红外峰值分析法

1月30日电 记者30日下午在广西龙江河突发环境事件应急指挥部召开的通气会上了解到，通过采取除镉、调水稀释等综合应对措施，目前龙江河镉污染高峰值已从超标约80倍降到超标25倍左右，事件态势仍在控制之中。　　指挥部新闻发言人、广西壮族自治区环保厅巡视员冯振年说，1月15日，龙江河宜州市怀远镇河段水质出现异常，河池市环保局在调查中发现龙江河拉浪电站坝首前200米处，镉含量超《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准约80倍。根据目前环保部门监测显示，拉浪水库镉浓度已达标，这说明造成此次镉污染事件的污染源已经被截断，没有新的污染源进入龙江。　　专家分析，主要污染团还在宜州市境内的洛东水库附近，并正在往下游移动。龙江镉浓度峰值现位于宜州市洛东水电站附近水域，监测显示此处镉浓度超标在25倍左右。　　冯振年说，依据总体方案，指挥部制定了科学调水方案。一是合理调控龙江各梯级电站下泄流量，配合除镉措施，减少污染物并控制下移速度。二是调度融江各梯级电站蓄水，满足调水需要。三是水文水利部门加强了对流域内30个断面的水文测验。四是在龙江、融江汇合口以下设置了临时导流挡水幕，提高处置效果。　　目前柳江水源地水质仍处于达标状态。为确保供水安全，柳州市自来水厂已启动应急预案。广西壮族自治区党委、政府提出，要动用一切力量、一切手段、一切办法、一切措施，做到“三个确保”：确保柳州市取水口水质达标 确保柳州市不停水 确保柳州市供水达标。

挑战哥伦比亚的知名制糖企业Ingenio Pichichi的主要生产活动是加工甘蔗，为国内外客户提供各种各样的糖产品。糖厂重视环保和高效运营，追求高盈利。糖厂每天加工约4300吨甘蔗，出产蜂蜜制品、原糖、白糖、红糖等多种糖产品。由于产量巨大，优化生产并防止昂贵的产品泄漏到生产工艺之中就变得至关重要。糖厂的现场实验室收集数据，帮助糖厂做出可提高生产效率和节省成本的决策。将甘蔗加工成可出售的商品，需要涉及到一系列工艺步骤，包括粉碎、澄清、过滤、蒸发、结晶、离心。在蒸发阶段，需要用多级蒸馏系统来浓缩糖汁。锅炉为第一阶段供应清洁蒸汽源，第一阶段产生的蒸汽进入下一阶段，然后继续进行其他步骤。最后阶段产生的蒸汽被压力冷凝器冷凝成冷凝水后，被收集到冷却罐中。每个阶段的冷凝水都会被收集到冷却罐中，以后用作冷却水。为了保护锅炉和冷凝器等设备，冷凝水不可含有糖或糖汁，以免造成产品损失、降低工厂利润。因此，快速有效地监控产品泄漏或运行故障就变得非常重要。及早发现产品泄漏，能够帮助操作员及时停止、改变、或改进操作，避免损坏设备或增加成本。图1. Sievers InnovOx实验室型TOC分析仪用于泄漏检测解决方案从前，糖厂是用pH值、电导率、碱度、白利糖度（Brix Degree）、HPLC分析等方法来检测产品泄漏。在正常环境下，糖分子不会电离，其pH值为中性，因此上述大多数方法都不适用于检测糖泄漏。在高温高压的生产过程中，糖分子会分解，成为能够导致沉积、腐蚀、结垢的破坏性化合物。此外，当糖分子分解时，会失去原有的HPLC特征峰。这就使得工厂需要一种快速、可靠、准确的方法来监测糖。糖是由碳、氢、氧组成的碳水化合物。通过测量TOC总参数，精确量化溶液中的所有有机化合物，就能很容易检测出糖。TOC分析仪的工作原理是，将有机分子氧化成二氧化碳（CO2），然后检测逸出的二氧化碳。Ingenio Pichichi糖厂购买了Sievers InnovOx实验室型TOC分析仪（见图1），用来表征和分析系统。这帮助糖厂建立了蒸汽、冷凝水、冷却水的控制限，从而帮助糖厂优化生产工艺、提高生产利润。应当在以下几个地点监测TOC：第一台锅炉的进水每个阶段产生的冷凝水冷却罐的进水和出水Sievers InnovOx实验室型分析仪采用超临界水氧化（SCWO，Super Critical Water Oxidation）和非色散红外（NDIR，Non-Dispersive Infrared）检测技术，能够监测50 ppb（µg/L）至50,000 ppm（mg/L）碳浓度范围。糖厂预期的常规TOC值大概在200至500 ppm 范围内，但如果发生运行故障或产品泄漏，碳浓度会达到5,000至20,000 ppm TOC峰值。结论TOC分析是简便而准确的分析方法，能够检测出导致代价昂贵的设备损坏和生产损失的产品泄漏事件。哥伦比亚的知名制糖企业Ingenio Pichichi需要改进水系统的监测和性能。粉碎过程的蒸发阶段，包括不间断的蒸汽和冷凝水的反复加热和冷却阶段，是糖泄漏的多发阶段。Ingenio Pichichi糖厂使用Sievers InnovOx实验室型TOC分析仪对上述关键阶段进行TOC监测，实现了利润目标，同时达到了环保和运营目标。制糖厂中的TOC监测点点击可查看大图◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

国际衍射数据中心（ICDD）出版发行的标准衍射卡片即PDF（Powder Diffraction Files）卡片数据库，主要用于结晶材料的物相鉴定和定量分析。最常用的粉末衍射法鉴定物相的基本方法称为Hanawalt Method，该方法鉴定物相的主要思路是收集粉末材料的XRD图，抽取物相衍射峰的d-I列表（d：晶面间距，I为衍射强度），利用XRD图中的三强线作为检索依据，通过比对标准PDF卡片库中收录的物相的标准衍射数据来确定可能的物相，随后再将XRD图中其余的衍射峰与PDF卡片中的衍射峰进行比对，确定XRD图中物相的种类[1]。图1：标准PDF卡片示意图图2：利用PDF卡片鉴定结晶物相 对于结晶性比较好的材料所收集的XRD数据，利用ICDD出版发行的PDF-2数据库即可满足Hanawalt Method分析XRD数据中的物相种类。对于结晶性比较差的材料，如聚合物、纳米态材料、黏土矿物等，这些非晶或半结晶材料所收集的XRD数据无明显的特征衍射峰或特征衍射峰半高宽、不对称度等很大，无法采用传统的Hanawalt Method完成物相鉴定。图3：采用Hanawalt Method无法分析非晶材料的物相 ICDD出版发行的PDF-4系列的数据库中，不仅仅收录了材料的标准衍射数据d-I列表，部分PDF卡片也收录了非晶、半结晶、纳米材料等纯相物质的衍射图，即Raw Diffraction Data （PD3），如下图所示：图4：PDF卡片中收录纯相物质的衍射图（Raw Diffraction Data，PD3）PDF-4系列数据库中所收录的纯相物质的衍射图（PD3），在物相鉴定的过程中支持全图分析法（Total Pattern Analysis）来分析XRD所对应的物相，在PDF数据库中该功能称为计算相似指数（Calculating Similarity Indexes）。相似指数是描述导入的实验XRD图与标准衍射卡片PDF卡片中PD3衍射图的相似性，具体采用数值表示，数值越小，表示二者的匹配越好，理论上完美的匹配值为0。相似指数（Similarity Indexes）来分析物相详细信息可参阅参考文献[2]和[3]，计算相似指数的公式如下：需要说明的是全谱分析法分析XRD物相种类适合与实验XRD数据中只含有一个物相或XRD数据对应只含有一个主要物相。由于相似性指数的计算是基于两个衍射图中每个衍射数据库点的比较，因此在做该分析之前，一定要确保PDF卡片中PD3数据的设置参数和待分析的XRD数据收录仪器参数一致，从而将导入的XRD数据进行物相鉴定，以期得到正确的分析结果。下面以采用全图分析法来分析聚维酮（Povidone）的XRD数据是否为纯相为例来进行分析过程的说明，聚维酮主要作为药物合成的原料，为一种重要的血容量补充药剂， 也可作为增稠剂、助悬剂、分散剂、助溶剂、络合剂、前体药物制剂载体剂、粘合剂、成膜材 料、包衣材料和缓释材料。由于聚维酮（Povidone）是一种聚合物，且应用在药物领域，因此：步骤1：在PDF卡片界面中，利用检索PDF卡片的功能，检索出子领域为Pharmaceutical 和Polymer 中所收录的所有含有Raw Diffraction data的符合条件的PDF卡片：图5：含有Raw Diffraction data，属于Pharmaceutical 和Polymer领域的PDF卡片步骤2：选择Tools--- Calculate Similarity Indexes—导入待分析的XRD数据： 图6：选择导入的XRD数据，计算相似指数主要设置的说明：Prefer Raw Diffraction Data (PD3 Patterns)：选中该选项后，将导入的实验XRD数据与当前PDF卡片中的的纯相原始衍射图（PD3）进行比较（如果可用）。纯相原始衍射图（PD3）通常为纳米晶、半晶或非晶材料。未选中该选项时（或者如果PDF条目没有原始衍射图案），导入的实验XRD数据将与当前PDF卡片中的模拟衍射图案进行比较。Use Individual Overlapping Region：选择该选项后，相似度指数计将基于导入实验XRD数据的x轴的范围和当前PDF卡片中纯相衍射图（PD3）。Use Set-wide Overlapping Region：选择该选项时，相似度指数计算将基于导入实验XRD数据的X轴区域以及搜索结果中所有PDF卡片中的纯相衍射图（PD3）的X轴区域。导入实验XRD数据后，将自动计算每个PDF卡片与实验XRD数据的相似性指数，并将相似值列在检索结果中，于计算的x轴区域的范围将显示在相似指数列表中的括号中。选择不同的PDF卡片与实验XRD图比对结果。 图7：全图分析法分析非晶态聚维酮（Povidone）其中红色为导入的XRD图，蓝色为PDF卡片中收录的纯相衍射图（PD3）参考文献：[1] JD Hanawalt, HW Rinn, Identification ofCrystalline Materials, Clssification and use of X -ray Diffraction Patterns, Industrial& Engineering Chemistry, 1936, ACS Pulication.[2]Karfunkel, H. R., et al. "Continuous similarity measure betweennonoverlapping X‐ray powder diagrams of different crystal modifications." Journalof computational chemistry 14.10 (1993): 1125-1135.[3]Hofmann, Detlef Walter Maria, and Ludmila Kuleshova. "New similarity indexfor crystal structure determination from X-ray powder diagrams." Journalof applied crystallography 38.6 (2005): 861-866.