水的总硬度的测定 实验目的 1.了解配位滴定法基本原理和方法。 2.了解水的硬度的概念及其表示方法。 实验原理 含有钙、镁离子的水叫硬水。测定水的总硬度就是测定水中钙、镁离子的总含量,可用EDTA配位滴定法测定: 滴定前: M + EBT M-EBT (红色) 主反应: M + Y MY 终点时: M-EBT + Y MY + EBT (红色) (蓝色) 滴定至溶液由红色变为蓝色时,即为终点。 滴定时,Fe3+、Al3+等干扰离子可用三乙醇胺予以掩蔽;Cu2+、Pb2+、Zn2+等重属离子,可用KCN、Na2S或巯基乙酸予以掩蔽。 水的硬度有多种表示方法,本实验要求以每升水中所含Ca2+、Mg2+总量(折算成CaO的质量)表示,单位mg·L-1。 器材和药品 1.器材 天平(、),容量瓶(100mL),移液管(20mL),酸式滴定管(50mL),锥形瓶(250mL)等。 2.药品 HC1(1∶1),乙二胺四乙酸二钠(Na2H2Y·2H2O,.),碱式碳酸镁[Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O,基准试剂],NH3-NH4Cl缓冲溶液(pH=),三乙醇胺(1∶1),铬黑T指示剂(氨性乙醇溶液)等。 实验方法 一、Mg2+标准溶液的配制(约·L-1) 准确称取碱式碳酸镁基准试剂,置于100mL烧杯中,用少量水润湿,盖上表面皿,慢慢滴加1∶1 HC1使其溶解(约需3~4mL)。加少量水将它稀释,定量地转移至100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。 其浓度计算: 二、EDTA标准溶液的配制与标定 标准溶液的配制(约·L-1) 称取乙二胺四乙酸二钠(Na2H2Y·2H2O)溶于250mL蒸馏水中,转入聚乙烯塑料瓶中保存。 标准溶液浓度的标定 用20mL移液管移取Mg2+标准溶液于250mL锥形瓶中,加入10mL氨性缓冲溶液和3~4滴EBT指示剂,用·L-1EDTA标准溶液滴定,至溶液由紫红色变为蓝色即为终点。平行标定3次。 EDTA浓度计算: ,取三次测定的平均值。 三、水的总硬度测定 用20mL移液管移取水样于250mL锥形瓶中,加氨性缓冲溶液6mL,1∶1三乙醇胺溶液3mL,EBT指示剂3~4滴,用EDTA标准溶液滴定,至溶液由紫红色变为蓝色即为终点。平行测定3次。 水的总硬度计算: ,取三次测定的平均值。
总硬度的测定:水总硬度是否符合标准是自来水的一个重要参考数据,它主要是描述钙离子和镁离子的含量。
水总硬度是否符合标准是自来水的一个重要参考数据,它主要是描述钙离子和镁离子的含量。水总硬度根据不同的标准可以进行不同的分类。不同国家的换算单位也是有不同的标准。
实验步骤:
1、C(EDTA)=的EDTA溶液的配制
称取乙二胺四乙酸二钠盐,溶于300mL水中,可适当加热溶解。冷却后转移至试剂瓶中,用水稀释至500mL摇匀。
2、C(EDTA)=的EDTA溶液的标定
称取基准物碳酸钙(称准至)于200mL烧杯中,用少量水润湿,盖上表面皿,逐滴加入4mol/L的HCl至碳酸钙全部溶解,避免加入过量酸。
加lOOmL水,小火煮沸lOmin,赶除C02。冷至室温,以少量水冲洗表面皿,定量转移至250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
用吸量管移取上述Ca2+标准溶液25mL于250mL锥形瓶中。加20mL蒸馏水、4m缓冲溶液和3滴络黑T指示液(或50-lOOmg指示剂干粉),立即用配制的EDTA溶液进行滴定,充分摇动,当溶液的颜色由紫红刚变为纯蓝色即为终点。
平行测定六份,钙镁含量的绝对偏差应小于。
意义:水硬度是表示水质的一个重要指标,对工业用水关系很大。水硬度是形成锅垢和影响产品质量的主要因素。因此,水的总硬度即水中钙、镁总量的测定,为确定用水质量和进行水的处理提供依据。
中华硕博网核心提示: 我国《生活用水卫生标准》中规定,水的总硬度不得超过25度。我国地域辽阔,各地水质软硬度程度不一,一般饮用水的适宜硬度以10~20度为我国《生活用水卫生标准》中规定,水的总硬度不得超过25度。我国地域辽阔,各地水质软硬度程度不一,一般饮用水的适宜硬度以10~20度为宜。目前,在实验检测中水的硬度测定采用EDTA配位滴定法[1,2]。EDTA配位滴定法是一种普遍使用的测定水的硬度的方法。它是在一定条件下,以铬黑T为指示剂,NH3·H2O-NH4Cl为缓冲溶液,EDTA与钙、镁离子形成稳定的配合物,从而测定水中钙、镁总量。该方法简便、快速,用于不同水的硬度测定,结果满足。1材料仪器移液管,滴定管,容量瓶,AT-261型电子天平以及其他常规玻璃仪器。试剂EDTA标准溶液,铬黑T,三乙醇胺,氧化锌,稀盐酸,甲基红的乙醇溶液,pH约为10的NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液,无水乙醇,高纯度的蒸馏水。2方法与结果原理硬度的分析采用以铬黑T为指示剂的EDTA方法,其计量以1L水含有10mg氧化钙称为1个硬度Na2[H2Y]+Ca2+→Ca[H2Y]+2Na+EDTA二钠EDTA钙配合物(无色)(无色)EDTA(乙二胺四乙酸)的二钠盐在用氨水—氯化铵缓冲液控制pH值为10的条件下,能与水中钙盐生成稳定的无色可溶性的配合物。铬黑T指示剂与水中钙盐结合形成酒红色的铬黑T钙配合物。Ca2++H2T→CaT+2H+铬黑T铬黑T钙(蓝色)(酒红色)由于EDTA与钙配合能力较铬黑T为强,故EDTA把溶液中钙配合完毕后,再将铬黑T钙配合物中的钙配合过去,使溶液由酒红色变为纯蓝色即显示终点。2H++2Na2[H2Y]+CaT+Ca2+→2Ca[H2Y]+H2T+4Na+(无色)(酒红色)(无色)(蓝色)试剂配制·H2O-NH4Cl缓冲溶液(pH≈10):称取氯化铵,溶于水,加88ml氨水,用水定容250ml。铬黑T指标剂将铬黑溶于15ml三乙醇胺,溶解后加5ml无水乙醇。近似·L-1EDTA标准溶液配制称取乙二胺四乙酸二钠,加适量水加热溶解,配成500ml水溶液,摇匀。标准溶液标定精密称取已在800℃灼烧恒重ZnO约,加稀盐酸溶解,加蒸馏水稀释,加甲基红,用氨试液调溶液呈微黄色,加NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液和铬黑T指标剂适量,用配好的EDTA溶液滴定至溶液从紫红色变为纯蓝色。根据下列公式可计算其浓度。结果见表1。CEDTA=WZnO×1000VEDTA×MZnO表1EDTA标准溶液的浓度·L-1EDTA标准溶液配制精密吸取以上配制的EDTA标准溶液20ml于100ml容量瓶中,稀释至刻度。操作精取100ml水样,置于250ml三角瓶中,加入5mlNH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液,摇匀,再加入铬黑T指示剂适量,用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色,记录EDTA标准溶液用量。计算总硬度=C×V×水×10×1000上式中:CEDTA—EDTA标准溶液的浓度近似(·L-1);VEDTA—滴定消耗EDTA标准溶液的体积(ml);V水—水样体积(100ml);—CaO的摩尔质量(g·mol);10—水的硬度。×1000—将水样体积换算为1L。结果见表2。表2不同来源水的硬度3讨论滴定时若出现指示剂封闭现象,则可能会有干扰离子。可加入适当隐蔽剂,重新滴定。水样若呈酸性或碱性应先进行中和滴定,使其呈中性;若含有较多碳酸根,应先煮沸驱除CO2,然后进行滴定。若水样浑浊或加入缓冲溶液后生成氢氧化物沉淀,需过滤除去沉淀,所用滤纸应先用水样充分洗涤,以免滤纸带入钙、镁盐影响测定结果。配位反应进行较慢,滴定速度不宜太快,临近终点时,更应缓慢滴定并充分摇匀。参考文献[1]孙芹.两种铬黑T指示剂在水硬度测定中的比较[J].沈阳医学,2003,23(2):82.[2]陈西伟.酿造工艺水硬度的测定[J].安徽教育学院学报,2003,21(5):48.
水处理技术 创刊于1975年,主要报道各种水处理方法的研究和应用成果,尤其是膜技术在水处理、化工、电力、电子、煤炭、医药、食品、纺织、冶金、铁路、环保、军事等领域的应用成果,同时为水源开发、工业用水除盐、工艺用水处理、超纯水制备、废水治理、水再生回用、海水淡化提供有效的新技术。 《水处理技术》为环境类中文核心期刊,“中国期刊方阵”期刊,全国科技论文统计源期刊,中国科学引文数据库来源期刊。本刊论文被美国CA和日本科技文献速报摘录。曾多次荣获国家海洋局、华东地区和浙江省优秀期刊奖。 《水处理技术》已加入《中国学术期刊(光盘版)》和“中国期刊网”、“万方数据资源系统”、“中文科技期刊数据库”。 1、公司依托独特而实用的水基化学向华理论和先进的水质分析仪器,可以对客户的水质情况进行系统的分析,根据水质情况及处理要求,筛选最佳水处理药剂,制定最佳处理工艺。 2、对客户现有的效果不理想的水处理系统进行改造,使出水水质达到回用要求或达标排放。 3、提供各种工业废水快速高效脱色技术,处理速度快,基建投资小,运行成本低,操作简单,去除SS、COD、BOD效果好。 4、特别提供低成本造纸黑液处理技术,造纸中段水处理技术,造纸白水回用技术。 5、提供多种工业废水处理小试、初步设计、中试、工程调试及人员培训。小试、初步设计不收费。渗透技术 反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小(仅为10A左右),因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率高达97%-98%)。反渗透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术,它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物;反渗透(RO)、超过滤(UF)、微孔膜过滤(MF)和电渗析(EDI)技术都属于膜分离技术。 近30年来,反渗透、电渗析、超过滤和膜过滤已进入工业应用,主要应用于电子、化工、食品、制药及饮用纯水等领域。反渗透的原理: 首先要了解“渗透”的概念.渗透是一种物理现象.当两种含有不同盐类的水,如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现,含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中,而所含的盐分并不渗透,这样,逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止.然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为渗透压力.但如果在含盐量高的水侧,试加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这时的压力称为渗透压力.如果压力再加大,可以使方向相反方向渗透,而盐分剩下.因此,反渗透除盐原理,就是在有盐分的水中(如原水),施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压力到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到除去水中杂质、盐分的目的.RO反渗透的由来: 1950年美国科学家有一回无意发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水,隔了几秒后,吐出一小口的海水,而产生疑问,因为陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水的.经过解剖发现海鸥体内有一层薄膜,该薄膜非常精密,海水经由海鸥吸入体内后加压,再经由压力作用将水分子贯穿渗透过薄膜转化为淡水,而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外,此即往后反渗透法的基本理论架构;并在1953年由University of Florida应用于海水淡化去除盐份设备,在1960年经美国联邦政府专案支助美国大学医学院教授 Lode配合博士着手研究反渗透膜,一年约投入四亿美元经费研究,以运用于太空人使用,使太空船不用运载大量的饮用水升空,直到1960年投入研究工作的学者、专家越来越多,使之质与量更加精进,从而解决了人类钦用水中的难题. 混合床在同一个交换器中,将阴阳离子交换树脂按照一定的体积比例进行填装,在均匀混合状态下,进行阴阳离子交换,从而除去水中的盐分.混合床的阴阳离子交换树脂在交换过程中,由于是处于均匀混合状态,交错排列,互相接触,可以看作是由许许多多的阴阳离子交换树脂而组成的多级式复床,因为均匀混合,所以阴阳离子的交换反应几乎是同时进行的,所产生的H+ 和OH- 随即合成H2O,交换反应进行得很彻底,出水水质稳定.混合床常见的工艺流程有:一级反渗透系统→混合床 阳床→阴床→混合床二级反渗透系统→EDI设备出水量的大小根据客户的要求设计,设备的工艺根据当地的水质状况做相应的改进,设备材料的选型又可根据您的需求做相应的调整设备操作中常见的几种疑问: 设备使用周期短:系统设计不合理、进水水质某种成份偏高、阴树脂未完全再生起来等 设备出水PH值偏出正常范围:罐体内某种树脂未完全再生好、阴树脂被污染再生不起等 树脂变色:树脂受到重金属(如Fe)等物质污染失效 树脂再生不起:药剂投放量不够、树脂失效、再生液未清洗干净、树脂再生是未分好层、树脂再生后未混合均匀等。软化水设备软化水处理是利用阳离子交换树脂中可交换的阳离子,把水中所含的钙、镁离子交换出来,典型反映可用下列离子反应式表示:Ca2++2RNa=R2Ca+2Na+Mg2++2RNa=RMg+2Na+当水流经树脂层后出水硬度超过某一规定值后,离子交换树脂饱合,不再起软化作用,为恢复离子交换树脂的交换能力对离子交换树脂进行再生(“又称还原”)。□ 软水设备怎样选型 软水设备怎样选型? 只要您了解并提供给我们技术部以下参数,就可以较准确的选择适合贵单位系统设备所要求的软化设备了。 ◇ 1.首先您要提供所需要使用软化水的系统是:工艺用水?采暖?冷却补水?蒸汽锅炉?钢铁冶炼行业?化工制药行业? ◇ 2.系统用水时间:明确运行时间/小时用水量/平均值/峰值流量/ 用户是否需要连续供水?若需要则选择单阀双罐或双控双床系列,否则可选单阀单罐系统。 ◇ 3.源水总硬度?:水源是市政自来水?地下水?地表水源(江,河,湖水)您需提供使用地区的原水硬度。对一定型号的软水设备来说水硬度高,其周期制水量必然要少,由此而来导致再生频繁。对树脂的使用寿命不利。为避免这种情况出现,应加大树脂体积,这意味着选用加大型号的软水设备。 如果您不了解所用水源的水质情况,您可以委托给我公司的分析实验室,我们提供免费的常规水质分析。 ◇ 4、 所需的软水单位流量(吨/小时)。这由用户设备的性质和要求决定,以此选定标准型号的软水设备; ◇ 5、周期制水量的设定 在软水设备型号设定之后,根据原水硬度,所用树脂的交换工作容量就可以确定理论周期制水量(吨)。 软化设备选型须知 ◇ 1、控制器:完全采用美国FLECK富莱克、AUTOTROL阿图祖自动控制阀 ◇ 2、树脂罐:可供选择:国产RFP罐、金属内衬塑罐(PE内衬) 进口(斯特洛)RFP罐 ◇ 3、设备运行控制形式: L—流量型:制备水量达到设定值时自动还原,可适用于所有的给水系统软水制备。 S—时间型:以时间为控制再生计量方式,适合用水量稳定的系统供水,最短还原再生 周期为24小时。 ◇ 4、可供选择的设备组合: ⑴—单控单床:还原期间停止供水2小时或继续供原水(硬水旁通)。 ⑵—单控双床:交替供水,一用一备型。 ⑶—双控双床:交替供水,一用一备型。 ⑷—双控双床:同时供水,交替再生。 ⑸—多控几床:三个以上树脂罐并联使用,适合大型供水系统。 注:应根据所处理的原水硬度值选型。如属高硬度水(>8mmol/L时),建议加大一级选型;>12mmol/L时,应采用二次软化或配合其它方法. 我公司可免费为用户提供常规水质分析,外阜客户可通过邮寄方式。 注:如果您需要经济的选型方案的话,请电话或传真给我公司技术部,一定会给您一个满意的回复。
浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文
在日常学习和工作生活中,大家都不可避免地要接触到论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。如何写一篇有思想、有文采的论文呢?以下是我为大家整理的浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文,希望对大家有所帮助。
论文摘要:纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的新型压力驱动膜分离技术。本文介绍了纳滤技术的分离特点,较全面的论述了纳滤在废水处理、饮用水生产、生化医疗和食品工业、饮料行业等方面的应用,并指出纳滤技术在应用过程中存在的问题及今后的发展方向。
论文关键词:纳滤;分离特点;水处理
1 引言
膜分离技术是近年来发展迅速,应用广泛的高新技术。与传统的分离技术相比,具有分离效率高、无相变、无化学反应、体积小、能耗低和操作方便等优点。纳滤作为膜分离技术中的一种,是介于超滤和反渗透之间的孔径接近于1mm的新型压力驱动膜技术。它既能截留透过超滤膜的小分子有机物和多价盐离子,又能透析被反渗透所截留的无机盐。基于它自身独特的性能使它在许多领域具有其它膜技术无法替代的地位,因此纳滤成为目前国内外膜分离领域研究的热点之一。
2 纳滤技术的特点
纳滤膜的分离特点纳滤膜在截留性能方面有两个特点:
(1)截留相对分子质量(MWCO)在200-1000之间,适宜于分离相对分子质量在200以上,大小约为1nm的溶解组分;
(2)具有离子选择性。由于膜表面或膜材料中常带有荷电基团,这些基团通过静电作用可产生Donnan效应,从而实现不同价态离子的分离,故有时纳滤也被称为“选择性反渗透”。
纳滤膜实际应用过程中的特点纳滤膜在实际的应用过程中有三个特点:
(1)操作压力低,一般在之间。由于操作压力较低,对设备要求较低。因此,基建费用和运行费用低,便于运行管理;
(2)在处理过程中不需添加化学试剂,也不引起二次污染;
(3)可分离回收有用物质,实现工业废水的资源化和回用,进一步降低处理成本。
3 纳滤技术的应用
纳滤膜由于截留的分子量介于超滤与反渗透之间,同时还存在Donnan效应,所以对低分子量有机物和盐的分离有很好的效果。另外,纳滤膜还具有不影响分离物质生物活性、节能、无公害等特点,因此纳滤在国内外废水处理领域、饮用水生产领域、生化医疗领域、食品工业和饮料行业等得到越来越广泛的应用。
废水处理领域
造纸废水
造纸废水主要来之造纸过程中纸浆的大量冲洗,采用纳滤膜替代传统的吸收和电化学处理法能更有效地去除深色木质素和纸浆漂白过程中产生的氯化木质素。Nuortila-Jokinen等在实验室,用平板纳滤膜NF45处理经浮选和过滤预处理后的造纸废水。
45纳滤膜处理造纸废水的效果项目COD(mg/L)硫酸根(mg/L)总固体(mg/L)无机物(mg/L)进水出水Manttarri等开发了造纸厂水循环系统,发现与超滤法处理过程比较,采用纳滤技术处理后得到的水不但透明、无色、不含阴离子废物,而且将透过水的COD、总硫和无机盐含量的去除由超滤法的50%-60%提高到80%以上。
垃圾渗滤液
垃圾渗滤液的处理一直是世界性难题。目前,主要采用为厌氧好氧等生物处理法,但中后期渗滤液中含有很高浓度的溶解有机质,其中75%为可生化性差的腐植酸和富里酸(平均分子量1000Da),导致生化法出水难以达标排放。与生化法相比,膜分离技术受原水水质的变化影响小,在这种难降解废水的处理中具有明显的优势。张亚军等介绍了纳滤膜技术在柳州垃圾填埋场渗沥液处理工程中的应用,纳滤系统经过近两年的稳定运行表明,垃圾渗沥液经过生化处理后经砂滤、保安滤器等预处理,再经过纳滤膜系统处理,使85%-90%的透过液达标排放,仅10%-15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池,这项工艺较好地解决了垃圾填埋场渗沥液的二次污染问题。Zouboulis等利用振动剪切增强单元增强膜的传质,用NF可以达到对渗滤液中总腐殖酸类物质97%的去除效果。可见纳滤技术处理垃圾渗滤液是可行的,并具有较反渗透处理能耗低的优势。
纺织印染废水
纺织印染厂在对织物进行煮漂和染色后,需使用大量的清水对织物进行冲洗,产生的废水中会含有大量的盐、染料、表面活性剂、洗涤剂等各种污染物,导致印染废水成为较难处理的工业废水之一。不过随着膜分离技术的发展,纳滤膜技术已在纺织印染工业中得到了成功的运用。等使用纳滤膜处理高无机盐含量的纺织染色废水,在操作压力为500kPa条件下,通量可以达到很高,而且染料的截留率超过98%,因此,可以实现废水的回收利用。Bruggen等采用了UTC-60、NF70和NTR7450三种纳滤膜对两种活性染料的染色废水进行了试验,结果都表明,直接应用纳滤工艺不但可以进行染料的提纯,而且纳滤出水可循环使用。何毅等考察了醋酸纤维素纳滤膜对染料溶液的分离性能,结果表明,纳滤膜对染料有很好的分离效果,分离性能是由膜、溶液和溶质三者共同决定的。
冶金工业废水
在金属的加工和合金生产废水中,含有相当高的重金属离子。为了使废水符合排放标准,一般是将这些重金属离子生成氢氧化物沉淀除去。如果采用采用纳滤膜技术处理,不仅可以回收90%以上的废水,而且可使重金属离子浓缩10倍,浓缩后的重金属具有回收利用价值。
傅前君采用纳滤对含Cu2+废水进行试验研究,NF90膜对含CuSO4的废液截留效果很好,Cu离子的截留率都在99%以上,出水铜离子质量浓度低于,可以达标排放或回用于镀件漂洗;浓水经进一步浓缩后也可回用。等对纳滤分离铬酸盐进行了研究,结果表明使用 TFC-S系列纳滤膜替代常规方法去除溶液中的Cr(Ⅵ)是可行的。但是,膜对Cr(Ⅵ)的截留率与溶液中的离子强度和pH密切相关,在pH=8时,截留率超过80%。由此可见,纳滤作为一种处理含Cr(Ⅵ)废水的方法是非常有应用前景的。
饮用水的生产领域
地下水软化
采用纳滤膜法软化地下水具有无污泥、不需再生、能除去水中大部分悬浮物及有机物、操作简便和占地省等诸多特点,因此在欧美发达国家已经非常普遍。
纳滤膜法软化地下水工艺流程等用不同类型的NF膜软化处理地下水,结果表明NF膜对多价离子的截留率高达90%以上,而对单价离子却只有60%-70%。张显球等采用NF90和NF270两种纳滤膜对南京某自来水进行软化处理,结果表明在较宽的操作压力()和温度(15-30℃)范围内,两种膜的产水总硬度分别在及以下。
等分别使用NF与活性炭-臭氧工艺对地下水进行软化处理,尽管两种方法都能取得较好的分离效果,但是从处理效果和环保的角度考虑,使用纳滤的方法更胜一筹。
饮用水净化
纳滤能有效的截留二价离子,较完全的去除病原体、水中加氯消毒副产物三卤甲烷中间体、痕量的除草剂、杀虫剂残余物、重金属、天然有机物等,十分适用于饮用水的深度处理。VedatUyak等人和Rubia等人均比较了采用不同的膜技术除去饮用水中的天然有机物质和三卤甲烷,结果表明纳滤是目前最有效技术之一。等采用NF膜和RO膜法去除地下水中的药物成分。结果表明,NF膜和RO膜拥有很好的截留性能,对所有药物的截留率均>85%,对有害物质如对乙酰氨基酚截留率为48%-73%,吉非贝齐为50%-70%,甲芬那酸为30%-50%。巴黎Mery-Sur-Oise饮用水处理厂在臭氧+活性炭处理河水不能满足饮用水(TOC的浓度<2mg/L)标准的要求下,采用纳滤对饮用水进行深度处理,取得了很好的效果。
海水淡化
目前,海水淡化已经成为解决我国沿海地区和世界上许多国家水资源短缺的重要手段之一。但如何高效经济的除去海水的高硬度、浊度和总固溶物(TDS)是制约海水淡化的瓶颈。
随着膜技术的不断发展,孔径介于反渗透和超滤之间、具有荷电性质的纳滤膜在海水软化方面的优势愈来愈得到人们的`关注。苏保卫等采用NF作为海水淡化的预处理工艺。试验结果表明,该法可以大幅度降低进料水的硬度、浊度和TDS含量,解决传统海水淡化过程中存在的结垢污染等许多问题。 等用纳滤作为海水淡化的预处理进行了一系列的研究工作,在研究过程中发现,纳滤膜能够有效的降低硬度、微生物和浊度。在22bar的压力下NF对 Ca2+,Mg2+,SO42-,HCO3-,以及总硬度的去除率分别为,,,和。NF出水完全能够满足海水反渗透(SWRO)或多级闪蒸(MSF)的进水要求,使得SWRO和MSF的水回收率分别达到70%和80%。将NF膜作为海水淡化预处理的优点有:(1)通过除去浊度和细菌,阻止SWRF的膜污染;(2)通过去除硬度离子,阻止SWRF和MSF的比例缩放;(3)通过减少海水中大约30%- 60%的TDS,使得运行SWRF所需操作压力较低。
生化医疗领域
生化工程
将纳滤膜技术应用于生化工程,可以将相对分子质量低的物质(如类固醇、维生素、抗生素和氨基酸等)从其他反应物中分离出来,进行澄清和精制,并且成功的应用于VB12的回收和浓缩,以及红霉素、金霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程,苏保卫等采用DL和DK纳滤膜进行纳滤浓缩克林霉素磷酸酯(CLP)乙醇水溶液的研究。实验结果表明,DL纳滤膜可将CLP乙醇水溶液由40g/L浓缩至90g/L,适宜的操作压力为,温度为 40-50℃。李洁妹等采用超滤+纳滤双膜技术对林可霉素发酵液进行提纯和浓缩,通过对不同材料的纳滤膜的筛选结果表明,NF-20在膜通量和林可霉素回收率、杂质去除等方面优于其它的膜,为最佳选择。
医药工业
纳滤膜分离效率高、节能、不破坏产品结构等特点使其在医药产品的生产中也得到了日益广泛的应用。日本的Kazuhito Yamaguchi等人研究了用纳滤膜技术除去血浆制造中所产生的传染性有毒物质(HPVB19),结果表明中空纤维膜BMM20和BMM15可以完全除去病毒和大小在20nm左右的微粒,纳滤膜可完全过滤掉其中的HPVB19病毒。徐为中等人采用超滤、纳滤技术浓缩家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗,建立家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗浓缩工艺。家兔产气荚膜梭菌(A)型超滤、纳滤浓缩疫苗的保护率达100%,而传统铝胶疫苗对照组的保护率平均为。何旭敏等采用的超滤与纳滤组合技术改造6-APA的原有生产工艺,使6-APA的平均mol收率由85%提高到90%以上,采用纳滤浓缩裂解液来提高6- APA结晶浓度,不仅降低了溶媒消耗,而且使结晶母液中的6-APA损失减少,从而提高了成品的收率(表2)。由此可见,随着膜技术的不断发展,纳滤将成为医药工业生产中一种高效的分离技术。
食品工业、饮料行业
在食品工业和饮料行业中,纳滤主要用来对加工过程中的料液进行浓缩、脱盐、调味、脱色和去除杂质。
低聚糖的处理
功能性低聚糖由于可以降低血脂、抗衰老和抗癌等多种生理功能而倍受关注。低聚糖与蔗糖的分子量相差很小,分离很困难。通常采用高效液相色谱法分离,但此法处理量小,耗资大。采用纳滤膜技术来处理可以达到高效液相分离法同样的效果,并大大降低操作成本。
俞三传等对低聚糖进行纳滤浓缩实验研究,结果表明,纳滤可实现对多糖溶液的浓缩。李炜怡等对蔗果低聚糖进行纳滤提纯实验,结果证明纳滤对蔗果低聚糖体系具有很好的分离效果,提纯过程中可得到纯度在90%以上的蔗果低聚糖产品。袁其朋等采用超滤、纳滤组合工艺对大豆乳清废水进行了处理实验。经超滤处理后的乳清废液,再经纳滤浓缩10倍后,浓缩液中总糖约有77%被截留,其中功能性地聚糖水苏糖和棉子糖的截留率高达95%以上,浓缩液中总糖质量分数达 ,再经活性炭脱色和离子交换脱盐及真空浓缩,即可得到透明状的大豆低聚糖糖浆。该法的优点在于既解决了废水的排放问题,同时又通过回收利用增加了经济效益。
果汁的高浓度浓
缩果汁浓缩传统上使用蒸馏法或冷冻法浓缩,但这些方法会造成果汁风味和芳香成分的散失,不仅消耗大量的能源,而且还得不到令人满意的成品。相比之下,纳滤膜浓缩技术具有节约能源、降低损耗、可在常温下连续操作、过程简单、高效、没有相变、分离系数大等优点,而且特别适用于热敏性物质的处理,因此在果汁浓缩方面得到了广泛的应用。高学玲等人用纳滤膜技术对乌龙茶提取液进行浓缩,发现纳滤不仅能实现乌龙茶提取液的浓缩,还可截留茶液中的茶多酚、咖啡碱等有效物质。Warczok等人报道了利用不同的纳滤膜浓缩苹果汁和梨汁的研究,通过实验过程中果汁通量的观察,表明纳滤膜用于果汁浓缩是可行的。
郑必胜等进行了纳滤浓缩西番莲果汁的研究,发现操作温度为28℃左右,压力为3MPa时,分离效果最好,此时实际膜通量达17L/()。经过纳滤浓缩,西番莲澄清汁可溶性固形物从13oBx提升到30oBx左右。
纯化浓缩多肽和氨基酸
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan)效应,即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽带有离子官能团如羧基或氨基,在等电点时是中性的,当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带有静电官能团,基于静电相互作用,对离子有一定的截留率,可用于分离氨基酸和多肽。 Garem等利用无机和高分子复合纳滤膜进行了九种氨基酸和三种多肽的分离实验,探讨了这种方法的可行性。王晓琳等用ESNA2和ES20两种纳滤膜对苯丙氨酸和天冬氨酸水溶液体系进行分离实验,过程结束时,浓缩液中苯丙氨酸和天冬氨酸浓度的差值比原料液中的差值增大近4倍,纳滤分离的效果非常明显,实现了生物质的分离、精制与回收。
其它方面的应用
纳滤的特点使其越来越受人们的关注,因此,纳滤的应用也愈来愈广泛。除了以上几方面的应用外,还在高浓度有机废水处理、城市生活污水处理等方面都有具体应用,这里就不再详细叙述。
4 结语
随着国家“节能减排”发展策略的不断深入,以及人们环保意识的加强,废水资源再生利用已经成为包括我国在内的世界各国实现水资源可持续发展的重要战略之一。纳滤由于其独特的分离性能使其在水处理领域得到日益广泛的应用。但纳滤还需要很多方面需要优化改进,如在实际运行过程中如何更好的控制膜的污染问题,以保持膜分离性能和通量的稳定性,这需要人们对膜自身的传质机理进一步的深入探究,以开发出新的高通量、耐溶剂、耐酸碱、耐氯和抗污染性强的膜材料;此外膜的成本问题也是阻碍纳滤膜技术进一步推广应用的制约因素,因此,低成本高性能的膜生产必定是以后发展的趋势;最后,开发研制新的膜清洗技术及膜清洗剂以延长膜使用寿命也是亟待解决的问题。随着膜科学技术的不断进步,相信纳滤膜技术目前面对的问题都会逐一解决,那时候它在水处理领域的应用前景必将更加广阔。
参考文献
[1]庞国安,金虎,王韬,等.膜分离技术在废水处理中的应用[J].科技资讯.2008,11:5-6.
[2]邓建绵,刘金盾,张浩勤,等.纳滤技术在工业废水处理中的应用研究[J].工业水处理.2008,28(04):
[3]楼民,俞三传,高从堦.纳滤在水处理中的应用研究进展[J].工业水处理.2008,28(1):13-17.
[4]王学松.现代膜技术及其应用指南[M].北京:化学工业出版社,2005:52-64
[5]张亚军,陈栋,谢柏明,等.纳滤膜技术在垃圾渗沥液处理中的应用[J].水处理技术.2008,34(12):62-64.
[6]何毅,苏鹤祥,李光明,等.染料的纳滤分离性能和机理[J].膜科学与技术.2005,25(1):48-52.
[7]傅前君.纳滤处理含铜废水的试验和经济性分析[J].环境科学与管理.2009,34(02):123-125,150.
[8]张显球,张林生,吕锡武.纳滤软化除盐效果的研究[J].水处理技术.2004,30(6):352-355
[9]王薇,杜启云.纳滤膜分离技术及其进展[J].工业水处理.2004,24(3):5-8.
[10]李晓明,王铎,高学理,等.纳滤海水软化性能及膜污染研究[J].水处理技术.2008,34(4):8-11.
摘要:随着我国经济的高速发展,水处理行业已迎来黄金发展阶段。生活用水方面,家用净水器逐渐成为品质生活必备品。工业用水方面,污水回用、污水零排放已经是大势所趋。由于膜技术具有高效、实用、可调、节能和精密分离等优点,使得膜法在水的深度处理领域已占据重要位置。可以预见在未来的十年,膜法将更加普及。本文将对膜技术在我国水处理中的应用与发展进行分析,找出膜技术存在的问题并探究其发展趋势,以便更好地开展膜技术的应用工作。
关键词:膜技术;水处理;应用;发展
膜技术主要由微滤、超滤、纳滤、反渗透等组成,已有效的处理了部分水资源。随着膜技术的发展,膜法将在更广阔的水处理领域得到应用。反渗透液水处理分离过程中截留率最高的膜工艺。纳滤实为低压反渗透,高度截留多价盐,低度截留一价盐。超滤是一种净化高分子量化合物(例如蛋白质),膜工艺。微滤是一种截留悬浮固体、脂肪和大分子有机物的净化工艺。
1、膜技术在水处理中应用的发展概况
膜技术在水处理中应用的发展背景
当前,经济建设仍是我国的中心工作,工业化、城镇化进程明显加快,这对我国水环境却造成了严重影响。水环境污染防治成为我国重要的工作任务,对于人民生活与生产活动意义重大。水处理是水环境污染防治的一项重要内容,其应用的处理技术对于水质改善具有直接的影响,以往的水处理技术还较为传统,不能保证处理后水质显著改善。近些年,随着我国经济实力的逐渐提高,国家在水处理新技术领域中的投入逐年增加,这使得水处理技术得以发展与革新。而膜技术作为水处理应用领域中的一种新型处理技术,它与以往传统技术相比具有新型高效、精密分离等优点,膜技术的应用与发展使我国水处理水平有了大幅提高,对于国家社会经济发展及生态环境改善具有积极意义。
膜技术在水处理应用中的发展现状
现阶段,膜技术在水处理中的应用正在进行完善,膜技术还存在一些有待进一步完善的方面,在水处理领域有待进一步推广和应用。膜技术主要是利用先进的膜生产技术所生产的高效半透性膜来进行水处理的技术手段,根据膜孔的大小、通过物理作用及生化反应等来过滤不同类型的物质,以达到水处理的目的。膜技术在水处理中的应用较多,能够去除微生物、隔离小微型杂质以及具有排斥作用等,这些作用使得膜技术在水处理中得以广泛应用,它是我国水处理技术发展的阶段性成果。
重视膜技术在水处理中应用的必要性分析
伴随着国家环境不断遭到破坏,导致了水体受到严重污染,降低了饮水质量。因此,应该加大对水处理技术工作的力度,确保提供给人们一个安全的饮水环境。由于膜技术比起传统处理技术更加节能环保,分离更精密,降低风险,水质处理效果得到提升。在未来处理水质中应该加大对膜技术的利用以及研究,完善膜技术,进一步改善水质质量,得到健康安全的水质。
2、膜技术在水处理中的应用
膜技术在给水中的应用
膜技术的发展对于给水带来的便捷性是不言而喻的。一直以来,城市水资源的给水问题一直是城市建设的巨大问题,例如,我国为了缓解北京、天津等地区水资源紧张的问题而进行的南水北调工程,就是典型的解决给水问题而进行的水利工程,而发达国家随着膜技术的成熟,已经成功利用的膜技术解决的城市或偏远地区的给水问题。法国建设有世界上最大的膜净水厂,以膜技术为核心,通过膜技术来对城市废水、地下水、工业水资源进行处理,充分利用现有的水资源完成城市淡水的供应,最高可以达到每天净化34万立方米的水资源,保障的大城市的给水问题。
美国掌握着世界上的最先进性的膜处理水的技术,建设在美国科罗拉多州的膜法净水厂,膜技术的已经实现反渗透净化技术,可以过滤到水资源中的溶解性物质,有效保证了水资源的安全性。随着膜技术的成熟,在水资源处理技术方面相较于传统的处理技术差距将越来越小,最终可以实现的以最小的代价处理大量水资源,满足城市给水的需求。
反渗透膜在饮用水处理的应用
反渗透膜是当前膜技术发展中应用较多的一种膜技术,广泛的应用在饮用水处理当中。反渗透膜利用的是生物细胞膜的原理,其本质上是一层半透膜,具有选择透过性,但是对于溶质微粒较小的物质不具备选择透过性,当半透膜两段的液体具有不同的浓度时,在渗透压的作用下,溶液会向渗透压较高的一方的流动,反渗透膜可以在浓度较高的一方溶剂加入更大的压强,就可以使得溶液向浓度的度较低的一侧移动,从而实现反渗透的作用。反渗透膜应用于饮用水处理当中,依据反渗透膜的性质,向需要处理的水资源是假压强,利用反渗透膜处理的废水当中的微粒子,从而实现水资源的淡化处理,变为人体可以应用的纯净水资源,这种方法较于传统法的化学沉降过滤处理方法具有较大的先进性。一般为了保证水资源的绝对健康,必须采用超低压反渗透膜处理的水资源才可以作为饮用水,同时为了保证的饮用水的营养,可以采取矿化的方法,制作出营养价值较高的饮用水资源。
膜生物反应器在污水、废水处理应用
膜生物反应器是一种复合膜技术与生物净化技术的机器,在处理水的过程中,通过膜技术对需要处理的水进行一次处理,大幅降低水中有害物质或杂质的数量,染头通过生物处理单元进一步净化水资源,这样处理过的废水或污水,其内部的有害物质已经微乎其微,对于环境的影响不是很大,可以进行排泄或者重生产利用。膜生物反应器是随着膜技术的发展而诞生的,膜生物反应器具有较大的先进性,较于传统的生化处理污水技术,膜生物反应器处理效率高、速度快,并且水质更加的纯净,膜生物反应器在经过安装之后,可以实现自动化运行,方便企业或工厂进行管理维护。
3、膜技术在水处理中的发展趋势
、提高膜技术的应用水平
随着膜技术在水处理上的应用,在未来我们更应该集中对膜技术的应用水平进行提高。只有对膜技术进行改善,处理水质上才能更加深入地提升膜技术的应用力度,进一步改善水质效果。
、重视膜材料制造工艺
在水处理技术中,膜技术有着很宽广的利用前景。为此,膜材料制造工艺更应该重视,结合先进的国内外膜材料制造方法,根据实际情况进行改进,使膜材料更加稳定,提升膜材料的质量,促进膜技术的发展。
、提高膜性能
膜技术虽然已得到广泛应用,但还存在着各种问题,主要集中于抗污堵能力差、使用要求较高等。所以,相关人员在未来中更应该提高膜性能,利用发展较快的新科学技术,结合膜技术,进一步改善膜结构,使膜性能得到改善,使它的分离优势作用最大程度地得到发挥。
结束语:
总之,目前我国水资源短缺,在处理水质领域,膜技术由于它的简单高效而且处理效果良好的优势具有很广的利用前景,可以解决水资源问题,改善水质。在未来的水资源处理技术发展中,我们要做的就是使膜技术利用更为广泛,最为重要的就是关于分离膜的把握,就应该针对膜材料进行进一步的探析,制造出性能更加优良的分离膜,充分发挥膜技术在水质处理上的优势。
参考文献:
[1]刘洋.膜技术在水处理中的应用与发展[J].中国资源综合利用,2017,35(05):25-27.
[2]张新.膜技术在水处理中的应用与发展研究[J].城市建设理论研究(电子版),2017(27):116-117.
[3]周海超.膜技术在水处理中的应用与发展研究[J].黑龙江科技信息,2017(04):47.
第一篇随着生产力的发展,科学技术的进步,化学与人们生活越来越密切。众所周知,我们周围的事物都是由许许多多的化学元素组成的,包括我们人体不可缺少的许多元素。化学在人类的生产和生活中发挥了不可估量的作用。大家都知道食盐是怎么来的吧?现代人类经过对化学的研究,食盐可以说是取之不尽,用之不竭的。在过去,人们没有掌握科学的方法,常常做菜没有盐或者盐中缺碘,导致了“大脖子病”等等。日常生活中,化学还给人类带来许多方便,洗衣粉和肥皂是家用去污的好产品,啤酒是人们喜欢的饮料,蒸馒头时放些苏打,馒头蒸得又大又白又好吃,还有许许多多的例子。化学与医学也密切相关,供氧器就是利用过氧化钠与二氧化碳反应来制氧,挽救了许多人的生命,我就是其中一个。人们还应用科学的方法制造生理盐水,减轻病人的痛苦。近代,人类发明了许多新药品,攻克了不治之症,如青霉素等。但是,癌症和艾滋病仍令医生们束手无策,这两个重大难题,相信我们未来的接班人一定能够解决的。在一些重大的科学领域里,化学的作用也不小,火箭发射所需燃料,就是利用了氢氧燃烧得水的原理。可是残酷的人类又把化学带入战争,日本帝国主义毫无人性地利用人做化学试验。现代人类已采取了措施,比如禁止使用核武器。化学给人类生活带来了变化,有利也有弊,汽车尾气排放,造成大气污染,酸雨在警告我们,臭氧层空洞威胁着我们,环保成了化学给人们生活带来的一重大问题。对于我们这一代担负的任务,只有好好学习科学文化知识,改善人类生活,或许将来,化学的益处更多些。弊处少一些。第二篇化学是一门基础的自然科学,对人类有重大意义,跟生活也有很大关系。化学能帮人们做有用的事。衣、食、住、行、用,化学无所不在。在衣方面,化学可谓给生活增添温暖。尼龙,分子中含有酰铵键的树脂,自然界中没有,需要靠化学方法得到;涤纶,用乙二醇、对苯二甲酸二甲酯等合成的纤维。还有类似的许多衣料,丰富了人们的衣橱。在食方面,化学同样重要。用纯碱发面制馒头,松软可口。各种饮用酒,经粮食等原料发生一系列化学变化制得。槟榔是少数民族喜爱的食物,在食用前,槟榔必须浸泡在熟石灰中,切成小块。到一定时间后,才可食用。由于有了化学,我们的住房才有多彩的装饰。生石灰浸在水中成熟石灰,熟石灰涂在上干后成洁白坚硬的碳酸钙,覆盖了泥土的黄色,房子才显得整洁明亮。化学炼出钢铁,我们才有铁制品使用。化学加工石油,我们才能用上轻便的塑料。化学锻烧陶土,才能使房屋有漂亮的瓷砖表面。化学反应是交通工具得以行驶的动力。没有燃料的燃烧放出热量,车辆根本无法开动。化学能是它们得以行动的最原始的能量来源,即使用了电做动力,也不能忘记化学能伟大的贡献。在现在,化学仍是交通工具的生命仍对人们出行起重大作用。化学无时不在人们生活的各种活动中。洗涤剂是含磷的化合物,广泛应用于人们清洗器具、纺织、造纸、农药等部门。用磺铁矿燃烧制硫酸,作为重要的化工原料。用“王水”检验金子是否纯。用酸洗去水垢。用汽油乳化橡胶做粘合剂。用氢氟酸雕画玻璃。用泡沫灭火器灭火。用二氧化碳加压溶解制爽口的汽水,用小苏打做可口的饼干。用腐蚀性药品清除管道阻塞。生活中,化学的频繁使用不是举例能举完的,它已与生活紧密联系在一起。化学本身是一面魔术镜,将一百多种元素巧妙地结合,组成神奇美丽的世界。它使碳这一元素形成了美丽高贵的金刚石和柔软廉价的石墨两种天壤之别的形态,跟人们开了玩笑。人们将在他的一个个玩笑中不断摸索进步。而我们的生活也将随着它的进步而进入美好的未来。第三篇生活丰富多彩,在不经意之中,人们经常遇见一些化学与生活的完美结合。但人们很少注意到其中的微妙与有趣。大家对“咸鱼”一定不陌生。可为什么鱼加上点盐就可长期放置,而不腐蚀、变质呢?其中的关键是食盐。食物腐败的原因是由于微生物细菌的作用。只要控制生物细菌的生长,就能防止食物腐败。食盐的主要成分是氯化钠,氯化钠是电解质,它的饱和溶液渗透压大于非电解质溶液(微生物细菌中的细胞中蛋白质溶液)的渗透压。当渗透压大的溶液和渗透压小的溶液间隔以半透膜(如细胞膜)隔开时则溶剂分子将从渗透压小的一方渗透到渗透压大的一方。即在食盐溶液存在下,微生物细菌细胞中的水分子将不断进入食盐溶液中去,导致细胞干枯致死,而起到防腐的作用。氯化钠不仅创造了“ 死海不死”的特例,而且在防腐领域也有良好的表现。水乃生命的源泉,水的硬度高低跟人体健康关系极大。高硬度水中的Ca2+、Mg2+能跟SO42-结合,使水产生苦涩味,还会使人的胃肠功能紊乱,出现暂时性的腰胀、排气多、腹泻等现象,这就是“水土不服”的秘密。了解化学,懂得生活,同时也可避免“大降横病”。1938年3月14日,比利时的哈塞尔特城处在零下15℃的严寒中,横跨在阿尔伯运河上的一座雄伟壮丽的钢桥,突然间发生巨响,不到几分外钟即折成几段,坠入河中。此事故的肇事者是钢铁中的磷。磷是钢的有害元素之一,能使钢产生冷脆性,使钢在常温下轧制和加工时容易断裂,尽管它能提高钢的硬度,但显著降低了钢的塑性和韧性。可见,生活中了解化学是必要的。生活的方式不断变化,化学与生活之间的联系是不断增多。请经常关注身边,关注化学与生活的联系。
总磷作为水质检测的重要指标之一,测定方法一般有滴定法、分光光度法、快速检测包法三种。
在中性条件下用过硫酸钾使试样消解,将所含磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性介质正磷酸盐会与钼酸铵反应,在锑盐存在下生成磷钼杂多算后,生成蓝色络合物,室温下放置15分钟,使用光程为10mm或30mm比色皿,在700nm波长下,以纯水做参比,测定吸光度。
本标准适用于地面水、污水和工业废水。取25mL的水样,本标准的测定范围是到。在酸性条件下,砷、铬、硫干扰测定。
磷肯定是含的,但是根据《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006),没有总磷的检测项目。但是根据《地面水环境质量标准》(GB3838—88),对于水源的评价标准是有总磷的。
这个够详细的 就怕看晕你 要有耐心啊 参考资料: 氨基酸的生理功能 氨基酸通过肽键连接起来成为肽与蛋白质。氨基酸、肽与蛋白质均是有机生命体组织细胞的基本组成成分,对生命活动发挥着举足轻重的作用。 某些氨基酸除可形成蛋白质外,还参与一些特殊的代谢反应,表现出某些重要特性。 (1) 赖氨酸 赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低,且在加工过程中易被破坏而缺乏,故称为第一限制性氨基酸。 赖氨酸可以调节人体代谢平衡。赖氨酸为合成肉碱提供结构组分,而肉碱会促使细胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的赖氨酸,可以刺激胃蛋白酶与胃酸的分泌,提高胃液分泌功效,起到增进食欲、促进幼儿生长与发育的作用。赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累,加速骨骼生长。如缺乏赖氨酸,会造成胃液分沁不足而出现厌食、营养性贫血,致使中枢神经受阻、发育不良。 赖氨酸在医药上还可作为利尿剂的辅助药物,治疗因血中氯化物减少而引起的铅中毒现象,还可与酸性药物(如水杨酸等)生成盐来减轻不良反应,与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。 单纯性疱疹病毒是引起唇疱疹、热病性疱疹与生殖器疱疹的原因,而其近属带状疱疹病毒是水痘、带状疱疹和传染性单核细胞增生症的致病者。印第安波波利斯Lilly研究室在1979年发表的研究表明,补充赖氨酸能加速疱疹感染的康复并抑制其复发。 长期服用赖氨酸可拮抗另一个氨基酸――精氨酸,而精氨酸能促进疱疹病毒的生长。 (2) 蛋氨酸 蛋氨酸是含硫必需氨基酸,与生物体内各种含硫化合物的代谢密切相关。当缺乏蛋氨酸时,会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象,最后导致肝坏死或纤维化。 蛋氨酸还可利用其所带的甲基,对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒的作用。因此,蛋氨酸可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝脏疾病,也可用于缓解砷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、吡啶和喹啉等有害物质的毒性反应。 (3) 色氨酸 色氨酸可转化生成人体大脑中的一种重要神经传递物质――5–羟色胺,而5–羟色胺有中和肾上腺素与去甲肾上腺素的作用,并可改善睡眠的持续时间。当动物大脑中的5–羟色胺含量降低时,表现出异常的行为,出现神经错乱的幻觉以及失眠等。此外,5–羟色胺有很强的血管收缩作用,可存在于许多组织,包括血小板和肠粘膜细胞中,受伤后的机体会通过释放5–羟色胺来止血。医药上常将色氨酸用作抗闷剂、抗痉挛剂、胃分泌调节剂、胃粘膜保护剂和强抗昏迷剂等。 (4) 缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苏氨酸 缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸均属支链氨基酸,同时都是必需氨基酸。当缬氨酸不足时,大鼠中枢神经系统功能会发生紊乱,共济失调而出现四肢震颤。通过解剖切片脑组织,发现有红核细胞变性现象,晚期肝硬化病人因肝功能损害,易形成高胰岛素血症,致使血中支链氨基酸减少,支链氨基酸和芳香族氨基酸的比值由正常人的降至,故常用缬氨酸等支链氨基酸的注射液治疗肝功能衰竭等疾病。此外,它也可作为加快创伤愈合的治疗剂。 亮氨酸可用于诊断和治疗小儿的突发性高血糖症,也可用作头晕治疗剂及营养滋补剂。异亮氨酸能治疗神经障碍、食欲减退和贫血,在肌肉蛋白质代谢中也极为重要。 苏氨酸是必需氨基酸之一,参与脂肪代谢,缺乏苏氨酸时出现肝脂肪病变。 (5) 天冬氨酸、天冬酰胺 天冬氨酸通过脱氨生成草酰乙酸而促进三羧酸循环,故是三羧酸循环中的重要成分。天冬氨酸也与鸟氨酸循环密切相关,担负着使血液中的氨转变为尿素排泄出去的部分工作。同时,天冬氨酸还是合成乳清酸等核酸前体物质的原料。 通常将天冬氨酸制成钙、镁、钾或铁等的盐类后使用。因为这些金属在与天冬氨酸结合后,能通过主动运输途径透过细胞膜进入细胞内发挥作用。天冬氨酸钾盐与镁盐的混合物,主要用于消除疲劳,临床上用来治疗心脏病、肝病、糖尿病等疾病。天冬氨酸钾盐可用于治疗低钾症,铁盐可治疗贫血。 不同癌细胞的增殖需要消耗大量某种特定的氨基酸。寻找这种氨基酸的类似物――代谢拮抗剂,被认为是治疗癌症的一种有效手段。天冬酰胺酶能阻止需要天冬酰胺的癌细胞(白血病)的增殖。天冬酰胺的类似物S–氨甲酰基–半胱氨酸经动物试验对抗白血病有明显的效果。目前已试制的氨基酸类抗癌物有10多种,如N–乙酰–L–苯丙氨酸、N–乙酰–L–缬氨酸等,其中有的对癌细胞的抑制率可高达95%以上。 (6) 胱氨酸、半胱氨酸 胱氨酸及半胱氨酸是含硫的非必需氨基酸,可降低人体对蛋氨酸的需要量。胱氨酸是形成皮肤不可缺少的物质,能加速烧伤伤口的康复及放射性损伤的化学保护,刺激红、白细胞的增加。 半胱氨酸所带的巯基(-SH)具有许多生理作用,可缓解有毒物或有毒药物(酚、苯、萘、氰离子)的中毒程度,对放射线也有防治效果。半胱氨酸的衍生物N–乙酰–L–半胱氨酸,由于巯基的作用,具有降低粘度的效果,可作为粘液溶解剂,用于防治支气管炎等咳痰的排出困难。此外,半胱氨酸能促进毛发的生长,可用于治疗秃发症。其他衍生物,如L–半胱氨酸甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎、鼻粘膜渗出性发炎等。 (7) 甘氨酸 甘氨酸是最简单的氨基酸,它可由丝氨酸失去一个碳而生成。甘氨酸参与嘌呤类、卟啉类、肌酸和乙醛酸的合成,乙醛酸因其氧化产生草酸而促使遗传病草酸尿的发生。此外,甘氨酸可与种类繁多的物质结合,使之由胆汁或尿中排出。此外,甘氨酸可提供非必需氨基酸的氮源,改进氨基酸注射液在体内的耐受性。将甘氨酸与谷氨酸、丙氨酸一起使用,对防治前列腺肥大并发症、排尿障碍、频尿、残尿等症状颇有效果。 (8) 组氨酸 组氨酸对成人为非必需氨酸,但对幼儿却为必需氨基酸。在慢性尿毒症患者的膳食中添加少量的组氨酸,氨基酸结合进入血红蛋白的速度增加,肾原性贫血减轻,所以组氨酸也是尿毒症患者的必需氨基酸。 组氨酸的咪唑基能与Fe2+或其他金属离子形成配位化合物,促进铁的吸收,因而可用于防治贫血。组氨酸能降低胃液酸度,缓和胃肠手术的疼痛,减轻妊娠期呕吐及胃部灼热感,抑制由植物神经紧张而引起的消化道溃烂,对过敏性疾病,如哮喘等也有功效。此外,组氨酸可扩张血管,降低血压,临床上用于心绞痛、心功能不全等疾病的治疗。类风湿性关节炎患者血中组氨酸含量显著减少,使用组氨酸后发现其握力、走路与血沉等指标均有好转。 在组氨酸脱羧酶的作用下,组氨酸脱羧形成组胺。组胺具有很强的血管舒张作用,并与多种变态反应及发炎有关。此外,组胺会刺激胃蛋白酶与胃酸。 (9) 谷氨酸 谷氨酸、天冬氨酸具有兴奋性递质作用,它们是哺乳动物中枢神经系统中含量最高的氨基酸,其兴奋作用仅限于中枢。当谷氨酸含量达9%时,只要增加10–15mol的谷氨酸就可对皮层神经元产生兴奋性影响。因此,谷氨酸对改进和维持脑功能必不可少。 谷氨酸经谷氨酸脱羧酶的脱羧作用而形成γ–氨基丁酸,后者是存在于脑组织中的一种具有抑制中枢神经兴奋作用的物质,当γ–氨基丁酸含量降低时,会影响细胞代谢与细胞功能。 谷氨酸的多种衍生物,如二甲基氨乙醇乙酰谷氨酸,临床上用于治疗因大脑血管障碍而引起的运动障碍、记忆障碍和脑炎等。γ–氨基丁酸对记忆障碍、言语障碍、麻痹和高血压等有效,γ–氨基β–羟基丁酸对局部麻痹、记忆障碍、言语障碍、本能性肾性高血压、羊癫疯和精神发育迟缓等有效。 谷氨酸与天冬氨酸一样,也与三羧酸循环有密切的关系,可用于治疗肝昏迷等症。谷氨酸的酰胺衍生物――谷氨酰胺,对胃溃疡有明显的效果,其原因是谷氨酰胺的氨基转移到葡萄糖上,生成消化器粘膜上皮组织粘蛋白的组成成分葡萄糖胺。 (10) 丝氨酸、丙氨酸与脯氨酸 丝氨酸是合成嘌呤、胸腺嘧淀与胆碱的前体,丙氨酸对体内蛋白质合成过程起重要作用,它在体内代谢时通过脱氨生成酮酸,按照葡萄糖代谢途径生成糖。脯氨酸分子中吡咯环在结构上与血红蛋白密切相关。羟脯氨酸是胶原的组成成分之一。体内脯氨酸、羟脯氨酸浓度不平衡会造成牙齿、骨骼中的软骨及韧带组织的韧性减弱。脯氨酸衍生物和利尿剂配合,具有抗高血压作用。 牛 磺 酸 牛磺酸是牛黄的组成成分。 牛磺酸普遍存在于动物乳汁、脑与心脏中,在肌肉中含量最高,以游离形式存在,不参与蛋白质代谢。植物中仅存在藻类,高等植物中尚未发现。体内牛磺酸是由半胱氨酸代谢而来的。 牛磺酸的缺乏会影响到生长、视力、心脏与脑的正常生长。 被细菌感染的病人,由于细菌的大量繁殖消耗了体内的牛磺酸,也会形成牛磺酸缺乏,发生眼底视网膜电流图的变化,而补充牛磺酸后会使眼底的病变好转由于人类只能有限地合成牛磺酸,因此膳食中的牛磺酸就显得非常重要。 奶制品中牛磺酸的含量很低。禽类中,黑色禽肉的牛磺酸含量要比白色肉的高。海产品与禽、畜类比较,以海产品中的牛磺酸含量最高,如牡蛎、蛤蜊与淡菜中牛磺酸可高达400mg/100g以上,同时加热烹调对其牛磺酸的含量没有什么影响。日常的各种食物,包括谷物、水果和蔬菜等,都不含牛磺酸。 精 氨 酸 (一) 精氨酸是鸟氨酸循环中的一个组成成分,具有极其重要的生理功能。多吃精氨酸,可以增加肝脏中精氨酸酶的活性,有助于将血液中的氨转变为尿素而排泄出去。所以,精氨酸对高氨血症、肝脏机能障碍等疾病颇有效果。 精氨酸是一种双基氨基酸,对成人来说虽然不是必需氨基酸,但在有些情况如机体发育不成熟或在严重应激条件下,如果缺乏精氨酸,机体便不能维持正氮平衡与正常的生理功能。病人若缺乏精氨酸会导致血氨过高,甚至昏迷。婴儿若先天性缺乏尿素循环的某些酶,精氨酸对其也是必需的,否则不能维持其正常的生长与发育。 精氨酸的重要代谢功能是促进伤口的愈合作用,它可促进胶原组织的合成,故能修复伤口。在伤口分泌液中可观察到精氨酸酶活性的升高,这也表明伤口附近的精氨酸需要量大增。精氨酸能促进伤口周围的微循环而促使伤口早日痊愈。 精氨酸的免疫调节功能,可防止胸腺的退化(尤其是受伤后的退化),补充精氨酸能增加胸腺的重量,促进胸腺中淋巴细胞的生长。 补充精氨酸还能减少患肿瘤动物的体积,降低肿瘤的转移率,提高动物的活存时间与存活率。 在免疫系统中,除淋巴细胞外,吞噬细胞的活力也与精氨酸有关。加入精氨酸后,可活化其酶系统,使之更能杀死肿瘤细胞或细菌等靶细胞。 郑建仙博士,华南理工大学教授 氨基酸与人类健康 氨基酸是构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质,是在生物体内构成蛋白质分子的基本单位,与生物的生命活动有着密切的关系。它在抗体内具有特殊的生理功能,是生物体内不可缺少的营养成分之一。 一、构成人体的基本物质,是生命的物质基础 1.构成人体的最基本物质之一 构成人体的最基本的物质,有蛋白质、脂类、碳水化合物、无机盐、维生素、水和食物纤维等。 作为构成蛋白质分子的基本单位的氨基酸,无疑是构成人体内最基本物质之一。 构成人体的氨基酸有20多种,它们是:色氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸、组氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、.二碘酪氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、精氨酸、瓜氨酸、乌氨酸等。这些氨基酸存在于自然界中,在植物体内都能合成,而人体不能全部合成。其中8种是人体不能合成的,必需由食物中提供,叫做“必需氨基酸”。这8种必需氨基酸是:色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸。其他则是“非必需氨基酸”。组氨酸能在人体内合成,但其合成速度不能满足身体需要,有人也把它列为“必需氨基酸”。胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、丝氨酸和甘氨酸长期缺乏可能引起生理功能障碍,而列为“半必需氨基酸”,因为它们在体内虽能合成,但其合成原料是必需氨基酸,而且胱氨酸可取代80%~90%的蛋氨酸,酪氨酸可替代70%~75%的苯丙氨酸,起到必需氨基酸的作用,上述把氨基酸分为“必需氨基酸”、“半必需氨基酸”和“非必需氨基酸”3类,是按其营养功能来划分的;如按其在体内代谢途径可分为“成酮氨基酸”和“成糖氨基酸”;按其化学性质又可分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸,大多数氨基酸属于中性。 2.生命代谢的物质基础 生命的产生、存在和消亡,无一不与蛋白质有关,正如恩格斯所说:“蛋白质是生命的物质基础,生命是蛋白质存在的一种形式。”如果人体内缺少蛋白质,轻者体质下降,发育迟缓,抵抗力减弱,贫血乏力,重者形成水肿,甚至危及生命。一旦失去了蛋白质,生命也就不复存在,故有人称蛋白质为“生命的载体”。可以说,它是生命的第一要素。 蛋白质的基本单位是氨基酸。如果人体缺乏任何一种必需氨基酸,就可导致生理功能异常,影响抗体代谢的正常进行,最后导致疾病。同样,如果人体内缺乏某些非必需氨基酸,会产生抗体代谢障碍。精氨酸和瓜氨酸对形成尿素十分重要;胱氨酸摄入不足就会引起胰岛素减少,血糖升高。又如创伤后胱氨酸和精氨酸的需要量大增,如缺乏,即使热能充足仍不能顺利合成蛋白质。总之,氨基酸在人体内通过代谢可以发挥下列一些作用:①合成组织蛋白质;②变成酸、激素、抗体、肌酸等含氨物质;③转变为碳水化合物和脂肪;④氧化成二氧化碳和水及尿素,产生能量。因此,氨基酸在人体中的存在,不仅提供了合成蛋白质的重要原料,而且对于促进生长,进行正常代谢、维持生命提供了物质基础。如果人体缺乏或减少其中某一种,人体的正常生命代谢就会受到障碍,甚至导致各种疾病的发生或生命活动终止。由此可见,氨基酸在人体生命活动中显得多么需要。 二、在食物营养中的地位和作用 人类为了生存必需摄取食物,以维持抗体正常的生理、生化、免疫机能,以及生长发育、新陈代谢等生命活动,食物在体内经过消化、吸收、代谢,促进抗体生长发育、益智健体、抗衰防病、延年益寿的综合过程称为营养。食物中的有效成分称为营养素。 作为构成人体的最基本的物质的蛋白质、脂类、碳水化合物、无机盐(即矿物质,含常量元素和微量元素)、维生素、水和食物纤维,也是人体所需要的营养素。它们在机体内具有各自独特的营养功能,但在代谢过程中又密切联系,共同参加、推动和调节生命活动。机体通过食物与外界联系,保持内在环境的相对恒定,并完成内外环境的统一与平衡。 氨基酸在这些营养素中起什么作用呢? 1.蛋白质在机体内的消化和吸收是通过氨基酸来完成的 作为机体内第一营养要素的蛋白质,它在食物营养中的作用是显而易见的,但它在人体内并不能直接被利用,而是通过变成氨基酸小分子后被利用的。即它在人体的胃肠道内并不直接被人体所吸收,而是在胃肠道中经过多种消化酶的作用,将高分子蛋白质分解为低分子的多肽或氨基酸后,在小肠内被吸收,沿着肝门静脉进入肝脏。一部分氨基酸在肝脏内进行分解或合成蛋白质;另一部分氨基酸继续随血液分布到各个组织器官,任其选用,合成各种特异性的组织蛋白质。在正常情况下,氨基酸进入血液中与其输出速度几乎相等,所以正常人血液中氨基酸含量相当恒定。如以氨基氮计,每百毫升血浆中含量为4~6毫克,每百毫升血球中含量为~毫克。饱餐蛋白质后,大量氨基酸被吸收,血中氨基酸水平暂时升高,经过6~7小时后,含量又恢复正常。说明体内氨基酸代谢处于动态平衡,以血液氨基酸为其平衡枢纽,肝脏是血液氨基酸的重要调节器。因此,食物蛋白质经消化分解为氨基酸后被人体所吸收,抗体利用这些氨基酸再合成自身的蛋白质。人体对蛋白质的需要实际上是对氨基酸的需要。 2.起氮平衡作用 当每日膳食中蛋白质的质和量适宜时,摄入的氮量由粪、尿和皮肤排出的氮量相等,称之为氮的总平衡。实际上是蛋白质和氨基酸之间不断合成与分解之间的平衡。正常人每日食进的蛋白质应保持在一定范围内,突然增减食入量时,机体尚能调节蛋白质的代谢量维持氮平衡。食入过量蛋白质,超出机体调节能力,平衡机制就会被破坏。完全不吃蛋白质,体内组织蛋白依然分解,持续出现负氮平衡,如不及时采取措施纠正,终将导致抗体死亡。 3.转变为糖或脂肪 氨基酸分解代谢所产生的a-酮酸,随着不同特性,循糖或脂的代谢途径进行代谢。a-酮酸可再合成新的氨基酸,或转变为糖或脂肪,或进入三羧循环氧化分解成CO2和H2O,并放出能量。 4.参与构成酶、激素、部分维生素 酶的化学本质是蛋白质(氨基酸分子构成),如淀粉酶、胃蛋白酶、胆碱脂酶、碳酸酐酶、转氨酶等。含氮激素的成分是蛋白质或其衍生物,如生长激素、促甲状腺激素、肾上腺素、胰岛素、促肠液激素等。有的维生素是由氨基酸转变或与蛋白质结合存在。酶、激素、维生素在调节生理机能、催化代谢过程中起着十分重要的作用。 5.人体必需氨基酸的需要量 成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要量的20%,——37%。 三、在医疗中的应用 氨基酸在医药上主要用来制备复方氨基酸输液,也用作治疗药物和用于合成多肽药物。目前用作药物的氨基酸有一百几十种,其中包括构成蛋白质的氨基酸有20种和构成非蛋白质的氨基酸有100多种。 由多种氨基酸组成的复方制剂在现代静脉营养输液以及“要素饮食”疗法中占有非常重要的地位,对维持危重病人的营养,抢救患者生命起积极作用,成为现代医疗中不可少的医药品种之一。 谷氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸、L-多巴等氨基酸单独作用治疗一些疾病,主要用于治疗肝病疾病、消化道疾病、脑病、心血管病、呼吸道疾病以及用于提高肌肉活力、儿科营养和解毒等。此外氨基酸衍生物在癌症治疗上出现了希望。 四、与衰老的关系 老年人如果体内缺乏蛋白质分解较多而合成减慢。因此一般来说,老年人比青壮年需要蛋白质数量多,而且对蛋氨酸、赖氨酸的需求量也高于青壮年。60岁以上老人每天应摄入70克左右的蛋白质, 而且要求蛋白质所含必需氨基酸种类齐全且配比适当的,这样优质蛋白,延年益寿。 余传隆(中国医药科技出版) 氨基酸与老年健康 美国“发现”号航天飞机把世界上年龄最大的宇航员(77岁)格伦送入太空。这天对老年人来说,称为最伟大的一天,最引人瞩目。暮年再征太空的格伦,他要帮助医学进行科学实验。老人蛋白质分解、人体氨基酸的生物学试验就是一项重要的研究。氨基酸与老人健康,不仅在地球上要研究,在太空的也要研究。因为氨基酸与老年人的寿命、衰老相关太重要了。为什么重要,下面的分述便可知道。 1.老年的生理变化与氨基酸 一般认为人们进入60岁以上是进入了老年。老年的生理与营养状态随着老年的进程而改变。蛋白质在老年人体的变化归纳起来有二:一是合成,合成组织蛋白质及各种活性物质;二是分解,组织蛋白质的分解、产生能量、产生废物。对于生长发育期的婴儿及青少年合成大于分解,因而身体逐渐成长;对于一般成年人是合成等于分解,因而体重相对稳定。对于老年来说,人体衰老的过程中蛋白质代谢以分解为主,合成代谢逐渐缓慢,身体内的蛋白质逐渐被消耗,往往呈负氮平衡。如血红蛋白质合成减少,因此贫血为常患的老年性疾病;由于酶的作用及小肠功能衰退,蛋白质吸收过程中分解不充分,体内肽类增多,游离氨基酸减少。因老年人肾功能低下而影响氨基酸再吸收,因肝功能下降,对肽的利用也减少。近年研究报告,老年人与中青年人给予相同营养条件,但老年人其血浆氨基酸(缬、亮、酪、赖、蛋、丝、丙氨酸)含量减低,特别支链氨基酸(缬、亮、异亮氨酸)显示不足。有人认为,高浓度支链氨基酸有提供合成的作用,当补给支链氨基酸时,能通过产生三磷酸腺苷(ATP)供能源,降低蛋白质分解作用,并通过促进胰岛素分泌量加强蛋白质的合成。现国外已将支链氨基酸用于临床维持氮平衡,促进蛋白质合成。国内已有用于肝病、肾病及儿童的特殊氨基酸。 由于氨基酸的吸收或利用。因老年化而影响到免疫功能,免疫活性的变化也影响其他器官的功能,如感染、癌症、免疫复合病、自身免疫病、淀粉状蛋白变性的发病率在老年均增高,易致衰老病死。 2.氨基酸与长寿 为了促进老年人的健康,如抗衰老、提高身体抵抗力、促进免疫机制的功能,需要食品富含微量元素或糖类。但免疫的物质基础是蛋白质,人体免疫物质没有一样不是由蛋白质组成。如免疫球蛋白、抗体、抗原、补体等,即使白细胞、淋巴细胞与吞噬细胞等细胞内蛋白质的含量也在90%以上。因此人体若不缺乏蛋白质或氨基酸,上述的微量元素与多糖会起作用。如果缺乏,则无论用多少都不起作用。随着营养学与生物化学的进展,新的研究表明补给某种非必需氨基酸虽然人体能够合成,但在严重应激的状态(包括精神紧张、焦虑、思想负担)或某些疾病的情况下容易发生缺乏。如果缺乏,则对人体会发生有害的影响,这些氨基酸称之为条件性必需氨基酸。如牛磺酸、精氨酸和谷氨酰胺。 在正常条件下缺乏必需氨基酸可以减低体液的免疫反应。例如色氨酸缺乏的大鼠,其IgG及IgM受体抑制,而当重新加入色氨酸能维持正常的抗体生成;苯丙氨酸和酪氨酸均缺乏,可以抑制大鼠的免疫细胞对肿瘤细胞作出反应;蛋氨酸与胱氨酸的缺乏,还可引起抗体的合成障碍。已证明,氨基酸的平衡也有这种不利作用。因此必需氨基酸在免疫中起着重要的作用,要延长老年人寿命,必须提高免疫力,重视必需氨基酸的供给。当前与寿命相关的正是热门研究的必需氨基酸有: 牛磺酸:人体牛磺酸的来源一是自身合成,二是从膳食中摄取。牛磺酸的生物合成由蛋氨酸经硫化作用转化成胱氨酸,并由胱氨酸合成,其中经过一系列的酶促反应,许多高等动物包括人已失去了合成足够牛磺酸以维持体内牛磺酸整体水平的能力,需从膳食中摄取牛磺酸以满足机体的需要。有报道,牛磺酸在中枢神经系统衰老中的作用;老年期神经系统退行性变化是全身各系统最复杂而深奥的过程之一,中枢神经系统衰老在形态上或生化水平上都有明显的改变,单胺类和氨基酸类神经递质的合成、释放、重吸收及运输机制方面出现增年性变化。脂褐质是衰老过程中具有特征性物质,大脑脂褐质增加是神经衰老变化标志之一,当神经元胞浆蓄积较大量的脂褐质时,细胞核、细胞质受压变形,影响神经元的正常代谢功能。衰老时,组织中脂褐质含量明显增高,而牛磺酸可使下降、且使超氧化物歧化酶(SOD)活性增加,并且能抑制脂质过氧化产物丙二醛(MDA)对低密度脂质蛋白(LDL)的修饰。同时牛磺酸与葡萄糖的反应产物表现出较强抗氧化作用,能够阻止蛋黄卵磷脂氧化成脂质过氧化物,因而有显著抗衰老的作用。 精氨酸:精氨酸虽然不是必需氨基酸,但在严重应激情况下(如发生疾病或受伤)、或当缺乏了精氨酸便不能维持氮平衡与正常生理功能,因此它又是条件性必需氨基酸。最新提出的理论,精氨酸是一氧化氮(NO)与瓜氨酸反应的酶系统代谢途径中的必要物质。NO或内皮细胞衍生的松弛因子的主要生化作用是刺激机体提高吞噬细胞中环鸟苷酸的水平,并能刺激白介素的产生来调节巨噬细胞的吞噬细菌作用。与精氨酸有关的NO酶系统,也在血管的内皮细胞、脑组织与肝脏的枯否(kupffer)细胞中发现,它能导致这些器官与组织的激素分泌、从而起到免疫功能的作用。为了提高老年人的免疫也可用氨基酸注射液。 谷氨酰胺:在正常情况下,它是一非必需氨基酸,但在剧烈运动、受伤、感染等应激情况下,谷氨酰胺的需要量大大超过了机体合成谷氨酰胺的能力,使体内的谷氨酰胺含量降低,而这一降低,便会使蛋白质合成减少、小肠粘膜萎缩及免疫功能低下,因此它又称条件性必需氨基酸。 最近发现肠道是人体中最大的免疫器官,也是人体的第三种屏障。前两种屏障是血脑屏障和胎盘屏障。如果肠内没有营养供应,肠道就会营养不良,使肠道的免疫功能减弱与发生细菌相互移位。动物试验证明若动物用无谷氨酰胺的全静脉输液或要素膳补充营养,则动物小肠的绒毛发生萎缩,肠壁变薄,肠免疫功能降低。在静脉输液中提供2%的谷氨酰酶(约氨基酸总量的25%)对恢复肠绒毛萎缩与免疫功能有显著作用。谷氨酰胺在维持肠粘膜功能中的作用对提高免疫能力有一定作用,特别老年人是不可缺少的。 3、老年人如何科学补充氨基酸 老年人对氨基酸的需要量随年龄增长,机体蛋白质总量下降,一位健康老人蛋白质总量为青壮年的60%~70%。这可能与骨骼肌的减少有关,但不能由此认为老年人蛋白质需要减少。老年人体内以分解代谢为主,胃液及胃蛋白酶分泌减少、胃液酸度下降、对蛋白质消化吸收下降,此外热能摄入低、饮食氮存留下降,所以老人蛋白质需要不比成年人的少。一般在正常膳食时,蛋白质摄入~体重可维持氮平衡,~体重可达平衡。据此定出每日蛋白质供给量大致为60~75g,其中1/3为动物性蛋白质。如按蛋白质供热比考虑,以12%~14%为宜。在氨基酸代谢方面研究,提示苏氨酸、色氨酸、蛋氨酸等的需要与青年不同,故必需氨基酸的适宜模
在水质总磷的检测中得到的结果到底是磷酸盐还是总磷?结果当然是总磷了,但在检测过程中,理论上溶液中所含磷会全部氧化成磷酸盐总磷包括溶解的、颗粒的、有机的和无机磷水质总磷的测定 采用钼酸氨分光光度法(国家标准GB11893-89,本标准适用于地面水、污水和工业废水)基本原理:在中性条件下用过硫酸钾(或硝酸-高氯酸)使试样消解,将所含磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性介质中正磷酸盐与钼酸氨反应,在锑盐存在下,生成磷钼杂多酸后,立即被抗坏血算还原,生成蓝色的络合物。
1.水分:燃烧失重法,利用酒精燃烧产生的高温,蒸发土壤中的水份,通过失水量计算土壤中的水分.2.有机质:通过硫酸—重铬酸钾与水稀释热氧化土壤中的有机质后生成的三价铬离子的量的颜色进行比色测试.3.有效氮、磷钾养分应用联合浸提剂提取土壤中的有效氮、磷、钾后,氮应用靛酚蓝比色法、磷用钼锑抗比色、钾用四苯硼钾比浊法进行测定.中性、石灰性土联合浸提剂(北方)的各试剂作用如下:H20:主要浸提氨态氮;Na2SO4:主要浸提硝态氮NaOAc:主要浸提速效钾;NaHCO3:主要浸提速效磷酸性土联合浸提剂(南方)的各试剂作用如下:H20:主要浸提氨态氮:NaF:主要浸提速效磷;Na2S04:主要浸提硝态氮;EDTA:主要浸提钾及微量元素Na0Ac:主要浸提速效钾(二)操作方法(针对YN型土壤肥料测定仪)1.水分测定(1)烧前铝盒重W1.(2)样品(约5g)+铝盒重W2.(3)加5~10ml酒精灼烧,待熄灭后再加5ml酒精灼烧,熄灭后样品+铝盒重W3.(4)计算公式: 水分(%)=(w2-w3)÷(W3-W1)×100%测定25g样+25ml水,搅拌,静置半小时后用pH试纸测定.3.有机质测定(1)空白液制备:吸取水3ml,重铬酸钾溶液10ml,浓硫酸10ml至100ml三角瓶中,摇动半分钟后25℃以上静置20分钟,再加水25ml,吸取10ml于另一三角瓶中,加入缓氧化剂,摇匀备用.(2)标准液制备:吸取的碳标准溶液3ml,其余同空白液制备.(3)待测液制备:称取土壤1g加入三角瓶后加水3ml,其余同空白液制备后过滤.(4)比色:①选择滤光片数值为4,置空白液与光路中,依次按“比色”键,功能切换至1,调整显示至100%.②按“比色”键,功能号切换至3,置标准液于光路中,按调整键使液晶显示值为26.⑧置待测液于光路中,此时显示的读数即为有机质含量(‰).4,速效养分的测定(1)速效养分待测液的制备:称取土壤至100ml三角瓶中,加入土壤浸提剂25ml,震荡5分钟,过滤于三角瓶中.(2)速效磷的测定:分别吸取浸提剂1m1,土壤标准液1ml,土壤待测液1ml于三个小玻璃瓶中,再各加入2ml水,然后依次加入土壤速效磷掩蔽剂5滴,土壤速效磷显色剂5滴,土壤速效磷还原剂1滴,摇匀,10分钟后转移到比色皿中测定.①空白液滤光片选择6,功能切换至1,调整显示至100%.②标准液功能切换至3,调整显示至24.③测定待测液,仪器显示值即为速效磷含量(mg/kg).(3)速效钾的测定:分别吸取浸提剂2ml,标准液2ml,待测液2ml于3个小玻璃瓶中,依次加入土壤速效钾掩蔽剂2滴,土壤速效钾助掩蔽剂6滴,土壤速效钾浊度剂4滴,摇匀,立刻转移到比色皿中测定.①空白液滤光片选择6,功能切换至1,调整显示至100%.②标准液功能切换至3,调整显示至140.③测定待测液,仪器显示值即为速效钾含量 (mg/kg).5.试剂配制(1)土壤浸提剂的配制:取北方土壤浸提剂一袋,溶解后定容至500mL.(2)重铬酸钾溶液的配制:取重铬酸钾8g,溶解后定容至100mL.(3)碳标准溶液的配制:取葡萄糖粉一袋,加水40ml,浓硫酸10ml,定容至 100ml.(4)土壤混合标准液的配制:吸取:土壤混合标准液(储备液)1ml,用土壤浸提剂稀释至100ml.(5)有机质缓氧化剂的配制:取有机质缓氧化剂10g,加水l0mL,搅拌使之溶解,冷却后取上层清液.最好随用随配.二、M3测定法(一)基本原理有效磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼:联合浸提剂中的/LHOAc—/形成了pH 的强缓冲体系,并可浸提出交换性—K、Ca、Mg、Na、Mn、Zn等阳离子;—可调控P从Ca、Al、Fe无机磷源中的解吸;可浸出螯合态Cu、Zn、Mn、Fe等.因此M3法一次浸提,可提取土壤中的有效磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼等多种养分.提取出的磷用钼锑抗比色法测定,钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌用原子吸收分光光度法测定,硼用姜黄素比色法测定,有效氮:有效氮包括氨态氮和硝态氮,用2mol/LKCI提取,提取的氨态氮用靛酚蓝比色法测定,硝态氮用紫外分光光度计在波长210nm处直接测定.(二)操作方法1.有效磷、钾测定(1)浸提:量取风干土壤(过2mm尼龙筛)于塑料杯中,加入浸提剂,在搅拌器上搅拌5分钟.然后干过滤,收集滤液于塑料瓶中.整个浸提过程应在恒温条件下进行,温度控制在25±1℃.(2)定量:测磷时,准确吸取~土壤浸出液(依肥力水平而异)于50ml容量瓶中,加水至约30ml,加入钼锑抗试剂显色,定容摇匀.显色30分钟后,在880nm处比色.如冬季气温较低时,注意保持显色时温度在15℃以上,最好在恒温室内显色,以加快显色速度.测定的同时做空白校正.工作曲线:准确吸取5mg/L P标准溶液0、、、、、,分别放入50ml容量瓶中,加水至约30ml,加入钼锑抗试剂显色,定容摇匀.显色30分钟后,在880nm处比色.测钾时,直接用M3浸出液在原子吸收分光光度计测定. 工作曲线: 准确吸取l00mg/L K标准贮备液0、1、、5,10、15、20ml,分别放入50ml容量瓶中,用Mehlich 3浸提剂定容,摇匀,即得0、2、5、10、20、30、40mg/标准系列溶液.2.有效氮的测定(1)浸提:于塑料杯中,加入/LKCl浸提剂,在搅拌器上搅拌5分钟.然后干过滤,收集滤液于50 ml塑料瓶中.(2)定量:测氨态氮时,取3 ml,滤液,加入4ml.碱性苯酚溶液于样品杯中,再加入10ml次氯酸钠溶液,放置3min后,用分光光度计在630nm处比色测定.同时做空白校正.工作曲线:准确吸取1000mg/LNH4—N标准溶液0、、、、,分别放入100 ml容量瓶中,定容摇匀.测硝态氮时,吸取10mL.滤液在,分别在21Onm和275nm处测读吸光度.A210足N03—和以有机质为主的杂质的吸光度;A275只是有机质的吸光度,因为N03—在275nm处已无吸收.但有机质在275nm处的吸光度比在210nm处的吸光度要小R倍,故将A275校正为有机质在210nm处应有的吸光度后,从A210中减去,即得N03—在210nm处的吸光度(⊿A).不同地区有不同的R值,一般取.
化工专业毕业论文开题报告范文
1.引言
中国有82%的人饮用浅井和江河水,其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的占了75%,受到有机物污染的饮用水人口约亿。长期以来,人们一直认为自来水是安全卫生的。但是,因为水污染,如今的自来水已不能算是卫生的了。一项调查显示,在全世界自来水中,测出的化学污染物有2221种之多,其中有些确认为致癌物或促癌物。从自来水的饮用标准看,中国尚处于较低水平,自来水目前仅能采用沉淀、过滤、加氯消毒等方法,将江河水或地下水简单加工成可饮用水。自来水加氯可有效杀除病菌,同时也会产生较多的卤代烃化合物,这些含氯有机物的含量成倍增加,是引起人类患各种胃肠癌的最大根源。目前,城市污染的成分十分复杂,受污染的水域中除重金属外,还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物,即使是把自来水煮沸了,上述残留物仍驱之不去,而煮沸水中增加了有害物的浓度,降低了有益于人体健康的溶解氧的含量,而且也使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加,因此,饮用开水的安全系数也是不高的。据最新资料透露,目前中国主要大城市只有23%的居民饮用水符合卫生标准,小城镇和农村饮用水合格率更低。水污染防治当务之急,应确保饮用水合格。为此应加大水污染监控力度,设立供水水源地保护区。母亲河黄河1972年第一次断流,1997年断流226天,近700公里河床干涸。海河300条支流,无河不干,无河不臭。华北地下水严重超采,形成面积7万多平方公里的世界上最大的地下水漏斗区,地面下沉,海水入侵。全国668个城市中,有400多个供水不足,100多个严重缺水。上世纪九十年代末以来,土地沙化速度上升到每年3400多平方公里。
更可怕的是,中国水资源总量还在下降。1997年总量为27855亿立方米,而2004年就降到24130亿立方米。从上世纪50年代以来,长江上游20多条河流平均萎缩了。世界自然基金会3月19日发表报告,将长度与水量均为世界第三的长江列入世界面临干涸的10条大河之一。水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量,甚至使生产不能进行下去。水的污染,又影响人民生活,破坏生态,直接危害人的健康,损害很大。目前,人们已意识到不能以破坏生态环境来发展经济,这样的代价太大了。中国已提出社会经济可持续发展和保护人民的身体健康的战略,对整治水域污染采取了一系列强有力的措施。
水污染处理有三种方法:物理法、化学法、生物降解法。
物理法:废水处理方法的选择取决于废水中污染物的性质、组成、状态及对水质的要求。一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法及生物法三大类。
利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。例如用沉淀法除去水中相对密度大于1的悬浮颗粒的同时回收这些颗粒物;浮选法(或气浮法)可除去乳状油滴或相对密度近于1的悬浮物;过滤法可除去水中的悬浮颗粒;蒸发法用于浓缩废水中不挥发性的可溶性物质等[2]。
化学法:利用化学反应或物理化学作用回收可溶性废物或胶体物质,例如,中和法用于中和酸性或碱性废水;萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的“分配”,回收酚类、重金属等;氧化还原法用来除去废水中还原性或氧化性污染物,杀灭天然水体中的病原菌等[2]。
生物法:利用微生物的生化作用处理污水中的.有机物。例如,生物过滤法和活性污泥法用来处理生活污水或有机生产污水,使有机物转化降解成无机盐而得到净化[2]。
长期以来污水多采用活性污泥法处理,也是世界各国应用最广泛的一种生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好的优点。
2.课题名称、专业年级、学生、指导老师
课题名称:三价盐氯化铝对活性污泥降解性能的影响
专业年级:××××级应用化工技术
成 员:×××
指导老师:×××
3.课题内容
①活性污泥的培养
实验室活性污泥培养是利用间歇培养的方法,利用曝气装置向活性污泥曝气,即闷曝,只是通入氧气,隔一段时间进行静置沉淀一小时,然后换水,要加入适量养料培养,如此反复,维持实验所需的活性污泥的浓度。
②三价盐氯化铝对活性污泥降解性能研究方法
水体质量的判断主要是依靠某些指标来表示,包括DO,COD,BOD等。其中COD是“化学需氧量(chemical oxygen demand)”的英文缩写,是反映水体中还原性污染物(包括有机的和无机的还原性物质)的指标。这里就采用COD指标来表示。COD的测定方法有很多种。参照大量文献最总总结出一种测定方法,即往试样中加入已知量的重铬酸钾溶液,在强酸介质中,以硫酸银作为催化剂,经高温消解后,用分光光度法测定COD值。当试样中COD值为100mg/L至1000mg/L,在60020纳米波长处测定重铬酸钾被还原产生的三价铬离子的吸光度,试样中COD值与三价铬离子的吸光度的增加值成正比例关系,将三价铬离子的吸光度换算成COD的值。当试样中COD值为15mg/L至250mg/L,在440±20纳米的波长处测定重铬酸钾未被还原的六价铬离子和被还原产生的三价铬离子两种铬离子的总吸光度;试样中COD值与六价铬离子的吸光度的减少值成正比,和三价铬离子的吸光度的增加值成正比,将总吸光度换算成COD值[3-8]。
配置不同浓度的三价盐氯化铝水样,在回流装置中加热,沸腾一小时后,放入锥形瓶中冷却,而后加入指示剂用而配置好的已知浓度的硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定,记录数据。再重复上述操作,从而研究三价盐氯化铝对活性污泥降解性能的影响。
③验证
通过实验数据,作出不同浓度氯化铝水样的COD值随时间的变化曲线,从而分析三价盐氯化铝对活性污泥降解性能是否有影响。
4.本课题的目的、意义
随着社会的发展,造纸、化工行业都排放大量的工业废水。含重金属的废水污染环境,破坏生态平衡,影响动植物生长,严重危害人类健康。因此,国内外学者都在积极探索和研究一种高效的降解活性污泥的方法。
本文主要研究了废水中不同浓度的氯化铝对活性污泥降解性能的影响,通过测定污泥处理前后工业污水的COD值,研究不同浓度驯化下的活性污泥的生长及对有机物的降解情况,为进一步推广活性污泥在工业中的应用提供有力的数据支持[9]。
5.拟使用的主要试剂和仪器
①试剂:
无水氯化铝(分析纯)、六水合硫酸亚铁铵(分析纯)、重铬酸钾(优级纯)、浓硫酸(分析纯)、硫酸汞(分析纯)、硫酸银(分析纯)、葡萄糖(优级纯)(50g/L)、1,10-邻菲罗琳、蒸馏水等。
②仪器:
智能恒温电热套、鼓泡机、托盘天平、电子天平、圆底烧瓶(250mL)、空气冷凝管、小烧杯(50mL)、量筒(100mL)、量筒(10mL)、量筒(5mL)、锥形瓶(250mL)、离心机等。
6.预期目标
影响活性污泥活性的因素有很多,而本实验只研究不同浓度的氯化铝对活性污泥降解能力是否有影响,因此我们选氯化铝为研究对象,测定污泥处理前后污水的COD值,研究不同浓度氯化铝驯化下的活性污泥的生长及对有机物的降解情况,可以给对于活性污泥降解能力的研究提供一个客观的数据支持,另外在课题实验中还要最大可能的排除氯离子的影响,以达到一个客观准确的测量结果。
7.阶段性工作
第4~5周 文献查阅。
第6周 完成开题报告及文献综述,制定实验方案。
第7周 准备实验室,领取仪器和药品,配制所需试剂。
第8~14周 按实验方案完成实验,同时总结试验过程中的不足,以及实验过程中的现象和结论,记录并处理数据。
第15~16周 整理数据,制表画图,撰写毕业论文。
第17周 论文答辩
参考文献
[1] 崔衍立.城市污水处理常用方法比较研究[J].内江科技,2010.
[2] 殷实.浅谈活性污泥在废水处理中的应用[J].环境研究与监测,2010,(2) :23-24.
[3] 孙惠修.排水工程.第四版.北京:中国建筑工业出版社,1999:105-107.
[4] 苏振中.CODcr与BOD5的相关性研究[J].黑龙江环境通报,2010,34 (2):75-78.
[5] 顾凤妹.李秀霞.重铬酸钾法测定COD影响因素分析[J].小氮肥,2009,37 (3):18-20.
[6] 李国刚,王德龙.生化需氧量BOD测定方法综述[J].中国环境监测,2004,20 (2):54-57.
[7] 肖肖,陈英姿.BOD5测定的影响因素分析[J].化学工程与装备,2009,9:176-177.
[8] 王锐刚.活性污泥法除磷动力学研究[D].中国矿业大学环测学院,2009:9-11.
[9] 徐航.COD重铬酸钾分析法相关问题的探讨[J].化学工程与装备,2010,6: 171-172.
总铬需要把3价铬氧化成6价格测定,6价格可以直接测;当然干扰肯定要消除的,你搜一下吧!很好找1、GBT 7466-87 水质 总铬的测定 高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼分光光度法2、GB 7467-87 水质 六价铬的测定 二苯碳酰二肼分光光度法
Y=0.0037X+0.0424
Y:吸光度;
X:镉含量(μg)
Y=0时,X=11.46μg
水样中镉的浓度为:11.46/20*1000=573μg/L
例如:
线性回归就可以了,用科学计算器或EXCL均可。
最简单的就是在坐标纸上画就可以了。
y=ax-b
x:吸光度
y:镉的浓度值(加入标准液的)
扩展资料:
吸收系数与入射光的波长和光通过的物质有关。只要光的波长固定,同一物质的吸收系数就保持不变。
当一束光通过一个吸光物质(通常是溶液),溶质吸收光能,光的强度降低。吸光度是一个物理量,用来测量有多少光被吸收。
吸光度是A。
A=ABC,其中A为吸收系数,单位L/(g·cm),B为光在样品中通过的距离(通常为比色皿的厚度),单位cm,C为溶液浓度,单位g/L。
一个=发射极耦合逻辑
影响吸光度的因素是b和c。A是一个相对于溶质的常数。此外,温度通过影响C来影响A。
应用化学是介于理科与工科之间的一门理工结合型学科,应用化学专业的毕业生可服务的社会领域非常广泛。下面是我为大家整理的应用化学毕业论文,供大家参考。
摘要:在完善应用化学实验教学内容改革的同时,继续加大了对实验教学设备的调研与采购。着重按照现行企业运行模式中的方式,采用一些先进的小型化设备与仪器,让学生在实验操作技能锻炼的同时,熟悉设备与仪器的使用,这为学生进入企业能尽快投入到工作中奠定一定的基础。
关键词:应用化学;实验
1应用化学实验课程现状
从实验教学内容来看,大体上分为三个部分:其一,典型的物质合成,占实验教学内容的,从教学范畴上属于有机化学实验教学内容,不利于学生应用化学实验的开展;其二,系列产品的配制实验偏多,占实验教学内容的,咋一眼看上去,内容较为丰富,但都属于同一范畴,造成实验类型单一;其三,提取类实验,占实验教学内容的20%,操作方法基本上相同,很难体现出应用化学实验的真正目的。另外,从学科与地方经济发展的角度考虑,包头隶属于稀土产业的主产地,国家中长期发展纲要中,把内蒙古定位成国家重要的能源基地,尤其是在化工行业中尤为突出。然而,从应用化学实验教学内容来看,并没有突出化工行业中典型流程的分离,脱离了地方产业的发展,违背了应用化学实验在人才培养方法中的重要地位。同时,从大的环境来看,高校从事应用化学专业相关的人员很多,但在这个领域中具有技术型的人才偏少,往往因设备、技术和资金等原因只停留在理论阶段,很难实现校企合作,时间长了,理论就会偏离实践。鉴于以上原因,我校化学学院在12版人才培养方案修订的同时,着重对应用化学实验教学内容进行了改革,强化高校与地方产业的联系,重点突出校企合作平台建设,丰富应用化学实验教学内容。
2应用化学实验课教学内容改革
实验教学课时的变动
按照化学学院12版人才培养方案的修订,对于应用化学实验教学内容修订正处于尝试与完善阶段,在人才培养方案修订的同时,兼顾多方面考虑,将原有应用化学实验90课时,缩减为35课时,并且由原来的两学期变成一学期。在应用化学实验教学内容完善并走向正常化运行时,进一步修订补充应用化学实验教学课时,真正实现应用化学实验教学对应用化学专业学生走向社会的需求。
实验教学内容的转换
对于应用化学实验教学内容的改革,我们在吸收原有实验教学内容的基础上,积极与周边化工企业、煤化工企业和环保局等多次接触,一方面了解这些企业岗位群体的实际需求以及对毕业生的要求,另一方面积极学习这些企业对化工原料、煤化工以及环境监测等方面的技术,组织相关专业任课教师依据应用化学实验课程改革要求,结合企业生产环节,充分调研,再通过相关文献检索与其他院校开设应用化学实验教学内容进行对比,初步对应用化学实验教学内容梳理为四个方面。就稀土元素分离与提取模块而言,学生在掌握基本无机化学实验的基础上,通过分层次教学手段,强化学生实验技能的培养,建立与地方稀土企业的密切联系,如与当地金蒙稀土集团有限公司和稀土研究院搭建校企合作平台,让学生形成实验—实践—再实验三者循环模式(见图1),杜绝因课堂实验教学的单一性和程序化给学生实验造成不良的惯性学习习惯。煤化工实验模块,也是应用化学实验尝试引入教学环节的新举措。最近几年来,随着包头新型煤化工企业相继入驻,对煤化工类的人才需求越来越多,学校也非常重视与这些企业的联系,每年利用化工专业见习和专业实习机会,加大拓展实习基地的建设,目前已经与内蒙古乌海化工、鄂尔多斯大陆新区的煤制天然气和煤制油等大型企业建立了良好的合作关系。有必要尽快将煤化工实验模块引入到课堂教学中,除建立以理论教学促进实验教学体系以外,还应建立以实践基地建设来完善实验教学的新模式。既丰富学生教学实验内容,又能为相关用人企业培养具有专业背景的人才,实现学校与企业,企业与学生,学生与学校互利双赢的金三角格局。环境检测与分析模块是结合当前国家重视环境保护,促进生态环境建设而提出的。包头具有丰富的煤炭资源,新型的能源化工企业规模正在逐步扩大,对节约资源、实现环境与效益双赢的意识也越来越高,环境治理与检测相关专业的人才也逐步受到重视。但从现实来看具有这方面的专业人才相对匮乏。为此我们在应用化学实验教学中加大环境监测与分析方面的教学内容,进一步拓宽学生视野,掌握一定的专业技能,为社会输送可用人才。
实验教学设备的完善
在完善应用化学实验教学内容改革的同时,继续加大了对实验教学设备的调研与采购。着重按照现行企业运行模式中的方式,采用一些先进的小型化设备与仪器,让学生在实验操作技能锻炼的同时,熟悉设备与仪器的使用,这为学生进入企业能尽快投入到工作中奠定一定的基础。对于一些大型的、一时无法满足教学实验的仪器,采取积极与临近科研院所沟通的形式,转移课堂教学,通过现场学习的方式进一步完善应用化学实验教学体系。目前,按照我校12版人才培养方案的修订,结合多方面的努力,应用化学实验教学内容已经修订完成。以11级的学生作为研究对象,正在实施运行当中,根据学生的反馈与实际教学效果,反响很理想。当然,在实际实验教学中也发现一些问题,正在积极总结经验,争取进一步完善应用化学实验教学改革。
参考文献
1、应用化学专业建设与实践研究张群正化工高等教育2004-09-30
2、走理工融合之路 培养应用化学专业高素质创新人才杨屹; 陈咏梅; 白守礼; 许家喜; 李蕾; 李保山中国大学教学2013-07-15
摘要:经过近几年的建设,我们制定了明确的课程建设目标和规划,建立了较为完善、科学的课程体系,做到了理论联系实际,课内课外结合,既传授知识和技能,又培养学生的应用能力和综合素质。
关键词:应用化学;仪器
1仪器分析实验课程设置
课程设计理念
“仪器分析实验”是应用化学专业必修的基础课程之一,它是分析化学不可分割的重要组成部分。通过本课程的学习,学生比较系统地掌握仪器分析的基本理论和操作,能根据不同仪器的性能、不同分析对象选择合适的分析方法。能够运用分析技术解决生产和科研的实际问题,并初步具备从事仪器分析方面研究工作的方法与能力。为此,我们的设计理念是“夯实基础,综合训练,创新提高,实践应用”。“夯实基础”要求所有学生都要完成基础性实验,加深理解仪器分析的基本原理,掌握大型仪器的使用方法;“综合训练”是指每个学生必须完成部分综合性实验,能够综合运用所学的知识和各种仪器分析测定实际样品,掌握常用的样品前处理方法;“创新提高”是指学生自主选择1-2个创新性实验,课下完成,针对生产生活实际中的某个问题,查阅文献,设计实验方案,优化实验条件,得到产品,进行表征或测定,并评价其使用效果,无论成功与否,都要给出合理的解释。通过这样的训练,可以培养学生的问题意识和创新能力,为下一步毕业论文和今后的研究生学习奠定基础。“实践应用”是指学生通过见习实习,加深理解课堂上所学的知识;更重要的是利用学到的基本理论和分析方法去解决生产生活中遇到的实际问题,增强综合应用能力。
课时安排
在2011版应用化学专业培养方案中,仪器分析实验在第5学期与仪器分析课同时开设,安排在无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验等基础课程之后,48学时,开设12个实验项目,教学大纲提供了26个项目,其他实验项目作为开放实验,供有兴趣的学生课下完成。
课程体系
近年来,我们紧紧围绕应用型人才和创新型人才培养目标,按照仪器分析实验的要求,课程组以教育部精品课程建设宗旨为指导,以学生实验能力和创新能力培养为切入点,对仪器分析实验课程目标和教学内容进行了一系列改革,形成了相对独立的由基础性、综合性与创新性实验以及实践实训构成的课程新体系,体现了从易到难、从简单到综合、从基本技能训练到创新能力养成的认知发展规律。
(1)基础性实验
共有8个基础性实验,其中6个为必做实验。该类实验针对基本的分析方法,选择常用的仪器,开设较为简单的实验,目的是让学生学习和掌握大型仪器的使用方法和基本操作,了解仪器的基本结构,学会记录和分析处理数据,为养成良好的科学素养打下基础。通过第一层次的实验,强化了学生的动手能力和操作技能,并为后续实验奠定了基础。
(2)综合性实验
2个综合性实验为学生必做实验,其余10个为选做实验。综合性实验包括样品前处理和分析测定两部分。目的是让学生进一步熟悉原有仪器的使用,学习新型仪器的操作,如气质联用仪、液质联用仪、X-射线衍射仪等,掌握常用的样品前处理方法,培养学生综合运用知识解决问题的能力。
(3)创新性实验
该类实验难度较大,教师精选生产生活实际中的问题,只给出实验要求。学生必须进行社会调查、查阅文献、设计方案、独立完成实验、分析数据、得出结论。这类实验以开放性实验开出,与大学生创新训练项目、教师科研课题相结合,培养学生的创新能力和科研意识。
(4)实践实训
为了实现应用型人才的培养目标,课程组非常重视学生的实践实训工作,积极开展第二课堂。结合环保主题开展临沂市水质调研、土壤中重金属污染情况的调查,对水质的各种指标和土壤中重金属离子的含量进行测定。学生查阅文献设计方案,不同小组可以选用不同的仪器进行测定,进一步熟悉气相色谱仪、液相色谱仪、ICP-OES光谱仪、原子吸收光度计和原子荧光光度计的使用,掌握样品的前处理方法。比较不同小组的测定结果,并与国家标准对照,确定水或土壤是否被污染。2011年,我们组织的临沂大学沂河水质调研团获山东省暑期“三下乡”社会实践优秀服务队。充分利用现有的实习基地组织学生进行参观学习或实习,在实践中开阔视野,学习了解先进的分析仪器。学生在学习仪器分析之前,接触到的分析仪器都是玻璃仪器,复杂一点的就是紫外-可见分光光度计,所以对于大型仪器非常陌生。开始新课前,我们组织学生分组到仪器分析实验室和分析测试中心,见识将要用到的大型仪器,对于学校没有的较先进的仪器,就带学生去实习单位参观,了解分析化学的应用领域,大型仪器在现代分析中的重要地位,明确仪器分析要解决的问题,让学生带着实际问题学习,增强学习的目的性和针对性,提高学习效果。教学结束时,部分有兴趣的学生,可以再去实习基地见习或实习1~2周,用学到的知识去解决问题,对实际样品进行处理和测定,深刻体会学有所用、学有所成的道理。大四下学期,所有的学生都要去基地实习2-3个月,实习期间,学生进行系统的训练,从设计方案,到优化条件,最终建立一种灵敏度较高、选择性较好的分析方法,或者对已有的方法进行改进,在校内教师和基地老师的指导下完成毕业论文。
2仪器分析实验课程内容
为了适应不断发展变化的社会需求和人才培养需要,我们积极吸收行业企业参与课程内容和课程体系改革,临沂市环境监测站、临沂市出入境检验检疫局、临沂市产品质量监督检验所、临沂市药品检验所等监测部门、山东金正大生态工程股份有限公司、鲁南制药集团股份有限公司、天津药明康德新药开发有限公司、山东潍坊润丰化工有限公司等企业对仪器分析实验项目的设置提出了修改建议。我们主要从以下几方面对实验内容进行了修订。
从生产生活实际出发选择实验内容
仪器分析实验教学的内容要贴近生活、生产实际,强调知识的应用和内容的开放性,这样才能激发学生的好奇心,从而引起对实验的兴趣。讨论问题不能一味地从理论知识开始,应注重从与知识相关的应用和技术以及社会的角度进行思考,从项目(主题)及应用性的问题出发,根据需要合理选择实验内容。例如:在原子吸收分光光度法中就可以选择头发中微量元素含量的测定,双波长紫外分光光度法测定复方磺胺甲恶唑片中磺胺甲恶唑含量,循环伏安法可以选择各种饮料中葡萄糖含量的测定,既保证了实用性,又增加了前处理的内容。对于社会上出现的一些热点问题将其有选择性地融入仪器分析实验教学中,如假药的检测、苏丹红及三聚氰胺的分析等此类探索研究性实验,作为开放性实验,对一些有浓厚兴趣且基础较好的学生单独开放。学生通过实验可以体会到仪器分析实验在社会生产和生活中的巨大作用,以及给社会生活带来的便利,并且认识到,如果不合理地利用科学技术,它会给人类带来危害,甚至是灾难,让学生关注与科学有关的社会问题,增强社会责任感。
删除陈旧的内容,增加新技术新方法
传统的仪器分析实验内容多是一些验证性和低层次的常规实验,与现代实验方法技术和现实应用等相差较远,无法调动学生学习实验课的兴趣和积极性。在实验课的教学过程中,必须结合科学发展前沿介绍本学科的新理论、新方法,以及本学科与其他相关学科的关系。以基础理论为主线,以典型的实验为重点,以实际操作为核心,在集中讲授研究成熟、应用性广泛的仪器方法的同时,要让学生通过查阅文献,掌握现代仪器理论的最新动态,了解本学科涌现的新知识、新技术、新方法,使学生受到现代科学技术的熏陶。基于这一想法,我们增加了有关新仪器、新方法、新技术的实验,如“吹扫捕集-气相色谱/质谱法测定水中苯系物的组成”、“松果菊中组分的LC/MS分析”、“流动注射化学发光法检测DNA”、“基于纳米金比色分析法测定中药材中的汞离子”等。
提高综合性实验和创新性实验的比例
不少学生希望老师把更多的思维空间留给他们,让他们有独立思考的机会。为此我们尝试把学生的一些基础实验设计成研究型实验,把科学前沿领域的知识引入学生实验中来,增加创新性实验,旨在调动学生的积极性,培养学生的综合能力。例如“HPLC法测定中药材提取物和克林霉素磷酸酯注射液中抑菌剂含量”、“叶绿素的提取分离及叶绿素金属络合物的合成与鉴定”、“固相萃取-HPLC检测土壤中的三嗪类除草剂”等。通过实验,学生很好的掌握了样本的提取与预处理,以及气相色谱、液相色谱、紫外-可见分光光度计、原子吸收分光光度计等仪器的使用和注意事项,初步具备了实验方案制定的能力,并对现代仪器的原理、结构和操作有了更深一步的了解。
及时将教师的科研成果转化为实验内容
课程组教师坚持以教学为中心,教学与科研相互促进,积极开展科研工作,形成了几个较为稳定的研究方向:生命化学分析、纳米改性与传感、环境分析、天然产物分离与分析。课程组充分利用科研优势推动教学改革和实验内容的更新,部分教师的研究成果已经成为仪器分析实验的重要组成部分。例如,“流动注射化学发光法检测DNA”来源于生命化学分析研究方向,“毛细管电泳法测定阿司匹林中水杨酸的含量”、“松果菊中组分的LC/MS分析”等实验项目来源于天然产物分离与分析方向,“基于纳米金比色分析法测定水中的汞离子”、“稀土掺杂TiO2光催化剂制备及光催化活性的研究”来源于纳米改性与传感方向,“土壤中砷的形态分析”,“金属离子印迹聚合物的制备及水中镉离子的测定”等实验项目来源于环境分析化学方向。这些实验项目的实施,既完善了实验教学体系,又充实了实验内容,有助于学生了解科学研究的过程,激发参与教师科研课题的热情。
3结语
经过近几年的建设,我们制定了明确的课程建设目标和规划,建立了较为完善、科学的课程体系,做到了理论联系实际,课内课外结合,既传授知识和技能,又培养学生的应用能力和综合素质。紧跟学科发展前沿,力求教学内容科学先进,及时把新型的仪器手段、分析方法和教师的教学科研成果引入教学。教学过程中灵活运用多种教学方法,调动学生学习的积极性和主动性,学生的学习兴趣明显增强,动手能力和解决问题的综合能力显著提高,在各种大赛和科技活动中取得了优异的成绩。在山东省大学生化学实验技能大赛中获一等奖4人、二等奖7人、三等奖1人;在“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛中获二等奖5人、三等奖6人;6名学生获山东省优秀学士学位论文;27人在省级以上期刊发表学术论文;2012年,14人获国家级大学生创新训练计划项目,16人获校级大学生创新训练计划项目。
参考文献
1、浅谈应用化学专业实验教学改革与实践李凡修; 孙首臣; 邓仕英; 李克华实验室研究与探索2014-04-15
原子吸收光谱法在环境常规监测中的应用 西南科技大学分析测试中心 张伟〔摘要〕原子吸收光谱分析法(AAS)在环境分析化学中广泛使用。本文简述了近年来AAS在环境常规监测中的应用进展。〔关键词〕原子吸收光谱法环境监测应用原子吸收光谱法(AAS),因其灵敏度高、干扰小、精密度高、准确性好及分析速度快、测试范围广等诸多优点,在环境分析化学中广泛使用。20世纪80年代末,国家环保局在《环境监测技术规范》中的地表水和废水、大气和废气、生物测定部分,就将原子吸收光谱法列为《环境监测技术规范》中有关金属元素的标准分析方法。1.水环境监测适时地对地表水质量现状及发展趋势进行评价,对生产和生活设施所排废水进行监视性监测是常规环境监测的两项基本任务。原子吸收光谱分析主要应用于水环境中重金属的监测。龙先鹏[1]采用火焰原子吸收光谱法直接测定水中微量铜、铅、锌、镉元素的含量,在范围内,被测元素浓度与吸光度呈线性关系,相关系数不小于;最低检出限分别为、、、,相对标准偏差分别为、、、;该方法对标准样品的测试结果与国家标准方法基本一致,相对偏差均不大于。张美月等[2]以二乙胺基二硫代甲酸钠为配位剂、Triton X-114为表面活性剂,采用浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定水样中的痕量镉,检测限为μg/L,富集倍数为55,加标回收率为98%-102%;分离富集方法简单、安全、快捷,结果令人满意。陆九韶等[3]利用Al3+与Cu(Ⅱ)-EDTA发生定量交换反应,通过测定水相残余铜,从而间接测定水和废水中的铝。在线富集是原子吸收光谱检测分析发展的热点之一。高甲友[4]用含黄原脂棉的微型柱对试样中的Cd2+在线富集、盐酸洗脱后,采用火焰原子吸收光谱法在线测定水中的镉离子。富集50 mL溶液时此方法灵敏度可提高68倍。陈明丽等[5]用溴化十六烷基三甲胺(HDTMAB)改性的天然斜发沸石微填充柱,建立了顺序注射在线分离富集电热原子吸收法测定水中Cr(Ⅵ)及铬形态分布的方法;测定铬的检出限达到μg/L,精密度。用本法测定标准水样GBW08608中的铬,所得结果与标准值相符。冷家峰等[6]对螯合树脂富集-火焰原子吸收光谱法测定天然水体中痕量铜和锌的在线富集条件、干扰因素等进行研究,在线富集倍数达到两个数量级,在灵敏度与石墨炉原子吸收光谱法相当情况下,提高了测定准确度。痕量金属元素化学形态的分析比单纯元素的分析要复杂、困难得多,除要求测定方法灵敏度高、选择性好外,还要求分离效能高。联用技术,特别是色谱-原子吸收光谱联用,综合了色谱的高分离效率与原子吸收光谱检测的专一性的优点,是解决这一问题的有效手段。刘华琳等[7]自行设计了一种紫外在线消解氢化物发生接口,并将高效液相色谱-紫外在线消解-氢化物发生原子吸收联用仪器(HPLC-UV-HGAAS)用于砷的形态分析,以砷甜菜碱、砷胆碱、亚砷酸盐(As(Ⅲ))及砷酸盐(As(V))等进行了分离测定,实现了将分离后不能直接用于氢化物发生的大分子,通过紫外“在线”消解成小分子砷化合物的目的。李勋等[8]采用电化学氢化物发生与原子吸收光谱联用技术有效地实现了无机砷的形态分析。在电流为 A和1A条件下,As(III)和As(V)在0-40μg/L浓度范围内均呈良好的线性关系。As(III)和As(V)检出限分别为μg/L和μg/L;该方法成功应用于食用鲜牛奶中无机砷的形态分析。2.土壤、底泥和固体物分析景丽洁等[9]采用微波消解法预处理待测土壤,火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤消解液中的锌、铜、铅、镉、铬5种重金属。土壤中锌、铜、铅、镉、铬的相对标准偏差分别为、、、和。方法简便、灵敏、准确,适用于污染土壤中重金属含量的测定。卢卫[10]采用悬浮液进样平台石墨炉原子吸收法测定土壤的痕量汞,精密度为,检出限达到×10-12g。宫青宇[11]采用直接固体进样、添加基体改进剂技术测定土壤中重金属铅含量,避免了土壤中复杂基体的影响,实现了土壤样品中铅的快速分析。王北洪等[12]采用了“硝酸-氢氟酸-过氧化氢”三酸消化体系和密封高压消解罐法对土壤样品进行消化,以原子吸收光谱法测定其中的铜、锌、铅、铬、镉。结果表明:采用该法测定土壤中的重金属时,测定结果准确可靠,实验条件易于控制,能够满足环境监测分析的要求,可以作为一种可行的土壤重金属元素分析方法。程滢等[13]把河流底泥经过氢氟酸和高氯酸消化,用火焰原子吸收法测定其中的铜,获得较好的结果。王畅等[14]利用流动注射系统中串联的阴、阳离子交换微型柱分离、NH4NO3+抗坏血酸和H2SO4两种洗脱液同时逆向洗脱,实现了对底泥可利用态铬中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)同时在线分离和原子吸收光谱法测定。在交换时间2 min,洗脱50 s,Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)回收率分别为和。此法对实际样品中不同价态铬进行测定,铬回收率可达95%。Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的检出限和最大相对标准偏差分别为μg/L、和μg/L、。王霞等[15]用冷原子吸收光谱法测定固体废物浸出液中的汞含量,检出限为μg/L,回收率在91%-101%之间。方法简便快速,线性范围宽。3.大气环境质量监测邹晓春等[16]以微孔滤膜采样、钯或镍作改进剂,用石墨炉原子吸收光谱法测定居住区大气中硒,检出限为,线性范围为0-50ng/mL,回收率;其中砷对测定硒有一定干扰,其它金属元素对测定无干扰。邹晓春在此基础上又对居住区大气中的镍进行了测定,检出限为 ng/mL,线性范围为0-35 ng/mL,回收率为,其他金属元素对测定镍未见明显干扰[17]。冯新斌等[18]对原有的光谱仪器进行简单改装,建立了两次金汞齐-冷原子吸收光谱法测定大气中的微量气态总汞的方法,检出限达到;100μL饱和汞蒸气连续测定结果表明其相对标准偏差<。在汞量范围内标准工作曲线线性关系良好。并且运用该法,对贵州省万山汞矿、丹寨汞矿、清镇汞污染农田、省农科院和中国科学院地球化学研究所等地大气气态总汞进行了测定。综上所述,原子吸收光谱法在环境监测分析中应用取得了不少成果,但在应用范围上还有待扩大,如在污染物的化学形态研究上尚待深入等。总之,随着环境监测事业的发展,原子吸收光谱法因具有其它方法所不能比拟的优势,必将在环境化学分析中展现广阔的应用前景。参考文献〔1〕龙先鹏.火焰原子吸收分光光度法直接测定水中微量铜、铅、锌、镉〔J〕.化学分析计量,2008,17(1):53-54.〔2〕张美月,李越敏,杜新等.浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定水样中的痕量镉〔J〕.河北大学学报(自然科学版),2009,29(4):407-411.〔3〕陆九韶,覃东立,孙大江等.间接火焰原子吸收光谱法测定水和废水中铝〔J〕.环境保护科学,2008,34(3):111-113.〔4〕高甲友.流动注射在线富集-火焰原子吸收光谱法测定水中痕量镉〔J〕.冶金分析,2007,27(1):61-63.〔5〕陈明丽,邹爱美,仲崇慧等.改性沸石填充柱在线分离富集电热原子吸收法测定水中铬(Ⅵ)及铬的形态分布〔J〕.分析科学学报,2007,23(6):627-630.〔6〕冷家峰,高焰,张怀成等.在线鳌合树脂富集火焰原子吸收光谱法测定天然水体中铜和锌〔J〕.理化检验-化学分册,2005,41(8):556-560.〔7〕刘华琳,赵蕊,韦超等.高效液相色谱-在线消解-氢化物发生原子吸收光谱联用技术〔J〕.分析化学,2005,33(11):1522-1526.〔8〕李勋,戚琦,薛珺等.电化学氢化物发生与原子吸收光谱联用对鲜牛奶中无机砷的形态分析〔J〕.食品研究与开发,2007,28(11):121-123.〔9〕景丽洁,马甲.火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤中5种重金属〔J〕.中国土壤与肥料,2009,(1):74-77.〔10〕卢卫.悬浮液进样平台石墨炉原子吸收法测定土壤中痕量汞〔J〕.化学工程与装备,2009,(3):100-101.〔11〕宫青宇.直接固体进样-石墨炉原子吸收法测定土壤中铅含量〔J〕.内蒙古科技与经济,2009,6:69.〔12〕王北洪,马智宏,付伟利.密封高压消解罐消解-原子吸收光谱法测定土壤重金属〔J〕.农业工程学报,2008,24():255-259.〔13〕程滢,张莘民.火焰原子吸收分光光度法测定鱼内脏及河流底泥中的铜〔J〕.环境监测管理与技术,2003,15(2):28-30.〔14〕王畅,谢文兵,刘杰等.流动注射分离-原子吸收光谱法测定底泥中生物可利用态Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ〔)J〕.分析化学,2007,35(3):451-454.〔15〕王霞,张祥志,陈素兰等.冷原子吸收光谱法测定固体废物浸出液中汞〔J〕.光谱实验室,2008,25(5):981-984.〔16〕邹晓春,李红华,徐小作.居住区大气中硒的原子吸收光谱法研究〔J〕.现代预防医学,2004,31(6):879-880.〔17〕邹晓春.石墨炉原子吸收光谱法测定居住区大气中镍〔J〕.职业与健康,2000,16(6):36-37.〔18〕冯新斌,鸿业汤,朱卫国.两次金汞齐-冷原子吸收光谱法测定大气中的微量气态总汞〔J〕.中国环境监测,1997,13(3):9-11.