拼搏进取19载，初心始终不改。核心科技深耕，目标进口替代。 ——皖仪科技色谱发展历程

拼搏进取19载，初心始终不改。核心科技深耕，目标进口替代。

——皖仪科技色谱发展历程

引言

色谱技术的出现，使人们可以随时随地进行物质分离和分析，大大地提高了生产效率，这一学科时至今日还在不断进步，国产色谱仪器领域也在不断推陈出新。很多仪器公司为中国色谱事业的发展篇章写上了一笔一画。皖仪科技就是其中那最用心的一笔之一，其色谱事业的发展历程伴随着整个公司自身的成长过程。皖仪科技是一家有着科技创新基因的公司，2003年创立于有着四大科教基地、综合性国家科学中心称号的合肥市，公司汇集了一批来自清华、中科大等高校的高级研发人才，硬件、软件、结构等方面都具有很强的设计开发能力。早在成立之初，皖仪科技就坚持核心技术自主研发，致力于打造服务大众的分析仪器产品。

延续传统 继往开来

皖仪科技色谱事业的发展历程要从二十世纪初的2000年左右说起。当时国内色谱仪器还处于方兴未艾的时期，部分厂家推出了国产气相色谱等仪器，但是在液相色谱仪方面，总体上跟进口仪器相比还有较大差距。皖仪科技决心首先攻克液相色谱仪的核心技术，并应用在离子色谱仪上，实现在这一领域的技术领先，并打造中国人自己的色谱品牌。

经过潜心研发，皖仪科技首先攻克了高压柱塞泵技术，申请了“两级悬浮传动技术”的发明专利，解决了色谱泵输液不稳定，高压密封圈容易磨损的问题。

2008年推出了第一代LC3000系列等度系统。克服了高压下的梯度混合和小比例组分精度问题，于2010年推出了第二代LC3000二元高压系统（图1）；

2011年推出了AS3000自动进样器，耐压42MPa，三种进样模式；

2012年推出了Cactus色谱工作站2.0版，能够通过一款软件控制整套仪器，界面直观，操作方便；

2013年推出了经过整体设计的第三代LC3100系统（图2），外形美观大方，流路经过了优化，操作更加方便。攻克了高精度四元梯度比例阀的算法和FPGA控制逻辑；

2016年推出了高精度四元低压梯度系统。攻克了低杂散光路、流通池设计、三维数据处理及显示，推出了采用全息平场凹面光栅具有1024像素的二极管阵列检测器；

2017年推出了网络版色谱工作站SmartLab色谱工作站；

2018年推出了可变波长荧光检测器，水的拉曼峰信噪比大于1200；

2019年推出了国内首台真正商业化的超高效液相色谱仪（图3），配置有：国内首创耐压150MPa的独立柱塞驱动直线电机泵，授权发明专利一项；国内首创耐压150MPa的针在流路自动进样器，实现纳升级样品的无损进样；液芯波导流通池超高效二极管阵列检测器、低温蒸发型蒸发光散射检测器，授权国际发明专利一项，获得世界制造业大会创新产品金奖。与禄亘公司合作推出了国内首台全自动在线溶出度-液相色谱联用仪，利用SmartLab的强大功能，实现从药品放置、溶出取样、数据处理到报告打印的全流程的自动化。

2020年推出了带计量泵针在流路进样器的LC3300高效液相色谱仪（图4）。目前皖仪科技能够提供高效液相色谱和超高效液相色谱产品，并具有全系列的检测器和配套的色谱工作站软件。

如果说皖仪科技高效液相色谱的发展历程像是从曲折蜿蜒的小溪汇成了波澜壮阔的大河，生生不息，不断开拓进取。那么皖仪科技离子色谱的发展就像是凝聚了江河势能的壶口瀑布，创新引领，不断推陈出新。

初露锋芒时期

2008年，国内很多离子色谱厂家无法解决PEEK泵的高压密封问题，为了满足耐压，只能采用不锈钢材质制作离子色谱泵，由于不锈钢在离子色谱淋洗液的酸碱条件下会有金属离子溶出，会影响痕量离子的检测，因此无法实现高性能离子色谱仪。而皖仪科技经过攻关，成功解决了全PEEK泵的设计加工，耐压达到35MPa以上，并且能够在高压下长寿命的工作，成为国内最早拥有自主全PEEK泵技术的离子色谱厂家之一。并推出了第一代离子色谱仪（图5），分体式结构，包括等度泵、柱温箱、抑制器和电导检测器。

快速发展时期

皖仪科技是国内最早开发离子色谱专用自动进样器的厂家之一。为了实现实验室自动化、节省人力成本，皖仪科技自动进样器不断升级，先后开发AS2800自动进样器（可以实现高精度的满环进样）、AS3100自动进样器（可以实现任意体积的样品进样）。从此正式迈入自动化的时代。在此基础上，皖仪科技于2012年推出了第二代离子色谱仪（图6）：集成式的一体机离子色谱仪包括全PEEK等度泵、电动PEEK进样阀、高精度柱温箱、自动进样器，最大限度地缩短了管路，获得优异的基线稳定性及极低的检出限。抑制器和电导检测器，能够实现等度淋洗。同时，皖仪科技首次采用全触摸屏控制，用户不用打开电脑即可在触摸屏上维护仪器、观察基线、平衡系统、监视谱图，大大提高了客户使用体验。

突破进取时期

检测溶液电导率的电导检测器技术是离子色谱的核心技术之一，当时离子色谱电导检测器主要采用二电极和四电极电导池进行检测，电极电流检测采用模拟方法，经单片机控制AD 转换器输出电导信号。这一处理方法电路复杂、耗时、精度不高、漂移大；而且只能在离子中间浓度范围内使用。此外，随着离子色谱应用越来越广泛，对离子色谱灵敏度、检测范围、噪声和漂移的要求也是越来越高。

皖仪科技意识到传统检测方法和装置已成为离子色谱发展的瓶颈，因此开发出了宽检测范围、高精灵敏度的基于DSP的离子色谱数字电导检测装置，从测量电路方法和装置上解决目前离子色谱存在的出峰延时、线性范围低、噪声和漂移大等问题，能够直接输出真正的电导率值，全面提升了离子色谱检测器性能。集成了这一技术的第三代离子色谱于2013年正式面市（图7）。在这套系统上，皖仪科技首次创新地提出了一键冲洗、一键维护的概念，使用户能够通过触摸屏上的一个按键就可以完成做样完成后机器的冲洗及自动维护，避免了抑制器活化、系统冲洗等繁琐的人工操作，使用户真正体验到仪器自动化的方便性，节省时间和成本，提高使用寿命。这款离子色谱一经问世就成为用户喜爱的产品。

战略升级时期

皖仪科技并未止步不前，再次踏上征程。开启了离子色谱柱、脉冲积分安培检测器，氢氧根、甲烷磺酸和碳酸根淋洗液发生器的研发。于2015年开发出了氢氧根、甲烷磺酸和碳酸根淋洗液发生器。于2018年实现了第四代离子色谱仪（图8），从仪器到耗材以及新一代SmartLab4.0色谱工作站的离子色谱产品线全覆盖。

于2019年开发成功了积分脉冲安培检测器，通过施加电位波形的改变，使电极达到清洗和活化的目的，扩大了可检测物质的范围。在这些技术的基础上，于2020年成功开发出了第五代离子色谱仪（图9）：是真正意义上国内研发的多功能离子色谱仪。在一台机器中有机集成了双泵：四元梯度泵+等度泵，双检测器：电导+电导，电导+安培，阀切换和柱后衍生等功能。为了发挥多功能离子色谱的优势，皖仪科技还专门配套开发了阴阳离子同时进样的自动进样器，并在SmartLab软件中专门开发了新的交互界面和灵活强大的脚本编辑器，利用这些功能可灵活地进行分析流程的编排和方法的开发。

聚焦行业 创新开发

有了以上配置，多功能离子色谱仪真正为用户提供了“超出想象”的分析能力，之前很多难以完成的或者费时费力的多步操作可以在一台机器上自动完成。能够组合出在线前处理、在线浓缩、在线富集、柱后衍生和二维色谱等功能。在目前比较热点的半导体和新材料领域的高纯水和高纯试剂中的痕量阴阳离子的分析能够体现出他的优点。

随着半导体集成电路集成度的不断提高，对产品洁净程度的标准也越来越高，痕量的污染都会使产品成为废品，所以水质的重要性不言而喻。在半导体和电子工业中，超纯水中离子污染的浓度通常在万亿分之一（ppt，ng/L）到十亿分子之一（ppb，ug/L）量级。对于超痕量阴离子的分析必须采用富集检测。离线的富集浓缩会引入严重的交叉污染，无法满足重复性的要求。皖仪科技多功能离子色谱给出的解决方案是采用浓缩柱代替定量环，大体积（10 mL）进样，进行在线样品预富集，该方法检出限可达10ng/L，灵敏度和准确度很高。

因为ng/L级别的未知样和标准样手工配置难度很大，极易污染。在富集检测时采用ppb级的标准样浓度来确定ppt级的未知样浓度。多功能离子色谱将标样和未知样通过一个10通阀进行切换，可以减小环境的污染以及手动稀释导致的重复性和线性变差。以此方法可实现对ppt级样品的测定。

半导体晶片生产中经常需要用到浓磷酸、氢氟酸和过氧化氢等高纯试剂，这些高纯试剂基体干扰离子浓度太高，测定其中的痕量组分有较大的困难，采用稀释的方法虽然可以减少干扰，但会使待测离子浓度低于仪器检出限而无法检出。皖仪科技采用多功能离子色谱仪开发了在线基体消除的整套解决方案（图10），通过自主开发的排斥柱消除基底，并进行痕量离子的富集检测（图11）。

目前六价铬的检测方法主要有二苯碳酰二肼（二苯卡巴肼）分光光度法、离子色谱紫外柱后衍生法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法以及电感耦合等离子光谱法等，其中GB 5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法 金属指标》采用二苯碳酰二肼分光光度法检测六价铬，但该方法容易受到样品浊度、色度、干扰离子的影响，尤其是带有颜色的样品，容易出现假阳性或假阴性结果，重复性不佳。环境保护部科技标准司组织制订了HJ779-2015《环境空气 六价铬的测定 柱后衍生离子色谱法》，该方法采用离子色谱法，不仅可以检测环境空气中六价铬，还可用于土壤、水质、纺织物、皮革、金属加工件、玩具、电子电器等中六价铬的测定。

皖仪科技针对以上检测开发了基于多功能离子色谱仪的含有复杂基质的六价铬样品测试方法，操作简单，灵敏度高。该方法利用离子色谱柱切换技术，实现样品在线前处理，能够有效去除样品中的水溶性有机基质，省去复杂的样品前处理过程的同时也减少了人力消耗。另外，在前处理过程中增加了对样品中的柱后衍生，生成具有强吸收的基团，洗脱后由紫外可见分光光度计进行检测。六价铬最小检出浓度为0.00177ng/mL，小于标准要求检出限的56倍，远远低于标准要求，灵敏度高（图12）。

图12 六价铬的检测

在液相色谱应用方面，皖仪科技也开发很多有特色的应用方案。最新的一个典型应用是基于超高效液相色谱仪中针在流路进样器微量、快速的特点开发出来的自动在线柱前衍生应用。典型的检测就是手性氨基酸自动在线柱前衍生分析方法。采用邻苯二甲醛/N-异丁酰基-L-半胱氨酸(OPA/IBLC)为手性衍生化试剂，仅需要0.5微升样品，在6分钟以内完成在线柱前衍生，并采用荧光检测器检测。色谱分析时间45分钟，实现16种L型，14种D型氨基酸的分离和检测（图13）。

图13 自动在线柱前衍生方法分离检测30氨基酸

为了方便用户，皖仪科技也已经将以上这些典型应用进行收集整理，放在公众号上供用户查阅。

民族智造 替代进口

厚积而薄发，目前国内色谱技术日新月异，已经能够同国外产品同台竞技，下一步就要打造品牌，做好应用开发。我们在应用和解决方案上同国外品牌还有较大差距，其实也是体量的一个反映，应用和解决方案的开发需要投入大量的人力和资金。我们国产色谱厂商应该抓住国内市场大的优势，同重点用户和科研院所建立良好的合作关系，聚焦于某一两个重点行业，共同去开发应用和解决方案。至于品牌，则是建立在用户日积月累的信任上的，我们一方面要加强市场推广和宣传、积极打造国产色谱品牌；另一方面应该拿出自己的“撒手锏”级别的应用，真正解决客户痛点，建立国产色谱的口碑。

随着国产替代的大势所趋，中国在半导体、新能源上的加大科技创新的力度，目前处在百年未有之大变局中，时不我待，在最近五到十年，国产色谱必将登上历史舞台，为中国建设科技强国贡献自己的一份力量。打铁还需自身硬，皖仪科技将继续深耕技术，做好服务，努力打造中国色谱标杆品牌，为这一历史进程画上浓墨重彩的一笔。