三分钟讲解流动分析技术

流动分析技术（Flow Analysis）是20世纪50年代开发的一种湿化学方法，最初应用于生化分析，可显著降低劳动强度，提高检测效率；整个检测过程由仪器自动完成，精密度比手工检测更高。

随着“国潮兴起”，国产流动分析仪打破了国外产品的质量和价格优势，使得流动分析检测成本大幅度降低，为我国水质及环境监测多点布局提供了技术保障，并广泛应用于食品检测、临床化验、药物分析、材料检测等领域。

两种流动分析方法的主要特点和优势

快速、准确、自动化、在线是现代分析仪器的发展方向。流动分析技术是将复杂的化学分析操作过程如消解、蒸馏、萃取、透析及离子交换等技术组合到流路体系中在线完成，将原来化学分析中间歇的手工操作自动化；在平衡或非平衡状态下，用各种测量手段高效率地完成试样的在线处理与定量测定，使一些反应过程复杂、检测条件要求苛刻及操作繁琐的分析方法变得简单易行，形成独特的测定方法。目前主流的流动分析技术分别为气泡间隔连续流动分析（Segmented Continuous Flow Analysis，SCFA。国内称为连续流动分析，即CFA）与流动注射分析技术（FlowInjection Analysis, FIA），两者遵循的化学反应原理相同，区别在于仪器技术原理与适用范围。

首先，让我们从这两种流动分析技术的前世今生说起，了解每种分析方法的技术特点和优势：

连续流动分析(CFA)

1957 年，美国的Technicon公司的工程师Skeggs提出了连续流动分析方法，该技术第一次把分析试样与试剂从传统的试管、烧杯容器中转入管道中，试样与试剂在连续流动中完成物理混合和化学反应。20世纪60-70年代，CFA在西方得到过一定程度的普及。

CFA的反应过程如下：通过蠕动泵压缩不同内径的弹性泵管,将取样器自动吸取的样品和试剂按比例吸入管路系统中并在一定条件下混匀、分离干扰物,保温反应，显色完全后测吸光度，用峰高定量，计算机处理分析结果。

分析过程中注入空气或氮气气泡，将样品流分隔成不同的片段流，每段发生相同的反应提高分析精度。气泡的引入起到了间隔和清洗作用，降低了样品之间的交叉污染，并获得足够长的时间使化学反应完全，从而确保了好的灵敏度和精度。适用范围广泛。反应条件的微小变化，如：温度、流速、时间等，不会影响测试结果。

流动分析仪的主要代表公司包括：荷兰Skalar的San++、德国Seal的AA500及国内的海光仪器的HGCF-200。

图1 连续流动分析原理图

流动注射分析(FIA)

流动注射分析是基于连续流动分析技术建立的一项新技术。丹麦科学家Ruzicka和Hansen于1975年提出了流动注射分析，以满足样品量稀少、试剂昂贵、快速分析的市场检测需求。

FIA把一定体积的试样注入到一个连续的、无气泡间隔的载流中，保证混合过程与反应时间的高度重现性，在非平衡状态下高效率地完成了试样的在线处理与测定，打破了几百年来分析化学反应必须在化学平衡条件下完成的传统。

FIA的分析过程是将样品与试剂按照特定的顺序和比例混合，在非完全反应的条件下进入流通池进行比色，用峰高或峰面积定量；试样与试剂虽然不完全混合，但只要流速和留存时间完全一致，依然可得到重现性良好的分析结果。FIA反应速度快，可以在＜1min时间内完成对水质样本的分析；而且FIA系统的反应管路较细，可以满足进样量小的要求，但仪器设计精密、复杂，对反应条件要求严格。作为一种新兴的技术，FIA虽然对检测样本和检测环境要求相对严格，但瑕不掩瑜，毋庸置疑FIA在流动分析流域的优势和发展前景。值得一提的是，FIA国内市场主要是国产品牌，价格较低，性价比高，目前国内市场的品牌主要有：哈希Quickchem 8500S2，宝德仪器的BDFIA-8600，吉天的iFIA7，谱育的SUPEC5010及海光仪器的HGFI-10等。

图2 流动注射分析原理图

两种流动分析技术的特点与区别

下边，就两种流动分析技术的特点和区别，做一个简单的介绍：

样品注射方式和管路

图3 CFA注入方式

CFA把样品和试剂通过蠕动泵带动直接转到管道中，对样品类型和试剂要求不高，适用面相对较广，样品和试剂在连续流动中完全物理混合与化学反应。使用的管路较粗（≥1mm）。

图4 FIA注入方式

FIA把一定体积的样品通过进样阀加入到无气泡的流动试剂中，利用混合过程与反应时间的重现性，在非平衡状态下完成样品的在线测定。FIA管路较细（≤1mm），系统压力无需太高，同时可以节约试剂和样品消耗，但管路细也带来了检测前处理的更高要求。

是否引入气泡

图5 CFA注入气泡分散情况

CFA注入空气气泡，使反应更加直观，利于观察操作的正确性；气泡之间形成微循环，加快完全反应进程和减少样品残留、避免了样品间的扩散与带过，提高分辨率。气泡间隔大大降低了管路的壁源效应，降低了携带污染。气泡间隔可以获得足够长的时间和使用大的反应管内径使化学反应完全。一般来说，气泡需要在到达流通池之前去掉（即物理除泡），增加了仪器构造的复杂性。但Seal的产品主要推荐用软件自动识别，即软件屏蔽了气泡经过光度计时的信号。

FIA没有气泡会造成样品散开，对生产厂家在仪器设计的精密性提出更高的要求。

图6 FIA无气泡分散情况

反应是否完全

图7 两种流动分析检测点

由上图可知，CFA是完全反应后的稳态检测，反应流中的物质浓度是稳定的，不随时间变化而改变，稳态是流动分析达到高稳定性和灵敏性的重要因素，与传统化学分析的平衡体系一样，这个时候测量的是最大吸光值，低浓度分析灵敏度好，样品的空白和混浊影响很低。但达到稳态是需要时间的，这在一定程度上影响了CFA的检测效率；FIA抛弃了传统的建立在平衡体系基础上的稳态概念，样品在检测时尚未达到化学和物理的平衡，是非完全反应的非稳态检测，通过控制流速和留存时间及环境温度来获得稳定、快速的检测结果；但FIA短的反应时间容易造成低浓度测值不可靠；而样品的背景干扰和混浊也会影响检测结果。

流动分析仪的市场预测

在应用领域，流动分析仪是在线水质监测仪器的必要补充，它可以在实验室准确、快速对不同水样进行分析检测。

连续流动分析和流动注射分析各有特点和优势，不分仲伯，以满足不同细分领域的技术检测需求。

根据“中国政府采购网”发布的中标信息显示，不完全统计，在过去的半年里，有800多个政府采购项目发布了关于流动分析仪（包括CFA和FIA）的招标公告，涉及水质监测（包括自来水公司和水文局）、环境监测、高校、疾控中心、烟草、土壤、植物、肥料、红酒、啤酒、食品、医院等分析领域。这里不包括第三方采购数据。

2020疫情之下，流动分析仪市场比较火爆，各级疾控采购了不少仪器。但在一般情况下，国内市场的年销售量大约是1000台（模块）左右，销售额在2~3个亿以上，市场还会再进一步发展扩大。我国流动分析仪器市场目前仅被少数几个国外品牌和国产品牌所占有，目前国内品牌的价格平均三四十万/台，而进口品牌平均价格七八十万/台。

流动分析技术的标准建设

建立流动分析仪器的技术标准，是推动我国流动分析仪器市场健康发展的必然需求。

近十年来，流动分析技术相关标准的制修订在有条不紊地持续进行。据统计，已颁布流动分析技术相关的推荐标准有30余项，涉及国家（推荐）标准和方方面面的行业标准，包括：GB/T（主要针对肥料和食品）、SN（出入境）、HJ（环境）、NY（农业）、YC（烟草）、EJ（核）、SL（水利）、YS（有色）、CJ（城建）、（HY）海洋、地方标准（DB）和团体标准（T），以及ISO（国际标准）。

目前颁布的标准对两种流动分析技术有所侧重。如，中科院发布的《中国生态系统研究网络观测与分析标准方法》推荐使用连续流动分析方法（即书中提及的各类自动比色法），该标准方法主要用于生态调查，在高校和科研单位相关领域具有一定影响力。此外，今年颁布实施得2项应用于地下水质检测的DZ（地质）行业标准推荐的是流动注射在线蒸馏法。环境监测是流动分析仪的主要应用领域，HJ行业标准方法支持连续流动-分光光度法和流动注射-分光光度法在环境监测领域的应用，但流动注射技术的标准有8个，连续流动分析技术的标准只有3个。FIA虽然拥有众多行业标准，但却缺乏烟草和农业标准，直接影响了该技术在这些检测行业的应用，相信FIA的生产企业也在秣马厉兵为进军这些行业做标准上的准备。

值得关注的是，虽然流动分析技术来源于生化分析仪，但在生物医药领域的应用很少，仅有的应用方向是原材料的抗生素等指标的检测，所以目前尚无医药行业的标准颁布。需要有关部门牵头推动相关标准的制定，以规范该行业检测市场。

正因为流动分析仪有如此广阔的市场，所以艾塔科仪在有专业研发团队的基础上研制出专业流动分析仪。

CFA-3000全自动多通道连续流动分析仪是公司最新研发的新一代连续流动分析仪，我们保留了检測项目的可扩展性，用户可以根据需求选择不同类型的检测项目；并且依旧保留了样品的前处理：膜过滤，消化，消解。但是新型分析仪体积更加小巧、携带更加方便，使得应用场景更加多变，应用范围更广，部署起来也更加便捷。并且配备了无人值守系统，进一步减少了检测的参与人员，可以实现定时的检测任务，长时间使用的人力成本更低。

检测项目包括，挥发酚、(总)氰化物、阴离子表面活性剂、总磷、总氮、硫化物、六价铬、硝酸盐/亚硝酸盐、氨氮、高钰酸盐指数、碘、甲醛、尿素、氯化物、磷酸盐、硅酸盐等等。

技术优势

采用CFA流动分析技术,用于批量样品的快速准确分析检测

自有专利的气泡注入和气泡分离技术,使样品完全反应,并避免样品间干扰争在线吹脱蒸馏技术,迅速完成样品的前处理工作

待检样品由XYZ三维全自动进样器按程序采集,进样间隔自动清洗,方便灵活完全在线的待检样品处理:高温消解、紫外消化、在线蒸馏、膜过滤全谱直读CCD检测器,灵敏度高,稳定性好,使用寿命长。

可选模块，方便用户按需选择检测项目

多通道同时检测,提高工作效率

全自动中文数据处理工作站,界面友好,功能强大

关于流动分析仪的系列知识就分享到这里，如果大家想要了解更多关于流动分析仪的信息，欢迎及时联系联系艾塔科仪，咨询电话：400-002-7510，13006194365。