【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属离子测定，具体地说，是涉及一种对电化学法测定金属离子过程中所获得的伏安曲线进行处理的方法。
技术介绍
1、测定金属离子有多种方法，而近年来，电化学法是相对发展较快的一种方法。电化学法在经典极谱法的依托下，发展出了示波极谱、阳极溶出伏安法等多种方法。其中，阳极溶出伏安法是一种将伏安法测定与恒电位电解富集相结合所产生的电化学分析法，此方法灵敏度高，能够测定10-7～10-9mol/l的金属离子，并且可以连续测定多种金属离子。
2、采用阳极溶出伏安法测定金属离子时，主要涉及以下两个过程：
3、电析过程：在一个恒电位下，将被测离子电解沉积，富集在工作电极上，与工作电极上的汞发生化学反应，生成汞齐。对于给定的金属离子而言，如果搅拌速度恒定，预电解时间固定，则电积的金属量与被测金属离子的浓度成正比。
4、溶出过程：在富集结束后，一般静止30s至60s后，在工作电极上施加一个反向电压，由负向正扫描，将汞齐中的金属重新氧化为离子回归溶液中，产生氧化电流，记录电压-电流曲线，即，伏安曲线。伏安曲线呈峰形，峰值电流与溶液中被测金属离子的浓度成正比，可作为定量分析的依据；峰值电压可作为定性分析的依据，以确定出是何种类型的金属离子。
5、在利用电化学法测定金属离子时，一方面，由于电解质中可能存在有机物或无机盐等，这些杂质本身具有一定的电活性，会在电极表面产生背景电流，继而增加检测电路的总电流，导致伏安曲线的基线出现偏移，降低检测结果的准确性；另一方面，若不同金属离子的溶出电位相近且浓度过
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种基于切线法的伏安曲线基线校正方法，以解决伏安曲线的基线出现偏移的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种基于切线法的伏安曲线基线校正方法，包括：
4、读取原始伏安曲线的数据；
5、计算每个数据点相对于原始伏安曲线的切线；
6、寻找位于切线上方的数据点，作为基点；
7、将所有基点插值拟合形成基线；
8、利用原始伏安曲线的数据减去基线数据，得到基线校正后的伏安曲线。
9、在本申请的一些实施例中，可以采用以下过程计算每个数据点相对于原始伏安曲线的切线：
10、从左到右依次计算原始伏安曲线的每个数据点(xi,yi)与其右邻数据点(xi+1,yi+1)之间的斜率ki：
11、
12、其中，i＝1,2,3,…,n-1，n为原始数据点的个数；
13、根据每个数据点的斜率ki，确定每个数据点的切线方程，公式为：
14、q(xi)＝kixi+yi。
15、在本申请的一些实施例中，可以采用以下过程确定出每个基点的坐标：
16、针对每个数据点(xi,yi)，i＝1,2,3,…,n，计算q(xi)的值；
17、寻找q(xi)≤yi的数据点，作为基点(xj,yj)，j＝1,2,3,…,m；其中，m为基点的个数。
18、本专利技术的目的之二在于提供一种金属离子测定方法，以解决在利用电化学法对待测溶液中的金属离子进行测定的过程中，实验所获得的伏安曲线存在基线偏移、伏安峰重叠，影响测定结果准确度的问题。
19、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下方案予以实现：
20、一种金属离子测定方法，包括：
21、采用电化学法对待测溶液中的金属离子进行电析和溶出过程，获得原始伏安曲线；
22、读取原始伏安曲线的数据；
23、计算每个数据点相对于原始伏安曲线的切线；
24、寻找位于切线上方的数据点，作为基点；
25、将所有基点插值拟合形成基线；
26、利用原始伏安曲线的数据减去基线数据，得到基线校正后的伏安曲线；
27、利用高斯模型拟合重叠峰曲线；
28、将基线校正后的伏安曲线作为原始重叠峰曲线，利用锐化算法对原始重叠峰曲线进行锐化处理，以识别出重叠峰中的子峰数量n；
29、以锐化后的重叠峰曲线中的峰点和谷点为基础，计算出高斯模型中的峰高a、峰位b、峰宽c三个参数的取值区间；
30、基于所述三个参数的取值区间初始化蛇群体，采用蛇优化算法搜寻全局最优高斯模型集；
31、利用最优高斯模型集中的每一个高斯模型所对应的峰高、峰位和峰宽，确定出每一个子峰的曲线，以将原始重叠峰曲线分离成n个子峰曲线；
32、根据每一个子峰曲线的峰位电压，确定出待测溶液中的金属离子类型；根据每一个子峰曲线的峰高电流，确定出每一种金属离子的浓度。
33、在本申请的一些实施例中，所述利用高斯模型拟合重叠峰曲线的过程可以包括：
34、将重叠峰曲线看作是多个高斯模型的线性叠加，利用n个高斯模型拟合重叠峰曲线，得到拟合重叠峰曲线的数学表达式：
35、
36、其中，ai表示第i个子峰的峰高；bi表示第i个子峰的峰位；ci表示第i个子峰的峰宽。
37、在本申请的一些实施例中，所述利用锐化算法对原始重叠峰曲线进行锐化处理的过程可以包括：
38、利用以下锐化公式对原始重叠峰曲线进行锐化：
39、y(x)＝y(x)-ky″(x)；
40、其中，y(x)表示锐化后的重叠峰曲线；y(x)表示原始重叠峰曲线；y″(x)表示原始重叠峰曲线的二阶导数；k为锐化因子，优选取1000以上的值，以达到理想的锐化效果。
41、在本申请的一些实施例中，对于子峰数量n以及峰高a、峰位b、峰宽c三个参数的取值区间，可以采用以下方法确定：
42、根据锐化后的重叠峰曲线，计算斜率为零的点，确定出峰点和谷点；
43、根据峰点个数确定出子峰数量n；
44、将每一个峰点所对应的峰位值代入原始重叠峰曲线，计算出峰高，以此峰高为中间值，确定一段区间，作为峰高a参数的取值区间；例如，将此峰高值的90％作为峰高a参数的取值区间的下边界，将此峰高值的110％作为峰高a参数的取值区间的上边界，通过合理地限制峰高a参数的取值区间，以加快蛇优化算法的收敛速度；
45、将每一个峰点左右相邻的两个谷点所对应的谷位值分别作为峰位b参数的取值区间的下边界和上边界；
46、将每一个峰点左右相邻的两个谷点之间的谷位距离作为峰宽c参数的取值区间的下边界，以原始重叠峰曲线的纵轴数值连续大于e的波形的最大横轴距离作为峰宽c参数的取值区间的上边界；所述e取接近零的正数，优选在(0,10-3)区间内取值。
47、在本申请的一些实施例中，在利用蛇优化算法搜寻全局最优高斯模型集时，可以采用以下过程：
48、在确定出的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于切线法的伏安曲线基线校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于切线法的伏安曲线基线校正方法，其特征在于，所述计算每个数据点相对于原始伏安曲线的切线的过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于切线法的伏安曲线基线校正方法，其特征在于，所述基点采用以下过程确定：
4.一种金属离子测定方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的金属离子测定方法，其特征在于，所述利用高斯模型拟合重叠峰曲线的过程包括：
6.根据权利要求5所述的金属离子测定方法，其特征在于，所述利用锐化算法对原始重叠峰曲线进行锐化处理的过程包括：
7.根据权利要求6所述的金属离子测定方法，其特征在于，所述子峰数量N以及峰高A、峰位B、峰宽C三个参数的取值区间的确定方法包括：
8.根据权利要求7所述的金属离子测定方法，其特征在于，
9.根据权利要求6至8中任一项所述的金属离子测定方法，其特征在于，所述采用蛇优化算法搜寻全局最优高斯模型集的过程包括：
10.根据权利要求9所述的金属离子测定
...【技术特征摘要】
1.一种基于切线法的伏安曲线基线校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于切线法的伏安曲线基线校正方法，其特征在于，所述计算每个数据点相对于原始伏安曲线的切线的过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于切线法的伏安曲线基线校正方法，其特征在于，所述基点采用以下过程确定：
4.一种金属离子测定方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的金属离子测定方法，其特征在于，所述利用高斯模型拟合重叠峰曲线的过程包括：
6.根据权利要求5所述的金属离...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹妍，韩云鑫，吴晟，刘岩，张笑银，白强，李雪莹，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。