Measurements of multiple constituents in an activated sludge process using near infrared spectroscopy - some preliminary results
Dahlbacka, John; Jåfs, Åke; Perttula, Kari (2014)
Dahlbacka, John
Jåfs, Åke
Perttula, Kari
Yrkeshögskolan Novia
2014
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-5839-92-0
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-5839-92-0
Tiivistelmä
This report comprises the results from a pre-study in which several components were quantified in industrial wastewater using near infrared (NIR) spectroscopy and partial least squares (PLS) model regression. In NIR spectroscopy the interaction between indecent radiation and molecular bonds is studied. This makes it a very versatile measurement technique, which enables both qualitative and quantitative measurements. However, the information in a NIR spectrum is generally characterised by broad and overlapping peaks. In order to extract useful information chemometrics in terms of multivariate analysis is therefore typically needed (in this case PLS regression). The results presented are very promising, but it should be pointed out that the number of samples was low and the results should therefore be seen as preliminary. Nära-infraröd (NIR) spektroskopi är en analysmetod som baserar sig på att ljusets växelverkan med molekylbindningar observeras. Ljus som träffar ett prov kan ge upphov till intermolekylära svängningar. Då detta inträffar absorberas det ljus som motsvarar energinivån i svängningen. På detta sätt kommer en viss svängning att svara mot en viss våglängd i ljusspektrat. I princip beskriver då våglängden som absorberas vilken typ av bindning som har absorberat ljuset och därigenom i förlängningen vilken molekyl som absorberat ljuset. Hur stor andel av det infallande ljuset som absorberas kan i sin tur relateras till hur många molekylbindningar som ljuset växelverkat med. Sammantaget genereras då både kvalitativ (vilken molekyl) och kvantitativ (hur många molekyler) information vid en mätning. Informationen i ett NIR spektrum kan i regel beskrivas som otydlig och överlappande, i synnerhet i spektrum som kommer från komplexa prov där många olika molekyler ingår. För att extrahera informationen krävs därför oftast kemometriska metoder som multivariat analys. Denna kännetecknas av att ett antal responser studeras simultant. I NIR spektroskopi utgörs responserna av för olika våglängder uppmätta amplituder i spektret och för kvantitativ modellering används oftast partiell minsta-kvadratregression (eng.: partial least squares (PLS) regression). Föreliggande rapport redogör för resultaten från en förstudie där ett flertal komponenter kvantifierades i industriellt avloppsvatten m.h.a. NIR spektroskopi och PLS modellering. Resultatet var mycket lovande, men måste samtidigt ses som väldigt prelimininärt mot bakgrunden att antalet prov var relativt lågt.