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自动电位滴定仪的“前世今生”   (阅读:757)

—自动电位滴定仪70年发展史—

滴定分析法的历史可追溯到18世纪晚期。19世纪上半叶,法国化学家Joseph Louis Gay-Lussac命名了这一化学分析方法,因此常被认为是滴定法的发明者。如今,滴定法成为最重要的化学分析技术之一,这种方法应用广、速度快、成本低且可自动化。自动电位滴定法在20世纪中期开始流行,Metrohm公司是这一领域的先锋。1949年,Metrohm迈出了自动电位滴定的第一步,推出第一台自动电位滴定仪Titriskop。这是一款为滴定用户特别设计的酸度仪。

 

迈向自动化的第一步

每一位化学学生和大部分的自然科学学生都曾经用玻璃滴定管操作过手工滴定。这个实验现在仍然用于解释滴定原理。但是,如果要在短时间内得到准确、可重复的分析结果,那自动化是必要手段。自动进行滴定和样品处理,能得到最好的分析结果。

图为1936年在荷兰阿姆斯特丹热带博物馆演示的手工滴定。Tropenmuseum(荷兰热带博物馆)是国家世界文化博物馆其中的一个馆。

 

自动配液和记录数据。

1949年,Metrohm推出自动电位滴定仪Titriskop,一款专门为滴定设计的酸度仪。它可以通过增强等当量点pH值的分辨率使分析者得到更精确的结果。那时,滴定曲线(如pH值和滴定剂体积所形成的曲线)仍然只能手工绘制。

1957年,Metrohm用第一支活塞滴定管取代了玻璃滴定管,大大改善了滴定加液的简易度和精度。1961年,第一台能够自动记录滴定曲线的自动电位滴定仪Potentiograph诞生,标志着又一新的里程碑出现。仪器右侧的显示屏显示出Potentiograph绘制的滴定曲线。

1971年,由于Titroprint 475可以与计算机联用,自动电位滴定仪不但能自动记录滴定曲线,还能对其进行评估。自动电位滴定仪通过集成微处理器具有计算分析能力。这是高性能电位滴定法的开端。1978年推出的自动电位滴定仪Titroprocessor 636, 将微处理技术和动态滴定结合,这就是说越接近滴定终点加液体积越小,在缩短分析时间的同时增强精度。

在位于瑞士黑里绍的Metrohm总部,一位应用实验室员工正在使用Potentiograph滴定仪测量。

 

滴定法征服了过程分析领域

随着科技的发展,滴定仪在其适用的地方普遍运用起来。第二次世界大战后的过程分析工业化,意味着滴定仪需要坚固的外壳来耐受恶劣分析环境的考验。1961年,Metrohm在德国的勒沃库森市(Leverkusen)的拜耳公司(Bayer AG)安装了首台机器人自动电位滴定仪(Robot-Titrator)。这款仪器演化成为后来的多功能自动电位滴定仪440(1966年生产)。之后,过程分析类自动电位滴定仪也集成了微处理技术。

引领自动电位滴定仪发展的几项革新

  • 电极技术:随着电极技术的发展,极大的扩展的分析样品的种类和分析项目,例如Titrode电极和表面活性剂电极。
  • 指示范围:各种各样的传感器,拓展了滴定方法,例如使用光度传感器的光度电极和使用温度传感器的温度电极。
  • 配液技术:精确的配液是滴定分析的基础之一, 瑞士万通的Dosimat 665配液器或Dosino 800配液器使配液更加精准。
  • 自动化:自动电位滴定是使滴定技术流行的主要因素之一。机器人样品处理器815就是自动样品处理技术发展的代表之一。
  • 样品前处理:样品前处理技术的发展和自动化使得滴定法适用的样品范围更广。萃取液体或气体样品中水分后用卡尔费休法进行分析就是一个实例。
  • 数据处理:全自动数据处理功能,使自动电位滴定仪的操作便捷程度大大提升。例如,用户可以自如的导入LIMS工作表单或导出ERP系统兼容的报表。

通过这些革新,滴定法现已成为一种精确,可靠,快速和简便的分析技术。

 

软件的革新

随着数字电子技术的进步,使滴定管和滴定仪主机结合成为可能。1990年问世的高度紧凑型自动电位滴定仪Titrino很好地诠释了这一点。这款自动电位滴定仪可通过TiNet软件实现远程控制。

随着对质量控制数据文件要求的提高,对自动电位滴定仪的软件和硬件的要求也更为严格。尤其在制药行业。食品药品监督管理局(FDA) 21 CFR 11章中对灵活的自动样品处理和电子数据记录的要求,刷新了对自动电位滴定仪的软件和硬件的观念。Metrohm 2002年生产的Titrando及2004年推出的tiamo软件为这些新要求提供了解决方案。通过ProcessLab Manager软件控制的临线的和在线的自动电位滴定仪同样满足这些新要求。

 

奥秘一代

2016年,Metrohm推出了增加样品通过量且可以连续运行的全新的全自动概念。得益于此,新的自动电位滴定仪平台OMNIS能够分析大量的样品。在软件方面,界面友好成为软件界热词,这意味着想客户所想。例如,当需要滴定同一样品中的几种物质时,OMNIS将测试结果按样品归类,而不是按分析方法归类。

在未来几年, OMNIS将会成为集成了各种分析技术的全能平台 ,使用一个分析平台就能解决用户对一个样品的所有分析需求。

新的OMNIS平台,使用全新的自动化概念,满足现代实验室中分析大量样品的需求。

 
 
 
 

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