Спектрофотометрическое определение концентраций компонентов в светорассеивающей смеси

Предложен метод определения концентраций компонентов смеси по спектру оптического поглощения на фоне рэлеевского светорассеяния, основанный на минимизации среднеквадратичной разности между точками экспериментальной и расчетной зависимостей с помощью дифференциальной эволюции. Для демонстрации работоспособности метода определены концентрации компонентов модельной смеси по симулированному спектру ее оптического поглощения. Модельная смесь включала в себя пять азокрасителей со значительно перекрывающимися спектрами поглощения и заметным вкладом светорассеяния. Оценено влияние погрешностей спектра поглощения смеси на погрешности определения концентраций красителей. В отсутствие светорассеяния метод множественной линейной регрессии и метод дифференциальной эволюции дают результаты определения концентраций компонентов смеси, совпадающие в пределах точности измерений. Сделан вывод о целесообразности применения метода дифференциальной эволюции для спектрофотометрического определения концентраций компонентов смеси в присутствии светорассеяния.

1. Р. К. Чернова, Л. М. Козлова, Н. Б. Шестопалова, Ю. О. Рьянова. Изв. Саратовского ун-та, 8, Сер. Химия. Биология. Экология, вып. 2 (2008) 15—22

2. Shilan A. Omer, Nabil A. Fakhre. J. Spectroscopy (2019) 8241625(1—11), doi: 10.1155/2019/8241625

3. Shilan A. Omer, Nabil A. Fakhre. J. Anal. Methods Chem. (2020) 4912762(1—16), doi: 10.1155/2020/4912762

4. E. K. Janghel, J. K. Rai, M. K. Rai, V. K. Gupta. J. Braz. Chem. Soc., 18, N 3 (2007) 590—594, doi: 10.1590/S0103-50532007000300015

5. A. Benvidi, S. Abbasi, S. Gharaghani, M. D. Tezerjani, S. Masoum. Food Chemistry, 220 (2017) 377—384, doi: 10.1016/j.foodchem.2016.10.01

6. F. Turak, M. U. Ozgur. J. Chemistry (2013) 127847(1—9), doi: 10.1155/2013/127847

7. A. Bordagaray, S. Davila, R. Garcia‐Arrona, M. Vidal, M. Ostra. J. Chemometrics (2019) e3176(1—10), doi: 10.1002/cem.3176

8. В. В. Бессонов, О. И. Передеряев, М. Н. Богачук, А. Д. Малинкин. Пищевая промышленность, 12 (2012) 20—24

9. A. Kaur, U. Gupta. J. Science, 25, N 3 (2012) 579—588

10. I.-A. Potărniche, C. Sarosi, R. M. Terebes, L. Szolga, R. Gălătus. Sensors, 23 (2023) 2517(1—29), doi: 10.3390/s23177517

11. M. Altimarad, K. N. Venugopala, B. E. Aldhubiab, A. B. Nair, N. SreeHarsha, S. Pottathil, S. H. Akrawi. J. Spectroscopy (2019) 8202160(1—10), doi: 10.1155/2019/8202160

12. И. В. Власова, А. В. Шилова, Ю. С. Фокина. Диагностика материалов, 77, № 1 (2011) 21—28

13. Sh. Ramzy, A. H. Abdelazim. Spectrochim. Acta, A: Mol. Biomol. Spectrosc., 272 (2022) 121012(1—4), doi: 10.1016/j.saa.2022.121012

14. A. C. Kogawa, H. R. Nunes Salgado. Drug Anal. Res., Porto Alegre, 6, N 2 (2022) 3—7, doi: 10.22456/2527-2616.127631

15. Т. Н. Цокова, Л. И. Котлова. Междунар. журн. прикл. и фундамент. исследований, № 4 (2019) 76—81

16. M. M. Seleim, M. S. Abu-Bakr, E. Y. Hashem, A. M. El-Zohry. J. Appl. Spectr., 76, N 4 (2009) 554—563, doi: 10.1007/s10812-009-9224-9

17. P. P. Naik, J. Karthikeyan, A. N. Shetty. Environ. Monit. Assess, 171 (2010) 639—649, doi: 10.1007/s10661-010-1308-8

18. И. В. Власова, А. С. Шелпакова, Е. Н. Масякова. Аналитика и контроль, 13, № 2 (2009) 86—90

19. Yu. B. Monakhova, S. P. Mushtakova, S. S. Kolesnikova. J. Anal. Chem., 65, N 6 (2010) 588—595, doi: 10.1134/S1061934810060079

20. PhotochemCAD™, https://www.photochemcad.com

21. R. D. Camerini-Otero, R. M. Franklin, L. A. Day. Biochemistry, 13, N 18 (1974) 3763—3773, doi: 10.1021/bi00715a023

22. A. L. Ksenofontov, V. S. Kozlovskii, L. V. Kordyukova, V. A. Radyukhin, A. V. Timofeeva, E. N. Dobrov. Mol. Biol., 40, N 1 (2006) 152—158, doi: 10.1134/S0026893306010201

23. F. Bonhoeffer, H. K. Schachman. Biophys. Res. Commun., 2, N 5 (1960) 366—371, doi: 10.1016/0006-291X(60)90036-X

24. P. Doty, R. F. Steiner. J. Chem. Phys., 18, N 9 (1950) 1211—1220, doi: 10.1063/1.1747913

25. D. Conzáles Gómez, A. Muñoz de la Peña, A. Espinosa Mansilla, A. César Olivieri. Chem. Educator, 8 (2003) 187—191

26. I. S. Herschberg. Overdetermined linear systems in multicomponent spectrophotometry. Phd Thesis 1 (Research TU/e/Graduation TU/e), Chemical Engineering and Chemistry, Technische Hogeschool Eindhoven (1966), doi: 10.6100/IR113852

27. G. Talsky. Derivative Spectrophotometry. Low and Higher Order, VCH Veinheim (1994)

28. J. Dubrovkin. Derivative Spectroscopy, Cambridge Scholars Publishing (2021)

29. J. Karpinska. Basic Principles and Analytical Application of Derivative Spectrophotometry, Ch.13 in Macro to Nano Spectroscopy, IntechOpen (2012) 253—268

30. C. Bosch Ojeda, F. Sanchez Rojas. Microchem. J. Rev., 106 (2013) 1—16

31. O. Ye. Rodionova, A. L. Pomerantsev. Russ. Chem. Rev., 75, N 4 (2006) 271—287, doi: 10.1070/RC2006v075n04ABEH003599

32. A. Biancolillo, F. Marin. Front. Chem., 6 (2018) 576(1—14), doi: 10.3389/fchem.2018.00576

33. A. Gogoi, A. Choudhury, G. A. Ahmed. J. Modern Optics, 57, N 21 (2010) 2192—2202, doi: 10.1080/09500340.2010.533206

34. Специализированный калькулятор NanoComposix, https://nanocomposix.com/pages/mie-theorycalculator

35. Z. Kajee-Bagdadi. Differential Evolution Algorithms for Constrained Global Optimization Thesis Fac. Sci., Univ. Witwatersrand, Johannesburg (2007) 1—146

36. V. Feoktistov. Differential Evolution. In Search of Solutions, Springer (2006)

37. K. V. Price, R. M. Storn, J. A. Lampinen. Differential Evolution. A Practical Approach to Global Optimization, Springer (2005)

38. T. Eltaeib, A. Mahmood. Differential Evolution: A Survey and Analysis Appl. Sci., 8 (2018) 1945 (1—45), doi: 10.3390/app8101945

39. В. С. Козловский, А. П. Разживин. Расчет концентраций компонентов смеси в растворе по спектру оптического поглощения смеси и опорным спектрам компонентов, свидетельство о регистрации прав на программное обеспечение RU 2024662633 (2024)

40. W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery. Numerical Recipes. The Art of Scientific Computing, 3rd ed., Cambridge University Press (2007)

41. В. С. Козловский, А. П. Разживин. Спектрофотометрическое определение концентраций компонентов в светорассеивающей смеси, свидетельство о регистрации прав на программное обеспечение RU 2024691597 (2024)