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刘开禄:继往开来,谱写中国离子色谱的新乐章

2018.7.14
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Sabrina_刘

致力于为分析测试行业奉献终身

  分析测试百科网讯2018年7月14日,离子色谱技术发展战略沙龙暨离子色谱35周年纪念活动在青岛海天大剧院酒店举办(相关报道:离子色谱技术发展战略沙龙 从百花齐放到团结合作)。我国第一代离子色谱研究者——核工业北京化工研究院研究员刘开禄老先生因为身体原因未能到场,特请中国仪器仪表学会分析仪器分会副秘书长吴爱华代读对离子色谱技术发展战略沙龙暨离子色谱35周年纪念活动的寄语《继往开来,谱写中国离子色谱的新乐章》。

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核工业北京化工研究院研究员 刘开禄

  内容如下:

  离子色谱技术传入我国已38年,国产离子色谱仪诞生已有35年了。时至今日,我国国产离子色谱仪已发展到了一个新水平,中国离子色谱学者们在世界科技刊物中发表论文的数量和质量均处于前列,国内环境监测、饮水卫生监测、工业、国防部门均把离子色谱法列入法规应用,前景一片大好。在这兴盛的形势下,我想回忆一些我的领导,战友和同事们在创立和发展中国离子色谱科学、发展中国离子色谱仪中艰苦奋斗的事迹,以勉励我国新一代中青年色谱工作者去争取更大的胜利。

  1975年美国H.Small发明一种新颖的分析离子化合物的离子交换色谱法,1978年美国戴安公司成立生产这种新颖的分析离子化合物仪器并命名离子色谱仪,其方法命名为离子色谱法。一种新仪器诞生了。牟世芬教授等一批中科院青年分析化学家,密切关注这项新分析技术,经过充分的调研和筹备,科学院为他们引进了 Dionex14离子色谱仪。

  牟世芬教授及其同事经心研究离子色谱分析技术,迅速应用于酸雨分析和其它环境试样分析,取得了初步成果,我国正式引进了离子色谱技术。牟世芬教授在全国国环境监测会议和各种学术交流会、仪器展览会及相关刊物上充分介绍了离子色谱技术及在分析阴离子上无与伦比的优越性,使离子色谱在中国得到推广和应用。全国重要环境监测中心、食品分析中心、半导体器件厂、电厂、地质分析中心等装备了离子色谱仪形成了一定规模。1983年我和同事们们研制了中国的离子色谱仪,开始推广应用。此时牟世芬教授因出色掌握了离子色谱原理和分析技术,她被戴安公司聘请为中国地区技术总顾问,频频举办离子色谱培训班。我有幸参加了她的讲座,她作为科学家关心的不是她自已的名利,关心的是离子色谱在中国的推广和发展,她多次单独向我介绍戴安产品的先进技术,鼓励我认识差距,迎头赶上,使我十分感动,感受了她无私的科学品德。我们逐渐成为发展离子色谱事业上的同志和朋友。牟世芬教授经过几年的离子色谱科研工作,在国内外刊物上发表了多篇有分量的科研成果,多次访问了戴安公司总部信息和展示中心,参加了多次学术报告会和举办了数十次学术培训班,她已成为通晓世界离子色谱发展潮流我国第一流的离子色谱专家了。为了更好的推动我国离子色谱事业的健康发展,牟世芬邀我合作编写一本具有世界水平的离子色谱专著。我当时已有从事十余年有机分离材料,含各类离子交换树脂合成和研究,以及色谱分析经验,研制的国产离子色谱仪已推广至数十个单位,国内学者用此仪器发表论文有二十余篇。牟教授定位本书理论性和实用性要不次于国外已发表的离子色谱专著。我们查阅了当时的国家图书馆(当时称此京图书馆)馆藏,只有美国出版了二本、日本一本.德国一本离子色谱专著,我们全复制下来了,为了参考,我们们复制了国际上最权威的十本HPLC专著,数百篇发表的离子色谱论文,超过了一千万字。牟教授通过戴安公司强大信息系统,收集了世界发表的离子色谱论文题目和摘要,也收集了该公司已公开的技术资料,也有数百万字。面对这些堆满原本狭窄的居室的资料,我们心中有底了。这时我们的恩师,我国著名的分析化学家、色谱专家沙逸仙教授伸出援助的手,决定作我们技术顾问和校对。我们日常工作很忙,只能在下班后阅读堆集如山的文献资料,消化总结后写成文字,假日约定我进城到牟教授家讨论手稿,有时为讨论一条结论一个公式还要查阅原始文献,直到达成一致。辛苦换来了喜乐,我们从理论上统一了国际上流行的两种离子色谱的理论依据,导出了两种模式通用检测下限公式。这是中国人在离子色谱理论上的贡献,可惜只在专著上发表,没有条件进行实验验证在国际权威刊物发表,这是我们们终身的遗憾。沙逸仙先生更一字一句的修改我们的原稿,对于重要数据和结论反复听取我们的论证才定稿,体现了老科学家提携后进、治学严谨的优良品德。经过一年多超出身体极限的努力,我们合作的中国第一本离子色谱综合专著“离子色谱”在1986年由中国最高的科学出版机构,科学出版社出版。该书概括了离子色谱基础理论、离子色谱技术在当时的最新技术的原理和应用知识、几乎包括了当时国内外重要的应用文献和分析方法,更重要的是发表了我们研究的世界流行的两种离子色谱法的统一理论和检出下限公式。该书既有理论,又有实验技术和分析方法,受到广大分析工作者,特别是离子色谱从业者和将要从业的欢迎,被称为“红宝书”很快销售一空。牟教授已出版多本离子色谱专著,她多次说此书是他最看重著作。我也从编著书中总结了我自已十七年的科研心得,为从事发展中国离子色谱仪明确了方向。

  大约在17年在北京召开的BCEIA国际分析仪器报告会上牟教授和我主持IC讨论会期间,牟教授对我说,全国从事离子色谱的工作者很多了,他们大多数没有发表论文、进行学术交流的机会,我们能否组织一个学术机构,让更多人才能发表学术报告交流学术思想,必然促进离色谱事业的发展。我十分拥护她的高见。我们找到了一位深深影响离子色谱发展的贵人-中国科学仪器发展的泰斗朱良漪教授,当时他是中国仪器仪表学会分析仪器学会的理事。他听取了我们汇报后,办事雷历风行的朱教授当场决定承办这件事,由四川分析仪器厂戴厂长来承办。1987年冬在四川乐山,从属于中国分析仪器仪表学会的中国离子色谱专业委员会宣告成立,由沙逸仙、牟世芬、刘开禄、戴厂长、胡正芝教授、蒋仁依高工、周丽忻研究员、单嫣娜高工、金吉祥副教授、崂山电子仪器实验所周中柱高工等任委员。推举沙教授为主任、牟世芬为常务副主任、刘开禄为副主任。会议通过章程,决定每两年举行一次中国离子色谱学术报告会,我印像深刻的是章程中这一条,参加报告会不设职称门坎,操作工有经验也可上台报告交流。专委会成立三十余年已召开了十多次学术报告会,为我国广大离子色谱学者、工作者提供了学术报告、学术交流的大讲台,优秀论文推荐到“分析仪器”、“分析化学”、“色谱”等杂志发表。多年来使我国近千位离子色谱工作者受益成长。离子色谱专委会特别注意吸收我国离子色谱尖端人オ,牟教授在一次专委会上特别提出浙江有位名叫朱岩青年学者,才华横溢发表了上百篇离子色谱论文、开拓了许多新应用领域,应吸收到学会的领导岗位。牟教授胸怀广大眼光敏锐,朱岩教授起了学会承上启下的重大作用。据我所知朱岩教授不仅带领他的团队在离子色谱领域获得许多重大成就,在国际重要期刑上发表了百籍论文成果,推动中国科学在国际上响力,而且使学会工作更活,推动离子色谱事业的新发展,充分显现他是难得的科学奇才。牟世芬教授充分利用了戴安公司提供的世界顶尖子色谱新装备,带了数十个博士生,进行了站在世界离子色谱前沿的研究工作,在世界重要期刊上发表了近八十篇高质量论文,为国争光。牟教授的心是向着中国的,她曾领导开发中国新型离子色谱仪的“九五攻关。”戴安公司为阻止我国离子色谱仪发展曾许诺她只要退出九五攻关,就给她个人国际项级专家待遇。因为以前聘请她的专家薪酬大部给中科院,她个人所得极小部份。牟教授拒绝了这个待遇,她仍投入发展中国离子色谱的努力。牟教授以她努力和成就获国际离子色谱科学委员会国际委员称号。至今年过古稀的她,仍为发展中国离子色谱而努力。

  我第一次接触离子色谱是在1981年在天津举办的多国仪器展览会上我看见了戴安公司的 Dionex14型离子色谱仪,该仪器可以很好地解决当时我国急需的微量多组分阴离子的分析问题,引起了众多参观者的注意。但该公司一位华人经理的傲慢的一句话刺痛了我的心,“这是陶氏公司科学的最新成就,你们几十年内不会搞出来的。”当时我们己充分掌握了一般离子交换树脂的合成技术,袁斯鸣还合成了多种阴、阳离子交换树脂用于404厂和核爆基地裂片产物的分离和测定。经过一周调研,我确定只要研制出粒度更小、粒度均匀,附聚上纳米级阴离子胶乳的薄层阴离子树脂就能制成离子色谱仪。我想是能够实现这一目标。我把这一想法汇报给杨承宗老师,杨先生非常高兴,并让我从全面商品化准备各种零件和器材。实施起来困难很大,首先在当时中国购买不到所需特种试剂,如氯甲基笨乙烯等。后来想办法合成纳米级聚苯乙烯胶乳,再破乳干燥,用大量强致癌的工业氯甲醚氯甲基化制成阴离子胶乳,再分散乳化来制阴离子胶乳,最终制成薄层阴离子交换树脂填料。经过上百次实验终于制成一次可分离七个峰的阴离子分离柱。测试是用我自制离子色谱装置,电导鉴定器由国产DDS11电导仪改装,电导池由毛细管聚四氟乙烯管插入两根铂丝而成。成功的喜悦下,我汇报给董灵英所长。随后用此装置解决了铀工艺中痕量硝酸根测定问题。我写成论文在全国环境分析会议上发表宣读在会议中引起极大反响,这论文引起了吴鹏鸣教授的重视,她认为可以制成中国离子色谱仪来解决当时中国急需酸雨监测的重大问题,特向我院大力推荐。会上认识了蒋仁依高工,他特向我表示,“只要你做出来,我给你测试和推广。”我们俩成了几十年好伙伴好朋友。回所后由于有吴鹏鸣教授的推荐,董所长从科研经费中挤出二万元来购买国产器材来研制全国产化的二台离子色谱仪。我特聘赵云麒同志来和我共同研制样机,我和袁斯鸣制作色谱柱抑制柱。购置国产柱塞泵、阀门、电导仪和柱管加工、机箱、聚四氟乙烯管就花了一万多元。赵云麒用手工制作了电导池。这样两台样机制作成功。经过蒋仁依和北京环境监测中心单嫣娜高工四个月测试和鉴定会专家严苛的考核,在1983年6月30日,我国第一台离子色谱仪ZIC-1型研制成功,填补了国家空白。同年在青岛崂山电子仪器实验所投入批量生产,投放市场。

  为了提高国产离子色谱仪的检测下限水平和分析ppb级的线性,实现阳离子分析,我们决定研制先进的五极电导检测器。苏程远和赵云麒高工克服器件不足的困难,坚持一百多个日日夜夜连续奋战,终于用国产器制成了其指标达到国外仪器水平的五极电导检测器,制成了ZIC-2型离子色谱议,使国产仪器分析指标达到国外仪器水平。离子色谱分离柱和抑制器的水平,决定仪器性能的的重要指标。我们当时实验设备十分简陋,经费不足,买不到到必要试剂。从九十年代起我们开发YSA2系列高容量阴离子分离柱,其柱效在800-1200塔板数水平,但抗污染,使用寿命长,适合于一般环境及污水、饮水分析。袁斯鸣同志坚持供应全国用户的阴离子色谱26年直到2008年因病按照医嘱才停止实验工作,大约供应了全国用户六七千支色谱柱。

  美国戴安公司是膜抑制是最先进的抑制器。为了实现自动抑制技术,我在实验室证实填充离子交换树脂能导电,不仅可作抑制室填充,而且可以填充电极室作导体、消除电极极化、降低电阻提高了系统的稳定性,将检测后流出液回流至电极室,电极与填充离子交换树脂形成予电体、不需要加入试剂成了自动再生抑制器。推广到中国国产离子色谱仪并得到中国ZLCN2466655Y。事实证明此项技术在中国已广泛使用,促进了本世纪离子色谱在中国的发展。

  在中国离子色谱事业发展中以蒋仁依教授为首一批专家,不为名利,一心为国分忧,埋头苦干,创造性地发展了多种样品前处理方法扩大国产离子色谱应用领域,他对中国许多离子色谱厂家都有重大贡献。

  也感谢单嫣娜高工、张宁教授、陶大均高工等一大批环境分析专家努力将国产离子色谱仪优先列入中国环保监测规范中。感谢青岛和北京的离子色谱生产产家,在国外进口仪器冲击下,顶风而上坚持生产,不断创新,迎来了中国离子色谱的新时期。

  现在中国离子色谱进入了新发展时期,国家大发展,对科学技术有大投入,重视生态环境,食品卫生,离子色谱市场更广阔。我国中青年科技队伍更壮大,知识水平,科技水平更高了。希望你们继承老一代科技人员艰苦奋斗传统,继往开来,谱写中国离子色谱的乐章。

  岁月悠长,年老力衰,文中如有不当之处难免,与事实有不符,笔者自负全责!谢谢!

  本文转自刘开禄对离子色谱技术发展战略沙龙暨离子色谱35周年纪念活动的寄语

刘开禄对离子色谱技术发展战略沙龙暨离子色谱35周年纪念活动的寄语
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