化学分析在材料检测中的有效应用

韩斐，邹云玲(.天津荣程联合钢铁集团有限公司，天津 30035；.中国民航大学，天津 300300)

0 引言

在社会经济与科学技术快速发展的大背景下，国内的生产企业为获得了很大发展，开辟的市场空间也是极大的。化学分析是生产企业运营阶段的重要一项工序，在化学分析技术的协助下，能快速、有效的检测到生产实践内的化学材料，减少由于化学材料应用不当而滋生出的各项生产安全问题，确保产品生产工序能安稳、顺利推进，这也是对工作人员生命健康负责的一种方式，协助企业健康、稳定发展，增强自身在生产行业内的竞争力[1]。

1 化学分析的概念

化学分析就是采用化学方法检测检验物品，即依照物质特定的化学反应，参照不同化学反应之间存在的关联性，利用定量与定性方法分析检测目标成分。滴定、重量、光谱分析、色谱分析等均是常用的化学分析方法，以上方法凭借自身各自的优势在化学分析范畴中发挥着重要作用。前两种方法检测化学材料的常规技法，操作过程相对简单，技术含量不高，但实践应用中多种主客观因素会影响其应用效果，可能会形成较大误差；光谱与色谱分析法较为现代化，尤其是光谱分析方法，其在提升材料检测工作质效方面表现出较好效能，能使检测结果的精确性得到一定保障，但其投用阶段需要配备光谱仪器，需要投入较多的建设资金，并且对检测环境条件提出较高要求。企业欲要进行检测活动前期，一定要充分分析现实情况，考虑各种因素，选择适宜的化学分析方法。

2 在化工材料检侧中化学分析方法的应用

2.1 判定化学成分，分析材料的特性

近些年，国内化工材料市场内销售的产品类型层出不穷，数量庞大，若在这样的情景下依然应用常规方法检测材料，则很难满足检测工作现代化发展的要求。选用适宜的化学分析法研究与分析化学材料的成分，借此方式去鉴定化工物料实用价值的高低，并对材料构成成分地稳定性作出科学判断[2]。构成化工材料的成分并不唯一，表现出多样化特征，这间接的提示工作人员实践中要选用类型、原理不同的化学分析法开展检测工作，进而全面掌握材料成分的具体构成、结构稳定性，协助有关部门顺利地完成监管工作，确保化工材料生产、制造相关活动安全推进。

将滴定分析法作为研究对象，开展如下的分析内容，从宏观层面上，可以将该种化学分析法细分为酸碱、络合、氧化还原及沉淀滴定等类型。酸碱滴定法应用原理是靠酸碱中和反应，在滴定操作阶段认真观察酚酞等指示剂的变化状态，以此为据科学设置滴定终点，通过测量标定物的添加量取合理判断待测物质的含量值[3]。络合反应是络合滴定法遵循的原理，比如，相关人员可以通过观测EDTA与金属离子显色反应的发生情况，测算出对应金属离子的含量。

化工材料在制作阶段，作业现场条件出现一定改变在所难免，比如空气湿度、气温指标发生波动等，此时材料也会参与到某些化学反应进程中。针对那些十分活泼的材料，一旦其参与了不良化学反应，那么可能会引起燃烧、爆炸、泄露等诸多恶性事件，使企业承受着较大的经济损失。在化学检测分析方法的协助下，企业能叫全面地了解到物料的表面活性特征，或者通过加入少许活性物质去达到以上目的，通过特征分析明确材料的稳定性。

生铁内C、Si、P等非金属含量相对较高，试验采样阶段容易出现偏析情况。工作实践中察觉到，铁水浇铸至铸模的一刹那，铁水温度大概由1 400 ℃快速降到700 ℃左右，同时铸模由室温上升到几百度，这样能使成型以后的铁块冷却速度变得迟缓。为掌握高炉生铁成分构成，利用MXF-2400X射线荧光光谱仪进行分析，管电压、电流分别是40 kV、70 mA[4]。基于标准物质和X线强度之间的关系建立工作曲线，证实了所用分析方法的可行性。工作曲线见表1。

表1 工作曲线

2.2 解析材料表面活性与元素形态

纵观化工材料检测工作，不难发现物料表面活动是重要工序，也是工作中的难点，通过解读物料表面活性分析结果，能够协助工作人员科学推测物料的基本特征，以此为据指导化工企业生产活动。可以利用探针分析材料表面的粒子、电子排布状况，对该种材料在化工生产活动中的适用性作出科学判断[5]。众所周知，元素是化工材料的基础构成，当不同元素之间的样态有差别时，其对物料理化性质与品质形成的影响也有区别。色谱分析法在检测材料的元素样态方面表现出的优越性是其他分析方法不能相提并论的，色谱之下，不同元素呈现出的样态存在较明显差别，通过色谱对比分析过程，能协助相关人员较全面地了解到被检测物元素具体形态，对其科学性作出判断。

现已有大量的研究证实，元素总量对元素行为效应起着主要的影响作用，元素自身样态影响着物料的毒性水平或者生物利用有效率。例如，铬作为对机体新陈代谢活动有助益的一种元素，一定量的Cr(III)是不具有毒性的，但Cr(VI)是具有一定毒害作用的；汞及其化合物中，仅有HgS毒性偏低。对于大部分环境样品，待分析污染元素含量值均不高，其单位基本是g/L和mg/L，精确辨识不同元素形态上产生的差别，推荐工作人员最好选用灵敏度高，但是检出限较低的化学分析法。为了能够直接、快速鉴定出元素的具体形态，建议使用预富集方法，该法应用过程中能较好地规避元素形态再分配的问题。因为在环境内大部分元素会基于多样化的化学形式存在，不同形态之间均处于动态平衡状态中，在提取测试样本时理应杜绝发生破坏样品初有形态平衡的状况。

2.3 探究化学结构

不同的物质其内部的晶体结构也存在一定差异。在高精密度检测仪器的协助下能较全面地了解到材料的化学结构，并测定分析其晶体结构[6]。和普通材料相比较，化工材料自身性质更为重要，不论是应用，还是存储均有较高的标准要求，若和相关规定之间存在出入，则也会对材料的化学反应进程形成不良影响。例如，部分材料有可燃性、易爆性，若作业环境内出现了明火，则很可能引起较严重的火灾事故。为了能将意外事件发生率降至最低水平，检测技术人员应合理分析现状，快速选用相配套的射线技术开展有效的检测工作。对于单体晶体结构而言，采用X射线技术通常能取得较理想的结果。

气相色谱法能测定出多环芳香烃类物质，该种化学分析法的原理是检测出多环芳香烃化学反应中生成的物质，探寻到对人体健康有害及促进衰老的原因。芳香烃类是环境内一种十分常见的致癌物质，在化工产业发展阶段，对自然环境造成不同程度的破坏，多环芳香烃类是污染物的重要构成。可以采用气相色谱监测不同多环芳香烃类物质的反应时间与反应速度，观察到红外吸收位置基本没有出现显著改变，但当波束抵达3346 nm时，伴随反应时间的延长O-H伸缩振动吸收峰表现出减弱的趋势，这表明O-H红外吸收峰的变动时引起人体衰老的主要原因之一。隐蔽性、不断累积性是多环芳香烃类的特性，微量甚至很亮的多环芳香烃类均可能会对人体健康造成较大损伤，故而急需采用气相色谱法对其进行检测分析，较快速的分解复杂的组织结构，其还实现了定性与定量分析。基于该种化学分析技术获得的检测结果精确度处于较高水平，符合现行国家标准要求。

2.4 识别内在化学成分

现如今，化工材料在人们的日常生活、工作及生产活动均有较广泛应用，为确保材料使用过程的质量安全，一定要积极使用科学有效的化学分析法去了解材料内部成分，对其安全性能作出科学判断。传统分析方法在应用阶段已经无法满足分析多样材料的成分和结构的需求，推荐检测工作人员综合应用多种分析方法，做好前期准备工作，基于全面了解材料性质的目的选择适宜的分析措施。综合使用电化学法、光谱法、色谱法、测评物质活性等方法，进而更为全面的掌握物质材料的结构特征。另外，也可以将该项技术用于物质表面分析领域中，解析高分子、复合分子材料的结构成分，参照同型原物的化学形态与价态表现，探测化学物质在性能与形态表现方面存在的差异，在后续几年中，化学分析方法的应用领域不会仅局限在化工产业中，会逐渐拓展至农业、林业、牧业甚至是国防事业中。

3 化学分析技术的发展趋向

3.1 建设化工材料动态数据库

在“互联网+”大背景下，大数据技术与计算机在社会各个行业中均有广泛应用，将化学分析方法和计算机技术有机融合，对化工材料动态数据库建设与发展过程将会形成极大的促进作用，及时更新那些落后、陈旧的数据，规避由于信息落后而引起错差不断累积的情况，将人为因素形成的数据偏差降至最低，进一步提高化学分析结果的精确性，使相关技术方法的应用效率得到更大保障。实践中，应对检测人员的综合素质提供更多、更高的要求，加大新型检测仪器装置的研发力度，持续优化数据库的使用过程。

3.2 构建化工材料控制系统

在未来几年中，化学分析方法不单单是用于检测物质的成分构成，其还能联合应用检测设备的控制系统，发挥管理功能。通过提前设置材料的功能、参数及检测的误差区间，将化工材料的控制系统增设到生产企业的自动化系统内，能明显降低设备运行阶段的偏差，规避不必要的人为操作失误，自动化分析与处理数据结果，提供连锁型程序服务，进一步提升企业生产活动的科学性、安稳性与有效性。

3.3 研发开发新型化工材料

在高端科学技术的支撑下，将来的几年中化学分析方法将会建设出化工材料的运行周期，仿真模拟新型材料的应用过程，科学、客观的预测其利用效率，调控其起源、产生、应用到质变整个过程。适时引进人工智能技术，及时整改化工材料整个生命周期形成的偏差，使用新型化工材料的研发与应用过程有更强大支撑。

4 结语

总之，在生产制造化工材料过程中，为了是相关化工产品材质质量安全得到更大保障，就需要积极采用化学分析方法，这也是近些年化学分析在我国化工分析领域中所处地位不断提升的主要原因之一。因化工企业生产环境的特殊性，其对化工材料检测分析与生产管理均提出较高要求，相关人员应结合实况选择最适宜的分析方法手段，进而使化工材料的组织结构与特性检测结果的准确度得到更大保障，帮助化工企业在运营中创造更大的经济效益。