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1、工业分析的发展状况摘要：论述工业分析技术发展现状及分析仪器技术问题，本文对工业分析中的化学分析和仪器分析两方面进行了回顾和述评,并就其发展趋势进行了展望。关键词：工业分析 技术革新 化学分析 分析化学 分析仪器 发展工业分析化学是分析化学在工业生产中的应用。包括化学分析和仪器分析。工业分析化学是研究工业生产中的原料、辅助材料、中间产品或者反映过程中变化着的物料、最终产品、副产品以及声场中各种废物的化学组成的分析方法及有关理论的一门学科。它的作用除了完成包括资源勘探、原材料的选择、生产过程控制、产品质量检验以及环境保护等一系列分析测试任务外，工业分析还做为一种重要手段参与到科技创新、技术革新和新
2、工艺探索过程中，并且承担着工艺评价、产品质量评价和环境评价等适应现代工业规范化、标准化生产与管理的重任。工业分析化学在国民经济许多生产部门中起着指导、促进和参与管理的重要作用。一、目前国内技术革新的现状技术革新虽已在全国各生产单位中取得了一定的成绩，但在工业生产中还存在着不少的问题是可以肯定的。究其主要的而言，个别厂矿的生产技术没有普遍的改造，以致产品质量标准不能稳定，劳动生产效率不能提高。这说明生产技术对于生产有决定性作用，而社会主义生产必须建立在高度技术基础上，否则对于国家社会主义工业化的进程，必然要发生重大的影响。所以为完成并争取完成国家建设计划，对于怎样提高产品的质量和劳动生产率，是摆
3、在规格生产单位职工面前的极其重要的任务。“技术革新就是生产设备、生产工具、技术过程、技术标准、操作方法以及劳动条件等方面的改进与提高。适应生产技术上的革新还要改进生产组织、劳动组织及企业的管理水平” ，所以技术革新的范围是很广泛的，但其中心环节在于从技术上保证产品质量的改进与提高，则又是毫无意义的。 【1】要从技术上保证产品质量的提高与改进，必须从原物料供应、生产操作过程到产品出厂，都应有严格的技术管理和技术检查制度。原物料供应的检验在于从物质上保证产品的质量；生产操作过程的技术管理，在于能及时纠正不合格和不完整的零件部分，产品出厂检验则是严格检查茶品质量规格，防止不完整的产品出厂。这些技术管
4、理和技术检查工作，必须油各生产单位根据具体情况确立一定的制度与规范，并根据国家制定的各项重要产品的规格，或适当地采用苏联的规格，严格的执行，以保证产品质量能符合标准，并且不断地加以提高。要严格地执行技术管理和技术检查制度，必须依靠分析技术，因此分析技术是提高一般技术工作的主要环节。不论化学工业也好或是其他人和工业都好，总是或多或少不能离开化学分析。换句话说，原物料的供应、操作过程的控制以及产品质量的是否符合标准，都要靠优良的化学分析方法来实现，因此先进的工业分析技术是应当予以介绍和推广的！二、化学分析方法化学分析方法是利用物质的化学反应为基础的分析，称为化学分析。化学分析历史悠久，是分析化学的
5、基础，又称为经典分析。化学分析是绝对定量的，根据样品的量、反应产物的量或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，通过计算得待测组分的量。理想的化学分析方法应该具有这样的一些特点：选择性最高，这样就可以减轻或省略分离步骤；精密度和准确度高；灵敏度高，从而少量或痕量组分即可检定和测定；测定范围广，大量和痕量均能测定；能测定的元素种类和物种最多；方法简便；经济实惠。但汇集所有优点于一法是办不到的，例如，在重量分析中，如要提高准确度，需要延长分析时间。因为化学法制定原子量要求准确到十万分之一，所以最费时间。三、目前分析化学的新方法、新技术 分析方法要力求简便，不仅野外工作需要简便、有效的化学分析方法，室内
6、例行分析工作也如此。因为在不损失所要求的准确度和精度的前提下，简便方法步骤少，这就意味着节省时间、人力和费用。例如，金店收购金首饰时，是将其在试金石板上划一道(科学名称是条纹)，然后从条纹的颜色来决定金的成色。这种条纹法在矿物鉴定中仍然采用。我国分析化学的发展，从开始全面向苏联学习，到自力更生，到文革时期在夹缝中求生存，到改革开放后“自由发展” ，到目前有指导的科技创新，走过了一条不平坦的道路。但是总的来说，还是跟上了国际分析化学发展的步伐，基本满足了国家高速发展的需要，虽然还有差距，有的方面这个差距还不小(例如，高端分析仪器几乎完全依赖进口)。但如果把我们的起点考虑进去，这仍然应该说是一个不
7、小的成就。 【2】 近来分析化学中的新技术有激光在分析化学中的应用、流动注射法、场流分级等。场流分级所用的场可以是重力、磁、电、热等，样品流经适当的场时能进行分级，故称为场流分级。目前，该法已成功地用于有机大分子(如血球、高聚物等)之分级。可以预期它在无机物分离方面也将得到应用。加强对高灵敏度和高选择性试剂的研究，对于隐蔽解蔽和分离、富集方法的研究，以及元素存在状态的测定(与环境分析和地球化学的关系至为密切)都是重要的课题。将二三种各具优点的方法联合使用，可使以前不能测定的项目变为可能，仍是发展的方向，气相色谱法与质谱法的联用便是明显的例子。分析化学有极高的实用价值，对人类的物质文明作出了重要
8、贡献，广泛的应用于地质普查、矿产勘探、冶金、化学工业、能源、农业、医药、临床化验、环境保护、商品检验等领域。四、我国分析仪器的未来发展前景 有人说，我们正处于一个知识爆炸的年代。这话是有道理的，但是我们也不用因此而无所适从。实际上，在知识爆炸的同时，我们也有了迅速获取所需知识的“空前可能性” 。像我们中国这样的发展中国家，完全有可能发挥后发优势，实现跨越式发展，在分析仪器领域摆脱依赖外国的状况。可惜由于种种原因，相当长一段时间以来我们并没有利用好这些“空前的可能性” 。我国分析仪器从教学、研究到生产都不尽人意，迄今分析仪器产业并没有像我国其他一些制造业那样，冲出国外仪器的重重包围，真正在世界上
9、扬眉吐气，代表一个国家分析仪器水平的高端仪器仍然差不多完全依赖进口就是一个例证。 在我国，受一些名人的影响，人们对分析化学和分析仪器的认识在相当长一段时间内存在着偏见，把分析化学看成一门纯服务的学科，把分析化学定义为“分析和表征的科学” ，以致把分析化学的科学研究局限于具体样品分析方法的研究，更不把分析仪器的创新研究看作是分析化学科学研究的重要内容;在科学研究管理方面，也把分析仪器仅仅看作是一种科研条件。有的人甚至说， “咱们现在有钱，需要仪器，向国外买好了，何必都自己费事” 。好像买来了仪器，我们就能够不断创新，一切也就“搞定” 。美国能源部杰出科学家 R. F. Hirsch 不久前曾经指
10、出“由新工具开创的科学新方向远比由新概念开创的科学新方向要多得多。由概念驱动的革命的影响是用新概念去阐明旧事物。而由工具驱动的革命的影响是去发现需要阐明的新事物” 。也就是说，在科学创新研究上，新工具很重要，如果把这个新工具比喻成开启未知世界大门的一把钥匙，则新科学仪器(或者装置)就是这样一把“钥匙” 。这把“钥匙”有其特殊性。那就是，对于原始创新，它在一定程度上具有“唯一性” 。 许多搞重要基础研究的科学家在获得经费后做的第一件事情往往会是让助手们填单子买世界上“最先进”的仪器，而没有认识到要想在你认为重大的科学领域有所发现，打开你所要研究的未知世界的“钥匙”其实只能由你自己最先研究出来，研
11、究好这把“钥匙” ，实际上是研究好你所面对的未知世界的前提，或者说第一步!只有这样，你才能超越前人，有所发现、有所创造。否则，难免不陷入捡别人残羹剩饭的处境。因为科研与日常生产和生活是完全不同的两种活动，前者完全没有现成的路子可供采用。可惜的是，上述这种思想也影响了分析化学界，以致长期来我国在分析仪器的创新方面几乎很少建树，具有完全自主知识产权的产品少之又少。除了五、六十年代有过一段相对较好的时期外，这种情况直到 90 年代后期才开始改变，分析仪器的创新研究才被相继列入国家各项重要科学研究计划。虽然总的投入仍然不大，但是人们的认识和态度显然已经有了很大变化，在国家自然科学基金的带动下，分析化学
12、新方法、新技术、新仪器的研究已逐步受到各方面的重视，如果这种状况能够继续下去，相信不久的将来，我国的分析仪器一定会有大的起色。 关于工业分析仪器和一般分析仪器的区别问题，粗浅的看法是，一个用在生产现场，另一个用在实验室，而且用在实验室的分析仪器也是与工业实际生产相关，并不是用于一般科研的仪器设备。如果分析仪能够接近生产现场，自动或手动取样（定期）及需要少量的人工操作，并且可较快的检测出结果并指导生产，也可以算是过程分析技术。严格地说，工业分析仪应该在线测量、监视及控制，首先应自动取样、连续取样、样品自动预处理、自动分析后输出信号，长期稳定运行，而且应做到在线校正、在线维护（过滤、清洗或反吹）
13、。最好能够做到嵌入式传感器与主工艺设备内的介质直接接触，或者把介质转移到与工艺装备相连的分析回路或分析采样系统中，分析完再将介质返回工艺装备内。为此，分析仪器经常形成一个主机系统以外的配套的系统，或在线分析小屋。由于过程分析技术发展的需要， “在线”涵盖了 at line、in line、on line 三种含义。虽然常用 online 一词，但从字面上看，应是在线、线内、线上三个含义，这都是与 off line（离线）相对而言。offlineat lineon linein line，我们应逐步按实际需要，将分析技术融合于工艺过程之中。在线分析仪器一词在实际应用中应取严格的定义，而在应用中应
14、给过程分析技术一些空间，如横河近红外分析仪（NR800）就有“在线机”和“离线机”两种机型，这里关系到现在很受关注的成本概念CAPEX（投资成本）和 OPEX（运行成本） ，切莫片面追求在线。分析仪器价格不菲，在线分析仪表在运行成本上更是存在精心维护等问题，这些是显而易见的。更深层次的问题是在线分析仪器如何能像实验室分析仪器一样提高使用效率，即可以有租赁等使用方式，使它能成为在某工厂长期使用一种方式之外，还可以用作新型工艺设计前期获得设计数据、工厂设计开工后初期投产考核“数字模型”正确性、工艺重大变动试验期能获得重要在线分析仪器及相应专家队伍的服务。这些不是空想，因为从理论上钱学森在 1992
15、 年已经指出：建设“从定性到定量综合集成研讨厅体系” ，要求把人的思维、思维的成果、人的知识、智慧以及各种情报、资料统统集成起来，并指出“厅”不只是一个大厅，而是由高速信息网络、计算机软硬件构成，指出即将进入“人机结合的大成智慧”的新时代。这些将给我们讨论“在线”和“离线”以启迪。此外，基于常规测量手段（温度、压力、流量、液位）或常用简单分析仪器的测量数据，经过软测量有关算法软件计算，得出与过程中或最终产品有关的分析指标而形成的软测量技术，也可属于过程分析技术的一部分。 【3】某煤的工业分析一直采用 GB212-91， 该方法分析周期长， 人为因素的影响也较大。随着自动化程度的提高及生产需要，
16、 我们采用 MAC-G 全自动工业分析仪进行煤工业分析的测定， 该仪器检测原理为热重分析法， 将远红外加热设备与称量用的电子天平结合在一起， 对受热过程中的试样称重， 计算出试样的分析基水分、灰分及挥发分等工业分析指两种测量方法的结果无显著差异且差值的置信区间也很小。 【4】MAC-G 全自动工业分析仪性能特点如下： 1.高度自动化：放入样品后，只需点击鼠标即可自动完成测试并打印结果，操作简单。 2.测试准确：经过对二十多种标准煤样的测试，其结果均准确无误：与国标方法作对比试验，测试精度符合要求。 3. 效率高：快速法：19 个样的水分、灰分、挥发分180min 4.经典法：19 个样的水分（干燥性检验） 、灰分（慢灰+干燥性检验）260min。 5.水分、灰分、挥发分三个指标可任意组合测定或单独测定。 6.采用进口整体炉膛，升温速度快、节能、测试时间短。 7.采用进口电子天平，进口步进电机，保证测试性能稳定。 原国标法测量 1 个试样的分析基水分、灰分、挥发分， 约需 150min。而 MAC-G 全自动工业分析仪， 在 18
