淺談現(xiàn)代化工企業(yè)化驗(yàn)室的發(fā)展

蔡云飛　陳媛

【摘要】根據(jù)現(xiàn)代化工企業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)代化工企業(yè)化驗(yàn)室的發(fā)展提出了自動(dòng)化、信息化、環(huán)境友好化的三個(gè)現(xiàn)代化發(fā)展方向，并對(duì)每一個(gè)發(fā)展方向提出了針對(duì)性的思考和建議。

【關(guān)鍵詞】化工企業(yè)；化驗(yàn)室；現(xiàn)代化發(fā)展

化工企業(yè)化驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)化工企業(yè)從原輔材料分析、中間工藝控制分析、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、污水廢氣環(huán)保分析、公用工程分析。化工企業(yè)一般設(shè)置獨(dú)立化驗(yàn)室，位于各工藝裝置附近，便于實(shí)時(shí)取樣分析，專用于服務(wù)生產(chǎn)[1]。與科研院?；?yàn)室、商檢機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室側(cè)重點(diǎn)不同的是，企業(yè)化驗(yàn)室更注重檢驗(yàn)的時(shí)效性、關(guān)鍵分析項(xiàng)目的精準(zhǔn)性、對(duì)工藝生產(chǎn)的指導(dǎo)性。由于目前國(guó)內(nèi)大多化工企業(yè)特別是民營(yíng)中小企業(yè)出于人工成本、儀器成本等各種成本因素考慮，化驗(yàn)室大多采用傳統(tǒng)人工分析方法，效率低、工作量大、分析數(shù)據(jù)傳遞慢。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人工成本的上升，自動(dòng)化技術(shù)及信息化技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代化工企業(yè)化驗(yàn)室必然朝著自動(dòng)化、信息化、環(huán)境友好化的方向發(fā)展。

1、化驗(yàn)室的自動(dòng)化

1.1滴定分析的自動(dòng)化

目前化工企業(yè)常見(jiàn)的滴定分析包括標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定基本上都可以用自動(dòng)滴定儀來(lái)實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的酸堿滴定使用pH電極、氧化還原滴定使用鉑電極、沉淀滴定使用銀電極、絡(luò)合滴定使用光度電極，還有部分離子選擇電極，幾乎涵蓋了所有傳統(tǒng)的人工滴定方法。特別是光度電極和溫度電極（高靈敏溫度探頭）的出現(xiàn)，將以往難以實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)滴定變?yōu)榱丝赡堋?/p>

以瑞士萬(wàn)通916型自動(dòng)滴定儀為例，使用pH電極自動(dòng)滴定檢測(cè)0.1%～85%的磷酸溶液濃度，其結(jié)果與人工滴定完全一致；使用鉑電極自動(dòng)滴定檢測(cè)0.01%～50%的雙氧水濃度，其結(jié)果與人工滴定完全一致。其中酸堿自動(dòng)滴定不但可以使用pH電極，還可采用光度電極法和溫度電極法，其結(jié)果和pH自動(dòng)滴定完全一致。

1.2進(jìn)樣及配液的自動(dòng)化

目前市面上進(jìn)口的自動(dòng)滴定儀、氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜儀基本上都可配備自動(dòng)進(jìn)樣器，離子色譜儀和總碳分析儀本身進(jìn)樣模式為自動(dòng)吸液式。進(jìn)樣的自動(dòng)化保證了進(jìn)樣的準(zhǔn)確性和大量進(jìn)樣時(shí)的穩(wěn)定性，但是目前價(jià)格較昂貴。

配液方面，以瑞士萬(wàn)通的986型自動(dòng)配液器為例，可以實(shí)現(xiàn)按用戶需要自動(dòng)加液、自動(dòng)稀釋的功能，試劑的加入體積、加入速度、加入時(shí)間都可以提前設(shè)定。

2.3其它分析的自動(dòng)化

氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜儀、伏安極譜儀、紅外光譜、紫外光譜、COD分析儀、原子吸收、原子發(fā)射、TOC分析儀、水質(zhì)硬度分析儀等，越來(lái)越多的儀器分析取代傳統(tǒng)化學(xué)分析。以水中鐵離子分析為例，傳統(tǒng)的鄰菲啰呤分析法耗時(shí)耗力，需要使用數(shù)種化學(xué)試劑，而使用伏安極譜儀能快速準(zhǔn)確的檢測(cè)出ppb級(jí)痕量鐵離子含量。

2、化驗(yàn)室的信息化

國(guó)內(nèi)許多大型化工企業(yè)實(shí)施了lims實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，自動(dòng)化分析儀器計(jì)算出結(jié)果后，分析人員和工藝人員可以迅速?gòu)木钟蚓W(wǎng)任一終端上調(diào)取分析數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性。Lims系統(tǒng)功能強(qiáng)大，不僅包括分析數(shù)據(jù)傳輸和處理，還包括化驗(yàn)流程管理、試劑管理、儀器管理、文件管理、庫(kù)房管理等強(qiáng)大功能，應(yīng)用前景十分廣闊。

2.1化驗(yàn)室儀器管理的信息化

傳統(tǒng)的儀器分析如氣相色譜分析屬于單臺(tái)工作站對(duì)單臺(tái)色譜儀，如今已發(fā)展為一臺(tái)工作站可同時(shí)控制運(yùn)行多臺(tái)氣相色譜儀，并同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。但是不同品牌的分析儀器由于軟硬件的不同導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸沒(méi)有統(tǒng)一的協(xié)議，這種情況制約著實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部不同儀器的信息化交換水平。為解決這一問(wèn)題，美國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)協(xié)會(huì)（NIST）計(jì)劃建立實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化聯(lián)合會(huì)（CAALS），制訂分析儀器和計(jì)算機(jī)之間的信息交換協(xié)議。

2.2化驗(yàn)流程管理的信息化

常見(jiàn)的lims系統(tǒng)化驗(yàn)流程是 工藝或技術(shù)管理人員下達(dá)分析計(jì)劃→化驗(yàn)人員接收計(jì)劃采樣→化驗(yàn)人員輸入樣品信息后分析樣品→分析結(jié)果錄入lims→經(jīng)過(guò)相關(guān)審核后通過(guò)lims系統(tǒng)發(fā)送到數(shù)據(jù)平臺(tái)。隨著現(xiàn)代商業(yè)領(lǐng)域信息化的高速發(fā)展應(yīng)用，一些先進(jìn)信息化技術(shù)也將應(yīng)用于lims系統(tǒng)，如樣品標(biāo)簽可以提前由電腦自動(dòng)生成二維碼并打印，二維碼掃描輸入樣品信息取代人工錄入。

2.3lims分析數(shù)據(jù)與工藝DCS信息交換

目前l(fā)ims分析數(shù)據(jù)還無(wú)法傳輸?shù)紻CS操作界面，工藝控制人員必須使用其它計(jì)算機(jī)登陸lims獲得分析數(shù)據(jù)，無(wú)法在DCS操作界面相關(guān)位置之間顯示分析結(jié)果，更無(wú)法在同一界面進(jìn)行在線分析數(shù)據(jù)與化驗(yàn)室數(shù)據(jù)直接比對(duì)。未來(lái)要實(shí)現(xiàn)工藝質(zhì)量信息一體化，必須解決lims數(shù)據(jù)與DCS數(shù)據(jù)的交換問(wèn)題。

3、環(huán)境友好化

3.1化驗(yàn)室內(nèi)部的環(huán)境友好化

化工企業(yè)化驗(yàn)室人員頻繁接觸到有毒有害氣味難聞的分析樣品，自身安全防護(hù)要求較高，除按規(guī)定必須佩戴塑膠手套、防護(hù)眼鏡、防毒面罩，實(shí)驗(yàn)室的安全防護(hù)設(shè)施必須到位。以芳烴樣品為例，芳烴的刺激性氣味和毒性必須要求從采樣分析到樣品存儲(chǔ)盡可能密閉操作，通風(fēng)柜系統(tǒng)和儲(chǔ)藥柜保證足夠的抽吸能力，必要時(shí)對(duì)通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行改造，避免有毒有害易揮發(fā)氣體污染化驗(yàn)室內(nèi)部空氣。目前市面上只有少數(shù)進(jìn)口廠家如法國(guó)依拉勃公司具備綠色實(shí)驗(yàn)室的整體解決方案，其中包括無(wú)管道通風(fēng)柜技術(shù)和安全稱量臺(tái)技術(shù)。

3.2化驗(yàn)室三廢處理的環(huán)境友好化

現(xiàn)代環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)化驗(yàn)室的三廢處理提出了更高要求[2]。化驗(yàn)室試劑樣品種類繁多，有些是有毒有害，有些強(qiáng)腐蝕性強(qiáng)氧化性，要想處理好這些廢棄試劑和樣品必須對(duì)它們的組成和化學(xué)特性充分了解。例如強(qiáng)酸強(qiáng)堿，可以稀釋中和后直接排放，如芳烴、甲醇等有毒溶劑必須用專用的密閉容器回收后置于專用的污水回收系統(tǒng)（一般工業(yè)裝置都具備），類似卡爾費(fèi)休試劑這種實(shí)驗(yàn)室最常見(jiàn)的試劑則可以采用焚燒處理。另外使用先進(jìn)的非化學(xué)反應(yīng)分析方法可有效減少化學(xué)試劑的使用量，如紅外光譜法可部分替代卡爾費(fèi)休容量法分析常量水含量。

4、化驗(yàn)室未來(lái)展望

化工廠化驗(yàn)室隨著現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)信息化技術(shù)的高度發(fā)展，必將發(fā)展成為傻瓜式（高度自動(dòng)化）、數(shù)據(jù)無(wú)縫連接式（高度信息化、工藝質(zhì)量一體化）、綠色環(huán)保式（環(huán)境友好化）的新型化驗(yàn)室。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，化驗(yàn)室、儀器廠家、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廠家必須跨專業(yè)合作解決一系列技術(shù)問(wèn)題。可以想象一下未來(lái)，化驗(yàn)人員在安全清潔的環(huán)境下，只需將樣品信息通過(guò)二維碼技術(shù)或射頻技術(shù)直接傳入系統(tǒng)，鼠標(biāo)輕輕一點(diǎn)，自動(dòng)化儀器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)便會(huì)完成自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)分析、自動(dòng)清洗、自動(dòng)處理結(jié)果、自動(dòng)數(shù)據(jù)保存?zhèn)鬏數(shù)娜詣?dòng)過(guò)程，質(zhì)量管理人員可以在任一地點(diǎn)手持手機(jī)或平板電腦隨意查看分析數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]曹志奎，靳翠平等.現(xiàn)代化工企業(yè)化驗(yàn)室籌建[J].廣州化工，2012，02：154～156.

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