工業(yè)分析的發(fā)展?fàn)顩r論文

1、工業(yè)分析的發(fā)展?fàn)顩r摘要:論述工業(yè)分析技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分析儀器技術(shù)問(wèn)題，本文對(duì)工業(yè)分析中的化學(xué)分析和儀器分析兩方面進(jìn)行了回顧和述評(píng) ，并就其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：工業(yè)分析 技術(shù)革新 化學(xué)分析 分析化學(xué) 分析儀器 發(fā)展工業(yè)分析化學(xué)是分析化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。包括化學(xué)分析和儀器分析。 工業(yè)分析化學(xué)是研究工業(yè)生產(chǎn)中的原料、輔助材料、中間產(chǎn)品或者反映過(guò)程中變化著的物料、最終產(chǎn)品、副產(chǎn)品以及聲場(chǎng)中各種廢物的化學(xué)組成的分析方法及有關(guān)理論的一門(mén)學(xué)科。它的作用除了完成包括資源勘探、原材料的選擇、生產(chǎn)過(guò)程控制、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)以及環(huán)境保護(hù)等一系列分析 測(cè)試任務(wù)外，工業(yè)分析還做為一種重要手段參與到科技創(chuàng)新、技術(shù)革

2、新和新工藝探索過(guò)程中，并且承擔(dān)著工藝評(píng)價(jià)、產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)和環(huán)境評(píng)價(jià)等適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與管理的重任。工業(yè)分析化學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多生產(chǎn)部門(mén)中起著指導(dǎo)、促進(jìn)和參與管理的重要作用。一、目前國(guó)內(nèi)技術(shù)革新的現(xiàn)狀技術(shù)革新雖已在全國(guó)各生產(chǎn)單位中取得了一定的成績(jī)，但在工業(yè)生產(chǎn)中還存在著不少的問(wèn)題是可以肯定的。究其主要的而言，個(gè)別廠礦的生產(chǎn)技術(shù)沒(méi)有普遍的改造，以致產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不能穩(wěn)定，勞動(dòng)生產(chǎn)效率不能提高。 這說(shuō)明生產(chǎn)技術(shù)對(duì)于生產(chǎn)有決定性作用，而社會(huì)主義生產(chǎn)必須建立在高度技術(shù)基礎(chǔ)上，否則對(duì)于國(guó)家社會(huì)主義工業(yè)化的進(jìn)程，必然要發(fā)生重大的影響。所以為完成并爭(zhēng)取完成國(guó)家建設(shè)計(jì)劃，對(duì)于怎樣提高產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)

3、率，是擺在規(guī)格生產(chǎn)單位職工面前的極其重要的任務(wù)。“技術(shù)革新就是生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工具、技術(shù)過(guò)程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作方法以及勞動(dòng)條件等方面的改進(jìn)與提高。適應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)上的革新還要改進(jìn)生產(chǎn)組織、勞動(dòng)組織及企業(yè)的管理水平”所以技術(shù)革新的范圍是很廣泛的，但其中心環(huán)節(jié)在于從技術(shù)上保證產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)與提高， 則又是毫無(wú)意義的。111要從技術(shù)上保證產(chǎn)品質(zhì)量的提高與改進(jìn)，必須從原物料供應(yīng)、生產(chǎn)操作過(guò)程到產(chǎn)品出廠，都應(yīng)有嚴(yán)格的技術(shù)管理和技術(shù)檢查制度。原物料供應(yīng)的檢驗(yàn)在于從物質(zhì)上保證產(chǎn)品的質(zhì)量； 生產(chǎn)操作過(guò)程的技術(shù)管理， 在于能及時(shí)糾正不合格和不完整的零件部分，產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)則是嚴(yán)格檢查茶品質(zhì)量規(guī)格，防止不完整的產(chǎn)品出廠。這

4、些技術(shù)管理和技術(shù)檢查工作，必須油各生產(chǎn)單位根據(jù)具體情況確立一定的制度與規(guī)范，并根據(jù)國(guó)家制定的各項(xiàng)重要產(chǎn)品的規(guī)格，或適當(dāng)?shù)夭捎锰K聯(lián)的規(guī)格，嚴(yán)格的執(zhí)行，以保證產(chǎn)品質(zhì)量能符合標(biāo)準(zhǔn)，并且不斷地加以提高。要嚴(yán)格地執(zhí)行技術(shù)管理和技術(shù)檢查制度，必須依靠分析技術(shù)，因此分析技術(shù)是提高一般技術(shù)工作的主要環(huán)節(jié)。不論化學(xué)工業(yè)也好或是其他人和工業(yè)都好，總是或多或少不能離開(kāi)化學(xué)分析。換句話(huà)說(shuō)，原物料的供應(yīng)、操作過(guò)程的控制以及產(chǎn)品質(zhì)量的是否符合標(biāo)準(zhǔn)，都要靠?jī)?yōu)良 的化學(xué)分析方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此先進(jìn)的工業(yè)分析技術(shù)是應(yīng)當(dāng)予以介紹和推廣的！二、化學(xué)分析方法化學(xué)分析方法是利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析，稱(chēng)為化學(xué)分析?；瘜W(xué)分析歷史悠久,是

5、分析化學(xué)的基礎(chǔ)， 又稱(chēng)為經(jīng)典分析。化學(xué)分析是絕對(duì)定量的，根據(jù)樣品的量、反應(yīng)產(chǎn)物的 量或所消耗試劑的量及反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，通過(guò)計(jì)算得待測(cè)組分的量。理想的化學(xué)分析方法應(yīng)該具有這樣的一些特點(diǎn)：選擇性最高，這樣就可以減輕或省略分離步 驟；精密度和準(zhǔn)確度高；靈敏度高，從而少量或痕量組分即可檢定和測(cè)定；測(cè)定范圍廣，大 量和痕量均能測(cè)定； 能測(cè)定的元素種類(lèi)和物種最多；方法簡(jiǎn)便；經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但匯集所有優(yōu)點(diǎn) 于一法是辦不到的，例如，在重量分析中，如要提高準(zhǔn)確度，需要延長(zhǎng)分析時(shí)間。因?yàn)榛瘜W(xué) 法制定原子量要求準(zhǔn)確到十萬(wàn)分之一，所以最費(fèi)時(shí)間。三、目前分析化學(xué)的新方法、新技術(shù)分析方法要力求簡(jiǎn)便， 不僅野外工作需要簡(jiǎn)便、

6、 有效的化學(xué)分析方法， 室內(nèi)例行分析工 作也如此。因?yàn)樵诓粨p失所要求的準(zhǔn)確度和精度的前提下，簡(jiǎn)便方法步驟少，這就意味著節(jié)省時(shí)間、人力和費(fèi)用。例如，金店收購(gòu)金首飾時(shí)，是將其在試金石板上劃一道（科學(xué)名稱(chēng)是條紋），然后從條紋的顏色來(lái)決定金的成色。這種條紋法在礦物鑒定中仍然采用。 我國(guó)分析化學(xué)的發(fā)展，從開(kāi)始全面向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)，到自力更生，到文革時(shí)期在夾縫中求生存， 到改革開(kāi)放后“自由發(fā)展”，到目前有指導(dǎo)的科技創(chuàng)新，走過(guò)了一條不平坦的道路。但是總 的來(lái)說(shuō)，還是跟上了國(guó)際分析化學(xué)發(fā)展的步伐，基本滿(mǎn)足了國(guó)家高速發(fā)展的需要，雖然還有差距，有的方面這個(gè)差距還不?。ɡ纾叨朔治鰞x器幾乎完全依賴(lài)進(jìn)口 ）。但如果把我們

7、的 起點(diǎn)考慮進(jìn)去，這仍然應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)不小的成就。121近來(lái)分析化學(xué)中的新技術(shù)有激光在分析化學(xué)中的應(yīng)用、流動(dòng)注射法、場(chǎng)流分級(jí)等。場(chǎng)流分級(jí)所用的場(chǎng)可以是重力、磁、電、熱等，樣品流經(jīng)適當(dāng)?shù)膱?chǎng)時(shí)能進(jìn)行分級(jí)，故稱(chēng)為場(chǎng)流分 級(jí)。目前，該法已成功地用于有機(jī)大分子 （如血球、高聚物等）之分級(jí)?？梢灶A(yù)期它在無(wú)機(jī)物 分離方面也將得到應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)高靈敏度和高選擇性試劑的研究， 對(duì)于隱蔽解蔽和分離、 富集方法的研究，以及 元素存在狀態(tài)的測(cè)定（與環(huán)境分析和地球化學(xué)的關(guān)系至為密切 ）都是重要的課題。將二三種各 具優(yōu)點(diǎn)的方法聯(lián)合使用， 可使以前不能測(cè)定的項(xiàng)目變?yōu)榭赡埽?仍是發(fā)展的方向，氣相色譜法 與質(zhì)譜法的聯(lián)用便是明顯的例

8、子。分析化學(xué)有極高的實(shí)用價(jià)值， 對(duì)人類(lèi)的物質(zhì)文明作出了重要貢獻(xiàn)，廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)普查、礦廣勘探、冶金、化學(xué)工業(yè)、能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、臨床化驗(yàn)、環(huán)境保護(hù)、商品檢驗(yàn)等領(lǐng) 域。四、我國(guó)分析儀器的未來(lái)發(fā)展前景有人說(shuō)，我們正處于一個(gè)知識(shí)爆炸的年代。這話(huà)是有道理的，但是我們也不用因此而無(wú)所適從。實(shí)際上，在知識(shí)爆炸的同時(shí)，我們也有了迅速獲取所需知識(shí)的“空前可能性”。像我們中國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家，完全有可能發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)， 實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，在分析儀器領(lǐng)域擺脫依賴(lài)外國(guó)的狀況。 可惜由于種種原因，相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)我們并沒(méi)有利用好這些“空前的可能性”。我國(guó)分析儀器從教學(xué)、研究到生產(chǎn)都不盡人意，迄今分析儀器產(chǎn)業(yè)并沒(méi)有像

9、我國(guó)其他一些制造業(yè)那樣，沖出國(guó)外儀器的重重包圍，真正在世界上揚(yáng)眉吐氣， 代表一個(gè)國(guó)家分析儀器水平的高端儀器仍然差不多完全依賴(lài)進(jìn)口就是一個(gè)例證。在我國(guó)，受一些名人的影響，人們對(duì)分析化學(xué)和分析儀器的認(rèn)識(shí)在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存 在著偏見(jiàn)，把分析化學(xué)看成一門(mén)純服務(wù)的學(xué)科，把分析化學(xué)定義為“分析和表征的科學(xué)”，以致把分析化學(xué)的科學(xué)研究局限于具體樣品分析方法的研究，更不把分析儀器的創(chuàng)新研究看作是分析化學(xué)科學(xué)研究的重要內(nèi)容 ；在科學(xué)研究管理方面，也把分析儀器僅僅看作是一種科 研條件。有的人甚至說(shuō)，“咱們現(xiàn)在有錢(qián)，需要儀器，向國(guó)外買(mǎi)好了，何必都自己費(fèi)事”。好像買(mǎi)來(lái)了儀器，我們就能夠不斷創(chuàng)新，一切也就“搞定”。美

10、國(guó)能源部杰出科學(xué)家R. F. Hirsch不久前曾經(jīng)指出“由新工具開(kāi)創(chuàng)的科學(xué)新方向遠(yuǎn)比由新概念開(kāi)創(chuàng)的科學(xué)新方向要多得多。由概念驅(qū)動(dòng)的革命的影響是用新概念去闡明舊事物。而由工具驅(qū)動(dòng)的革命的影響是去發(fā)現(xiàn)需要闡明的新事物”。也就是說(shuō)，在科學(xué)創(chuàng)新研究上，新工具很重要，如果把這個(gè)新工具比喻成 開(kāi)啟未知世界大門(mén)的一把鑰匙，則新科學(xué)儀器（或者裝置）就是這樣一把“鑰匙”。這把“鑰匙”有其特殊性。那就是，對(duì)于原始創(chuàng)新，它在一定程度上具有“唯一性”。許多搞重要基礎(chǔ)研究的科學(xué)家在獲得經(jīng)費(fèi)后做的第一件事情往往會(huì)是讓助手們填單子 買(mǎi)世界上“最先進(jìn)”的儀器，而沒(méi)有認(rèn)識(shí)到要想在你認(rèn)為重大的科學(xué)領(lǐng)域有所發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)你 所要研究

11、的未知世界的“鑰匙”其實(shí)只能由你自己最先研究出來(lái)，研究好這把“鑰匙”，實(shí)際上是研究好你所面對(duì)的未知世界的前提，或者說(shuō)第一步！只有這樣，你才能超越前人，有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)造。 否則，難免不陷入撿別人殘羹剩飯的處境。因?yàn)榭蒲信c日常生產(chǎn)和生活是完全不同的兩種活動(dòng)，前者完全沒(méi)有現(xiàn)成的路子可供采用。可惜的是，上述這種思想也影響了分析化學(xué)界，以致長(zhǎng)期來(lái)我國(guó)在分析儀器的創(chuàng)新方面幾乎很少建樹(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少之又少。除了五、六十年代有過(guò)一段相對(duì)較好的時(shí)期外，這種情況直到90年代后期才開(kāi)始改變，分析儀器的創(chuàng)新研究才被相繼列入國(guó)家各項(xiàng)重要科學(xué)研究計(jì)劃。雖然總的投入仍然不大，但是人們的認(rèn)識(shí)和態(tài)度顯然已經(jīng)有

12、了很大變化，在國(guó)家自然科學(xué)基金的帶動(dòng)下，分析化學(xué)新方法、新技術(shù)、新儀器的研究已逐步受到各方面的重視，如果這種狀況能夠繼續(xù)下去，相信不久的將來(lái)，我國(guó)的分析儀器一定會(huì)有大的起色。關(guān)于工業(yè)分析儀器和一般分析儀器的區(qū)別問(wèn)題，粗淺的看法是，一個(gè)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)， 另一個(gè)用在實(shí)驗(yàn)室，而且用在實(shí)驗(yàn)室的分析儀器也是與工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)，并不是用于一般科研的儀器設(shè)備。如果分析儀能夠接近生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，自動(dòng)或手動(dòng)取樣（定期）及需要少量的人工 操作，并且可較快的檢測(cè)出結(jié)果并指導(dǎo)生產(chǎn)，也可以算是過(guò)程分析技術(shù)。嚴(yán)格地說(shuō)，工業(yè)分析儀應(yīng)該在線(xiàn)測(cè)量、監(jiān)視及控制，首先應(yīng)自動(dòng)取樣、連續(xù)取樣、樣品自動(dòng)預(yù)處理、自動(dòng)分析 后輸出信號(hào)，長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行

13、，而且應(yīng)做到在線(xiàn)校正、在線(xiàn)維護(hù)（過(guò)濾、清洗或反吹）。最好能夠做到嵌入式傳感器與主工藝設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)直接接觸，或者把介質(zhì)轉(zhuǎn)移到與工藝裝備相連的分析回路或分析采樣系統(tǒng)中，分析完再將介質(zhì)返回工藝裝備內(nèi)。為此，分析儀器經(jīng)常形成一個(gè)主機(jī)系統(tǒng)以外的配套的系統(tǒng)， 或在線(xiàn)分析小屋。 由于過(guò)程分析技術(shù)發(fā)展的需要， “在線(xiàn)” 涵蓋了atline、in line、on line三種含義。雖然常用online一詞，但從字面上看，應(yīng) 是在線(xiàn)、線(xiàn)內(nèi)、線(xiàn)上三個(gè)含義，這都是與offline（離線(xiàn)）相對(duì)而言。offline at lineron line -in line,我們應(yīng)逐步按實(shí)際需要，將分析技術(shù)融合于工藝過(guò)程之中。在線(xiàn)

14、分析 儀器一詞在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)取嚴(yán)格的定義，而在應(yīng)用中應(yīng)給過(guò)程分析技術(shù)一些空間，如橫河近紅外分析儀（NR800）就有“在線(xiàn)機(jī)”和“離線(xiàn)機(jī)”兩種機(jī)型，這里關(guān)系到現(xiàn)在很受關(guān)注的 成本概念一一CAPEX（投資成本）和OPEX（運(yùn)行成本），切莫片面追求在線(xiàn)。分析儀器價(jià)格 不菲，在線(xiàn)分析儀表在運(yùn)行成本上更是存在精心維護(hù)等問(wèn)題，這些是顯而易見(jiàn)的。 更深層次的問(wèn)題是在線(xiàn)分析儀器如何能像實(shí)驗(yàn)室分析儀器一樣提高使用效率，即可以有租賃等使用方式，使它能成為在某工廠長(zhǎng)期使用一種方式之外，還可以用作新型工藝設(shè)計(jì)前期獲得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工廠設(shè)計(jì)開(kāi)工后初期投產(chǎn)考核“數(shù)字模型”正確性、工藝重大變動(dòng)試驗(yàn)期一一能獲得重要在線(xiàn)分析儀器及

15、相應(yīng)專(zhuān)家隊(duì)伍的服務(wù)。這些不是空想，因?yàn)閺睦碚撋襄X(qián)學(xué)森在1992年已經(jīng)指出：建設(shè)“從定性到定量綜合集成研討廳體系”，要求把人的思維、思維的成果、人的知識(shí)、智慧以及各種情報(bào)、資料統(tǒng)統(tǒng)集成起來(lái)，并指出“廳”不只是一個(gè)大廳，而是由高速 信息網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)軟硬件構(gòu)成，指出即將進(jìn)入“人機(jī)結(jié)合的大成智慧”的新時(shí)代。這些將給 我們討論“在線(xiàn)”和“離線(xiàn)”以啟迪。此外，基于常規(guī)測(cè)量手段（溫度、壓力、流量、液位） 或常用簡(jiǎn)單分析儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)軟測(cè)量有關(guān)算法軟件計(jì)算，得出與過(guò)程中或最終產(chǎn)品有關(guān)的分析指標(biāo)而形成的軟測(cè)量技術(shù)，也可屬于過(guò)程分析技術(shù)的一部分。131某煤的工業(yè)分析一直采用GB212-91,該方法分析周期長(zhǎng)

16、，人為因素的影響也較大。隨著自動(dòng)化程度的提高及生產(chǎn)需要，我們采用MAC-G全自動(dòng)工業(yè)分析儀進(jìn)行煤工業(yè)分析的測(cè)定，該儀器檢測(cè)原理為熱重分析法，將遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備與稱(chēng)量用的電子夭平結(jié)合在一起，對(duì)受熱過(guò)程中的試樣稱(chēng)重，計(jì)算出試樣的分析基水分、灰分及揮發(fā)分等工業(yè)分析指兩種測(cè)量方法的結(jié)果無(wú)顯著差異且差值的置信區(qū)間也很小。141MAC-G全自動(dòng)工業(yè)分析儀性能特點(diǎn)如下：1.高度自動(dòng)化：放入樣品后，只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可自動(dòng)完成測(cè)試并打印結(jié)果，操作簡(jiǎn)單。2.測(cè)試準(zhǔn)確：經(jīng)過(guò)對(duì)二十多種標(biāo)準(zhǔn)煤樣的測(cè)試，其結(jié)果均準(zhǔn)確無(wú)誤：與國(guó)標(biāo)方法作對(duì)比試驗(yàn)， 測(cè)試精度符合要求。3.效率高：快速法：19個(gè)樣的水分、灰分、揮發(fā)分 v180mi

17、n4.經(jīng)典法：19個(gè)樣的水分（干燥性檢驗(yàn)）、灰分（慢灰+干燥性檢驗(yàn)）260min。5.水分、灰分、揮發(fā)分三個(gè)指標(biāo)可任意組合測(cè)定或單獨(dú)測(cè)定。6.采用進(jìn)口整體爐膛，升溫速度快、節(jié)能、測(cè)試時(shí)間短。7.采用進(jìn)口電子天平，進(jìn)口步進(jìn)電機(jī)，保證測(cè)試性能穩(wěn)定。原國(guó)標(biāo)法測(cè)量1個(gè)試樣的分析基水分、灰分、揮發(fā)分，約需150min。而MAC-G全自動(dòng)工業(yè)分析儀，在180min內(nèi)可分析19個(gè)樣品的分析基水分、灰分和揮發(fā)分，測(cè)試全過(guò)程自動(dòng)完成，不僅加快了分析速度，提高了測(cè)試效率，也減少了人為因素對(duì)分析結(jié)果的影響，提高了分析結(jié)果的可靠性，值得推廣和應(yīng)用。工業(yè)分析化學(xué)所用到的化學(xué)分析法和儀器分析法，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)，相輔相成。做為分析化學(xué)者必須明確每一種方法的原理及其應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，這樣在解決分析問(wèn)題時(shí)才能得心應(yīng)手，選擇最適宜的方法。一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)法準(zhǔn)確、精密、費(fèi)用少而且容易掌握。儀器法 迅速，能處理大批樣品，但大型儀器價(jià)格昂貴，幾年后又須更新儀器。展望未來(lái)，二十一世紀(jì)的工業(yè)化學(xué)仍將是一門(mén)中心的、 實(shí)用的和創(chuàng)造