仪器分析在水处理中的作用?字数要多多啊····

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第1章 分析仪器和仪器分析的作用和意义
1．1 分析化学的历史变革和面临的任务
分析化学是一门历史悠久的学科.在古代,就有了主要利用物质的物理性质对矿石矿物的鉴别和金属的检验.到17世纪波义耳(Boyle R,1627—1691年)时代,发展到广泛应用化学反应,形成了分析检验方法的多样性.17世纪湿法检验得到了进一步发展.到18世纪中叶,重量分析法的出现使分析化学迈入了定量分析的时代,这一时期产生和发展了容量(滴定)分析.19世纪是滴定分析发展的极盛时期[1].到20世纪初,由于物理化学的发展,建立了溶液中的四大平衡理论,为经典化学分析提供了理论基础,使之发展成为一门分析学科,这是分析化学发展中的第一次巨大变革L2].第二次世界大战前后,物理学和电子学的发展以及20世纪40～50年代材料科学和60～70年代环境科学的发展,促进了分析仪器的发展.新的分析仪器和仪器分析方法的涌现,如荧光分析法、各种新型的极谱分析法、质谱法、气液色谱法、拉曼光谱法、核磁共振波谱法、放射化学分析法、光电子能谱法等,引发了分析化学的第二次大变革,使分析化学由以化学分析为主的经典分析化学发展为以仪器分析为主的现代分析化学.除了溶液中的四大平衡理论作为分析化学处理和解决问题的理论基础之外,数学、信息理论、系统科学、自动化、计算机、人工智能等引入分析化学,使它建立在更广泛的理论基础之上.目前分析化学正处在第三次大变革时期,各种联用技术如色谱—质谱联用、色谱—红外光谱联用、色谱—原子吸收光谱联用、质谱—质谱联用、高效液相色谱—核磁共振波谱联用、毛细管电泳—薄层色谱联用等得到快速的发展,获得和解析多维分析数据的能力大大增强.分析化学远远突破了原来化学的范畴,发展成为一门涉及光、电、热、磁、声等多学科交叉渗透的综合性的分析化学信息科学.分析化学工作者由单纯的“数据提供者”变为“问题解决者”.分析仪器和仪器分析方法的发展,给分析化学注入了新的活力.分析仪器将融合各种已经和正在发展的新材料、新器件、微电子技术、激光、人工智能技术、数宁图像处理、化学计量学等各方面的成就,使分析化学获取物质定性、定量、形态、形貌、结构、表面微区等各方面信息的能力得到极大的增强,采集和处理信息的速度越来越快,获得的信息量越来越大,采集信息的质量越来越高.
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我国国家自然科学基金委员会在1993年发表的分析化学学科发展战略调研报告L2]和美国2l世纪化学科学的挑战委员会在所著的《超越分子前言——化学与化学工程面临的挑战》(以下简称《挑战》)[4]一书中都强调了检测和测量对于人类活动的所有方面——制造业、环境、医药和健康、农业以及国家安全等的至关重要性,它的发展与数学、物理学、生物学以及生命、环境、材料、资源、信息、医药等科学的发展息息相关,影响到国民经济、国防建设、资源开发和人们的衣、食,住、行等各个方面.《挑战》一书将分析化学(测量科学)列为21世纪化学化工主要解决的六大问题之一,认为化学科学的发展对未来分析化学方面的需要不管怎样表述都不算夸大其词.鉴于分析化学(测量科学)的重要性,《挑战》一书建议将测量科学作为研究生以及科学工作者和工程师的核心基础知识融人教育之中.
随着科学技术和国民经济的发展,对分析化学提出了越来越高的要求,分析内容更加多样化,从组成分析到形态分析,从总体分析到微区表面分布及逐层分析,从宏观组成分析到微区结构分析,从静态分析到快速反应动态分析,从破坏试样分析到无损分析,从离线分析到在线分析、原位分析和活体分析等.分析领域的前沿在于不断地提高方法的灵敏度以测定极微量甚至难以察觉的物质,分离非常复杂混合物中的化学物质,以及评定组分的结构和组成.
分析化学未来的发展方向和面临的任务如下.
(1)发展高精密度、高灵敏度、高空间分辨率的高效仪器和测量方法.现代高新技术、环境科学和生命科学等有时需要获知低至10^-12g/g以至单个原子或分子水平的杂质的有关信息.如测定南极冰盖表层中的Pb,开发海洋测定海洋沉积物中的Au,绝对检出限要求达到10^-12～10^-13.又如,马万云等用280．3nm激光激发汞原子蒸气,基态原子吸收两个光子由6^1S0跃迁到6^1D2,去活化发射579．1nm的原子荧光,测定时间为2.时,测定空气中的汞,检出限是2.2X10^9个原子／cm^3,通过方法改进,检出限可以达到10^5—10^6个原子／cm^3,方法非常灵敏[5].在生物无机领域中,痕量元素分析已集中在生物组织层、单个细胞甚至细胞膜中和人体蛋白质内的微分布及其结合形式方面,检出限要求达到10^-15g／g量级.利用固定酶技术流动注射化学发光测定血液中的葡萄糖、尿酸和胆固醇,用荧光虫素酶生物发光体系测定三磷酸腺苷,灵敏度可达到10^-20~10^-23 mol／L.
(2)提高选择性.这是分析复杂分析体系必然面临的问题,涉及分离富集、联用技术与联用仪器、选择性试剂的研发.如微量物证分析可以为侦破提供重要线索,为审判罪犯提供确凿的证据,但从犯罪现场提取的物证量常常在微克至纳克量级,且成分复杂,有鉴别价值的成分含量很少,有时低至百万分之一到十亿分之一量级,属于微量样品的超痕量分析,不仅要求分析方法有非常高的灵敏