您當前位置:首頁 > 資訊中心 > 行業資訊 > 專注氣相分子吸收光譜技術27年——臧平安總工程師受訪記錄

在儀器行業,總有那么一批人,為我國儀器行業的發展辛勞一生,雖年紀漸長,但操勞之心不減,上海安杰環??萍加邢薰究偣こ處熽捌桨蚕壬褪瞧渲械囊粏T。臧高工于1986年無意間發現亞硝酸鹽在酸介質中可以被乙醇催化生成二氧化氮氣體,之后就一直致力于將此方法,即氣相分子吸收光譜法發展成一種檢測手段。為了推廣此技術,臧高工于2001年成立了安杰科技,生產與此技術相配套的儀器,經過14年的發展,如今安杰科技的氣相分子吸收光譜儀已發展到第四代,而80歲高齡的臧高工仍工作在***線,積極推動氣相分子吸收光譜技術的發展。


  近日,臧平安總工接受了儀器信息網的采訪,為我們講述了其在氣相分子吸收光譜技術的方法開發、儀器研制、技術推廣的經歷與心得。

關于方法的發現和不斷地深入研究


  1980年,臧高工就職于寶鋼環境監測站,擔任水質監測室的技術主管。1986年在監測排放廢水時發現汞嚴重超標,為什么在沒有任何單位排放含汞廢水時,竟能測出超過每升10毫克汞的排放標準呢?


  臧高工抓住此這一怪現象不放。經過其嚴謹的試驗研究發現,是由于廢水中存在的大量亞硝酸鹽在乙醇的作用下,瞬間分解成的二氧化氮氣體在測汞的253.7nm波長處產生的吸收被誤認為是汞的吸收。因為二氧化氮氣體在190~300nm帶寬都有吸收。臧高工對亞硝酸鹽分解反應及二氧化氮氣體的吸收原理等做了深入的研究,明確了是乙醇的催化作用促使了亞硝酸鹽的迅速分解,所分解的氣體密度與亞硝酸鹽的濃度符合“比爾定律”。臧高工由此建立了快速測定水中亞硝酸鹽氮的全新方法。


  經過試驗發現這種方法具有很多優點:(1)測定準確、靈敏度高;(2)操作簡便快速,取樣、加試劑,通氣10秒鐘就出結果;(3)用樣量和試劑很少,各自僅用2~3毫升;(4)抗干擾強,最大特點是不受樣品顏色和渾濁物的影響;(5)不使用有毒害的特別是易致癌的有機試劑,對環境污染甚少;(6)測定樣品操作步驟少,儀器易于自動化。


  不同原理的新方法,又有那么多優點鼓舞了臧高工對此方法的研究興趣,在此基礎上他又開發出了用亞鈦離子使最穩定的硝酸鹽能夠分解成產生吸收的一氧化氮氣體,進而建立了快速測定硝酸鹽氮的新方法。此外他還嘗試過水中亞硫酸鹽、氰化物、砷和硒的測定。


  90年代初的上海市提倡“講理想比貢獻”,作為一名科技人員,臧高工的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的方法被寶鋼作為先進的科研成果,得到了上海市化學化工學會理事胡振員教授等權威人士的高度評價;并得到寶鋼從事“知識產權”人士的推薦,將兩個方法申請批準為“發明專利”方法。臧高工也因此被評為“上海市講理想比貢獻”的先進個人,并載入了“當代中國發明”和科學中國人叢書“中國專家人才庫”史冊,還得到了多項獎勵和榮譽證書。


  在申報專利國際聯機檢索查新時,發現國外在1973年即有人嘗試過這一方法,1976年由Cresser和Isacson將這種方法命名為氣相分子吸收光譜法(Gas-phase molecular apsorption spectro metry)。國外分析家只是利用氣相分子吸收光譜法解決某一項工藝或課題研究而為之,所測定的項目有二氧化硫、碘和溴、硫化氫、氯氧化氮、氰化氫、二氧化氮、一氧化氮和氨等氣體,也有人專注于氫化物的測定等。但未把此方法作為一種有效的分析手段加以推廣。


  臧高工發明了兩項專利方法后,仍不知疲憊的多次奔跑上海市情報研究所和圖書館,孜孜不倦地,在兩項發明的基礎上引申出了氨氮、總氮、凱氏氮和硫化物的氣相分子吸收光譜法。作為一種新的方法,在國內外能夠測定這么多項目,臧高工認為應該將這一方法作為新的有效的分析手段。為了推廣這一技術,必須配套專用儀器。因此于2001年成立了上海安杰環??萍加邢薰?,專門生產與氣相分子吸收光譜法相配套的儀器。


  關于儀器發展需求以及技術積累


  在國內外,應用氣相分子吸收光譜技術的時候,由于沒有專門的儀器,都是用原子吸收光譜儀代替。將原子吸收光譜儀的火焰或無火焰原子化器拆除后,架上石英吸光管,待測物質在反應瓶中轉化為氣體后進入吸光管測定吸光度。很顯然,這種做法很麻煩,特別是石墨爐原子化器的拆卸更加麻煩,不僅如此,大多數原子吸收光譜儀的靈敏度比較低。因此,開發一種專門適用于氣相分子吸收光譜法的儀器就成為了此方法發展的關鍵。


  臧高工在儀器研發方面有很多的經驗。他于1957年在北京礦冶研究總院工作期間,專門從事極譜分析16年,不僅會使用多種極譜儀做分析,還逐漸學會動手修理儀器。


  1972年調到蘭州市白銀礦冶研究分院分析室工作,一開始就將一臺進口的LP-60型直流極譜儀改裝成了交流方波極譜儀,使儀器靈敏度提高了一個數量級。臧高工做原子吸收分析是從組裝儀器開始。為了組裝儀器買了5~6本電子技術的參考書,還向儀器修理科的人學習電子技術知識。


  1976年開始組裝原子吸收光譜儀,從蘭州出發,經南京、無錫、蘇州直至上海,歷時約一個月采購了組裝原子吸收光譜儀的全部器材之后。從電路的設計、印刷電路板的制作、電子器件的焊接、調試,儀器內部結構的布局到整機調試,連外殼噴漆都是自己動手完成的。歷時兩年時間,終于在1979年底組裝成了一臺命名為YXF-79型號的原子吸收光譜儀。令臧高工沒想到的是這臺儀器竟然使用了13年。


  臧高工有了這樣組裝儀器的歷練,對研發氣相分子吸收光譜儀是很有信心的。1985年從寶鋼退休后,1997年就組裝出了***臺氣相分子吸收光譜儀。臧高工介紹說:“因為有開發組裝原子吸收光譜儀的基礎,兩者在光源、電子線路等各方面都有很多相似之處,而且又使用上了大規模集成電子器件,使這臺樣機做起來就容易很多,因此不到一年的時間就做好了?!?002年***批商品儀器AJ-2100生產3臺,該批儀器中的一臺提供給上海寶山區環境監測站,一直沿用至今。


  關于公司化運作及多措施推廣


  上海安杰環??萍加邢薰境闪⒂?001年。之所以能夠成立,臧工說一方面是因為退休之后空閑時間很多,自己是學化學分析的,又有組裝儀器經驗。比起炒股票、打麻將來,他更是喜歡做儀器,能為國家做出點有益的事情來也是一種樂趣;二是氣相分子吸收光譜技術在寶鋼和上海市寶山區環境監測站利用原子吸收光譜儀測定樣品多年,得到了應有的考驗;三是有資金支持。


  談到安杰科技最初成立時的情況,臧高工還記憶猶新?!俺闪⑷帐?001年10月29日,當時出資50萬的注冊資金,租用了5間工作室共70多平方米,除董事長和財會二人,還聘用了6名剛退休的高級工程師,其中有一名搞光學的、一名搞軟件的、兩名搞電子電路的、兩名搞化學分析的,公司可謂人才濟濟?!?/p>


  上海安杰環??萍加邢薰窘涍^14年的發展,已推出了AJ2100/2200、AJ2500、AJ3000/3000Plus和AJ4000共四代產品,產品的自動化程度在不斷提高?,F場在線監測和便攜式儀器的研發也已經列入公司計劃。


  談起氣相分子吸收光譜儀的核心技術,臧高工認為應該是儀器的進樣模塊和待測物質反應的氣液分離模塊以及可靠的自動化,但水樣中易揮發性有機物質的吸收干擾是一個容易被忽視的問題。例如測定硫化物和亞硝酸鹽時,加入微量氯仿,吸光度就會增加而使測定結果虛高。不過對此只要測定前向樣品試管通入載氣,大約10秒鐘,有機物就會被去除,隨后加試劑測定就可以了。


  為了推廣氣相分子吸收光譜法,必須使方法成為國家標準。為此臧高工將其研制的方法上交到了中國環境監測總站,并在一次光譜學術交流會議上向中國環境監測總站齊文啟研究員推薦了此方法,得到了齊研究員的大力支持。在總站由齊研究員和李國剛(現中國環境監測總站副站長)親自對方法以實際樣品進行了監測驗證,認為方法可行。很快將臧高工起草編寫的氨氮等6個方法納入了《水和廢水監測分析方法》第三版和第四版。之后又通過齊研究員的努力,經過6家環境監測站的方法驗證,由齊文啟研究員親自組織了全國8個環境監測站的知名專家召開了標準審定會議,審定通過后由國家環境保護總局將氨氮等6項氣相分子吸收光譜法作為HJ/ T 195~200(2005)行業標準于2006年1月正式頒布并實施。


  方法開發是儀器應用的重要方面,對于氣相分子吸收光譜法在未來可能的應用,臧高工也有很多設想。他希望年輕的分析家能開發出更多的新方法。如水質中硫酸鹽、磷酸鹽、氟化物、酚類以及砷、硒、鉛、銻等的氫化物的測定方法。對于硫酸鹽,或許可以將其還原成亞硫酸鹽之后,按已有的亞硫酸鹽方法測定;對于磷酸鹽,可以考慮以生成磷化氫來測定。在這方面有一些國外的經驗可以參考;對于可檢測的樣品,可以從目前的水質樣品拓展到如土壤、建材、化肥、食品(食品添加劑-亞硝酸鹽等)。


  臧高工希望通過分析家的努力,氣相分子吸收光譜法能夠很快的像紫外分光光度法一樣得到普及。


  臧高工談技術產業化


  在國家“大眾創業萬眾創新”的號召下,“創業”成為了當前熱詞,在采訪的最后,臧高工談到了其在技術產業化過程中的感慨。


  “首先是全民的支持。最初做儀器的時候,需要的東西比較新且量比較少。以玻璃反應瓶為例,由于不斷改進,每次都是新設計做的量少,玻璃廠的師傅按照設計做一個成品需要大半天的時間,只能賺到100~200塊錢,做其它批量的玻璃制品花同樣的時間可以做出價值600元的東西,科研試驗品廠家都不愿意做。需要的器材以螺絲釘為例,一種規格只需十幾個,但是賣家說1000個起賣,不能拆零賣,如此多種規格就得買上數千只,我解釋說我們是做科研用,少買一些免得浪費,但誰管你的科研。另外就是機械加工和儀器外殼的制作,圖省事,經常發生加工的尺寸與設計不符。在民眾觀念中還沒有形成對科研支持的態度,雖然科研的道路總是曲折的,不可能一帆風順,但還是希望全民能看到科研對社會發展進步的貢獻?!?/p>


  “再次是國家的支持??萍疾繌木盼彘_始,十五、十一五、十二五及繼續實施的十三五,均設立科學儀器開發重大項目,且從十二五開始,明確以企業為主;自然科學基金委員會和中科院也投入資金,設置科學儀器基礎研究和直接應用研究急需的科學儀器研發專項,但專項支持中就是缺乏對非成熟產業,尤其是國內中小型企業的資助。希望國家對中小型企業進行評估,綜合考量產品發展前景及其發展意義,給創新型的中小企業更多扶持和幫助,讓更多國產儀器的研發走在世界的前列?!?/p>


  當然,在此過程中,員工的努力也是必不可少的。臧高工最后希望公司的年輕一代多一些踏實,少一些浮躁,謙虛謹慎,兢兢業業地工作。將困難看成是進步的機會,認真鉆研技術,以主人公的態度做出自己的貢獻。


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