1、我國(guó)氣相色譜儀的發(fā)展脈絡(luò)

　　我國(guó)從上世紀(jì)50年代中期許多單位就開始了氣相色譜法的研究和氣相色譜儀的制造。

　　在上世紀(jì)50年代國(guó)家科委組成專題攻關(guān)組,采取專家與生產(chǎn)廠家相結(jié)合的方式，主要在中國(guó)科學(xué)院大連石油研究所(后稱中科院大連化學(xué)物理研究所)以及石油部石油科學(xué)研究院、化工部北京化工研究院等研究機(jī)構(gòu)展開研究。

　　上世紀(jì)60年代初,北京分析儀器廠和北京化工研究院共同研制出我國(guó)首批商品化氣相色譜儀——SP-02氣相色譜儀，之后上海分析儀器廠也有商品化氣相色譜儀問世。

　　上世紀(jì)70年代初,北京分析儀器廠生產(chǎn)的SP-2305和上海分析儀器廠生產(chǎn)的100型氣相色譜儀已逾千臺(tái),在國(guó)內(nèi)達(dá)到普及應(yīng)用的程度。

　　上世紀(jì)80年代，北京分析儀器廠引進(jìn)美國(guó)Varian公司(瓦里安，現(xiàn)氣相產(chǎn)品線被布魯克收購(gòu))的3700和3400系列氣相色譜儀技術(shù)組裝產(chǎn)品,之后逐步提高國(guó)產(chǎn)化的程度,先后推出3410、3420、3460等型號(hào)氣相色譜儀。上海分析儀器廠則生產(chǎn)1001系列氣相色譜儀,并組裝HP公司(現(xiàn)安捷倫)的HP-5890-II系列氣相色譜儀。

　　1997年，北京分析儀器廠和北京瑞利分析儀器有限公司合并組建成北京北分瑞利分析儀器(集團(tuán))有限責(zé)任公司，現(xiàn)在氣相色譜儀產(chǎn)品有：SP2020、SP3400、SP3420A、SP2100A、SP2100等。

　　上海分析儀器廠和上海第三分析儀器廠重組整合為上海精密科學(xué)儀器有限公司，現(xiàn)上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司?，F(xiàn)在氣相色譜儀產(chǎn)品有：GC122、GC112A、GC102M、GC102NJ/AF/AT、GC126、GC128等。

　　山東魯南化工儀器廠始建于1969年，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了SP-501、SP-502型氣相色譜儀，有不少用戶。它經(jīng)多次更名，現(xiàn)在叫山東魯南瑞虹化工儀器有限公司，1998年以后，研制了SP-2000B、SP-6800A6、SP-6890型、SP-9890、SP-7890型氣相色譜儀。

　　四川儀表九廠是1965年建立的，現(xiàn)為重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司，過去有SC1001系列氣相色譜儀，現(xiàn)有SC-2000、SC-6000氣相色譜儀。

　　改革開放之后不斷有民營(yíng)企業(yè)加入到色譜儀研制、生產(chǎn)的行列，較早面向市場(chǎng)的是北京東西分析儀器有限公司(北京市東西電子技術(shù)研究所)，其成立于1988年，已成為中國(guó)高速成長(zhǎng)的民營(yíng)企業(yè)之一。2013年8月東西分析儀器有限公司收購(gòu)了澳大利亞通用分析儀器制造商GBC,嘗試探索一條新的國(guó)際化、多元化的發(fā)展道路。氣相色譜產(chǎn)品有：GC4000系列、GC4400便攜式光離子化氣相色譜儀，以及自主研發(fā)的GC-MS3100型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

　　1992成立的上?？苿?chuàng)色譜儀器有限公司和1994年成立的上海天美科學(xué)儀器有限公司也都有不俗的表現(xiàn)。上?？苿?chuàng)生產(chǎn)GC2002系列、GC900系列、GC9800(N)系列、GC9800系列、GC9900系列等氣相色譜儀。上海天美的氣相色譜儀產(chǎn)品有GC7700、GC7890、GC7900系列，上海天美的GC7980氣相色譜儀全部采用EPC(電子壓力控制系統(tǒng))控制氣路，獲得了2013年BCEIA金獎(jiǎng)。

　　浙江溫嶺福立公司1998年建立，最初主要生產(chǎn)氣相色譜儀零配件，1999年開始涉足科學(xué)儀器的整機(jī)研發(fā)、制造，并且逐步發(fā)展成初具規(guī)模的科學(xué)儀器制造企業(yè)。其氣相色譜產(chǎn)品有：GC9790、GC9790‖、GC9790SD、GC9750、GC9710、GC9720。

　　進(jìn)入21世紀(jì)一些非傳統(tǒng)色譜儀生產(chǎn)廠家如北京普析通用儀器有限公司，以前主要生產(chǎn)光譜儀器，現(xiàn)在也涉足氣相色譜儀的生產(chǎn)。另外一個(gè)異軍突起的廠家是聚光科技(杭州)股份有限公司，也是非傳統(tǒng)色譜儀生產(chǎn)廠家。他們自主研發(fā)的GC-2000型氣相色譜儀，采用全電子氣路控制技術(shù)，大屏幕彩色液晶顯示屏，觸屏控制，可進(jìn)行方法編輯和儀器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等操作，產(chǎn)品出口到伊朗，并自主研發(fā)微板氣流控制裝置，取得初步成功。

　　2、我國(guó)氣相色譜儀廠家奮起趕上國(guó)際先近水平，志在高遠(yuǎn)

　　據(jù)最近權(quán)威專家對(duì)我國(guó)氣相色譜技術(shù)現(xiàn)狀的總結(jié)：氣相色譜技術(shù)已相對(duì)成熟，但是國(guó)內(nèi)外相關(guān)儀器廠家仍然不斷推出性能更穩(wěn)定、功能更全面、自動(dòng)化程度更高的氣相色譜儀，特別是國(guó)產(chǎn)色譜儀的進(jìn)步更加明顯，據(jù)統(tǒng)計(jì)2013年氣相色譜儀的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求已經(jīng)超過10000臺(tái)，國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀具有較高的市場(chǎng)占有率，氣相色譜儀與各類質(zhì)譜儀的聯(lián)用日漸成為研究機(jī)構(gòu)和法規(guī)實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)手段。

　　氣相色譜儀的發(fā)展相對(duì)穩(wěn)定，近年來沒有明顯的技術(shù)突破。在2013年BCEIA展會(huì)上，溫嶺福立和上海天美都推出了帶EPC控制的高端氣相色譜儀，兩款產(chǎn)品都實(shí)現(xiàn)了3個(gè)檢測(cè)器、9個(gè)氣路(空氣、氫氣、尾吹氣)和3個(gè)進(jìn)樣器9個(gè)氣路(載氣、分流、隔膜吹掃)共18路氣體的EPC控制，控制精度達(dá)到了0.01psi(國(guó)外氣相色譜儀的控制精度達(dá)到了0.001psi)，上海天美的GC7980氣相色譜儀全部采用EPC控制氣路，性能接近國(guó)際先進(jìn)水平。這一款儀器通過自主研發(fā)的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的完全控制，3路獨(dú)立數(shù)字信號(hào)輸出和3路模擬信號(hào)輸出，3個(gè)模塊化進(jìn)樣器可獨(dú)立控溫，具有10個(gè)獨(dú)立控溫區(qū)，主機(jī)可存儲(chǔ)9個(gè)操作方法。

　　氣相色譜儀具備EPC氣路控制是現(xiàn)代氣相色譜儀的必備條件，科技部在‘十一五’國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“色譜儀器關(guān)鍵零部件的研制與開發(fā)”項(xiàng)目中進(jìn)行了相關(guān)立項(xiàng)，由上海精科和溫嶺福立共同研發(fā)氣相色譜儀的氣體壓力和流量電子控制部件。這兩個(gè)單位在研制期間，做了大量研究設(shè)計(jì)工作，比如上海精科購(gòu)買了測(cè)試設(shè)備，建立了電子流量/壓力控制模塊測(cè)試方法，并把研制過程撰寫了論文，發(fā)表在《光學(xué)儀器》2011年第4期(8月)上。上海精科也成功開發(fā)具有專利技術(shù)的EPC，初步實(shí)現(xiàn)流量數(shù)字設(shè)置，傳感器檢測(cè)反饋和高速電子閥件的閉環(huán)控制，這一裝置用在其型號(hào)為的GC128氣相色譜儀上。

　　同時(shí)承擔(dān)這一課題的溫嶺福立也把自己研發(fā)的EPC部件配置在高檔氣相色譜儀上，據(jù)我了解他們花了5年時(shí)間研發(fā)EPC，使用多國(guó)原器件進(jìn)行對(duì)比研究，不斷提升EPC的精度，目前已經(jīng)可以達(dá)到0.001psi。他們也自主研發(fā)了無閥氣流切換的微流板技術(shù)，并把它用于中心切割的氣相色譜分析，該技術(shù)已經(jīng)在上海石化得到應(yīng)用。

　　3、國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀曾為我國(guó)氣相色譜的發(fā)展作出貢獻(xiàn)

　　近日網(wǎng)上新聞報(bào)道說有些單位拒絕購(gòu)買國(guó)產(chǎn)儀器，我認(rèn)為拒絕國(guó)產(chǎn)儀器是否正確要根據(jù)實(shí)際情況來看，不能說一定對(duì)與不對(duì)。根據(jù)我自己的經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)調(diào)查，我只能說國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀在我國(guó)的氣相色譜發(fā)展中發(fā)揮了不可忽視的作用，立下了汗馬功勞。下面用事實(shí)說明。

　　(一)國(guó)產(chǎn)儀器解決生產(chǎn)實(shí)際問題：

　　(1)上世紀(jì)70-80年代生產(chǎn)第一線的分析檢測(cè)大多是靠當(dāng)時(shí)的國(guó)產(chǎn)儀器完成的。我舉一個(gè)我親身經(jīng)歷的例子。1975年上半年我們?cè)谏轿饕粋€(gè)化工廠辦氣相色譜培訓(xùn)班，為一線氣相色譜操作工人做氣相色譜的理論知識(shí)培訓(xùn)，當(dāng)時(shí)這個(gè)廠主要是進(jìn)行雙基發(fā)射藥和推進(jìn)劑中硝化甘油(即三硝酸甘油酯，NG)等成分的定量測(cè)定，其中關(guān)鍵成分是NG的準(zhǔn)確含量，它決定產(chǎn)品主要性能，在下一道工序進(jìn)行之前必須得到它的確定數(shù)據(jù)。過去用化學(xué)分析方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，改用氣相色譜法分析就很方便快速，但是在產(chǎn)品中NG的含量很高(25-40%)，而要求的精度是千分之三，NG超過130度就開始分解。就在這樣的條件下分析員是使用當(dāng)時(shí)北京分析儀器廠生產(chǎn)的SP2304A氣相色譜儀(當(dāng)時(shí)是為石化部門分析聚合物原料中微量水設(shè)計(jì)的儀器)。這一儀器可以說很簡(jiǎn)單，色譜柱柱箱和熱導(dǎo)檢測(cè)器放在一個(gè)恒溫箱中，開機(jī)后要2-3h才可以使溫度恒定，記錄儀還是使用上海生產(chǎn)的工業(yè)控制用電子電位差計(jì)。就是在這樣的儀器和條件下，盡量發(fā)揮人的能動(dòng)性和智慧，分析員經(jīng)過一個(gè)月的強(qiáng)化訓(xùn)練，能夠達(dá)到配合大工業(yè)生產(chǎn)的要求。現(xiàn)在回想起來這是一件很了不起的事。

　　(2)第二個(gè)例子是我們實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)歷。上世紀(jì)80年代初，我們上級(jí)機(jī)關(guān)所屬的工廠要出口到德意志聯(lián)邦共和國(guó)(西德)制造泡沫塑料的原料二硝基甲苯(DNT)，西德要求產(chǎn)品必須要提供DNT六個(gè)位置異構(gòu)體含量數(shù)據(jù)，這就必須要使用毛細(xì)管氣相色譜儀來完成，而當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)廠既沒有儀器也沒有方法。于是就讓我們實(shí)驗(yàn)室來完成這一工作。

　　當(dāng)時(shí)我們正利用北京分析儀器廠的SP-2305E型氣相色譜儀做研究工作，為了完成這一任務(wù)，我們請(qǐng)求北京分析儀器廠龐增義高工幫我設(shè)計(jì)并制作了毛細(xì)管柱接頭，裝在SP-2305E型氣相色譜儀上，利用我們自己制備的玻璃毛細(xì)管柱，可以很好地進(jìn)行毛細(xì)管色譜工作。為了能分析DNT六個(gè)異構(gòu)體我們研究了多種不同固定相的毛細(xì)管柱，最后使用OV-225固定相涂漬的毛細(xì)管柱可以很好地分離DNT六個(gè)異構(gòu)體，甚至用9m長(zhǎng)的色譜柱也可以分離DNT所有6個(gè)異構(gòu)體，最后把這一方法交給生產(chǎn)廠，為他們改裝了SP-2305氣相色譜儀，完成生產(chǎn)任務(wù)。(這一工作的論文發(fā)表在《高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)》，1984，5(6)：839-841)。

　　(3)第三個(gè)例子也是我們自己親身經(jīng)歷的，我們承接了一個(gè)檢測(cè)炸藥廠廢水中炸藥的課題，我們也是使用北京分析儀器廠的SP-2308氣相色譜儀，以電子捕獲檢測(cè)器進(jìn)行分析，使用北京分析儀器廠生產(chǎn)的OV-101毛細(xì)管色譜柱(21mx0.25mm)，用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析，圓滿地完成了任務(wù)。(工作發(fā)表在《兵工學(xué)報(bào)》，1987，(4)：37-43)。

　　(二)使用國(guó)產(chǎn)儀器進(jìn)行高質(zhì)量氣相色譜的科學(xué)研究

　　我統(tǒng)計(jì)了《色譜雜志》1984年到1988年5年里發(fā)表氣相色譜研究的文章中所使用國(guó)產(chǎn)儀器和進(jìn)口儀器的比例，見下表1。

　　從上表看出氣相色譜研究中國(guó)產(chǎn)儀器占一半多一些，其中主要是北京分析儀器廠和上海分析儀器廠的產(chǎn)品。國(guó)外進(jìn)口儀器主要是日本島津的產(chǎn)品。

　　從這些文章中可以發(fā)現(xiàn)不乏有很多開創(chuàng)性論文是使用國(guó)產(chǎn)儀器完成的，例如：

　　(1)《色譜》1988，6(8)：129是石油化工科學(xué)研究院陸婉珍院士研究組發(fā)表的“新型氧化鋁填充毛細(xì)管色譜柱”的研究。這一工作實(shí)現(xiàn)了煉廠氣中C1～C6的全部分離的開創(chuàng)性研究，這種色譜柱的保留值重復(fù)性好，柱負(fù)荷大，制備簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)。

　　(2)《色譜》1985，3(7)：121是中科院大連化學(xué)物理研究所張樂豐先生等的文章，他們用上海分析儀器廠的102G氣相色譜儀與Nicolt7199傅立葉變換紅外光譜儀聯(lián)用，進(jìn)行GC-FTIR有關(guān)重建色譜圖中各類化合物的響應(yīng)特征的研究。這在當(dāng)時(shí)是難能可貴的研究工作。

　　(3)《色譜》1988，6(4)：227是吉林化學(xué)工業(yè)公司研究院顧蕙祥老師等用石墨化炭黑固定相分析合成甲基叔丁基醚的反應(yīng)產(chǎn)物。這是他們?cè)谘兄剖亢诠潭ㄏ噙^程中的一篇應(yīng)用性論文，研制石墨化炭黑固定相在當(dāng)時(shí)是一項(xiàng)很有意義的工作。

　　(4)《色譜》1988，6(4)：179，南開大學(xué)元素所王琴孫先生等利用國(guó)產(chǎn)SP-2305氣相色譜儀進(jìn)行農(nóng)藥微量的殘留量分析方法研究，這在現(xiàn)在來看似乎是不可思議的。

　　這些例證說明當(dāng)年在我國(guó)經(jīng)濟(jì)狀況比較緊迫時(shí)，國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀為我們的生產(chǎn)和科研做出了歷史性貢獻(xiàn)。

　　4、國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀近幾年的狀況

　　盡管國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀近幾年有長(zhǎng)足的進(jìn)展，有些公司的產(chǎn)品已經(jīng)和國(guó)外儀器的主要性能接近，但是總體的穩(wěn)定性、耐用性、可靠性方面還有待進(jìn)一步提高，人們對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器的信任度還有待提高。此外，近年國(guó)家經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)，一些大的研究單位和法定檢測(cè)部門的科研經(jīng)費(fèi)充裕，為了保證檢測(cè)數(shù)據(jù)和研究結(jié)果的可靠、可信、快速，在購(gòu)置氣相色譜儀時(shí)，自然首選進(jìn)口儀器。不過還是有許多基層單位在大量使用國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的調(diào)查和氣相色譜儀生產(chǎn)廠家的銷售記錄，有大量國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀產(chǎn)品在出售。

　　不過一些科學(xué)研究和大的法定測(cè)試部門所發(fā)表的論文大都使用進(jìn)口儀器。我統(tǒng)計(jì)了在國(guó)內(nèi)期刊上發(fā)表的775篇重要的GC論文，所使用的GC和GC/MS儀器(2009年全年，2010年1-10月)，結(jié)果表明使用最多的是安捷倫公司的氣相色譜儀(6890GC，7890GC和6890GC-5973MS，6890GC-5975MS，7890GC-5973MS，7890GC-5975MS)，第二位的是日本島津公司的氣相色譜儀;第三位是賽默飛世爾的氣相色譜儀。使用國(guó)產(chǎn)儀器的只有1.5%。

　　此外，根據(jù)儀器信息網(wǎng)在氣相色譜板塊進(jìn)行的氣相色譜儀使用品牌調(diào)查(2011年8月-2012年12月，有效樣本325個(gè))顯示，參與調(diào)查的用戶中約26.7%用戶使用國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀(見下圖1)。

　　小結(jié)

　　國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀的廠家過去為我國(guó)氣相色譜的發(fā)展作出了很大貢獻(xiàn)，希望再接再厲，做大做強(qiáng)，盡快制造出全面趕上國(guó)際先進(jìn)水平，可靠、耐用、皮實(shí)的氣相色譜儀。希望氣相色譜儀的用戶在滿足使用要求的情況下優(yōu)先選用國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀。希望國(guó)家制定鼓勵(lì)、支持國(guó)產(chǎn)儀器行業(yè)發(fā)展的政策，使國(guó)產(chǎn)儀器早日超越PAS(PerkinElmer、Agilent、Shimadzu)。下一章，我將為大家講述氣相色譜技術(shù)核心——氣相色譜固定相的前世今生。（未完待續(xù)）

　　注：本稿在寫作過程中得到了中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)汪正范研究員的幫助,在此表示感謝。

　　（作者：北京理工大學(xué)傅若農(nóng)教授）