成分分析简介
成分分析,是通过分离和分析手段对未知物化学成分进行定性和定量的一种综合化学分析方法,其广泛应用于科研、产品开发与质控、生产工艺优化、异物及产品失效的分析和验证。
未知物中的各个组分在化学结构上的差异,导致其化学及物理性质明显不同。成分分析就是利用它们的化学和物理性质上的差别,采用不同的精密分析仪器对它们进行测试、鉴定,从而确认各组分的成分及含量。
成分分析的应用
在企业的生产过程中,未知物、未知成分和异物的存在是一个常见的问题。通过成分分析可以确定这些物质的化学组成,为企业的研发、生产和质控提供科学依据。
测试项目及测试范围
主成分分析
对样品中含量较高的一种成分(除水外)进行定性分析测试
指定成分分析
对样品中指定成分进行定量分析测试
成分列表分析
对样品中含量1%以上成分进行定性定量分析测试
全成分分析
对样品中含量0.1%以上成分进行定性定量分析测试
结构确认分析
对样品中含量1%以上成分进行定性定量分析测试,并对指定成分进行分子结构分析
异物分析
对异物的主体成分进行定性定量分析测试
2.1 成分分析辅助产品研发
产品的性能差异往往与产品中各组分的化学成分及结构息息相关,确认产品中各组分的化学成分及结构可以加深研发人员对产品的认知,加速产品研发的进度,避免错误的研发路线。
2.2 成分分析优化生产工艺
在企业的生产过程中,时常会产生一些副产物和工业废渣,通过对这些副产物和工业废渣的化学成分及结构进行分析,可以为生产工艺优化提供依据,指导生产工艺优化方向,减少甚至避免这类副产物和工业废渣的产生。
2.3 成分分析提供质控方案
随着科技进步和市场需求的变化,化工产品行业正朝着绿色化、智能化、高端化的方向发展,对化工产品要求越来越高,化工产品及其生产辅助添加剂也从单一原材料逐步向复合剂方向发展。针对这些化工产品,采用常规的检验、检测手段无法及时准确的进行产品质量控制,往往会造成产品使用不良的严重后果。采用成分分析手段对复合剂生产辅助添加剂、化工产品进行成分分析,确认各组分的化学成分及含量,可以极大减少由于有效物质或危害物质含量波动、原材料替换或掺假等造成的产品不良,为产品质量保驾护航。
2.4 成分分析指导异物处理
产品的生产、运输、贮存与使用过程中时常会出现一些微小的斑点、油状物、絮状物等异物,此时就急需分析出这些异物的成分组成,进而寻找污染源或者污染环节,进行排除,为解决异物提供指导。
成分分析的分析手段
成分分析通常需要综合运用多种分析技术和方法,针对不同化学材料,分析手段也会有所不同。
专业配备
光谱分析
红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)、X射线荧光光谱(XRF)
色谱分析
气相色谱(GC)、顶空气相色谱(HS-GC)、液相色谱(HPLC)、凝胶渗透色谱(GPC)
质谱分析
气质联用(GC-MS)、液质联用(LC-MS)、质谱仪(MS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)
热分析
差示扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)
显微分析
扫描电镜(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)
其他技术
X射线衍射(XRD)、离子色谱(IC)、激光粒度(LS)、X射线光电子能谱(XPS)
3.1 无机样品的分析手段
无机样品一般可分为金属与非金属。针对金属样品,一般采用火花直读光谱、X射线荧光光谱(XRF) 、电感耦合等离子体发射光谱(ICP) 等进行金属元素信息或牌号鉴定。针对非金属样品,一般采用X射线衍射光谱(XRD) 、X射线荧光光谱(XRF) 、TGA、离子色谱、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)及其他测试方法进行各化学组分的分析。
3.2 有机样品的分析手段
有机样品的成分分析,采用光谱、色谱、质谱、能谱及热谱等的联合应用,以分析样品中各组分的化学成分、结构及含量。
3.2.1 光谱
成分分析的光谱测试一般包括红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱和核磁共振光谱等。其中红外光谱和核磁共振光谱能够有效识别样品中的化学键和分子结构,是成分分析中最重要的分析手段。
3.2.2 色谱
色谱技术如气相色谱、液相色谱和离子色谱,能够分离和鉴定样品中的不同组分,是针对复杂混合体系样品成分分析的利器。
3.2.3 质谱
不同化学物质拥有不同的化学结构和分子量,采用质谱分析可以提供样品中各组分的分子量和结构信息,对样品中各组分的化学成分进行分析、鉴定。
3.2.4 能谱
能谱测试能够分析样品的元素组成,可以有效识别有机盐类、有机硅类、有机磷类等有元素特异性的化学物质。
3.2.5 热谱
不同的化学物质具备不同的热力学特性,采用热重分析仪、示差扫描量热仪等热谱分析手段,通过测量样品在加热过程中的变化,可以了解样品热稳定性和相变行为,从而确定样品中的化学物质组成。
3.3 有机及无机混合物的分析手段
部分未知物是由有机物及无机物混合而成,针对该混合物,一般会采用洗涤、萃取、沉淀、柱层析等分离手段有效地对样品进行分离,而后采用仪器及其他分析方法进行分析测试。
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