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摘 要： 摘要：《車用甲醇汽油(M85)》是我國在2009年底實(shí)施的甲醇汽油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，它的標(biāo)準(zhǔn)是要求甲醇汽油中的甲醇含量要在85%左右，為了符合這種燃料的使用標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)要進(jìn)行專門改造。如果要使用低摻混比例的甲醇汽油就無需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，因此，本文主要研究低
摘要：《車用甲醇汽油(M85)》是我國在2009年底實(shí)施的甲醇汽油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，它的標(biāo)準(zhǔn)是要求甲醇汽油中的甲醇含量要在85%左右，為了符合這種燃料的使用標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)要進(jìn)行專門改造。如果要使用低摻混比例的甲醇汽油就無需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，因此，本文主要研究低摻混比例的甲醇汽油。
1 引言
在現(xiàn)代社會(huì)，環(huán)境污染已經(jīng)成為一個(gè)制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人類生存的問題。許多發(fā)達(dá)國家在環(huán)境治理方面的道路是曲折的，通過對(duì)以前所走道路的深刻反思，我們已經(jīng)從單純的環(huán)境污染治理，走向了以“治理為輔，防治為主”的佳境。環(huán)保污染的綜合預(yù)防已成為今天的環(huán)保理念與倡議，是二十一世紀(jì)環(huán)境保護(hù)的基石。在二十一世紀(jì)的今天人們的環(huán)保意識(shí)得到了大幅度的提高，隨著世界上石油資源的不斷枯竭，研發(fā)一種環(huán)保燃料來取代石油燃料迫在眉睫。將甲醇以一定的比例混在汽油中形成一種新型燃料，將代替部分汽油，緩解目前原油緊缺的形勢(shì)。甲醇汽油作為一種新型能源，不但減少汽車尾氣中有害氣體的排放，而且不會(huì)影響汽車的行駛性能，是一種新型的環(huán)保清潔能源。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 實(shí)驗(yàn)樣品
在實(shí)驗(yàn)室配置甲醇汽油，其中基礎(chǔ)汽油的制備是用在加油站購買的93#成品汽油，用實(shí)驗(yàn)室中分析純度大于99.5%的無水甲醇，配制成90個(gè)體積濃度都在1.2%～24%(v/v)范圍內(nèi)的汽油樣品。不用添加助溶劑，因?yàn)樵诤繕O少的情況下，在室溫時(shí)甲醇與汽油不會(huì)有明顯的分層現(xiàn)象。
2.2 波長初步選取
實(shí)驗(yàn)室中由于檢測(cè)器陣列物理特性存在限制因素，到時(shí)最終測(cè)得的原始近紅外光譜的兩端存在無效信號(hào)，為了防止模型回歸和預(yù)測(cè)能力下降或不穩(wěn)定的問題，應(yīng)避免將此部分?jǐn)?shù)據(jù)帶入多元統(tǒng)計(jì)模型中。因此，波長范圍應(yīng)選擇在(1100～1650)nm的光譜數(shù)據(jù)建模，從而得到近紅外光譜圖。
2.3 預(yù)處理方法
由于原始近紅外光譜中包含了一些干擾因素，例如：雜散光、基線漂移等，就需要進(jìn)行預(yù)處理來消除無關(guān)的信息變量，極高校正模型預(yù)測(cè)能力。因此對(duì)原始汽油光譜進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，本研究采用以下方法：
(1)一階微分：采用微分光譜去除原始譜圖中的熒光背景，提高原始譜圖的分辨率，采用多樣式的一階微分方法，得到一階微分光譜圖。微分窗寬選擇50nm。
(2)歸一化：其目的主要是為了消除激光器光強(qiáng)和測(cè)量距離的變化對(duì)近紅外光譜圖造成的影響，因此本次實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換對(duì)汽油近紅外光譜進(jìn)行歸一化處理。
3 結(jié)果與討論
3.1 基礎(chǔ)汽油譜圖與甲醇汽油譜圖的分類
觀察預(yù)處理后的圖譜可以發(fā)現(xiàn)，波長段在(1370～1450)nm處，成品汽油與甲醇汽油存在明顯區(qū)別。因此，我們可以根據(jù)譜圖之間的差別對(duì)基礎(chǔ)汽油和甲醇汽油進(jìn)行分類。用PCA對(duì)波長段(1370～1450)nm處的光譜進(jìn)行處理，可明顯看出，成品汽油和甲醇汽油在分類特性上存在明顯的區(qū)別，易于區(qū)分。
3.2 對(duì)甲醇汽油中甲醇含量進(jìn)行定量分析
要對(duì)甲醇汽油中甲醇的含量進(jìn)行定量分析，就要先建立一個(gè)定量分析模型。選擇已經(jīng)確定好的20個(gè)甲醇汽油樣本，其中甲醇的含量分別為10%、15%、20%、25%、30%，每種樣本準(zhǔn)備4個(gè)。通過計(jì)算對(duì)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行評(píng)價(jià)。
3.3 光譜波段影響定量模型
通過計(jì)算得出原始光譜的各波段長度的數(shù)據(jù)與甲醇含量之間的關(guān)系。從而可以得出如下結(jié)論：光譜波段為(1400～1650)nm時(shí)和甲醇含量之間有比較好的線性關(guān)系，光譜波段在1300nm之前和其線性關(guān)系比較差。有文獻(xiàn)指出，在1410nm附近的吸收峰是對(duì)應(yīng)的醇類物質(zhì)中O—H鍵的伸縮振動(dòng)，出現(xiàn)在1150nm和1190nm附近的吸收峰是對(duì)應(yīng)甲基的C—H鍵的二級(jí)倍頻，在1360nm和1435nm處出現(xiàn)組合頻。在(1100～1300)nm階段的光譜數(shù)據(jù)和甲醇的含量相關(guān)性很差，原因是此階段包含了烴類各種官能團(tuán)的吸收峰，致使吸收譜帶疊加。甲醇在(1400～1650)nm的光譜階段內(nèi)有較強(qiáng)的吸光度，而其他烴類的吸光度相對(duì)比較弱。因此這段光譜能夠更好的反應(yīng)甲醇的含量。
4 結(jié)論
本研究通過近紅外光譜技術(shù)與PLS多元校正法測(cè)定甲醇汽油中甲醇的含量。結(jié)果實(shí)驗(yàn)表明，此技術(shù)更加有效的對(duì)甲醇汽油及其成品汽油進(jìn)行了分類，而且，在對(duì)甲醇含量的定量分析中其模型可以達(dá)到更高的精確度。此項(xiàng)研究也為我國生物汽油的推廣和即將使用的甲醇汽油的質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。
5 甲醇汽油推廣應(yīng)注意的問題
甲醇汽油的物理性質(zhì)：低沸點(diǎn)、易揮發(fā)、有害物質(zhì)，用作汽車燃料可以有效解決環(huán)境污染的問題。甲醇經(jīng)過口、呼吸道和皮膚都可以使人中毒，但通過綠色植物的吸收和光化學(xué)反應(yīng)都可以將甲醇進(jìn)行降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良的影響�？傮w來說，甲醇燃料的使用對(duì)環(huán)境有一定程度的危害，因此應(yīng)在街道兩旁多種植一些綠色植物，避免對(duì)城市居民構(gòu)成威脅。而且，科技工作者還要繼續(xù)研究尾氣凈化技術(shù)，與甲醇燃料一起投入市場(chǎng)。
6 展望
甲醇汽油的推廣已成為利國利民的大事，目前大家關(guān)注的焦點(diǎn)問題是：甲醇汽油在使用過程中會(huì)產(chǎn)生的一系列污染問題能否得到解決?這個(gè)問題是甲醇汽油能否正常投入使用的關(guān)鍵所在。甲醇和甲醇汽油只有在嚴(yán)格按照比例為10：1的情況下才是清潔燃料，否則仍會(huì)污染大氣。只要比例控制得當(dāng)，在經(jīng)濟(jì)如此飛速發(fā)展的今天，甲醇汽油仍會(huì)有巨大的市場(chǎng)需求。使用甲醇汽油作為燃料，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，而且甲醇作為燃料可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。甲醇汽油代替石油的使用，降低了對(duì)石油的依賴，促使甲醇燃料汽車的研發(fā)。目前，甲醇燃料投入市場(chǎng)使用的初期計(jì)劃已經(jīng)形成，低濃度的甲醇——汽油混合燃料已經(jīng)逐步走向商業(yè)化。甲醇——汽油混合燃料已得到廣泛利用。為了更好的彌補(bǔ)石油資源的不足，高濃度和純甲醇的使用將是今后人們研發(fā)的目標(biāo)，由于經(jīng)濟(jì)實(shí)用，甲醇——汽油雙燃料系統(tǒng)已漸漸得到人們的關(guān)注。