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只看楼主正序阅读使用道具楼主发表于: 2012-11-21

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关键词：仪器分析制浆造纸化学分析

仪器分析作为一门新的技术，在化学成分分析和物质结构鉴定上具有重要的作用。本文阐述了仪器分析的发展和计算机科学的渗透，以及在制浆造纸工业中的应用，并展望了其发展前景。

仪器分析是指采用比较复杂和特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来确定物质的化学组成、成分含量及化学结构，并且各自形成比较独立的方法原理及理论基础的一类分析方法，具有灵敏、准确、快速、简便和易实现自动化等特点。随着科学技术的迅猛发展，仪器分析在木材化学成分的分析、木材微观构造、制浆造纸过程及废水处理中的应用越来越多。
    20世纪末，分析化学处在一个大发展时期，随着计算机技术的广泛应用和相关学科新成就的不断引用，使分析化学的内容得到了极大的丰富，仪器分析在科学技术的发展中起着越来越重要的作用。
    当前分析仪器的发展包括两个方面：一是硬件，即仪器本身的质量和技术水平；二是软件，即计算机技术在分析仪器中的应用。由于软件的不断进步，扩大了分析仪器的功能和应用领域，提高了仪器的分析速度和精度，使定性和定量分析更为准确。现代分析仪器几乎无一不带有微处理器或微机，过去只能用模拟电路方式实现的仪器功能，现在可借数字模拟以更优的性噪比实现。
    当代仪器分析技术更是出现了软件化的趋势，化学计量学软件如多元校正算法软件、数据库、谱图检索系统、人工智能软件等。目前先进的大型分析仪器都配有高性能的计算机系统，包括计算机硬件系统和分析软件系统，如Nicolet Avatar360红外光谱仪配有PⅡ计算机，WIN97操作系统和最新的32位红外光谱分析软件(Ezomnic 4.1b．Search 4.1b)，该软件包在硬件的配合下，除了能完成常规的分析测试任务外，还具有强大的数据库、质量控制(QC)、自动校正、自我诊断、远程网络诊断等功能。在某些现代化的在线分析仪器中，计算机软件系统不仅指挥、控制着仪器主机的各个组成部分(包括采样系统、样品处理系统、测试系统、数据处理系统、在线即时处理系统等)的协同工作，而且与企业局域网(Intranet)或因特网(Internet)相连，接收处理来自企业决策层、分析测试中心、质量管理层或生产管理层的指令，并向有关方面及时、快速地发送和反馈分析测试信息。
1、质谱分析木材化学成分
    质谱是指化合物经电离后，形成的电子在电磁场的作用下按照其质荷比(m／z)大小排列而成的谱图。它具有灵敏度高、分析速度快等优点，可精确分析质量数，适合气、液、固三相。
    质谱仪是取得有关有机化合物结构和固态试样元素分析的大量信息以及分析复杂有机混合物的有力工具。对质谱的详尽译解常有可能做到确定分子内某些区域里存在的官能团和理解它们的连接方式。
    钱学仁、李坚(1996)指出：木材的主要组成(纤维素、半纤维素和木素)中具有不同的质核比，因而可以采用质谱图进行分别。例如，分析半纤维素和木素可先采用甲基化醇解法、部分水解法和高碘酸盐氧化法等方法处理，再用质谱图进行分析。试验结果表明：质谱分析技术的引进，可大大加快木材化学成分的分析。
2、核磁共振波谱(NMR)  分析木材化学成分
    核磁共振波谱法(NMR)是  利用磁性核在外磁场作用下的核自旋能级间跃迁的原理来研究有机物组成与结构的一种化  学物理分析方法。
    李坚、钱学仁采用核磁共振波谱CP／MAS 13CNR测定木材主要组分。结果表现：采用CP／MAS 13CNR能够测定木材与多元酸的化合物1，2，3，4一丁烷酸发生酯化反应的情况。反应表明，羧基碳的比率增加。随着羧基碳和羟基碳的比率减少，烷基碳的变化随碳基的变化而变化。李坚等用31P NMR测定木材的主要组分，如木素、碳水化合物等。结果表明：采用1H NMR和其他类型的NMR谱图分析，能快速分析木材的相关成分，比常规化学分析精度高、灵敏度高。
3、红外光谱用手分析造纸废水
    朱泽华等用红外光谱等仪器分析确定了循环冷却水水质稳定剂中起阻垢作用的基团，研究了阻垢机理。
AOX(Absorbable organic halogens)为可吸附的有机卤化物，用来表征造纸漂白废水中可吸附有机氯化物，发达国家都把AOX列入废水排放标准控制指标。亦已制定了造纸漂白废水AOX排放控制标准。
    采用ECS1200仪器法测定AOX值，可以对漂白废水中AOX的含量进行比较准确的分析测定。
4、仪器分析用于未知化合物结构的鉴定
    热失重分析仪是研究物质加热过程中质量变化行为的最直接的分析手段；红外光谱仪可以用来研究物质的化学结构，确定物质的组成结构；能谱分析可以确定物质的主要组成元素并能进行定量分析；X射线衍射可以确定主要组分的晶体结构。
    青岛大学刘岩等对单一试样组分的合成香料(混合香料需先行分离提纯)，将红外光谱(IR)、紫外光谱(UR)、核磁共振波谱(NMR)和质谱(MS)联用，再配合元素分析等手段，较准确地确定了未知香料的结构。
5、对新闻纸机干燥部胶粘物化学组合的分离与分析
    随着二次纤维回用量的增加，胶粘物障碍问题日趋严重。同时其沉积是一个日积月累的过程，因此对其进行研究和控制的难度较大。由于二次纤维和原生纤维常常混用，胶粘物又和树脂混合在一起，增加了沉积物的复杂性和障碍的严重性。对纸机上的粘性沉积物进行分离和分析，旨在明确其化学组成，为找到合理有效的控制手段提供理论依据。
    华南理工大学王旭等利用多种化学方法和现代仪器分析手段对以美国进口旧报纸、旧杂志纸和马尾松磨木浆或化学热磨机械浆为原料抄造新闻纸的新闻纸机干燥部胶粘物的化学组分进行了分离和分析，确定了化学组分的归属和舍量。
    随着仪器分析技术在制浆原料(木材和草类)组分分析、制浆造纸工艺、废水处理中的应用，必将促进制浆造纸工业的进一步发展。