教学设备国产高端实验室科学仪器

2022年全国科技工作者日座谈会，北京航空航天大学研究生院常务副院长赵巍胜说：依赖进口科学仪器就是空中建楼阁，他特别提出大力推进科学仪器自主可控，实现科技自立自强的建议。赵巍胜副院长倡议：把国产设备使用率作为申请国家项目的一个核心申请指标。因为，今天我们依赖进口设备其实就是在空中建楼阁，随时都可能坍塌。他建议，以全社会力量推进国产科研仪器的使用。

赵巍胜指出，要明确创新争先路径，加强基础研究，实现原始创新突破；大力推进科学仪器自主可控，实现科技自立自强；加强国际合作，与国际科技友军互惠互赢。

为此实验猫将分多期推荐重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台 中高端国产仪器，本期为第28期，上海舜宇恒平科学仪器有限公司自主研发的SHP8400PMS过程气体质谱分析仪：

技术指标：

【质量范围】1 - 200 amu

【离子源】电子轰击离子源

【质量分析器】四极杆式

【通道数】4-32通道可选

【分辨率】1 amu（10%峰高）

【检测限】＜10 ppm（法拉第筒）＜1 ppm（电子倍增器）

【最小检测分压】5×10-9 Pa

【最快分析速度】16 ms/amu

产品介绍：

过程气体质谱分析仪，是安装于现场对生产地点的气体利用质谱法进行定性定量分析的仪器，简称过程质谱仪。质谱法是利用带电粒子在磁场或电场中的运动规律，按其质量电荷比（m/z）实现分离分析，测定离子质量及其强度分布的方法。质谱法能给出化合物的分子量、元素组成、经验式及分子结构等诸多信息，具有定性专属性强、灵敏度高、检测快速等优势。过程质谱仪提供更多的运行过程中的实时数据，为过程分析提供更多有效的信息。在一些流路多、气体组分复杂的场合，过程质谱仪更是首选的检测设备。近年来，过程质谱在如太空、低温、高热、辐射、高压、真空等极端条件下作为科研仪器也开始被大量使用。我国从1985年首先在石化领域开始使用过程质谱仪，并逐步扩展到其他领域，但基本是完全依赖于进口，过程质谱仪应用领域广、潜在使用量大，在诸多领域中具有迫切需求。

目前多家公司已基于质谱原理在气体分析测量技术领域展开了研究，推出了商品化的气体质谱仪器，如德国普法（Pfeiffer）、英国艾科特里尔（Extrel）、海德（Hiden）、美国赛默飞（Thermo）、阿美特克（Ametek）等公司。

2009年，上海舜宇恒平科学仪器有限公司针对生物反应器发酵尾气监测的应用需求，开展了过程质谱仪及配套在线前处理系统和数据分析软件的开发，研制成功国产第一台商品化的过程质谱仪器——SHP8400PMS过程气体质谱分析仪。相关研究获得上海市科学创新行动计划科学仪器项目--工业质谱工程化研究及应用等项目支持。

SHP8400PMS过程气体质谱分析仪的创新点有几下几点：

（1）多通道气体组分实时监测分析，最高可达32通道；

（2）具有前处理、质谱分析、算法和软件的全套系统解决方案；

（3）针对不同现场环境具有高稳定性，3-6个月的标定间隔，可实现长时间稳定运行；

（4）通过气体全组分分析监测各种参数，例如发酵应用中，可自动生成摄氧率（OUR）、二氧化碳释放率（CER）、呼吸商（RQ）等数据和曲线。

（5）自动化程度高，提供无人值守，一键开启功能。

SHP8400PMS过程气体质谱分析仪针对实际应用需求进行了优化和稳定性提升，实现了在生物发酵、催化、化工和新能源领域的推广应用，尤其是在发酵行业，该成果已经推广到国内上百家发酵生产厂家，成为生产精细控制的关键在线监控设备，提升了产品的品质和产量，为企业创造了巨大经济效益。目前该仪器在发酵行业中已经占据了85%以上的国内市场份额，并且已经销售到埃及、俄罗斯等海外国家。在新能源领域，公司与多家新能源汽车企业和燃料电池研究单位合作，SHP8400PMS过程气体质谱分析仪在该方向的应用中取得了突破，构建了一种燃料电池阳极尾气质谱检测系统，未来应用前景将更加广阔。

应用案例：

（1）安琪酵母集团公司多个子公司利用SHP8400PMS过程气体质谱分析仪开展对各生产车间发酵罐尾气的精确分析。

（2）同济大学新能源汽车工程研究中心将SHP8400PMS过程气体质谱分析仪应用于氢燃料电池阳极尾气分析检测。

（3）中国科学院福建物质结构研究所利用SHP8400PMS过程气体质谱分析仪开展煤制乙二醇的研究。

发表论文：

[1] 黎亮, 张嗣良, 庄英萍等. 在线质谱仪在工业发酵过程优化与放大中的应用. 分析仪器, 2012(04):103-105.

[2] 史兵兵, 江志东. 低浓度甲烷催化燃烧La_(0.8)Ca_(0.2)FeO_3/MgO蜂窝催化剂.天然气化工(C1化学与化工), 2013, 38(03):12-17+22.

[3] Huang QH, Song LY, He H, et al. Effects of SO2 Treatment of Commercial Catalysts on Selective Catalytic Reduction of NOx by NH3. Chem Res Chin Univ, 2016, 32(3):414-417.

[4] Zhang YF, Liu XL, Sun LY, et al. Catalytic cracking of n-hexane over HEU-1 zeolite for selective propylene production: Optimizing the SiO2/Al2O3 ratio by in-situ synthesis. Fuel Processing Technology, 2016, 153:163-172.

[5] Mt A, Xu GA, Rui DA, et al. Insight into the boosted catalytic performance and chlorine resistance of nanosphere-like meso-macroporous CrOx/MnCo3Ox for 1,2-dichloroethane destruction. Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 259.

[6] Zhang LM, Gong YJ, Zhai YL, et al. Creation of CuOx/ZSM-5 zeolite complex: healing defect sites and boosting acidic stability and catalytic activity. Catalysis Science & Technology, 2020, 10(15):4981-4989.

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