摘要：目前世界範圍內(nei) 漿和紙的產(chan) 量和質量正不斷增長，若僅(jin) 僅(jin) 依靠提供的纖維原料和改進製漿造紙工藝來促進生產(chan) 是不夠的，還必須研製和使用一些新型的過程分析儀(yi) 器和。隨著近紅外光譜技術和光譜數據處理軟件的進展，為(wei) 開發新型的過程分析儀(yi) 器提供了新的途徑。

　　1近紅外光譜的發展現狀

　　近紅外光譜（Near-InfraredSpectroscopy―NIR）作為(wei) 迅速崛起的光譜分析技術在分析測試領域中所起的作用越來越引起人們(men) 的關(guan) 注。在1997年分析化學與(yu) 應用光譜學匹茲(zi) 堡會(hui) 議（Pittcon’97）上，關(guan) 於(yu) 近紅外光譜方麵的文章有178篇，NIR反射光譜仍然是這次會(hui) 議的重要話題。由此可見，由於(yu) 在樣品分析時基本不需處理，且不破壞和消耗樣品，自身又無環境汙染，所以近紅外光譜作為(wei) 一種快速分析測試儀(yi) 器正在被越來越多的分析工作者認識和使用，同時也受到工業(ye) 控製領域的關(guan) 注。在1998年分析化學與(yu) 應用光譜學匹茲(zi) 堡會(hui) 議（Pittcon’98）上，推出的聲光可調濾光片（AOTF）和近紅外已成功地用於(yu) 近紅外在線過程監控儀(yi) 器中，用以監測聚合物粘度、酸數、添加劑、聚合度等。進入90年代以來，NIR作為(wei) 一門現代測試技術已基本成熟，其應用領域迅速擴大，從(cong) zui初的食品行業(ye) ，迅速滲透到石油、化工、環境和生化等行業(ye) ，在工藝控製、產(chan) 品質量分析檢測方麵發揮了突出的作用，並創造了巨大的經濟效益，在過程控製方麵獲得了廣泛的成功。

　　2近紅外光譜技術在製漿造紙工業(ye) 中的應用

　　目前世界範圍內(nei) 漿和紙的產(chan) 量和質量正不斷增長，若僅(jin) 僅(jin) 依靠提供的纖維原料和改進製漿造紙工藝來促進生產(chan) 是不夠的，還必須研製和使用一些新型的過程分析儀(yi) 器和傳(chuan) 感器。隨著近紅外光譜技術和光譜數據處理軟件的進展，為(wei) 開發新型的過程分析儀(yi) 器提供了新的途徑。下麵介紹的NIR在製漿造紙過程中的應用，雖然絕大部分應用情況目前仍然局限於(yu) 實驗室內(nei) ，但將來的發展趨勢必定為(wei) 現場分析和測控，實現從(cong) 實驗室走向生產(chan) 現場的轉變。

　　2.1檢測紙頁塗料中的水分含量

　　在400～1100nm的範圍內(nei) ，采用透過模式，分析塗料混合物中的水分含量。雖然，由於(yu) 塗料中懸浮顆粒的存在使測量的重現性受影響，但是對於(yu) 連續流動的塗料，卻可以避免這個(ge) 問題，從(cong) 而實現在線測量。

　　2.2確定紙漿中針葉木的含量

　　在1100～2500nm的範圍內(nei) ，采用反射模式，取兩(liang) 個(ge) 樣品分別用於(yu) 校準實驗室測量值和在線測量值。雖然在線測量值的誤差比預期的要大，但是測量結果仍然表明NIR可以用於(yu) 確定紙漿中的針葉木含量。

　　2.3測量混合木漿的卡伯值

　　采用反射模式，取27個(ge) 樣品在2180nm處用於(yu) 標定曲線，9個(ge) 樣品作為(wei) 測試集，測量誤差為(wei) 5.6%。雖然測量結果表明NIR可能用於(yu) 測量混合木漿的卡伯值，但是測量誤差能否被工業(ye) 過程所接受，還有待考究。

　　2.4測量蒸煮鍋噴放管線中紙漿的Kno（卡伯值的對數）

　　在1100～2500nm的範圍內(nei) ，采用反射模式，測量紙漿的Kno。在1672nm處進行一元線性回歸，測量誤差為(wei) 1.0%;由於(yu) 波長波動的影響，再引入1436nm進行多元線性回歸，使測量誤差下降為(wei) 0.5%。

　　2.5測量紙頁的水分和紙板的重量

　　采用反射模式，利用水在1940nm處的特征吸收測量紙頁中的水分;紙板重量的變化在2100～2500nm的範圍內(nei) 表現明顯，在2346nm處進行一元線性回歸。結果表明，NIR對紙頁的水分和紙板的重量均很敏感。由於(yu) 樣品本身的不均勻性，所以測量掃描時樣品的麵積應該較大，以取平均值。

　　2.6監測紙頁的樹脂層

　　采用反射模式，在1100～2500nm的範圍內(nei) 分析樣品，結果發現，由於(yu) 未經塗布的紙在1688nm、1766nm和2160nm無特征吸收，所以可以避開紙頁的影響。在2160nm標定曲線，誤差為(wei) 0.7%。

　　2.7監測紙漿棉短絨混合物的卡伯值

　　采用反射模式，在1100～2500nm的範圍內(nei) 分析樣品，在1680nm進行一元線性回歸，誤差為(wei) 1.2個(ge) 卡伯值，標定的有效範圍為(wei) 3.4～33.9個(ge) 卡伯值。此結果對幹、濕紙漿棉短絨混合物均適用。

　　2.8檢測薄頁紙上的聚矽酮層含量

　　對8個(ge) 聚矽酮濃度為(wei) 0.69%～5.67%的薄紙頁樣品在1100～2500nm的範圍內(nei) 進行掃描，在1744nm進行一元線性回歸，誤差為(wei) 0.2%。

　　2.9檢測木纖維中的蠟和苯酚樹脂含量

　　采用反射模式，在1100～2500nm的範圍內(nei) ，分別對蠟的濃度為(wei) 0.3%～2.4%的木纖維樣品和苯酚樹脂的濃度為(wei) 1.3%～4.3%的木纖維樣品進行掃描。在2158nm處標定苯酚樹脂，誤差為(wei) 0.4%;在1728nm處標定蠟，誤差為(wei) 0.1%。

　　2.10檢測幹木漿中的木素含量

　　采用反射模式，在1100～2500nm的範圍內(nei) ，對木素濃度為(wei) 5.7%～33.6%的木漿進行掃描。在2172nm和1556nm處進行多元線性回歸，誤差為(wei) 1%。

　　2.11檢測木纖維中的蠟和苯酚甲醛樹脂含量

　　采用反射模式，在1100～2500nm的範圍內(nei) ，掃描木纖維、純蠟、經冷凍幹燥的苯酚甲醛樹脂及含有蠟和苯酚甲醛樹脂的木纖維，發現纖維中的蠟在2250nm、2310nm和1725nm均有特征吸收，而樹脂則在1980nm處有特征吸收。

　　2.12檢測絨毛漿中的吸水劑含量

　　采用反射模式，在1100～2500nm的範圍內(nei) ，對吸水劑濃度為(wei) 0.00%～44.9%的絨毛漿樣品進行掃描，在1752nm處標定，誤差為(wei) 6%。

　　2.13檢測塗布紙的塗布層

　　在1100～2500nm的範圍內(nei) ，對塗料濃度為(wei) 0～12%的塗布紙，利用光纖測量NIR反射光譜，在2316nm處標定，誤差為(wei) 0.1%。但是還不能排除紙頁中無機物的影響。

　　3展望

　　由上述可見，近紅外光譜在製漿造紙行業(ye) 應用廣泛，具有很好的應用前景。特別是將近紅外光譜用於(yu) 測定紙漿中木素含量或步伯值，近年來已成為(wei) 上製漿造紙行業(ye) 分析測試領域的熱門話題。但是，其中要注意的問題有：（1）對於(yu) 不同的漿種，必須重新標定曲線和方程;（2）紙漿主要成分是碳水化合物，具有吸濕性，所以在測定其光譜時應該在同一周圍環境下進行，減少水分幹擾，從(cong) 而減少誤差;（3）考慮到紙漿成分的複雜性，用近紅外光譜進行紙漿的定量分析，采用導數光譜，多特征吸收峰的多元回歸方法，來測定紙漿中的木素含量。