专注气相分子吸收光谱技术27年——臧平安总工程师受访记录-k8凯发真人版

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在仪器行业,总有那么一批人,为我国仪器行业的发展辛劳一生,虽年纪渐长,但操劳之心不减,上海安杰环保科技有限公司总工程师臧平安先生就是其中的一员。臧高工于1986年无意间发现亚硝酸盐在酸介质中可以被乙醇催化生成二氧化氮气体,之后就一直致力于将此方法,即气相分子吸收光谱法发展成一种检测手段。为了推广此技术,臧高工于2001年成立了安杰科技,生产与此技术相配套的仪器,经过14年的发展,如今安杰科技的气相分子吸收光谱仪已发展到第四代,而80岁高龄的臧高工仍工作在***线,积极推动气相分子吸收光谱技术的发展。


  近日,臧平安总工接受了仪器信息网的采访,为我们讲述了其在气相分子吸收光谱技术的方法开发、仪器研制、技术推广的经历与心得。

关于方法的发现和不断地深入研究


  1980年,臧高工就职于宝钢环境监测站,担任水质监测室的技术主管。1986年在监测排放废水时发现汞严重超标,为什么在没有任何单位排放含汞废水时,竟能测出超过每升10毫克汞的排放标准呢?


  臧高工抓住此这一怪现象不放。经过其严谨的试验研究发现,是由于废水中存在的大量亚硝酸盐在乙醇的作用下,瞬间分解成的二氧化氮气体在测汞的253.7nm波长处产生的吸收被误认为是汞的吸收。因为二氧化氮气体在190~300nm带宽都有吸收。臧高工对亚硝酸盐分解反应及二氧化氮气体的吸收原理等做了深入的研究,明确了是乙醇的催化作用促使了亚硝酸盐的迅速分解,所分解的气体密度与亚硝酸盐的浓度符合“比尔定律”。臧高工由此建立了快速测定水中亚硝酸盐氮的全新方法。


  经过试验发现这种方法具有很多优点:(1)测定准确、灵敏度高;(2)操作简便快速,取样、加试剂,通气10秒钟就出结果;(3)用样量和试剂很少,各自仅用2~3毫升;(4)抗干扰强,最大特点是不受样品颜色和浑浊物的影响;(5)不使用有毒害的特别是易致癌的有机试剂,对环境污染甚少;(6)测定样品操作步骤少,仪器易于自动化。


  不同原理的新方法,又有那么多优点鼓舞了臧高工对此方法的研究兴趣,在此基础上他又开发出了用亚钛离子使最稳定的硝酸盐能够分解成产生吸收的一氧化氮气体,进而建立了快速测定硝酸盐氮的新方法。此外他还尝试过水中亚硫酸盐、氰化物、砷和硒的测定。


  90年代初的上海市提倡“讲理想比贡献”,作为一名科技人员,臧高工的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的方法被宝钢作为先进的科研成果,得到了上海市化学化工学会理事胡振员教授等权威人士的高度评价;并得到宝钢从事“知识产权”人士的推荐,将两个方法申请批准为“发明专利”方法。臧高工也因此被评为“上海市讲理想比贡献”的先进个人,并载入了“当代中国发明”和科学中国人丛书“中国专家人才库”史册,还得到了多项奖励和k8凯发真人版的荣誉证书。


  在申报专利国际联机检索查新时,发现国外在1973年即有人尝试过这一方法,1976年由cresser和isacson将这种方法命名为气相分子吸收光谱法(gas-phase molecular apsorption spectro metry)。国外分析家只是利用气相分子吸收光谱法解决某一项工艺或课题研究而为之,所测定的项目有二氧化硫、碘和溴、硫化氢、氯氧化氮、氰化氢、二氧化氮、一氧化氮和氨等气体,也有人专注于氢化物的测定等。但未把此方法作为一种有效的分析手段加以推广。


  臧高工发明了两项专利方法后,仍不知疲惫的多次奔跑上海市情报研究所和图书馆,孜孜不倦地,在两项发明的基础上引申出了氨氮、总氮、凯氏氮和硫化物的气相分子吸收光谱法。作为一种新的方法,在国内外能够测定这么多项目,臧高工认为应该将这一方法作为新的有效的分析手段。为了推广这一技术,必须配套专用仪器。因此于2001年成立了上海安杰环保科技有限公司,专门生产与气相分子吸收光谱法相配套的仪器。


  关于仪器发展需求以及技术积累


  在国内外,应用气相分子吸收光谱技术的时候,由于没有专门的仪器,都是用原子吸收光谱仪代替。将原子吸收光谱仪的火焰或无火焰原子化器拆除后,架上石英吸光管,待测物质在反应瓶中转化为气体后进入吸光管测定吸光度。很显然,这种做法很麻烦,特别是石墨炉原子化器的拆卸更加麻烦,不仅如此,大多数原子吸收光谱仪的灵敏度比较低。因此,开发一种专门适用于气相分子吸收光谱法的仪器就成为了此方法发展的关键。


  臧高工在仪器研发方面有很多的经验。他于1957年在北京矿冶研究总院工作期间,专门从事极谱分析16年,不仅会使用多种极谱仪做分析,还逐渐学会动手修理仪器。


  1972年调到兰州市白银矿冶研究分院分析室工作,一开始就将一台进口的lp-60型直流极谱仪改装成了交流方波极谱仪,使仪器灵敏度提高了一个数量级。臧高工做原子吸收分析是从组装仪器开始。为了组装仪器买了5~6本电子技术的参考书,还向仪器修理科的人学习电子技术知识。


  1976年开始组装原子吸收光谱仪,从兰州出发,经南京、无锡、苏州直至上海,历时约一个月采购了组装原子吸收光谱仪的全部器材之后。从电路的设计、印刷电路板的制作、电子器件的焊接、调试,仪器内部结构的布局到整机调试,连外壳喷漆都是自己动手完成的。历时两年时间,终于在1979年底组装成了一台命名为yxf-79型号的原子吸收光谱仪。令臧高工没想到的是这台仪器竟然使用了13年。


  臧高工有了这样组装仪器的历练,对研发气相分子吸收光谱仪是很有信心的。1985年从宝钢退休后,1997年就组装出了***台气相分子吸收光谱仪。臧高工介绍说:“因为有开发组装原子吸收光谱仪的基础,两者在光源、电子线路等各方面都有很多相似之处,而且又使用上了大规模集成电子器件,使这台样机做起来就容易很多,因此不到一年的时间就做好了。”2002年***批商品仪器aj-2100生产3台,该批仪器中的一台提供给上海宝山区环境监测站,一直沿用至今。


  关于凯发应用化运作及多措施推广


  上海安杰环保科技有限公司成立于2001年。之所以能够成立,臧工说一方面是因为退休之后空闲时间很多,自己是学化学分析的,又有组装仪器经验。比起炒股票、打麻将来,他更是喜欢做仪器,能为国家做出点有益的事情来也是一种乐趣;二是气相分子吸收光谱技术在宝钢和上海市宝山区环境监测站利用原子吸收光谱仪测定样品多年,得到了应有的考验;三是有资金支持。


  谈到安杰科技最初成立时的情况,臧高工还记忆犹新。“成立日是2001年10月29日,当时出资50万的注册资金,租用了5间工作室共70多平方米,除董事长和财会二人,还聘用了6名刚退休的高级工程师,其中有一名搞光学的、一名搞软件的、两名搞电子电路的、两名搞化学分析的,公司可谓人才济济。”


  上海安杰环保科技有限公司经过14年的发展,已推出了aj2100/2200、aj2500、aj3000/3000plus和aj4000共四代产品,产品的自动化程度在不断提高。现场在线监测和便携式仪器的研发也已经列入公司计划。


  谈起气相分子吸收光谱仪的核心技术,臧高工认为应该是仪器的进样模块和待测物质反应的气液分离模块以及可靠的自动化,但水样中易挥发性有机物质的吸收干扰是一个容易被忽视的问题。例如测定硫化物和亚硝酸盐时,加入微量氯仿,吸光度就会增加而使测定结果虚高。不过对此只要测定前向样品试管通入载气,大约10秒钟,有机物就会被去除,随后加试剂测定就可以了。


  为了推广气相分子吸收光谱法,必须使方法成为国家标准。为此臧高工将其研制的方法上交到了中国环境监测总站,并在一次光谱学术交流会议上向中国环境监测总站齐文启研究员推荐了此方法,得到了齐研究员的大力支持。在总站由齐研究员和李国刚(现中国环境监测总站副站长)亲自对方法以实际样品进行了监测验证,认为方法可行。很快将臧高工起草编写的氨氮等6个方法纳入了《水和废水监测分析方法》第三版和第四版。之后又通过齐研究员的努力,经过6家环境监测站的方法验证,由齐文启研究员亲自组织了全国8个环境监测站的知名专家召开了标准审定会议,审定通过后由国家环境保护总局将氨氮等6项气相分子吸收光谱法作为hj/ t 195~200(2005)行业标准于2006年1月正式颁布并实施。


  方法开发是仪器应用的重要方面,对于气相分子吸收光谱法在未来可能的应用,臧高工也有很多设想。他希望年轻的分析家能开发出更多的新方法。如水质中硫酸盐、磷酸盐、氟化物、酚类以及砷、硒、铅、锑等的氢化物的测定方法。对于硫酸盐,或许可以将其还原成亚硫酸盐之后,按已有的亚硫酸盐方法测定;对于磷酸盐,可以考虑以生成磷化氢来测定。在这方面有一些国外的经验可以参考;对于可检测的样品,可以从目前的水质样品拓展到如土壤、建材、化肥、食品(食品添加剂-亚硝酸盐等)。


  臧高工希望通过分析家的努力,气相分子吸收光谱法能够很快的像紫外分光光度法一样得到普及。


  臧高工谈技术产业化


  在国家“大众创业万众创新”的号召下,“创业”成为了当前热词,在采访的最后,臧高工谈到了其在技术产业化过程中的感慨。


  “首先是全民的支持。最初做仪器的时候,需要的东西比较新且量比较少。以玻璃反应瓶为例,由于不断改进,每次都是新设计做的量少,玻璃厂的师傅按照设计做一个成品需要大半天的时间,只能赚到100~200块钱,做其它批量的玻璃制品花同样的时间可以做出价值600元的东西,科研试验品厂家都不愿意做。需要的器材以螺丝钉为例,一种规格只需十几个,但是卖家说1000个起卖,不能拆零卖,如此多种规格就得买上数千只,我解释说我们是做科研用,少买一些免得浪费,但谁管你的科研。另外就是机械加工和仪器外壳的制作,图省事,经常发生加工的尺寸与设计不符。在民众观念中还没有形成对科研支持的态度,虽然科研的道路总是曲折的,不可能一帆风顺,但还是希望全民能看到科研对社会发展进步的贡献。”


  “再次是国家的支持。科技部从九五开始,十五、十一五、十二五及继续实施的十三五,均设立科学仪器开发重大项目,且从十二五开始,明确以企业为主;自然科学基金委员会和中科院也投入资金,设置科学仪器基础研究和直接应用研究急需的科学仪器研发专项,但专项支持中就是缺乏对非成熟产业,尤其是国内中小型企业的资助。希望国家对中小型企业进行评估,综合考量产品发展前景及其发展意义,给创新型的中小企业更多扶持和帮助,让更多国产仪器的研发走在世界的前列。”


  当然,在此过程中,员工的努力也是必不可少的。臧高工最后希望公司的年轻一代多一些踏实,少一些浮躁,谦虚谨慎,兢兢业业地工作。将困难看成是进步的机会,认真钻研技术,以主人公的态度做出自己的贡献。


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