Кожевина Юлия Сергеевна — аспирант
Санкт-Петербург, 197101
Iuliia S. Kozhevina — PhD Student
Saint Petersburg, 197101
Носенко Татьяна Николаевна — кандидат технических наук, доцент, доцент
Санкт-Петербург, 197101
Tatiana N. Nosenko — PhD, Associate Professor, Associate Professor
Saint Petersburg, 197101
Успенская Майя Валерьевна — доктор технических наук, профессор, профессор
Санкт-Петербург, 197101
Mayya V. Uspenskaya — D.Sc., Full Professor
Saint Petersburg, 197101
Введение. Предложен метод для определения концентраций активных компонентов в ингибиторе термодинамического типа действия по его инфракрасному спектру. Актуальность метода обусловлена его экспрессностью и высокой степенью селективности в сравнении с традиционными подходами определения количественного состава растворов органических соединений. Метод. В работе предложено использовать метод инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье. Метод позволяет определять концентрации веществ в растворах. Однако определение концентраций веществ в смесях, содержащих более трех компонентов, усложняется особенно в растворах органических соединений в силу наличия перекрывающихся областей колебаний характеристических групп. Для решения задачи определения концентрации веществ в многокомпонентных растворах использован регрессионный метод проекции на латентные структуры, который относится к хемометрическим методам анализа и получил распространение как метод количественного прогнозирования. Выборка для построения калибровочных зависимостей в рамках используемого метода включала в себя спектры растворов, полученные в режиме нарушенного полного внутреннего отражения. Основные результаты. Построены модели для определения концентраций веществ в четырехкомпонентном водно-спиртовом растворе. Определяемые вещества: вода, метанол, этанол, этиленгликоль. Подтверждена эффективность работы построенных моделей с обучающей выборкой, включающей спектры образцов с минимальной предварительной обработкой — корректировкой базовой линии. Определен оптимальный набор обучающей выборки для получения результата с минимально возможной погрешностью при условии компонентности образцов в обучающей выборке, не превышающей n – 1, где n — определяемое количество веществ. Обучение модели на выборке, состоящей из инфракрасных спектров двух- и трехкомпонентных растворов, обеспечивает предсказание концентрации веществ с погрешностью до 10 %. Обсуждение. Предложенный метод позволит проводить экспресс-анализ состава термодинамических ингибиторов гидратообразования. Результаты работы могут найти применение в нефтепромысловой химии для оценки ингибирующей способности ингибиторов гидратообразования, используемых для предотвращения образования газогидратов при добыче, подготовке или транспортировке углеводородного сырья.
An approach is proposed to determine the concentrations of active components in a thermodynamic type inhibitor based on its infrared spectrum. The relevance of the proposed method is due to its expressiveness and high degree of selectivity in comparison with traditional approaches for determining the quantitative composition of solutions of organic compounds. It is proposed to use the method of infrared spectrometry with Fourier transform. The method allows you to determine the concentrations of substances in solutions. However, the determination of concentrations of substances in mixtures containing more than three components is complicated, especially in solutions of organic compounds due to the presence of overlapping oscillation regions of characteristic groups. To solve the problem of determining the concentration of substances in multicomponent solutions, the regression method of projection onto latent structures was used, which belongs to chemometric analysis methods and has become widespread as a method of quantitative forecasting. The sample for the construction of calibration dependencies within the framework of the method used included the spectra of solutions obtained in the mode of disturbed total internal reflection. Models have been constructed to determine the concentrations of substances in a four-component aqueous alcohol solution. Substances to be determined: water, methanol, ethanol, ethylene glycol. The effectiveness of the constructed models with a training sample, including spectra of samples with minimal preprocessing — correction of the baseline, has been confirmed. The optimal set of training samples has been determined to obtain a result with the minimum possible error, provided that the component content of the samples in the training sample does not exceed n – 1, where n is the determined amount of substances. Training the model on a sample consisting of spectra of two- and three-component solutions provides prediction of the concentration of substances with an error of up to 10 %. The proposed method will allow rapid analysis of the composition of thermodynamic inhibitors of hydrate formation. The results of the work can be used in oilfield chemistry to assess the inhibitory ability of hydrate formation inhibitors used to prevent the formation of gas hydrates during the extraction, preparation or transportation of hydrocarbons.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.