第３　

１卷 ，第３期　 　　　　　　　　　　　光

谱

学

与

光

谱

分

析

Ｖｏ

ｌ．

３１，Ｎｏ．

３，

ｐｐ６５２－６５５

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１ 年 ３ 月　　　　　　　　　　　 　Ｓｐｅ

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ｈ，２０１１ 　

ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 分析技术在制浆造纸工业中的研究与应用

张　勇

１

，曹春昱

１＊

，冯文英

１

，徐　明

１

，苏振华

１

，刘晓萌

２

，吕卫军

１

１．制浆造纸国家工程实验室，中国制浆造纸研究院，北京　１０００２０　

２．自然资源学院，北卡罗莱纳州立大学，雷利　２７６９５－８００５，美国

摘　要　红外光谱技术在制浆造纸 工 业 的 原 料 分 析、浆 料 检 验 及 纸 张 检 测 等 方 面 的 应 用 已 取 得 较 大 进 展，
且发挥着重要的作用。但传统的透射红外光谱在分析检测上存在破坏样品结构、制样过程复杂、测定时间较

长等缺点，已不能满足现代制浆造纸工业即时检测的需要。为了实现待测样品的在线无损分析，必须有一种

快速而非破坏性的红外光谱技术予以辅 助。傅 里 叶 变 换 衰 减 全 反 射 红 外 光 谱 （

ＡＴＲ－ＦＴＩＲ）分 析 技 术 作 为 一

项新的无损检测技术，能够迅速、准确地对制浆造纸各生产工段的产品进行全面无损评价，目前已开始介入

制浆造纸领域的相关科学研究中。并较为详细地介绍了现阶段 ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 分 析 技 术 在 制 浆 造 纸 工 业 各 生 产
工段的研究与应用进展。

关键词　傅里叶变换衰减全反射红外光谱；制浆造纸工业；研究；应用；综述
中图分类号：Ｑ４３３；

ＴＳ７４５　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．

３９６４／

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ｎ．

１０００－０５９３（

２０１１）

０３－０６５２－０４

　

收稿日期：２０１０－０４－２７，修订日期：２０１０－０６－２８

　基金项目：国家“十一五”科技支撑计划重点项目（

２００６ＢＡＤ３２Ｂ０７）和中国制浆造纸研究院青年预研项目资助

　作者简介：张　勇，１９８０年生，中国制浆造纸研究院博士后　　ｅ－ｍａ

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＊通讯联系人　　ｅ－ｍａ

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引　言

　　 傅里叶变换衰减全反射红外 光 谱 （

ＡＴＲ－ＦＴＩＲ）分 析 技 术

是用于研究物质表层成分与结构信息且不受试样本体干扰的

一种表面分析技术。与透 射 红 外 光 谱 一 样，ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 能 够
给出待测物质的化学构造、立 体 结 构、分 子 取 向 和 氢 键 等 信

息，同时由于红外辐射对试样 本 身 无 破 坏 作 用，因 而 属 于 无

损检测的范畴

［

１］

。目前，ＡＴＲ－ＦＩＴＲ 分 析 技 术 作 为 一 种 精 确

度和灵敏度较高的表面分析手段，弥补了 传 统 透 射 红 外 光 谱

破坏样品原有结 构、制 样 效 果 不 佳、制 样 过 程 复 杂 等 不 足，

已成为物质表面性能分析测试的重要手段之一。

在过去的２００多年间，世界造纸工 业 在 工 艺 技 术 上 和 配

套装备上，都经历了一场前所 未 有 的 跨 越 式 发 展。红 外 光 谱

分析技术作为鉴定浆 料 和 纸 张 特 性 的 重 要 且 常 用 手 段 之 一，

其检测领域涵盖了制浆造纸工业的诸多 方 面。从 预 测 原 料 特

性，到检测浆料性能，再 到 分 析 纸 张 和 填 料 组 成，及 监 测 纸

张衰变等领域，红外光谱分析都具有独到之处。

随着制浆造纸工业的快速发展，相关 科 学 和 应 用 研 究 的

不断深入，ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 分析技术开始逐步介入 制 浆 造 纸 领 域
的一些研发过程，并 有 相 关 文 献 报 道

［

２－２０］

。但 可 查 阅 到 的 相

关报道均仅限于对本身课题研究结论 的 阐 述，仅 有 徐 琳

［

４］

综

述了 ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 在包括高分子、纺 织、质 检、公 安 等 领 域 的

总体应用情 况，目 前 未 见 有 针 对 ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 分 析 技 术 在 整

个制浆造纸工业中研究和应用的综述性 报 告 出 现。本 文 主 要

阐述了 ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 分析技术在制浆 造 纸 工 业 中 各 生 产 工 段，

主要 包 括 制 浆、造 纸、环 保、纸 加 工、纸 张 鉴 定 等 过 程 的 最

新研究与应用进展，为扩大该分析技术在 制 浆 造 纸 领 域 的 更

广泛应用提供必要的理论基础和借鉴信息。

１　ＡＴＲ－ＦＴＩＲ 分析技术概述

　　ＦＴＩＲ 由于能够提 供 丰 富 的 物 质 结 构 信 息，已 被 广 泛 应

用于除单质和无红外活性物质外的几乎所有物质的定性和定

量 分析中

［

２］

。但由于 ＦＴＩＲ 通常采用 ＫＢｒ或 ＮａＣ１作为窗片，

在分析含水样品时会受到限制，更无法应 用 于 物 质 的 定 量 测

定

［

３］

。

衰减全反射（

ＡＴＲ）作 为 ＦＴＩＲ 的 一 种 重 要 辅 助 技 术 ，主

要应用于样品 表 面 结 构 的 分 析 和 研 究 过 程 。ＡＴＲ 方 法 最 早

是由 Ｋｒ

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ｈｍａｎ 和 Ｏｔ

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ｏ 共 同 提 出 的， 其 基 本 工 作 原 理

是

［

４］

：红外辐射经过棱镜投射到 样 品 表 面，当 光 线 的 入 射 角

比临界角大时，光线 完 全 被 反 射，产 生 全 反 射 现 象，此 时 棱

镜材料的折射率大于样品的 折 射 率。实 际 上，光 线 并 不 是 在

样品表面被直接反射回来，而是贯穿到样 品 表 面 内 一 定 深 度