第三部分 过程分析化学.pptVIP

* 　　过程分析化学（process analytical chemistry，缩写PAC）是新发展起来的分析化学的一个新分支，它是一门从化学过程得到定性或定量的信息来控制或优化化学过程的综合性的新型学科。实际上是工业分析化学发展的一个新阶段。这就使工业分析化学趋于成熟，“从单纯提供数据，上升到从分析数据中获得有用信息和知识，成为生产科研中实际问题的解决者。”（B.K. Kowalski语） 第三部分 过程分析化学 §1　 概 述 一、过程分析化学的产生与发展 分析化学学科到20世纪70年代未80年代初，进入了第三个发展阶段——现代分析化学阶段。它已远远越出了化学的概念、突破了纯化学的领域，发展成为一门多学科性的综合性科学。从采用的手段看，是在综合光、电、热、声和磁等现象的基础上进一步采用数学、计算机科学及生物学等学科新成就对物质进行纵深分析的科学；从解决的任务看，它已成为获取形形色色物质尽可能全面的信息，进一步认识自然、改造自然的科学，现代分析化学的任务已不限于测定物质的组成及含量，而且还可对物质的形态、结构、微区、薄层及化学和生物活性等进行实时追踪和无损检测乃至过程控制。 　　工业分析化学作为分析化学的一个应用分支，作为工业生产质量监测和控制的手段，其发展经历了这样一个过程： 非破坏性分析 内线或原位分析 在线分析 现场分析 实验室分析 过程分析化学 二、过程分析化学的任务及研究范围 　　过程分析化学的中心任务就是发展过程分析和控制方法及相关技术，以解决工业过程、生物工程、新型功能材料、生物化学工业的自动化和过程质量控制问题，而且用于能源。生产时间和原材料等的有效利用和最优化。在工业生产中应用过程分析化学之后，可使整个生产过程合理、生产成本降低、产品质量提高而稳定、环境污染减少。 　　过程分析化学的主要研究内容包括过程量测科学、过程分析化学计量学及开发相关的智能化在线分析仪器。通过在线监测和控制中新的量测技术、新型传感器、数据处理和信息分析方法的研究，发展用于过程监测、模型化和控制的微型仪器装置系统。 1．自动取样与样品预处理 2．过程分析仪器及传感器 3．过程分析化学计量学 主要有： 　　过程分析化学作为工业分析化学发展的一个新的更高级阶段是以自动化分析和过程控制相结合，以实现生产过程最优化为特征。这一特征具体可从下述几个方面来描述。 （1）过程分析化学是适应生产需要而形成和发展起来的。对于生产过程的控制与调整，可以更加适时、科学和最优化。 （2）过程分析化学和生产过程是一体化的。 （3）过程分析化学涉及多门学科的交叉与沟通。未来的过程分析化学将在与物理学、生命科学、材料科学、计算机科学、信息科学等的相互交叉，多学科和技术的交叉和集成，以解决生产和科研中的实际问题。 （4）过程分析化学使分析工作由数据提供者发展到生产、科研实际问题的解决者。 三、过程分析仪器的发展 　　pH值传感器和电位分析仪器是最早用于过程分析的仪器，发生在20世纪40年代未和50年代初。 　　到了20世纪60年代未和70年代初，则气相色谱和湿法化学分析技术在过程分析化学中得到广泛的研究和应用。 　　20世纪80年代以后，由于微电子技术的发展、微型计算机的普及以及化学计量学方法在过程分析化学中的应用，对过程分析仪器的发展产生较大的影响。 　 §２　过程分析仪器 一、过程分析仪器的组成 （1）自动取样与预处理系统它的任务是自动地、适时地从生产线上取得试样并对其进行物理、化学上的预处理，使之符合分析仪器的技术要求。 （2）检测器根据某种物理或化学原理把待测成分信息转换成电信号。 （3）信号处理系统对检测器给出的微弱电信号进行放大、对数转换、模数转换、数学运算、线性补偿等信息处理工作。 （4）结果输出将测定结果以一定的方式输出，如显示、打印、指示、报答等。 （5）整机自动控制系统控制各个部分自动而协调地工作，每次测量时自动调零、校准，当出现故障时，显示、报警或自动处理故障。 二、过程分析仪器的特点 ①必须是全自动的，不需要人工取样和对试样进行预处理。 ②仪器的精度要求可以稍低，但长时间的稳定性必须好，能够经受振动、噪声、潮湿、高温和腐蚀性气体等恶劣工作环境的影响。 ③具有自动校准和检错功能，即仪器发生异常时能给出相应的信息或自动排除故障。 ④仪器结构简单，体积小且易于维护、检修。 ⑤价廉等 　　传感器是在分析仪器与分析样品之间实时传递选择性信息的界面，是一类能选择性地将分析对象的化学信息，例如样品的物理与化学性质。样品的化学组成与浓度等，连续地转变为分析仪器易测量的物理信号的装置。由于分析化学领域中的传感器和电子电工学中的传感器有截然不同的含义，故又常称为化学传感器。由于这里存在化学量与物理量之间的