苏丹红染料的光谱特征及其脉冲电解处理技术研究

论文摘要

在食品加工过程中,为了追求制品色彩的艳丽或保持原有的色泽,借以改善食品的感官性状,增进人们的食欲,并提高其食用价值,常常添加适当的食用色素。由于苏丹红成本低廉,着色力强,颜色鲜艳稳定,被一些食品工业的不法厂家使用,尤其是辣椒酱中多有检出。苏丹红通过食品进入人体后,会大量消耗体内解毒物质,干扰人体正常代谢功能,重者可能致畸、致癌。本文以苏丹红I、III、IV为对象,研究了其在极性、非极性和混合溶剂中的紫外-可见光谱特征,以及其在水-有机溶液中的紫外-可见光谱特征;以此为基础,结合BP人工神经网络技术,建立了测定苏丹红系列混合组分的分析方法;进一步以苏丹红I为对象,提出了脉冲电解技术处理苏丹红废水的处理方法,分析了影响处理效果的各种因素,确定最佳工艺参数,并对其进行理论探讨。研究结果表明:（1）在200～230nm的中紫外区,苏丹红Ⅲ在极性溶剂中呈双峰吸收,非极性溶剂中随苏丹红Ⅲ浓度增加吸收峰由双峰变为单峰,混合溶剂中吸收双峰消失,红移至310nm处,呈单峰状。苏丹红Ⅲ在环己烷、石油醚、甲醇、乙腈、香蕉水这五种溶剂中的摩尔吸光系数（ε）均在104数量级,检出灵敏度高。（2）在乙腈-水混合介质中,随含水量增大,苏丹红I的特征吸收峰逐渐红移,最大红移值可达13 nm,吸收强度亦逐渐增大,最大增幅为34.5%;苏丹红III的特征吸收峰也逐渐红移,含水量在40%～50%时,吸收强度最大增幅为11%;苏丹红IV的特征吸收峰先红移后蓝移,含水量在50%时,吸收强度增幅仅为2.5%。（3）基于BP人工神经网络-光谱法测定苏丹红混合组分时,对于优化后的BP人工神经网络,预测结果的误差范围在0.03%～9.20%之间。当苏丹红浓度大于0.1×10-4mol·L-1时,预测的相对误差较小,均在5%以下。表明该方法可用于混合组分中单个苏丹红的检测。（4）电解质含量、电压、占空比的变化对脱色率的影响比较明显,脱色率变动值为26.2%;脉冲频率、极板间距、电解时间的变化对脱色率的影响很小,脱色率的最大变动值为10.1%。当含盐量为1.5%、电压为9V、脉冲频率为50Hz、占空比为30%、电极间距为1.0cm、电解时间为40min时,对于0.2×10-4mol·L-1的苏丹红水-乙腈溶液,染料的脱色率最高为86.6%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 苏丹红简介
• 1.2.1 苏丹红的种类
• 1.2.2 苏丹红的毒理学特性
• 1.2.3 苏丹红的检测方法
• 1.3 人工神经网络分析技术研究现状
• 1.3.1 BP 人工神经网络的原理及构造
• 1.3.2 人工神经网络在光谱分析中的应用
• 1.4 染料废水处理技术简述
• 1.4.1 物化法
• 1.4.2 化学法
• 1.4.3 生化法
• 1.5 脉冲电解技术研究现状
• 1.5.1 脉冲电解法的原理
• 1.5.2 脉冲电解处理废水的研究现状
• 1.6 存在的问题
• 1.7 研究内容及技术路线
• 第二章 苏丹红的紫外-可见吸收光谱特性
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要仪器
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 苏丹红Ⅲ在非极性溶剂中的光谱行为
• 2.2.2 苏丹红Ⅲ在极性溶剂中的光谱行为
• 2.2.3 苏丹红Ⅲ在混合溶剂中的光谱行为
• 2.2.4 苏丹红Ⅲ在不同溶剂中的摩尔吸光系数（ε）比较
• 2.2.5 苏丹红在石油醚和乙腈中的光谱行为
• 2.2.6 苏丹红在乙腈-水溶液中的光谱行为
• 2.3 本章小结
• 第三章 苏丹红系列染料混合组分的测定
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验仪器及软件
• 3.1.2 主要试剂
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 苏丹红Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的紫外-可见吸收光谱
• 3.2.2 网络结构的选择
• 3.2.3 传递函数的选择
• 3.2.4 训练函数的选择
• 3.2.5 网络参数的选择
• 3.2.6 选定网络对未知样品的预测
• 3.3 本章小结
• 第四章 脉冲电解技术处理苏丹红水溶液
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要仪器
• 4.1.2 主要试剂
• 4.1.3 实验装置
• 4.1.4 实验方法
• 4.1.5 脱色率的计算
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 含盐量对脱色率的影响
• 4.2.2 电压对脱色率的影响
• 4.2.3 占空比对脱色率的影响
• 4.2.4 脉冲频率对脱色率的影响
• 4.2.5 极板间距对脱色率的影响
• 4.2.6 电解时间对脱色率的影响
• 4.2.7 机理分析
• 4.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的成果
• 致谢