在线粒径检测仪

2012年5月新推出GRIMM EDM系列气溶胶粒径谱仪/在线环境颗粒物监测仪（德国GRIMM气溶胶技术公司研制生产）。该系列监测仪采用激光散射原理，可同时获得环境大气中PM10、PM2.5、PM1的质量浓度值，并可下载0.25 ~ 32 um范围的31个粒径通道数浓度值。EDM180型在线环境颗粒物/气溶胶粒径谱仪，符合欧洲标准EN 12341 (PM10) 和EN 14907 (PM2.5)，并获得美国EPA认证(PM2.5，认证号：EQPM-0311-195)。EDM180型粒径谱仪是目前唯一通过按重量参考认证的光学系统的环境颗粒物监测仪（PM10和PM2.5）。并成为仅有的一款通过认证的能够同时在线监测PM10和PM2.5的分析仪。

p　　strong编者按/strong：让PM2.5无所遁形的颗粒粒径检测技术，已被广泛应用于工业、化学、环境安全等诸多领域。本文作者利用中国专利文摘数据库(CNABS)和德温特世界专利索引数据库(DWPI)，采用分类号G01N与关键词对2017年7月12日之前的专利申请文献进行了检索，并对颗粒粒径检测方法的各技术分支的发展状况进行了分析和综述，以期对该领域的进一步研究提供一些参考。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/8421654c-8b9f-40df-adeb-ff1dbf5948e4.jpg" title="00.jpg"//pp　　2011年底，美国驻华大使馆在新浪微博的官方账号发出一条微博：“北京空气质量指数439，PM2.5细颗粒浓度408.0，空气有毒害??”该微博随即在国内引发了对PM2.5(细颗粒物)的强烈关注，最终PM2.5被纳入到常规空气质量监测体系中。事实上，让PM2.5无所遁形的就是颗粒粒径检测技术，其已被广泛应用于工业、化学、环境安全等诸多领域。笔者利用中国专利文摘数据库(CNABS)和德温特世界专利索引数据库(DWPI)，采用分类号 G01N与关键词对2017年7月12日之前的专利申请文献进行了检索，并对颗粒粒径检测方法的各技术分支的发展状况进行了分析和综述，以期对该领域的进一步研究提供一些参考。/pp　　strong各项技术并行发展/strong/pp　　颗粒粒径或粒度分布的检测方法种类繁多，按照测量原理主要有7类技术分支，包括：筛分法、沉降法、显微图像法、光散射法、电阻法、静电法和超声法。笔者对各技术分支的专利申请量进行统计发现，光散射法的专利申请量最高，其早在20世纪70年代就进入人们的视线，是目前最先进、应用最广的一种颗粒测量技术。此外，排名第二的是显微镜法，尤其是电子显微镜图像分析技术是当前比较流行的分析手段，该方法优势明显，除了可得到颗粒的粒径，还可以对颗粒的结构、形状和表面形貌有一定的直观认识和了解。然后分别是沉降法和筛分法，这两种方法是测量颗粒粒径的传统方法，工艺过程简单、成本较低，且操作便捷、装置结构简单。/pp　　在颗粒粒径检测技术演进的过程中，主要的发展趋势有2个方面：检测精确度的提高及检测对象的扩展。上世纪 40年代以前，业内主要是采用筛分法、沉降法和显微镜法。其中筛分法最早的专利出现在1933年，公开号为GB402402A 沉降法则是基于 Stokes重力沉降公式来测定粒径，沉降法的专利早期以国外专利申请为主。显微镜法是唯一可直接观测单个或混合颗粒形状、粒度和分布的方法，早期国内相关专利申请较少，从2010年才开始出现激增态势。此外，将显微镜法和其他粒度测试方法结合于一体的装置，是当前显微镜法的研究热点，如上海理工大学公开号为CN102207443A、CN102207444A的专利申请，就是利用传感器件将多种颗粒粒度测量方法融合在一起。/pp　　随着计算机、电子和激光等技术的快速发展，20世纪70年代起，颗粒粒径检测逐渐开始实现检测对象的多元化，光散射颗粒粒度测量仪受到市场欢迎。光散射技术的思想最早由前苏联学者Mandelshtam于1926年提出，随后其应用逐步扩展至界面和胶体科学等领域，并开发出了荧光相关光谱法、X射线光子相关光谱法、动态光散射显微术等。近年来，对动态光散射仪器的应用需求明显增长，相关技术研究主要集中在对动态光散射仪器的局部结构改进和采用各种新技术改造传统装置以扩展新应用等方面。/pp　　对于电阻法和基于电阻法发展起来的静电法和超声法，其理论基础的发展目前已趋于成熟。其中电阻法最早为美国Coulter公司创始人Wallace H. Coulter于1953年发明，随后Coulter公司将其商品化，开发出库尔特计数器，Coulter公司此后不断对电阻法进行深入研究，其生产的 Multisizer I全自动粒度分析仪仍是目前较为先进的颗粒测量多功能仪器。而其他公司和个人对于电阻法、静电法和超声法的研究，在1980年之后得到迅速发展，大量相关的专利都是基于Coulter公司技术的改进而来。/pp　　总体而言，虽然不同检测方法均有其各自的特点和适应的颗粒类型，各技术之间呈现并行发展的趋势，但整体上呈现出向更快速、更准确以及更加便捷检测的方向发展，各分支的专利申请量也均呈现出上升趋势。/pp　strong　两家公司平分秋色/strong/pp　　笔者分析了排名靠前的主要申请人的核心专利数量和企业综合实力，发现在颗粒粒径检测领域，a style="color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " title="" target="_self" href="http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100646/"span style="color: rgb(0, 176, 240) "英国马尔文仪器有限公司/span/a(下称马尔文公司)和a style="text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " title="" target="_self" href="http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100336/"span style="color: rgb(0, 176, 240) "美国贝克曼库尔特公司/span/aspan style="text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) "(/span下称贝克曼公司)呈现平分秋色的竞争态势。/pp　　马尔文公司成立于1963年，早在20世纪80年代，该公司便进行了颗粒粒径测量仪器的技术研发，其最早的研究方向是基于激光技术测定颗粒粒径。随后，该公司研发了利用超声法测量颗粒粒径的相关技术，相关专利包括US5121629A、GB9801667D0、WO2010/041082A2等。在 1980年到2010年间，马尔文公司在颗粒粒径检测的几个主要技术分支上均保持了稳定的专利申请量，在光散射法和超声法检测两个分支的专利申请量最大。/pp　　马尔文公司在超声测量方面的主要产品为Ultrasizer MSV超声测量仪，该仪器可根据颗粒粒径与声波衰减之间的关系计算出颗粒粒度分布，同时还可以测出体系的固含量。随后，该公司在初代产品的基础上进行改进，开发出了探头式超声粒度测量仪。近年来，马尔文公司发展迅速，从专利申请分布来看，自2010年至今，该公司提交了50余件关于激光粒度分析的专利申请，这表明该公司可能欲向高精密仪器方向转型。/pp　　贝克曼公司于1997年成立，现已成为世界最大的颗粒分析仪器公司，其于1953年制造出了世界上第一台颗粒粒度分析仪，并于1965年对该产品提交了专利申请NL6505468A。/pp　　1983年贝克曼公司就进入了中国市场，并在北京、上海等地设立了代表处，此后不断完善专利战略，迅速占领了国内外市场。2000年之后，贝克曼公司进入超声颗粒测量领域，获得了一系列专利权，如公开号为WO0057774A1、US2006001875A1等。2000年至2012年，贝克曼公司在颗粒粒度检测的四个主要分支领域均进行了专利布局，其开发了基于电阻原理的Multisizer 3系列粒度分析仪，基于光脉冲原理的HIAC系列液体颗粒检测仪，基于光脉冲和库尔特原理的Multisizer 4e系列粒度分析仪，以及融合了超声与光散射原理的DelsaMax Pro粒径分析仪和DelsaMax CORE系列产品。其最新的DelsaMax Pro系列产品与马尔文公司的Zetasizer Nano系列产品采用的技术都结合了声学和光学颗粒检测技术，可见两家公司在该领域的竞争态势比较激烈。/pp　　笔者认为，今后颗粒粒径检测领域的技术发展将更注重提高测量精度和对颗粒特性的多方面测定等方面，将不同颗粒粒径检测技术进行融合以提高检测性能将成为未来专利布局的热点。(詹雪)/pp（本文仅代表作者个人观点）/p

水质安全问题在水环境问题日益严重的当下备受关注，因此带来的环境水质在线监测检测仪器的市场潜力巨大。随着收入的增加，居民对和身体健康密切相关的环境问题的关注度不断提高，同时，工业化和城镇化的发展导致水污染的范围不断扩散、程度不断加深。水环境恶化和人民需求标准上升之间的矛盾，为水处理及相关行业提供了广阔的发展空间。　　根据中国环境保护产业协会环境监测仪器专业委员会发布的《我国环境监测仪器行业2009年发展综述》，2009年，废水污染源在线监测设备实现产值约6.8亿元。预计2010-2013年间，地表水质在线监测仪器市场的年均增长率约为22.90%，2010-2013年地表水质在线监仪器细分市场容量预计增长如下：　　我国水资源总量为2.8万亿立方米。其中地表水2.7万亿立方米，地下水0.83万亿立方米，水资源总量居世界第六位，人均占有量为2240立方米，在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。我国的水资源现状存在总量紧缺、人均占有量低、地区分布不均、水土资源不相匹配、水体污染日益加重、城市缺水情况凸显等问题。城镇化步伐的加快和区域经济的发展，加重了局部水资源的负荷，也加剧了城市地下水的污染，很多城市的地下水均出现了水质富营养化、铁锰超标等问题。水污染问题已经成为我国经济社会发展的最重要制约因素之一，已经引起国家和地方政府的高度重视。　　我国确定了单位GDP能耗每年减少4%，5年减少20%的目标 主要污染物排放，包括二氧化硫、化学需氧量总量5年内要减少10%的减排目标。在水体污染防治工作中，水质监测工作是污染预警、持续性污染物监测和治理效果评定的重要手段，已受到有关部门的重视。作为连续性监测工具的水质在线监测仪器承担着提供准确监测数据和监测报告的责任，在环境监测工作中发挥着越来越重要的作用。　　目前我国一二线城市市政生活污水处理情况较佳，但未来县镇一级单位污水总体处理率仅为60.1%，远落后于重点城市，市场依然处于亟待开发状态。　　其次我国工业污水处理情况较为严峻。2012年以来国内由于工业污水未能实现妥善处理所造成的公共环境污染问题层出不穷，严重影响了污染地群众的生活生产和经济发展。随着国内生活水平的不断发展，尤其是中西部缺水地区工业的发展，水资源紧缺和工业水污染将会成为地方经济发展的紧箍咒。　　从供水端来看，随着水源地污染的加深和新自来水标准的提高，现有水厂技术更新和管网升级势在必行，此外家庭用小型净水机亦存在较大的市场需求。排水方面，生活、工业、农业污水处理率及处理技术仍有很大提高空间，相关污水治理企业将从中持续获益。　　我国水资源短缺的现状导致地下水已经成为工业、居民生活用水的重要来源，地下水受污染将导致供水企业必须提高水处理技术，为有技术优势的水处理设备供应商提供了较大的市场需求。由于地下水处理的难度较大，解决其污染问题的重点在于防止污染，主要体现在监测和污水达标排放两方面。　　专家分析，各级环保部门实现信息公开是一个循序渐进的过程，目前大部分地区的环境监测体系尚未建立。采购环境监测设备，建设监管网络是下一阶段重点。水污染等污染体感明显的板块将成为短期内的重点采购目标。　　环保部在&ldquo 十二五&rdquo 规划中，已明确将氨氮、氮氧化物的监测约束性指标加入到现有的监测指标中，因此水质监测行业必将在现有基础上增加这两方面设备的投入，水质监测行业今后将会继续稳定、持续地发展 运营市场方面，随着有关部门监管力度的加强，运营企业的数量将逐渐缩小，少数规模大、实力强的运营企业将逐渐成为运营市场的主力军。随着国家对环保的日益重视，水质监测行业竞争将不断加剧，国内优秀的水质监测企业将迅速崛起，逐渐成为水质监测行业中的翘楚!