южаков В.И. Диагностика водно-этанольных растворов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 11. С. 1082–1088.
20. Burikov S., Dolenko T., Patsaeva S., Starokurov Yu., Yuzhakov V. Raman and IR spectroscopy research on hydrogen bonding in water-ethanol systems // Mol. Phys. 2010. V. 108, N 18. P. 2427–2436.
21. Буриков С.А., Доленко Т.А., Пацаева С.В., Южаков В.И. Лазерный анализатор жидкостей с комплексным программным обеспечением // Вода: химия и экология. 2010. № 1. С. 31–37.
22. Доленко Т.А., Буриков С.А., Пацаева С.В., Южаков В.И. Проявление водородных связей водно-этанольных растворов в спектрах комбинационного рассеяния света // Квант. электрон. 2011. Т. 41, № 3. С. 267–272.
23. Dolenko S.A., Burikov S.A., Dolenko T.A., Persiantsev I.G. Adaptive Methods for Solving Inverse Problems in Laser Raman Spectroscopy of Multi-Component Solutions // Pattern Recognition and Image Analysis. 2012. V. 22, N 4. P. 551–558.
24. Burikov S.A., Dolenko S.A., Dolenko T.A., Persiantsev I.G. Application of Artificial Neural Networks to Solve Problems of Identification and Determination of
Concentration of Salts in Multi-Component Water Solutions by Raman Spectra // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2010. V. 19, N 2. P. 140–148.
25. Burikov S., Dolenko S., Dolenko T., Patsaeva S., Yuzhakov V. Decomposition of water Raman stretching band with a combination of optimization methods // Mol. Phys. 2010. V. 108, N 6. P. 739–747.