Research on Clustering Plastic Steel Windows by X⁃ray Fluorescence Spectrometry Based on Species Difference

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.05.012

Abstract

Abstract:

A fast clustering method was established for plastic steel window samples with unknown product information under the three indicators including product source， brand， and use purpose. The element contents of 40 plastic steel window samples with different brands， different use purposes and different sources were analyzed by X?ray fluorescence spectrometry and a handheld fluorescence spectrometer under the experimental conditions of Ag as anode target， voltage of 50 kV， current of 200 μA and acquisition time of 70 s. According to the experimental results， the index elements of Pb， Ti， Cl with species difference were selected. Through calculating the sum of standard deviation of the samples and considering the relative significant relationship among the brand， source and use purpose， the clustering results of 40 samples of plastic steel windows were obtained. This method can provide a new model for the clustering of samples collected in field investigation， indicating a certain practical significance.

Key words: plastic steel window, X-ray fluorescence spectrometry, index element, species difference, sum of standard deviation

CLC Number:

TQ320.77

JIANG Hong, ZHANG Lanze, LIU Jintong, YUAN Zhihao. Research on Clustering Plastic Steel Windows by X⁃ray Fluorescence Spectrometry Based on Species Difference[J]. China Plastics, 2021, 35(5): 72-78.

Figures/Tables 11

References 15

1	何欣龙，王继芬，何亚，等.Bayes判别的塑钢窗红外光谱快速识别［J］. 激光杂志，2019，40（11）：33⁃37.
	HE X L，WANG J F，HE Y，et al.Infrared Spectroscopy Identification of Plastic Steel Windows Based on Bayes Discrimination Analysis［J］.Laser Magazine，2019，40（11）：333⁃337.
2	何欣龙，王继芬，刘腾飞，等.傅里叶红外光谱法结合化学计量学方法区分鉴别塑钢窗［J］.理化检验（化学分册），2018，54（11）：1 318⁃1 323.
	HE X L，WANG J F，LIU T F，et al.Discrimination and Classification of Plastic Steel Windows by FTIR in Combination with Chemometrics［J］.Physical and Chemical Inspection （Chemical Division），2018，54（11）：1 318⁃1 323.
3	陶绪泉，王怀生，崔艳云，等.ICP⁃AES法测定PVC塑钢门窗中的重金属元素［J］.塑料，2008，37（6）：91⁃93.
	TAO X Q，WANG H S，CUI Y Y，et al.Determination of Heavy Metal Elements in PVC Plastic⁃Steel Door and Window by ICP⁃AES［J］.Plastics，2008，37（6）：91⁃93.
4	何欣龙，陈利波，王继芬，等.基于K近邻算法的塑钢窗拉曼光谱分析［J］.激光与光电子学进展，2018，55（5）： 409⁃413.
	HE X L，CHEN L B，WANG J F，et al.Raman Spectrum Analysis of Plastic Steel Window Based on K⁃nearest⁃neighbor Algorithm［J］.Progress in Laser and Optoelectronics，2018，55（5）：409⁃413.
5	何欣龙，王继芬，刘文浩，等.拉曼光谱结合分类分析法区分检验塑钢窗［J］.化学研究与应用，2017，29（9）：1 387⁃1 392.
	HE X L，WANG J F，LIU W H，et al.Differential Test of Plastic Steel Window by Raman Spectroscopy Combined with Cluster Analysis［J］.Chemical Research and Application，2017，29（9）：1 387⁃1 392.
6	朱晓晗，姜红，崔傲松.X射线荧光光谱法结合化学计量学检验橡胶手套的研究［J］.化学研究与应用，2020，32（3）：463⁃467.
	ZHU X H，JIANG H，CUI A S，et al.Study on Testing Rubber Gloves by X⁃ray fluorescence Spectrometry and Chemometrics［J］.Chemical Research and Application，2020，32（3）：463⁃467.
7	朱晓晗，姜红.XRF在微量物证检验中的应用［J］.安徽化工，2020，46（4）：7⁃8，12.
	ZHU X H，JIANG H.Application of XRF in The Examination of Trace Material Evidence［J］.Anhui Chemical Industry，2020，46（4）：7⁃8，12.
8	DONG L，LIANG C T，FEI G，et al.Application of Avaa⁃tech X⁃ray Fluorescence Core⁃scanning in Sr/Ca Analysis of Speleothems［J］.Science China： Earth Sciences，2019，62（6）：964⁃973.
9	DONG K， ZHAO H Y.Negative Binomial Linear Dis⁃criminant Analysis for RNA⁃Seq Data［J］.BMC Bioinfor⁃matics，2016，17（1）：369⁃379.
10	姜红，朱晓晗，何歆沂，等.差分拉曼光谱法对塑料瓶的鉴别分析［J］.中国测试，2020，46（8）：76⁃79，100.
	JIANG H，ZHU X H，HE X Y，et al.Differential Raman Analysis of Plastic Bottles［J］.China Test， 2020，46（8）：76⁃79，100.
11	朱晓晗，姜红，何歆沂，等.纵火现场助燃剂塑料容器盖的XRF分析［J］.上海塑料，2020（2）：42⁃46.
	ZHU X H，JIANG H，HE X Y，et al.XRF Analysis of Plastic Container Cover of Combustion Supporting Agent in Arson Site［J］.Shanghai Plastics，2020（2）：42⁃46.
12	姜红，务瑞杰，钟宇，等.X射线荧光光谱法检验塑料拖鞋样品［J］.上海塑料，2017（3）：13⁃17.
	JIANG H，WU R J，ZHONG Y，et al. Determination of Plastic Slippers Samples by X⁃ray Fluorescence Spectro⁃metry［J］.Shanghai Plastics，2017（3）：13⁃17.
13	朱晓晗，苑志豪，姜红，等.XRF在塑钢窗元素分析中的应用［J］.山西科技，2020，35（4）：123⁃124.
	ZHU X H，YUAN Z H，JIANG H，et al. Application of XRF in Element Analysis of Plastic Steel Window［J］.Shanxi Science and Technology，2020，35（4）：123⁃124.
14	姜红，鞠晨阳，务瑞杰，等.聚类分析法的塑料饮料瓶光谱分析［J］.红外与激光工程，2018，47 （8）： 358⁃363.
	JIANG H，JU C Y，WU R J，et al.Spectral Analysis of Plastic Beverage Bottles by Cluster Analysis［J］.Infrared and Laser Engineering，2018，47（8）：358⁃363.
15	马枭，姜红，杨佳琦.红外光谱结合X 射线荧光光谱检验塑料打包带（绳）的研究［J］.化学研究与应用，2019，31 （9）： 1 643⁃1 648.
	MA X，JIANG H，YANG J Q.Study on the Inspection of Plastic Packing Belt （rope） by Infrared Spectrum and X⁃ray Fluorescence Spectrum［J］.Chemical Research and Application，2019，31（9）：1 643⁃1 648.

塑钢窗样本
安徽宿州		安徽合肥		北京大兴		山东菏泽
编号	品牌	编号	品牌	编号	品牌	编号	品牌
1^#	国风	2^#	国风	24^#	实德（平开窗内框）	36^#、37^#	华晨
9^#	科苑	10^#	科苑	17^#、18^#	实牌（平开窗外框）	38^#	贝易
3^#	海通	4^#	海通	26^#、27^#	海螺（推拉窗）	-	-
11^#	双德	12^#	双德	25^#	海螺（平开窗内框）	-	-
5^#	郑塑	6^#	郑塑	19^#、20^#	海螺（平开窗外框）	-	-
13^#	黄海	14^#	黄海	28^#、29^#	海螺（门板）	-	-
7^#	中立	8^#	中立	21^#、22^#、23^#	实德	-	-
15^#	海螺	16^#	海螺	34^#、35^#	富丽华	-	-
39^#	飞宇	-	-	32^#、33^#	豪杰	-	-
40^#	海恒	-	-	30^#、31^#	康杰	-	-

塑钢窗样本
安徽宿州		安徽合肥		北京大兴		山东菏泽
编号	品牌	编号	品牌	编号	品牌	编号	品牌
1^#	国风	2^#	国风	24^#	实德（平开窗内框）	36^#、37^#	华晨
9^#	科苑	10^#	科苑	17^#、18^#	实牌（平开窗外框）	38^#	贝易
3^#	海通	4^#	海通	26^#、27^#	海螺（推拉窗）	-	-
11^#	双德	12^#	双德	25^#	海螺（平开窗内框）	-	-
5^#	郑塑	6^#	郑塑	19^#、20^#	海螺（平开窗外框）	-	-
13^#	黄海	14^#	黄海	28^#、29^#	海螺（门板）	-	-
7^#	中立	8^#	中立	21^#、22^#、23^#	实德	-	-
15^#	海螺	16^#	海螺	34^#、35^#	富丽华	-	-
39^#	飞宇	-	-	32^#、33^#	豪杰	-	-
40^#	海恒	-	-	30^#、31^#	康杰	-	-

样本编号	Pb	Cu	Ni	Zn	Ti	V	Fe	Ba	Br	Cl	Bi
1^#	5 089	102	57	429	19 987	274	324	344	56	470 653	48
2^#	5 237	113	70	463	20 614	317	471	357	46	487 803	45
3^#	8 559	179	94	101	8 699	127	396	196	69	376 866	0
4^#	8 875	169	74	114	9 069	131	354	209	70	396 956	47
5^#	6 675	110	86	281	26 862	392	400	191	55	322 067	24
6^#	6 672	165	23	150	26 357	391	487	267	57	319 817	35
7^#	7 455	74	32	67	11 761	183	575	241	61	319 674	22
8^#	7 382	159	63	49	11 662	204	600	230	61	316 725	21
9^#	8 599	111	56	240	15 055	198	250	249	79	509 647	0
10^#	9 212	106	95	221	18 645	247	225	345	73	502 423	32
11^#	9 161	155	109	271	18 551	242	321	299	80	501 131	70
12^#	8 564	158	83	231	15 202	241	269	261	77	511 217	15
13^#	11 378	160	56	159	17 870	249	356	350	89	372 700	85
14^#	11 282	123	69	167	18 073	236	398	302	82	379 287	64
15^#	7 067	143	59	320	23 136	295	236	86	78	529 407	91
16^#	6 922	60	65	329	23 085	295	154	102	64	547 233	63
17^#	8 890	161	61	434	24 038	275	380	480	166	497 654	64
18^#	9 548	185	74	404	26 938	321	246	564	159	554 767	18
19^#	0	20	11	1 321	24 410	346	320	67	17	564 937	13
20^#	0	0	45	1 313	23 589	343	300	76	19	528 850	18
21^#	4 890	58	39	792	25 995	345	198	136	36	569 102	21
22^#	4 757	94	64	723	25 302	361	250	169	41	533 951	52
23^#	4 632	56	33	730	24 321	326	335	180	33	516 821	70
24^#	9 122	164	55	451	25 771	335	213	341	149	534 486	66
25^#	9 063	162	61	430	24 742	324	346	325	163	530 660	48
26^#	8 415	150	71	125	22 832	283	407	56	91	554 829	91
27^#	8 039	122	54	119	22 420	270	260	144	81	525 571	101
28^#	7 628	121	105	124	16 392	240	501	251	53	386 777	112
29^#	7 644	109	85	88	16 285	231	508	259	63	383 021	28
30^#	5 043	50	107	115	5 120	145	276	40	27	436 367	35
31^#	4 964	78	38	87	4 930	115	200	122	37	416 905	0
32^#	5 912	90	104	32	0	77	268	80	46	361 879	14
33^#	6 352	81	0	16	0	82	252	156	27	417 333	40
34^#	5 162	55	70	79	3 820	119	169	168	42	357 685	31
35^#	5 229	88	77	69	3 859	109	109	162	51	363 908	38
36^#	5 931	67	70	163	17 477	219	296	67	58	471 975	43
37^#	7 685	114	71	164	19 869	254	486	19	42	396 910	78
38^#	5 702	76	109	187	18 454	228	376	30	37	489 323	40
39^#	5 495	56	57	0	11 014	170	299	172	51	384 521	45
40^#	6 328	113	51	83	21 244	291	403	153	52	373 527	78

样本编号	Pb	Cu	Ni	Zn	Ti	V	Fe	Ba	Br	Cl	Bi
1^#	5 089	102	57	429	19 987	274	324	344	56	470 653	48
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3^#	8 559	179	94	101	8 699	127	396	196	69	376 866	0
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5^#	6 675	110	86	281	26 862	392	400	191	55	322 067	24
6^#	6 672	165	23	150	26 357	391	487	267	57	319 817	35
7^#	7 455	74	32	67	11 761	183	575	241	61	319 674	22
8^#	7 382	159	63	49	11 662	204	600	230	61	316 725	21
9^#	8 599	111	56	240	15 055	198	250	249	79	509 647	0
10^#	9 212	106	95	221	18 645	247	225	345	73	502 423	32
11^#	9 161	155	109	271	18 551	242	321	299	80	501 131	70
12^#	8 564	158	83	231	15 202	241	269	261	77	511 217	15
13^#	11 378	160	56	159	17 870	249	356	350	89	372 700	85
14^#	11 282	123	69	167	18 073	236	398	302	82	379 287	64
15^#	7 067	143	59	320	23 136	295	236	86	78	529 407	91
16^#	6 922	60	65	329	23 085	295	154	102	64	547 233	63
17^#	8 890	161	61	434	24 038	275	380	480	166	497 654	64
18^#	9 548	185	74	404	26 938	321	246	564	159	554 767	18
19^#	0	20	11	1 321	24 410	346	320	67	17	564 937	13
20^#	0	0	45	1 313	23 589	343	300	76	19	528 850	18
21^#	4 890	58	39	792	25 995	345	198	136	36	569 102	21
22^#	4 757	94	64	723	25 302	361	250	169	41	533 951	52
23^#	4 632	56	33	730	24 321	326	335	180	33	516 821	70
24^#	9 122	164	55	451	25 771	335	213	341	149	534 486	66
25^#	9 063	162	61	430	24 742	324	346	325	163	530 660	48
26^#	8 415	150	71	125	22 832	283	407	56	91	554 829	91
27^#	8 039	122	54	119	22 420	270	260	144	81	525 571	101
28^#	7 628	121	105	124	16 392	240	501	251	53	386 777	112
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31^#	4 964	78	38	87	4 930	115	200	122	37	416 905	0
32^#	5 912	90	104	32	0	77	268	80	46	361 879	14
33^#	6 352	81	0	16	0	82	252	156	27	417 333	40
34^#	5 162	55	70	79	3 820	119	169	168	42	357 685	31
35^#	5 229	88	77	69	3 859	109	109	162	51	363 908	38
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37^#	7 685	114	71	164	19 869	254	486	19	42	396 910	78
38^#	5 702	76	109	187	18 454	228	376	30	37	489 323	40
39^#	5 495	56	57	0	11 014	170	299	172	51	384 521	45
40^#	6 328	113	51	83	21 244	291	403	153	52	373 527	78

元素	最小值/ μg·g^-1	最大值/μg·g^-1	均值/ μg·g^-1	标准偏差	偏度	峰度
Pb	0	11 378	6 864.00	2 388.66	-0.851	1.887
Cu	0	185	108.93	46.05	-0.249	-0.636
Ni	0	109	65.08	25.69	-0.299	0.222
Zn	0	1 321	291.03	308.52	2.105	4.659
Ti	0	26 938	17 336.25	7 853.72	-0.792	-0.41
V	77	392	245.78	85.74	-0.325	-0.727
Fe	109	600	330.35	114.60	0.455	-0.176
Ba	19	564	206.15	123.13	0.730	0.609
Br	17	166	65.95	36.67	1.541	2.257
Cl	316 725	569 102	450 384.13	80 972.91	-0.168	-1.451
Bi	0	112	45.15	28.62	0.448	-0.461