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一、问题的提出
义务教育课程标准实验教科书《化学》九年级上册（人民教育出版社）P37通过两个实验探究了二氧化锰对过氧化氢分解的催化作用。[实验2-5]（1）在试管中加入5 mL5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，木条是否复燃？（2）向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管。观察发生的现象（如图1所示）。[实验2-6]待实验2-5的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，观察发生的现象。
上述探究过程中存在的不足之处：
1.[实验2-6]一般是在[实验2-5]所用的试管中继续实验，所以虽然观察到的现象和[实验2-5]的实验（1）相比，产生气泡的速率明显比较快，但是如果和[实验2-5]的实验（2）相比，由于加入的过氧化氢溶液被稀释，所以产生气泡的速率并不相同，所以通过[实验2-5]的实验（2）和[实验2-6]的对比不能充分说明二氧化锰在反应前后性质不变这一特点。
2.在实验过程中都是通过视觉的观察来定性地判断反应的快慢，对二氧化锰的催化效果体现得不明显。
3.由于实验室常用的二氧化锰是粉末状，从反应后的溶液中分离出来比较困难，所以对催化剂需要满足的三个条件之一——反应前后质量不变，验证起来比较困难。
鉴于上述原因，我们通过研究，对这一探究过程进行了改进。
二、实验装置和实验药品的改进设计
1.块状二氧化锰的制作：将水泥和二氧化锰粉末按照质量为1：4的比例混合均匀，加入适量水搅拌呈糊状，然后用手（戴上一次性手套）捏成黄豆粒大小的颗粒，阴干24小时以上，用水冲掉表面的粉末，再晾干备用。
2.实验装置的设计（如图2所示）。
三、实验过程
[步骤一]称量0.5 g块状二氧化锰装入D中，在A、B中分别加入5 mL和10 mL5%的过氧化氢溶液，在E、F中装满水，按如图所示将装置连接好。
[步骤二]将A、B中的过氧化氢溶液各5 mL分别同时注入到C、D中，可以观察到：D中产生气泡的速率明显比C中快，而且在相同时间内进入到N中的水明显比M中多。待C、D中反应完毕后，用带火星的木条伸入到集气瓶E、F中，可看到木条复燃。说明二氧化锰可以加快过氧化氢的分解速率。
[步骤三]将D中反应后的液体排放到烧杯H中，在F中重新装满水，将B中剩余的5 mL过氧化氢溶液加入到D中。可以观察到D中仍然迅速产生气泡，且进入到N中水的量与步骤二中相同。说明二氧化锰在反应前后性质没有发生变化。
[步骤四]将D中反应后的液体排放到烧杯H中，并从D中取出块状的二氧化锰，干燥、冷却后称量，其质量仍为0.5 g。说明反应前后二氧化锰的质量没有发生变化。
四、实验改进后的优点
1.改进后的实验通过排出水的体积由定性变为半定量的方法观察二氧化锰的催化效果，使实验结果更具说服力。
中学化学教材中有许多演示实验，其内容的呈现形式一般是实验过程、方法和实验仪器、药品的文字说明以及实验装置、实验方法的图示。教材呈现出来的这些内容是演示实验的简约方案，不是演示实验的全部，它只是帮助教师教学的一个例子，是教师教学的参考，教材中演示实验的过程方法不是对教师教学的限制和规定，而是教师教学的样本。教学实践表明，如果对教材呈现的演示实验不进行加工处理而照本应用于课堂教学，有些时候演示实验很难发挥其最佳教学效果或者根本达不到演示实验的目的。要想让演示实验发挥应有的作用，教师就需要认真思考演示实验教学中的关键性的问题——演示实验表现的内容、操作的方法和教学的语言，本文以二氧化锰催化过氧化氢分解演示实验为例加以说明。
一、过氧化氢催化分解演示实验
在王祖浩教授领衔主编的沪教版九年级化学和苏教版高中化学教材中都有过氧化氢加入二氧化锰催化剂催化发生分解反应的演示实验。
沪教版九年级化学中过氧化氢的催化分解实验如下[1]：
利用图2-9的实验装置，把稀的双氧水(6%的过氧化氢溶液)从分液漏斗慢慢加入装有二氧化锰粉末的锥形瓶中，收集一集气瓶放出的气体，用带火星的木条伸入集气瓶中。
研究表明，在双氧水制取氧气的反应中，加入二氧化锰能加速双氧水的分解。在反应前后，二氧化锰的质量保持不变，化学性质也没有发生变化。这种在化学反应中能增大化学反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质称为催化剂。
苏教版高中化学教材《化学反应原理》中过氧化氢的催化分解实验如下[2]：
向A、B、C、D 4支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，再向试管中分别加入2～3滴洗涤剂，向试管A中加入2～3滴FeCl3溶液，向试管B中加入少量MnO2粉末，向试管C中加入一小块新鲜的动物肝脏，D试管留作比较用。观察、比较4支试管中发生的实验现象，并试着分析导致实验现象差异的原因。
实验表明，催化剂对化学反应速率有显著影响。催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率。如图2-10所示，没有催化剂参与的反应，活化能(Ea')较大，则反应的速率较小;而有催化剂参与的反应，活化能(Ea)较小，因此反应速率较大。
从初高中催化剂的教学要求和教材呈现的文本材料我们可以看出，同样都是过氧化氢的催化分解实验，但用来说明的问题是不同的，初中教材中的实验用来说明催化剂的概念即什么样的物质是化学反应的催化剂，而高中教材中的实验用来说明不同催化剂对过氧化氢的分解催化效果不同和催化剂改变化学反应速率的原因。因此，过氧化氢催化分解演示实验在不同时期教学的角度和关注点是不同的。
二、演示实验教学应关注的问题
1. 演示实验的演示内容
教材中的演示实验都承载着课堂教学中知识的、技能的、方法的等多方面的教学任务，课堂上演示实验要把它所承担的任务全部完成，就要求在实验演示的过程中让其能展现的内容全面表现出来，让学生全方位观察体验。
催化剂是初中化学中的重要概念，教学要求是认识催化剂的基本特征。课堂教学中关于催化剂的演示实验就要能充分体现出催化剂具有的特征，让学生通过现象充分体验到催化剂的特点，要达到这一要求，演示实验的现象就要能表现出催化剂改变了化学反应的速率，而反应后物质的质量和化学性质没有发生变化，让学生在观察、比较中得出对催化剂的认识。过氧化氢催化分解实验的现象是知识层面的，实验过程的体验和现象的观察、结论的获取是技能、方法层面的，初中化学教学中通过二氧化锰催化过氧化氢的分解实验一定要让学生切实感受到催化剂具有的特征，让学生在知识、技能、方法上有所收获，还要为高中化学中催化剂的教学铺垫，即催化剂改变化学反应速率，但不能改变化学反应的方向，让学生在观察比较中意识到不是加入催化剂反应才发生。
高中阶段《化学反应原理》中催化剂的教学是初中化学学习的深入，目的是让学生认识催化剂加快化学反应速率的原因和不同催化剂的催化效果，因此，高中化学过氧化氢的催化分解反应的演示实验就应该能从现象上表现出催化剂加入改变了化学反应的过程，最终催化剂没有发生变化，从而达到演示实验的教学效果。
明确了实验要突出表现的内容，演示实验围绕着要突出表现的内容设计，让演示实验把教学需要的信息都呈现出来，演示实验才是有效的。做到这一点需要教师认真钻研教材研究演示实验，透彻理解文本材料，精心设计选择演示实验优化实验的做法。
2. 演示实验的演示方法
演示实验的操作方法需要精心设计安排，否则演示实验只能成为课堂教学的点缀，让学生看些热闹、有些新奇而已，很难达到预想的结果。
对于二氧化锰催化过氧化氢分解的实验，按照沪教版九年级化学教材中的方法进行演示实验，学生只是感受到过氧化氢接触到二氧化锰产生了大量的氧气，其它的可以说一无所获，实验中并没有现象能说明催化剂改变化学反应的速率、反应前后质量和化学性质都没有发生变化，学生也只能被动接受MnO2是双氧水分解的催化剂的观点，对MnO2催化双氧水分解后的质量和化学性质没有发生变化是半信半疑。MnO2是加快了双氧水的分解速率还是使常温下本没有进行的过氧化氢的分解反应发生了?MnO2有没有发生反应?MnO2的质量有没有改变?固体物质还是不是MnO2?这些方面的问题对学生认识催化剂的概念和分析物质是否是催化剂产生着影响。 按照苏教版高中教材中的实验方法进行教学演示，学生同样是只能看到过氧化氢在不同物质存在的情况下，生成氧气的速率加快了且加快的速率不同，也没有感受到催化剂改变了化学反应的过程，而最终质量和化学性质都没有发生变化。演示实验的形式不同了，但与学生在初中从实验中得到的体验没有什么不同，仍然是被动的接受催化剂改变化学反应过程的结论。
从沪教版九年级化学教材关于催化剂的演示实验本身来看，虽然不能把催化剂全部的特点显现出来，但实验的方法得当也可以减少学生理解催化剂的困难。我们可以这样来实验演示：
首先用一支试管取2mL6%的双氧水，让学生认真观察双氧水中产生的细小的气泡，感知过氧化氢在没有加入二氧化锰前就可以发生分解，但速率很慢;然后向锥形瓶中加入二氧化锰时，让学生体会到加入的量很少;连接装置后，通过分液漏斗滴加过氧化氢，既让学生观察产生气体的速率加快和感知气体的收集检验上，还要在气体收集满瓶和检验后锥形瓶已不在产生气体时，再向锥形瓶中滴加过氧化氢，锥形瓶中又产生气体，反复这样的操作几次，通过加入少量二氧化锰使大量过氧化氢分解，让学生体验二氧化锰没有在过氧化氢生成氧气时消耗，而是一直存在并发挥着催化作用。这样一来，学生对二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂的认知就变得顺理成章了。
苏教版高中教材《化学反应原理》中关于催化剂的演示实验，要体现出教学需要的现象，需要对实验的方法进行必要的加工改造。过氧化氢分解的催化剂有很多，经过实验研究，我们发现FeCl3溶液对过氧化氢分解的催化作用十分明显，更重要的是，借助FeCl3溶液催化过氧化氢分解实验中出现的现象，可以把催化剂在反应过程中的变化表现出来，帮助学生完整地认识催化剂的催化原理。
课堂教学时，比较了不同物质的催化效果后，再引导学生观察FeCl3催化过氧化氢分解的实验。首先让学生观察FeCl3溶液的颜色，学生看到FeCl3溶液呈黄色，接着在试管中取2mL黄色的FeCl3溶液，然后用胶头滴管向FeCl3溶液中滴加数滴5%的过氧化氢溶液，学生可以观察到试管中产生了大量气泡，并且在产生气泡的过程中溶液变为红色，当试管中的气体逸出液体平静下来后，液体又恢复为黄色。再用胶头滴管向试管中滴加5%的过氧化氢，结果又出现了上述的实验现象。学生观察到这样的实验现象，自然明白FeCl3作为催化剂参与了化学反应，改变了反应过程，化学反应速率加快但最终FeCl3没有变化。
我们可以看出，演示实验的做法对提高演示实验的教学效果是十分重要的，同样的演示实验，不同的做法，学生的收获不同。
3. 演示实验的教学语言
笔者除了设计了合适的演示实验的操作方法之外，在演示实验的教学过程中还要有恰当的指导性语言的引领，才能启发学生思考演示实验中教师的每一个表情、动作、操作、步骤的用意，让学生去发现演示实验要揭示的问题，在演示实验的教学中获得知识、领悟方法。演示实验中的引导性用语一般是针对实验内容和实验要得到的结论设计的、富有启发性、引导性的问题或陈述语，演示实验教学的指导用语应该围绕演示实验解决的问题设计，要有针对性，富有启发引导作用。
在进行初中化学催化剂的教学时，二氧化锰催化过氧化氢分解的演示实验，可以设计下面的引导性语言、问题：
(1)仔细观察或轻轻摇动盛有过氧化氢的试管观察，你看到什么现象?该现象说明了什么问题?
(2) 将过氧化氢滴入锥形瓶后有什么现象出现?能试着猜想产生这种现象的可能的原因吗?
(3)过氧化氢反复多次滴入锥形瓶时，你又有什么发现?对此发现的认识是什么?
(4)通过上面的实验，能看出二氧化锰在过氧化氢分解中的作用吗?
高中化学催化剂的教学时，二氧化锰催化过氧化氢分解的演示实验，可以设计下面的引导性问题：
(1)请认真观察实验中出现的现象，并对它们加以描述。
(2)在初中催化剂学习的基础上，对此现象你有怎样的感悟。
(3)FeCl3溶液中多次滴加过氧化氢的现象是什么，这种现象说明了什么。
(4)通过这些实验，你对催化剂加快化学反应的速率有什么见解吗?
教师演示实验操作和现象配合教学过程中这些引导性的语言、问题，让学生在观察思考和分析归纳中获得了对催化剂较为全面的认识。
指导用语的运用要适时，有的语言和问题应在演示实验前给出，指导学生对实验的观察和思考，有的要在实验中提出，这样更能引起学生对问题的注意，有的要在实验后抛出，让学生对实验全面深入分析，防止实验结束学生思维即停止的情况。
演示实验富有丰富的教学内涵，需要我们思考的问题有很多。我们只有对教学材料深入研究，才能让演示实验发挥它应有的教学功能。
关键词： 酶活性 PASPORT传感器 过氧化氢酶 pH
《普通高中生物课程标准（实验）》明确提出了“倡导探究性学习”的基本理念，注重学生动手能力的培养，同时也关注学生的学习兴趣及严谨科学态度的形成。传统的高中生物实验常常因为设备不够精良而导致实验现象不够明显或实验数据不够精确，从而无法达到理想的实验效果。PASPORT传感器的出现解决了这一难题，为高中生物的实验教学的改进提供了有利的条件。
1.实验原理
酶是催化特定化学反应的蛋白质或RNA。过氧化氢酶是一种催化过氧化氢分解为水和氧的酶，是一种蛋白质，最适pH是6.8，易受酸或碱的影响，在过酸或过碱的情况下其分子结构会遭到破坏，导致失活。本实验将用PASPORT传感器中的绝对压强传感器记录过氧化氢酶催化过氧化氢反应导致的压强的细微变化。
2.实验器材
计算机，数据采集器，绝对压强传感器，250ml锥形瓶三个，磁力搅拌器，搅拌棒，橡皮塞，100ml量筒，移液管。
3.实验步骤
3.1连接仪器。
1）取出绝对压强传感器附件，将橡皮管的两端分别连接快速释放连接器和软管连接器，并将软管连接器插入橡皮塞中，如图1所示。
2）将橡皮管尾部的释放连接器与压强传感器接口相连接，扭紧，上锁，如图2所示。
3）将绝对压强传感器连接到数据采集器，并将数据采集器连接到计算机，它将自动启动PSAPORT窗口。
3.2加入药品。
1）取一个250ml锥形瓶，小心放入搅拌棒。
2）用100ml量筒分别量取20ml3%H2O2和80ml的蒸馏水，再依次加入250ml锥形瓶中，并将锥形瓶放至磁力搅拌器上，如图3。
3）将磁力搅拌器调至最高，温度调为35℃。
4）用移液管量取2ml的过氧化氢酶到锥形瓶里，用已连接好的橡皮塞塞紧锥形瓶口。
3.3数据采集。
1）在计算机上的Datastudio里，按启动按钮收集数据，150S后停止数据的采集。
（注意：若还未到150S，瓶内压强大幅增大将橡皮塞顶飞掉时即可停止数据的采集。）
2）运行结束后，将橡皮塞拔出，彻底清洗搅拌棒。
3.4改变pH，重复操作。
将上述步骤2）中的80ml蒸馏水依次分别换成20ml1mol/LHCl+60ml蒸馏水和20ml0.1mol/LNaOH+60ml蒸馏水，重复上述步骤，收集数据，检测酸和碱对过氧化氢酶活性的影响。
4.实验结果与分析
根据酶活性实验得出过氧化氢酶+H2O2、过氧化氢酶+H2O2+酸与过氧化氢酶+H2O2+碱的O2（KPA）-T（S）如图4。
由图4可知，在中性pH附近，反应速度最快，最大压强为107KPa。在酸性和碱性pH附近，反应速率较慢，最大压强分别为103KPa、104KPa。
在中性pH附近，过氧化氢酶的催化效率最高，当pH变化时，无论是偏酸或偏碱都会影响过氧化氢酶的活性，导致过氧化氢的分解减慢甚至几乎不分解，所以图4中绝对压强（酸）和绝对压强（碱）的曲线变化不大，最后趋于平缓。通过观察实验过程发现由过氧化氢酶催化过氧化氢生成的O2起的泡泡量在三种pH环境的情况下没有明显区别，如若不使用绝对压强传感器测量其压强的变化，几乎看不出上述三种不同PH环境对过氧化氢酶活性的影响，实践证明：使用绝对压强传感器能增加学生探究出不同pH梯度对过氧化氢酶活性影响的可能性，使实验的探究更多样化，更精确，并且用数据说明问题比传统的实验方法得出的结果更具说服力。
5.实验建议
5.1快速完成实验
进行本实验时，在各种因素的影响下，不免存在一定的误差。例如温度的控制上，本实验设计的温度是35℃，利用搅拌器可设固定温度35℃，但是当实验进行过久时，温度会有一小范围的上升，但基本保持35℃，此时出现一定的误差，为了降低误差，使实验更为精确，应该尽量快速完成实验。
5.2提早熟悉实验仪器
此实验的使用器材较为复杂，连接不当或其使用方式不熟悉会使测量的数据出现一定的偏差，应尽可能在课前让学生熟悉使用部分仪器，避免出现课堂实验操作混乱致使实验结果偏差。
单位时间内用等量的过氧化氢酶催化H2O2时产生的氧气较多，会使瓶内的绝对压强变化更为明显。因此，在不同的pH中过氧化氢酶催化过氧化氢产生氧气引起瓶内的绝对压强的差异也更为显著，实验结果更加明了。
5.4用常见材料替代过氧化氢酶
过氧化氢酶较贵，用于学生做实验很不划算，根据前人的研究我们了解到过氧化氢酶存在于很多动植物细胞中，例如常见的土豆、新鲜的肝脏中都具有丰富的过氧化氢酶，我们可以使用这些常见的材料代替过氧化氢酶进行实验。当然，还可以组织探究不同材料中的过氧化氢酶的最适pH是否一致。
6.结语
生物传感器的引进具有时代特征。生物传感器从诞生以来，虽然只有20多年的历史，但已在医疗、工农业生产、环保、人工智能、生物学领域里进行了卓有成效的应用［1］。在此，生物传感器的引进使得生物实验课更加高效，并且数据比较精确，得到的曲线也非常合理。比如在探究酶活性实验实践时我们就提过使用绝对压强传感器的一个好处是：用目测的方法难以观察出在酸或碱及控制实验中所产生的氧气的量的差异，而绝对压强传感器则能灵敏地测量出由于氧气的量不同而产生的压强差异。这说明绝对压强传感器的使用能使实验更为具体化以及理性化，这是传统教学无法比拟的。但是，实验中学生长期如此操作，其生物学实验的操作能力及生物绘图能力必然会下降，这些都与《普通高中生物学课程标准（实验）》的能力要求相违背［2］。所以，在使用生物传感器时要慎重，应该在实验的设计上注意与传统实验有机结合，扬长避短，合理搭配。
参考文献：
有专家的“科学解释”，有专业机构的检测数据，结论还符合蜂蜜爱好者的预期，于是，“蜂蜜用冷水冲才有营养”毫不意外地得到了广泛传播。然而，这完全是一个混淆视听的“科学谣言”。
蜂蜜的主要成分是糖水和水，微量成分中有一些酶。这些酶为什么存在于蜂蜜中还不完全清楚，但它们的生物学功能是很明确的。蜂蜜中主要的酶有五种：淀粉酶、蔗糖酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和酸性磷酸脂酶。淀粉酶的作用是把淀粉切成小分子，蔗糖酶把蔗糖水解成葡萄糖和果糖，葡萄糖氧化酶把葡萄糖转化成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢酶把过氧化氢分解成水和氧气，而酸性磷酸酯酶把磷酸酯进行水解。不管这些酶被加热后是否会失去活性，吃到肚子里都要经过胃酸和蛋白酶的攻击，保留活性的难度并不比被开水烫来得低。而且，即使有一部分能够经历重重考验到达下消化道，也无法被吸收进入血液，也就无法实现生理功能――“营养价值”或者“保健功能”，这都只是想象。
那么，如果它们中有一些“幸运儿”达到了肠胃还保持着催化活性，是不是就能“帮助消化”从而具有“营养价值”了呢？答案依然是否定的。首先，淀粉酶和蔗糖酶是人体也会正常分泌的物质，来自于蜂蜜的那点含量对于人体无异于沧海一粟。葡萄糖氧化酶产生的过氧化氢，对人体甚至有害无益。而且，过氧化氢酶和酸性磷酸酯酶所催化的反应，都不是正常消化所需要的，也就更谈不上“帮助消化”。
蜂蜜行业的确曾经把“酶值”作为衡量蜂蜜品质的指标之一。这个检测的理论基础，是蜂蜜中含有一定量的淀粉酶，而糖中不含。如果有人通过掺入糖的方式来造假，蜂蜜的酶值就会变低。此外，如果对蜂蜜进行了加热处理，或者长时间储存，酶值也会下降。所以，这个指标的设立是通过测定淀粉酶活性的值，来判断蜂蜜是否存在掺假或者经过了加热处理。也就是说，淀粉酶含量只是一个用来推测蜂蜜“历史清白”的指标，淀粉酶本身并不具有什么营养价值。用开水把它降低，或者用冷水让它保留，都没有营养上的意义。虽然这个指标曾经很常用，但在现实使用中，用它来判断蜂蜜品质并不靠谱。作为一个评判指标，需要指标高低和品质之间有明确的关系――比如酶值，理想是“酶值高，表明蜂蜜好；酶值低，则蜂蜜不好”。但是，蜂蜜中的淀粉酶含量会受到各种因素的影响，有的蜂蜜天然酶值就高，而有的天然就低――用这个指标来判定优劣，那些天然酶值低的“好蜂蜜”就无辜中枪了。更重要的是，淀粉酶并不难获得，在掺糖造假的时候也完全可以加一点进去，想要多高的酶值都可以得到。
除了主要成分糖和水，蜂蜜中还有一些微量成分，蜂蜜爱好者们相信这些“微量成分”具有特别的功效。科学界和蜂蜜产业都对这些“微量成分”和传说中的各种功效很感兴趣，各种各样的研究也极多。然而，迄今为止，只有抗菌作用能够得到科学证据支持。蜂蜜是葡萄糖和果糖的混合物。在适当的条件下，前面提到的葡萄糖氧化酶能把葡萄糖氧化成葡萄糖酸，并释放出过氧化氢。过氧化氢俗称双氧水，是常用的杀菌剂。蜂蜜中还含有过氧化氢酶，其作用却是把过氧化氢分解成水和氧气。一个要产生过氧化氢，一个要分解过氧化氢――在这对冤家的矛盾统一中，不同的蜂蜜也就有了不同的抗菌能力。此外，蜂蜜中还可能含有一些其他的抗菌成分，比如新西兰的麦卢卡蜂蜜，就定义了一个“麦卢卡活性因子”（UMF）。它的化学成分是甲基乙二醛，本身也是一种常见的化学试剂。过氧化氢和甲基乙二醛等抗菌成分的存在，使得蜂蜜在外用涂抹的时候有一定的抗菌效果。其实过氧化氢和甲基乙二醛都不是麦卢卡特蜂蜜特有的，只是很多蜂蜜的研究都用它来做试验而已。麦卢卡蜂蜜把它定义成了自己的标准，不过是成功的营销策略而已。
除了外用时的抗菌功效，蜂蜜厂家和爱好者们津津乐道的其他“功效”都“没有被证实”――就像有人说树林里有兔子，一拨又一拨的人去找过，但都无功而返。我们依然只能说“没有兔子存在的证据”，至于“到底有没有兔子”，人们还是只能通过“信”或者“不信”去解决。
[摘要] 目的 探讨依达拉奉对肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡的影响及NF-κB和白介素-6（IL-6）、白介素-8（IL-8）表达。 方法 体外培养肺泡Ⅱ型上皮细胞，用过氧化氢氧化应激建立肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡细胞模型，将细胞分为对照组、过氧化氢组、依达拉奉-过氧化氢组。用MTT法检测依达拉奉对肺泡Ⅱ型上皮细胞增殖能力的影响，流式细胞仪检测依达拉奉对氧化应激肺泡Ⅱ型上皮细胞细胞凋亡的影响，采用ELISA试剂盒及谷胱甘肽（GSH）、脂质过氧化物（MDA）试剂盒检测IL-6、IL-8及GSH、MDA含量，用Western-blot方法检测氧化应激肺泡Ⅱ型上皮细胞中的NF-κB蛋白表达。 结果 依达拉奉-过氧化氢组细胞生长抑制率为（22.3±3.1）%，明显低于过氧化氢组[（37.5±2.4）%]，差异有统计学意义（P < 0.05）。依达拉奉-过氧化氢组MDA含量低于过氧化氢组，GSH含量高于过氧化氢组，差异均有统计学意义（P < 0.05）。依达拉奉-过氧化氢组IL-6、IL-8含量低于过氧化氢组，差异均有统计学意义（P < 0.05）。依达拉奉-过氧化氢组细胞凋亡率[（14.67±0.50）%]明显低于过氧化氢组[（38.88±0.80）%]，差异有统计学意义（P < 0.05）。过氧化氢+依达拉奉组NF-κB蛋白水平（2.106±0.012）低于过氧化氢组（4.216±0.127），差异有统计学意义（P < 0.05）。 结论 依达拉奉具有抑制氧化应激后所诱导肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡、下调NF-kB和IL-6、IL-8表达的作用。
[关键词] 依达拉奉；氧化应激；核因子-κB；白介素-6；白介素-8；肺泡Ⅱ型上皮细胞；凋亡
[中图分类号] R563 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2014）03（a）-0008-05
Effects of Edaravone on apoptosis and the expressions of NF-κB， IL-6， IL-8 in lung epithelial type Ⅱ cells
WANG Yuanyuan1 CAO Jian2 CHEN Qin1 OUYANG Xianguo1 SONG Guoliang1
1.Department of Cardiology， the Third Hospital of Nanchang City， Jiangxi Province， Nanchang 330009， China； 2.Department of Anesthesiology， the Second Affiliated Hospital of Nanchang University， Jiangxi Province， Nanchang 330006， China
[Abstract] Objective To explore the effects of Edaravone on apoptosis and the expressions of NF-κB， IL-6， IL-8 in lung epithelial type Ⅱ cells. Methods Lung epithelial type Ⅱ cells were cultured in vitro， the apoptosis of lung epithelial type Ⅱ cells model was established by hydrogen peroxid. Lung epithelial type Ⅱ cells were divided into three groups： control group， hydrogen peroxide group and edaravone-hydrogen peroxide group， lung epithelial type Ⅱ cells was treated by edaravone. The proliferation rate of lung epithelial type Ⅱ cells were detected by MTT； the apoptosis rate of lung epithelial type Ⅱ cells was determined though flow cytometry； the expression of IL-6， IL-8， GSH， MDA was detected by ELISA kit， GSH kit， MDA kit， the NF-κB protein expression after edaravone treatment was examined through Western-blot. Results Cell growth inhibition rate in edaravone-hydrogen peroxide group [（22.3±3.1） %] was lower than that in hydrogen peroxide group [（37.5±2.4） %]， the difference was statistically significant （P < 0.05）. MDA content in edaravone-hydrogen peroxide group was lower than that in hydrogen peroxide group， GSH content in edaravone-hydrogen peroxide group was higher than that in hydrogen peroxide group， the differences were statistically significant （P < 0.05）. IL-6， IL-8 content in edaravone-hydrogen peroxide group was lower than that in hydrogen peroxide group， the difference was statistically significant （P < 0.05）. Cell apoptosis rate in edaravone-hydrogen peroxide group [（14.67±0.50） %] was lower than that in hydrogen peroxide group [（38.88±0.80） %]， the difference was statistically significant （P < 0.05）. NF-κB protein level in edaravone-hydrogen peroxide group （2.106±0.012） was lower than that in hydrogen peroxide group （4.216±0.127）， the difference was statistically significant （P < 0.05）. Conclusion Edaravone can inhibit lung epithelial type Ⅱ cells apoptosis against -oxidative stress and down-regulate the expressions of NF-κB and IL-6， IL-8.
[Key words] Edaravone； Oxidative stress； NF-κB； IL-6； IL-8； Lung epithelial type Ⅱ cells； Apoptosis
急性肺损伤发病过程中，细胞因子可能通过抑制炎症细胞凋亡延长炎性反应时间，促进肺泡上皮细胞凋亡而参与急性肺损伤的炎性反应过程[1]。肺泡Ⅱ型上皮细胞是肺部特异性细胞，可以分泌肺泡表面活性物质，能降低肺泡表面张力，对稳定肺泡形态有一定作用。Ⅱ型细胞又是肺泡的储备细胞，当肺上皮遭受损害，会导致其增生，它是急性肺损伤发病过程中的重要效应细胞[2]。依达拉奉目前研究表明具有清除自由基，抑制氧化性应激，抑制细胞凋亡，可用于治疗氧化应激介导细胞凋亡的神经退行性疾病[3]。本研究通过建立氧化应激诱导肺泡Ⅱ型上皮细胞细胞凋亡模型，探讨依达拉奉对肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡的影响及其与炎症因子的关系。
1 材料与方法
1.1 材料
RPMI1640培养基HEPES，四氮唑蓝（MTT），二甲基亚砜（DMSO）小牛血清（Gibico公司），IL-6，IL-8 ELISA试剂盒：武汉博士德公司。AnnexinⅤ-PI凋亡检测试剂盒（北京宝赛生物技术有限公司），碱性磷酸酶（AP）显色底物，anti-NF-κB，小鼠单抗辣根酶标记兔抗山羊IgG；anti-β-actin山羊单抗（SantaCruz产品）。依达拉奉（先声药业）。
1.2 人肺泡Ⅱ型上皮细胞的培养及诱导氧化应激
人肺泡Ⅱ型上皮细胞由南昌大学第二附属医院呼吸内科实验室冻存。细胞用含10%小牛血清的RPMI1640培养液在5%CO2，37℃，饱和湿度的细胞培养箱培养，细胞呈贴壁生长，用0.25%的胰酶和0.02%EDTA（1∶1）消化传代，用于实验的细胞均处于指数生长期。根据文献[4]报道方法，分别选用0.1、0.5、1.0 mmol/L过氧化氢（H2O2）处理肺泡Ⅱ型上皮细胞24 h。实验分为对照组（无H2O2处理的肺泡Ⅱ型上皮细胞）、过氧化氢处理的过氧化氢组及依达拉奉（20 μmol/L）-过氧化氢处理的依达拉奉-过氧化氢组。
1.3 肺泡Ⅱ型上皮细胞体外生长活性的检测（MTT法）及谷胱甘肽（GSH），脂质过氧化物（MDA）含量测定
取指数生长期的肺泡Ⅱ型上皮细胞，分别用生理盐水及各浓度过氧化氢（0.1、0.5、1.0 mmol/L）处理，采用0.25%胰蛋白酶消化，以不含细胞的培养液做空白对照。以1×104/孔的密度接种于96孔板，每孔设3个复孔。观察肺泡Ⅱ型上皮细胞贴壁后，加入20 μmol/L依达拉奉，置于孵箱（37℃，CO2）培养24、48、72 h。再加入MTT 20 μl显色，吸弃孔内上清液，每孔加入DMSO，震摇15 min溶解结晶，用酶联免疫仪测490 nm处的吸光度（A490）值。肺泡Ⅱ型上皮细胞生长抑制率=（1-实验组平均A490值/对照组平均A490值）×100%。采用GSH试剂盒，MDA试剂盒检测GSH、MDA含量。
1.4 酶联免疫吸附试验
人肺泡Ⅱ型上皮细胞按1×104/孔接种于96孔板上，分为对照组、氧化应激组、依达拉奉-过氧化氢组，培养结束后收集上清，根据预实验结果对上清进行适当稀释，按ELISA试剂盒说明进行试验。
1.5 AnnexinV-PI
双标记法分析肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡率。如上法收集氧化应激组及药物处理72 h后各组细胞，将细胞收获后，用磷酸盐缓冲液（PBS）洗涤1次，-20℃ 75%乙醇固定过夜，取出离心收集细胞，PBS洗涤2次，加入10 g/L Rnase 37℃孵育15 min，再加入碘化丙锭（PI）染色30min，尼龙网过滤，采用流式细胞仪检测细胞凋亡，采用CELIQUEST 软件分析早期细胞凋亡率。
1.6 Western blot法检测NF-κB蛋白水平
取对照组、过氧化氢组、依达拉奉-过氧化氢组细胞，加入细胞裂解液，提取总蛋白，收集上清液，考马斯亮蓝法进行担保定量。SDS-PAGE分离样品后电泳转移至硝酸纤维膜上，TBST常温下封闭过夜后，分别加入anti-NF-κB小鼠单抗（一抗）、室温下免疫沉淀1 h，加入辣根酶标记兔抗山羊IgG（二抗）2 h。洗膜，显色。用Gel-ProAnalyzer分析软件分析通道蛋白的灰度值。
1.7 统计学方法
采用统计软件SPSS 15.0对数据进行分析，正态分布计量资料以均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用方差分析，两两比较采用LSD-t检验。计数资料以率表示，采用χ2检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 依达拉奉对肺泡Ⅱ型上皮细胞生长增殖能力的影响
过氧化氢氧化应激处理肺泡Ⅱ型上皮细胞后，过氧化氢组细胞生长抑制率为（37.5±2.4）%，明显高于对照组的（3.8±0.8）%，差异有高度统计学意义（P < 0.01），氧化应激可以导致细肺泡Ⅱ型上皮细胞的增殖能力下降。依达拉奉干预后，依达拉奉-过氧化氢组细胞生长抑制率为（22.3±3.1）%，与过氧化氢组比较，细胞生长抑制率下降，差异有统计学意义（P < 0.05），细胞的增殖能力较前升高。提示依达拉奉-过氧化氢组可以改善氧化应激对肺泡Ⅱ上皮细胞的细胞抑制，提高细胞增殖能力。见表1。
表1 各组肺泡II型上皮细胞抑制率比较（%，x±s）
注：对照组比较，*P < 0.01；与过氧化氢组比较，#P < 0.05
2.2 依达拉奉对肺泡Ⅱ型上皮细胞脂质过氧化物、谷胱甘肽水平的影响
MDA是脂质过氧化的分解产物，是反映组织氧化损伤水平的指标之一。GSH在细胞内能清除过氧化物代谢产物，阻断脂质过氧化连锁反应，从而起到保护细胞结构和功能的作用。本实验提示，过氧化氢处理后，与对照组比较，细胞产生MDA显著增加，差异有高度统计学意义（P < 0.01），细胞在氧化应激后，细胞损伤程度明显增加。过氧化氢处理后，与对照组比较，GSH含量显著下降，差异有高度统计学意义（P < 0.01），氧化应激可以通过减少谷胱甘肽对细胞的保护作用引起细胞损伤。经依达拉奉处理后，与过氧化氢组相比，MDA含量下降（P < 0.05），GSH含量升高（P < 0.05），提示依达拉奉可以通过增加谷胱甘肽含量，清除过氧化物代谢，从而减少细胞氧化损伤水平。见表2。
表2 各组脂质过氧化物、谷胱甘肽水平比较（x±s，n = 6）
注：与对照组比较，*P < 0.01，与过氧化氢组比较，#P < 0.05；MDA：脂质过氧化物；GSH：谷胱甘肽
2.3 依达拉奉对肺泡Ⅱ型上皮细胞IL-6、IL-8含量的影响
对照组IL-6、IL-8含量较低，过氧化氢组IL-6、IL-8表达升高，提示氧化应激可以诱导炎症因子IL-6、IL-8释放。依达拉奉处理24 h后，可以减少炎症因子表达，改善氧化应激损伤，炎症因子IL-6、IL-8含量下降，与过氧化氢组比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。见表3。
表3 依达拉奉对氧化应激后肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌IL-6
和IL-8的影响（ng/L，n = 6，x±s）
注：对照组比较，*P < 0.01；与过氧化氢组比较，#P < 0.05；IL-6：白介素-6；IL-8：白介素-8
2.4 依达拉奉对氧化应激后肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡率的影响
通过流式细胞仪检测，对照组、过氧化氢组、过氧化氢-依达拉奉组细胞的凋亡率分别为（4.97±0.40）%、（38.88±0.80）%、（14.67±0.50）%，氧化应激对肺泡Ⅱ型上皮细胞产生细胞损伤，细胞凋亡率明显增加，在依达拉奉处理后，可以减轻细胞膜脂质过氧化连锁反应和炎性反应，减少细胞损伤，从而减少细胞凋亡。见表4。
表4 依达拉奉对氧化应激后肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡率的影响（%，x±s）
注：与对照组比较，*P < 0.01；与过氧化氢组比较，#P < 0.05
2.5 依达拉奉对肺泡Ⅱ型上皮细胞细胞NF-κB蛋白水平的影响
过氧化氢处理建立氧化应激模型后，NF-κB在细胞外刺激下被激活，过氧化氢组肺泡Ⅱ型上皮细胞细胞NF-κB蛋白水平增高，与对照组比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。依达拉奉干预后，过氧化氢-依达拉奉组NF-κB蛋白水平与过氧化氢组比较有所下降，差异有统计学意义（P < 0.05），可以抑制炎性反应。见表5。
表5 各组细胞NF-κB蛋白水平的影响（x±s）
注：与对照组比较，*P < 0.01；与过氧化氢组比较，#P < 0.05
3 讨论
目前认为，急性肺损伤是机体过度炎性反应导致肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞广泛破坏的结果。急性肺损伤时出现的表面活性物质衰竭的共同的病理特点是肺泡的机械性损伤和肺泡Ⅱ型上皮细胞的过度凋亡[5]。
本研究通过氧化应激建立肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡模型，通过MDA及GSH试剂盒检测MDA、GSH水平，MDA是脂质过氧化的分解产物，是反映组织氧化损伤水平的指标之一。GSH在细胞内能阻断脂质过氧化连锁反应，从而起到保护细胞结构和功能的作用。近年来发现细胞凋亡过程中具有还原性GSH耗竭现象，GSH水平与细胞凋亡密切相关。实验发现过氧化氢处理后，肺泡Ⅱ型上皮细胞GSH含量下降，MDA升高，差异均具有统计学意义。氧化应激损伤诱导了细胞凋亡，细胞生长抑制率增加，细胞凋亡率升高。
NF-κB是一种重要的核内转录因子，在细胞炎性反应、免疫反应以及细胞凋亡等过程中起着重要的作用。NF-κB通常处于非激活状态，当受到细胞外刺激，在IKK酶的激活作用下磷酸化，启动调节炎症因子，本研究发现氧化应激可激活NF-κB，诱导产生多种促炎症细胞因子（如IL-6，TNF-α、IL-1、IL-8等）[6-7]，加重促炎性和抗炎症细胞因子之间的失衡。
IL-8是中性粒细胞重要的趋化因子，是炎症性疾病的重要介质，在抗感染、免疫反应调节以及抗肿瘤方面有重要作用。IL-8对特异性和非特异性的免疫细胞具有强烈的趋化作用，其中主要是对嗜中性粒细胞的趋化和激活作用，导致细胞变形反应，释放溶酶体，形成超氧化物，从而促进炎性反应[8-9]，对淋巴细胞和嗜碱性粒细胞也有趋化作用。IL -6可上调内皮细胞的ICAM-1，并使内皮表达E-选择素，使中性粒细胞黏附于血管内皮细胞表面，形成小栓子，导致微循环障碍[10-11]，还能促进中性粒细胞氧化反应，从而使中性粒细胞在炎性反应部位数量增多，延缓中性粒细胞的凋亡，超氧阴离子释放增多，加重炎性反应[12-13]。
本研究通过氧化应激建立肺泡Ⅱ型上皮细胞的凋亡模型，发现氧化应激诱导细胞凋亡的同时，炎症因子IL-6、IL-8、NF-κB表达增高，而采用依达拉奉干预后，细胞凋亡减少，IL-6、IL-8、NF-κB表达下降。
由此推测，采用双氧水对肺泡Ⅱ型上皮细胞进行处理后，氧化应激激活了NF-κB的表达，进而启动了IL-6、IL-8等炎性因子的表达，从而导致一系列的炎性反应和内皮通透性增高，构成了肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡的物质基础。
而依达拉奉是一种强效的新型羟自由基清除剂，经单电子转移作用清除自由基，通过自由基中间体转化，变为稳定的氧化产物[14-15]。可以减轻中性粒细胞浸润及细胞膜脂质过氧化连锁反应，抑制脂质自由基生成，促炎细胞因子表达下调[16-17]。
因此依达拉奉干预后，不仅可以通过自由基清除功能减轻氧化应激的作用，减少氧化应激对NF-κB的活化影响，还有可能直接影响NF-κB、IL-6、IL-8的表达抑制炎性反应的影响，减轻凋亡。此外，有研究证实，NF-κB上调可促进部分细胞存活基因和凋亡抑制基因表达，或活化持续性生长信号，从而保护细胞免于调亡[18-19]。本研究显示，NF-κB下调，IL-6、IL-8表达下调，细胞凋亡减少。提示肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡受炎症因子的影响更加明显，而NF-κB下调所致凋亡基因升高在肺泡Ⅱ型上皮细胞凋亡处于次要地位，其具体机制还需要进一步深入研究。
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【关键词】 抗衰老药(中药 芦荟 花粉 大鼠
Protective effects of capsules of the Chinese aloe flower powder for senile in rats
ABSTRACT:OBJECTIVETo investigate the protective effects of capsules of the Chinese aloe flower powder for senile induced by Dgalactose in rats.METHODSThe senile models of rats were established by subcutaneous injections of Dgalactose， and after 31 days of intragastric administration with capsules of the Chinese aloe flower powder， SOD activities， MDA contents， hydrogen peroxidase and LDH activities in serum were assayed.RESULTSThe activities of SOD and hydrogen peroxidase were increased by capsules of the Chinese aloe flower powder， meanwhile the contents of MDA and activities of LDH were decreased.CONCLUSIONThe capsules of the Chinese aloe flower powder have a obvious antisenile effect induced by Dgalactose.
Key words:antiaging drugs(TCD);aloe;pollen;rats
芦荟中含有芦荟多糖，其乙酰化甘露聚糖通过多潜能细胞发挥免疫调节及抗癌抗病毒作用［1］.花粉所含有的维生素E、维生素C、硒及锌等抗氧化成分可阻止氧化脂质的形成，加快新陈代谢，调节内分泌功能，提高机体应激能力，从而起到强身健体和抗衰老的作用.本实验建立了大鼠衰老模型，探讨了芦荟花粉胶囊的抗衰老作用.
1 材料与方法
1.1 材料 实验动物取Wistar大鼠，雌雄各半，体重为180～220g，由延边大学医学部实验动物科提供.药物与试剂：芦荟、花粉及人参皂苷为市售品；D半乳糖为上海试剂二厂产品；SOD，MDA，过氧化氢酶及LDH试剂盒均购自南京建成生物工程研究所.KA1000型台式离心机为上海安亭科学仪器厂产品;JCS500型电子称为中日合资上海东昌·大和衡器有限公司产品;恒温水浴箱为上海博迅医疗器械厂产品.
1.2 方法 取50只大鼠，雌雄各半，随机分为5个组，分别为正常组、模型组、阳性对照组、芦荟花粉小剂量组及大剂量组.皮下注射给予除正常组外其余各组大鼠D半乳糖75mg/kg，灌胃给予阳性对照组大鼠100mg/kg人参皂苷，芦荟花粉胶囊小剂量组及大剂量组分别灌胃给予100、200mg/kg芦荟花粉胶囊，正常组及模型组大鼠灌胃给予适量生理盐水，每日1次，连续3d.第31日空腹采血，测定血清SOD，LDH，过氧化氢酶活性及MDA含量.结果用SPSS10.0统计软件进行单因素方差分析，均为双侧检验，α取0.05.
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2 结果
2.1 芦荟花粉胶囊对衰老大鼠血清SOD活性及MDA含量的影响 由表1可见，大剂量组大鼠血清SOD活性与阳性对照组及模型组比较均明显升高，MDA含量均明显降低，相比较均有显著性差异（P＜0.01）.表1 芦荟花粉胶囊对衰老大鼠血清SOD活性及MDA含量的影响
2.2 芦荟花粉胶囊对衰老大鼠血清过氧化氢酶及LDH活性的影响 由表2可见， 芦荟花粉胶囊大、小剂量组大鼠血清过氧化氢酶活性明显升高，LDH活性明显降低，与模型组比较均有显著性差异(P＜0.01）.表2 芦荟花粉胶囊对衰老大鼠血清过氧化氢酶及LDH活性的影响 * 与模型组比较，P＜0.01
3 讨论
自由基学说认为引起人体衰老的主要原因是在人体细胞代谢过程中不断产生自由基，因其具有高度的化学活性，并可与活的细胞发生反应，损伤DNA分子，造成二硫键断裂，使细胞死亡或发生突变［2］.SOD是体内重要的抗氧化酶，它的活性下降可造成自由基产生过量，引起不饱和脂肪酸氧化生成过氧化物，从而加速衰老.机体内的羟基自由基及超氧离子自由基可产生脂质过氧化物MDA，而MDA是过氧化脂质的分解产物之一，因此通过测定MDA可间接地反映体内自由基产生和老化程度.CAT可分解过氧化氢，降低生物体内有毒害的过氧化氢酶的水平，减少自由基和过氧化脂质的生成.LDH是体内能量代谢过程中的糖酵解酶，几乎存在于所有组织中，它的释放量可反映细胞受物理因素及药物作用后的损伤程度［3］.本实验结果表明，芦荟花粉胶囊可明显提高衰老模型大鼠SOD，LDH活性，降低MDA含量及过氧化氢酶活性，提示它具有抗衰老作用，其机制有待于进一步研究阐明.
【参考文献】
［1］ 吕明庄，陈波，张遵真，等.芦荟提取物对衰老模型鼠抗自由基氧化损伤DNA作用的实验研究［J］.中国医药学报，2003，18(3)：136.
关键词：过氧化氢生产工艺 配制釜 萃取塔 扩产 技改
杭州名鑫双氧水有限公司10万吨/年过氧化氢（折27.5%）生产装置2010年6月份投料生产，经历数次合理化技改及扩产，至今生产运行稳定安全。
一、过氧化氢（双氧水）生产工艺简介
本装置过氧化氢生产采用蒽醌法钯触媒生产技术。蒽醌法是在钯触媒存在下，将溶于有机溶剂（磷酸三辛酯与C9重芳烃按1：3比例配制）中的烷基蒽醌氢化，得到相应的烷基氢蒽醌，后者再经氧化，生成H2O2，同时烷基氢蒽醌又变回烷基蒽醌。生成的H2O2用纯水萃取，即得产品，萃取的烷基蒽醌溶液经处理后，可循环使用。
二、本装置的几点技改经验
系统主要原料氢气属于易燃易爆气体，物料重芳烃属于高闪点易燃液体，产品过氧化氢属于易分解强氧化剂，一旦发生事故，危险性极大。本装置参考国内其他装置的一些经验不断进行技改完善，总结出以下几点经验。
1.工作液配制釜进出料方式改进
工作液配制釜主要有配制工作液、蒸芳烃、洗工作液和配制碳酸钾溶液等作用，属于Ⅰ类压力容器。由于配制釜用途多，不同用途情况下釜内分别有碳酸钾、双氧水、工作液、芳烃等物料。如果出现操作不当，可能会出现釜内双氧水急剧分解及芳烃闪爆等危险情况。2006年浙江某化工企业双氧水车间突发大爆炸，造成2人失踪，一人受伤。事故主要由工作液配制釜爆炸引起。
在条件允许的情况下，配备多个配制釜，同一个釜内不处理不同物料可以很好的规避安全风险。由于本套装置因为只有一个配制釜，结合实际情况，本装置做了如下技改：
1.1将不同工段排污口出来的工作液按酸碱性不同，分别收集清洗。氢化工段和后处理工段排出的工作液偏碱性，氧化工段和萃取工段排出来的工作液偏酸性且夹带有一定量的双氧水。双氧水在碱性条件下会迅速分解，产生氧气。原工艺流程中排污可以排入配制釜或者地下槽，存在隐患。通过技改可以从工艺角度排除排污双氧水分解隐患。
1.2原工艺流程中，配制釜里的工作液是用外管来的0.5MPa压力氮气压至工作液计量罐。该操作中，设备处于承内压状态。技改后，在配制釜底部出料口配备了一台管道泵，该泵分别能将配制釜的工作液送到工作液计量罐和事故储槽A。（事故储槽A作为干净工作液的中间储槽，配制釜内的干净工作液先送到事故储槽，再将工作液通过工作液泵补入系统，节省配制釜出料占用时间。）经过上述技改，配制釜工作全过程不存在承内压状态，人孔和加料口法兰螺栓不拧紧，形成简易防爆口。从设备上杜绝了配制釜超压爆炸。
2.萃取塔塔板与降液管改进
萃取工段的主要任务是将氧化工段送来的氧化液中的过氧化氢，在萃取塔内用酸性纯水做萃取剂萃取到水相，被萃取后的萃余液进入后处理系统。其关键设备萃取塔是由多块筛板组成的筛板塔。
萃取塔的运行的2个关键指标是物料通过能力和萃余液中双氧水含量。物料通过能力直接制约着整套装置的生产能力。比如本套10万吨/年过氧化氢（折27.5%）生产装置，洛阳黎明化工研究院的最原始设计参数都是以14万吨的目标设计的。也就是说本装置还有很大的产量提升空间，但在实际运行中两台萃取塔每台氧化液流量只能开到280m3/h，制约着本套装置的最高生产能力，且高流量运行时容易出现液泛情况。萃余液中双氧水含量高低，除了直接影响产量外，还影响后处理工序的安全运行。当双氧水含量高时，后处理工序的干燥塔负荷加大，被塔中的碱液分解后释放出的氧气就多，容易引起干燥塔内液相流的混乱。严重时导致碱液带入氢化、氧化、萃取等工段，引起大量双氧水分解，造成重大安全事故。
2006年上海某双氧水企业发生爆炸。现场4人受伤，循环工作液贮槽、氢化液气液分离器和氧化液贮槽发生爆炸，净化塔、萃取塔及多台设备严重破坏，土建受损严重。取样分析萃余液分离器中水相H2O2含量7.5%，酸度0.047g/l，稳定度78.5%。结合事情经过分析可知，爆炸发生前萃取塔已经发生液泛且H2O2也已进入萃余液分离器。虽然该装置还有高位集料槽出料不合理、缺少一台碱沉降槽等其他系统缺陷，但液泛肯定是事故的表征原因之一。
影响萃取塔液泛的原因主要有进塔氧化液流量大、萃取液流量大、工作液乳化、降液管堵塞、双氧水分解、萃取塔温度低等。为消除了液泛问题和扩大生产能力，本套装置分两次对萃取塔进行了技改。
2.1原DN100的降液管改为DN150的降液管，并将降液管总长度（含挡液管）增加到340mm。
2.2塔板孔径扩大，详见下表：
经上述技改，单个萃取塔的氧化液流量提升到了320m3/h，明显提高了萃取塔正常工况下防液泛能力，并成功解决了原装置扩产到年产12万吨过氧化氢（折27.5%）的萃取工段设备瓶颈。
三、结束语
影响过氧化氢生产工况的因素很多，且每套装置工况不同，尤其是萃取塔的工况差异性更大。上述各技改是在本装置实际生产经验的基础上进行的，不具普适性，仅供大家参考，如有考虑不周之处，请不吝指教。
【关键词】课本；实验习题；增设；课外实验；兴趣；效果
【中图分类号】G630
【内容】人教版九年级化学上册第四十三页习题五，是一道实验探究题，是对催化剂的考察，题目如下：
（1） "把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的试管中"与"把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量二氧化锰的试管中"的实验现象是否相同？哪种方法可以得到平稳的氧气流？
（2）设计制取氧气和试验其性质的实验方案（下表可供参考，你也可以利用一些其他代用品自行设计其他方案），征得老师同意后实施你的方案，试验后进行小结。
目标
寻找新的催化剂
制取氧气
试验氧气性质
仪器、药品
方案（可画简图）
步骤
结论
第一问考查的是做实验时"先固后液"还是"先液后固"的问题，这是实验基本操作，应该让学生记住"先固后液"的原则即可，然后演示实验让学生比较观察，从现象中对"先固后液"还是"先液后固"问题的理解与记忆。
第二问考察的是催化剂的有关知识，根据课本上的化学方程式：
2H2O22H2O+O2，催化剂是二氧化锰，能加快化学反应速率，但在课本第三十八页也有这么一句话"硫酸铜溶液等对过氧化氢的分解也具有催化作用。"可见用过氧化氢溶液制备氧气的催化剂并非只是二氧化锰，像本题中的红砖粉末也能做催化剂。
依据以上的实验习题所提供的信息，如果老师能及时增设课外实验，不但能提高学生的学习兴趣，更能增强学生对催化剂的进一步理解。正因如此，在平时的教学过程中，适当增设一些课外实验可以拓宽学生的化学知识面，提高化学成绩。笔者在多年的教学工作中发现适当拓宽知识面能培养学生的科学精神和品德，下面主要从两个方面加以阐述：
1.有关催化剂的选择问题--初中化学中的"催化剂"
（1） 用过氧化氢溶液制氧气：催化剂除过二氧化锰外，还有：硫酸铜、氯化铁、氧化铜、三氧化二铁等过渡金属的盐溶液或氧化物；红砖粉末、过氧化氢酶（可在肝脏中提取）；其中过氧化氢酶效果最佳（生物催化剂的高效性）。
（2） 用氯酸钾制氧气：催化剂除过二氧化锰外，还有：氧化铁、氧化铜、三氧化二铬；三氧化二镍、三氧化钛、氧化镁、玻璃粉；另外以0.5克香烟烟灰代替二氧化锰作为催化剂，催化效果也很好。
当然能做催化剂的物质还很多，但催化效果最好的是二氧化锰，如果在做题过程中把这些知识传授给学生，就可以大大提高学生学习化学的兴趣，也可以选择一种催化剂与二氧化锰做一个对比试验，进一步加强学生对催化剂的理解。
2.学会根据教材内容设计实验的能力--初中化学中的"喷泉实验"
教材上的实验大都是传统实验经多年使用或稍加改进而成的，多数都较成熟、较完善。由于教育改革的需要或是因仪器药品不全没办法按原方案进行实验时，经常需要对一些实验做些改动。为此，化学教师应具备创造条件改进实验或重新设计实验的能力。
从课内、课外的角度来看，教师可以从实验习题设计和课外的生产、生活中选取实验。借助实验教学，迎合学生接受知识的心理，突出教学重点、突破教学难点是教学法的一贯主张。荀子说："不闻不若闻之，闻之不若见之"。可见"耳闻"，特别是"目睹"在认知过程中作用之大。这就要求化学教师除做好教材中所要求的每一个演示实验外，对教材中未要求的，能做的实验也应尽量演示给学生看。初中化学中的"喷泉实验"主要有以下几种：
（1） 木炭的吸附性：
教师可设计"木炭吸附氨气的喷泉实验"。实验开始时，将木炭粉放入充满氨气的烧瓶中，不振荡，打开烧瓶与水相连接导管的止水夹，再打开止水夹，可见美丽的红色"喷泉"即刻形成。
（2） 氢气的溶解性：
根据氢气难溶于水，教师可设计"氢气喷泉"。在广口瓶内盛满水，在气体发生器中放入锌粒和稀硫酸，并塞紧橡皮塞。连好实验装置，不久即可看到一股水柱从尖嘴玻璃管喷出，形成美丽的喷泉。
（3）二氧化碳跟氢氧化钠反应
在500ml烧瓶中收集满二氧化碳气体，小心地加入10ml40%的氢氧化钠溶液，立即用带玻璃尖嘴管的胶塞塞紧。轻轻摇动烧瓶，待充分反应后，打开插入盛有红色水溶液烧杯中玻璃管上的止水夹，即可形成喷泉。
（4） 红磷在氧气中燃烧的反应
用向上排气法将氧气收集在容积为500毫升的的圆底烧瓶中，将红磷放入"专用"的燃烧匙中。点燃后将红磷迅速放入有氧气的圆底烧瓶中，塞紧橡皮塞。立即可看到，磷在氧气中剧烈燃烧呈现黄色火焰并产生浓厚的白烟。待烧瓶冷却到室温后，将烧瓶倒置固定在铁架台上，把导管放入盛有石蕊溶液的烧杯中，打开止水夹，可见紫色石蕊溶液立即喷入烧瓶中并呈现红色喷泉。
（5）二氧化锰催化分解过氧化氢放出氧气的反应
取两支具支试管，用乳胶管将两支管连接起来，在一支试管内放入少量的二氧化锰，管口用带分液漏斗的胶塞塞紧，分液漏斗中装10%的过氧化氢溶液，另一支试管内装约2/3体积的红色溶液，管口用带玻璃尖嘴的胶塞塞紧，玻璃管的另一端插入试管内溶液的底部，打开分液漏斗的旋塞，一次性放入一定量的过氧化氢溶液，然后关闭分液漏斗，过氧化氢分解放出的氧气进入另一试管，将试管内红色溶液压出形成红色喷泉。
（南京医科大学附属淮安第一医院医疗设备处，江苏 淮安 223300）
【摘要】过氧化氢低温等离子灭菌是一种高效快速的灭菌方式，并且在灭菌完成后无毒害物质残留，不需特别的通风和排水，同时它还适用于一些对湿热敏感的精密医疗器材的灭菌。因此，有着其它灭菌技术无法比拟的优势，现在国内已得到了较快的推广。
关键词 过氧化氢；电磁阀；真空泵
【Abstract】The low-temperature hydrogen peroxide plasma sterilization is a kind of rapid and efficient sterilization, and no toxic residues in after sterilization, no special ventilation and drainage, and at the same time, it also applies to some of the heat sensitive precision medical equipment sterilization. Therefore, has the incomparable advantage of other sterilization technology, now the domestic has been rapid promotion.
【Key words】Hydrogen peroxide; Electromagnetic; Valve vacuum pump
过氧化氢低温等离子灭菌是一种高效快速的灭菌方式，并且在灭菌完成后无毒害物质残留，不需特别的通风和排水，同时它还适用于一些对湿热敏感的精密医疗器材的灭菌。因此，有着其它灭菌技术无法比拟的优势，现在国内已得到了较快的推广。
我院共拥有三源CDMJ-100型过氧化氢低温等离子灭菌器三台，给我院的医疗器械灭菌工作带来很大的便利，但在使用中也出现过各种各样的故障。
1工作原理
1.1等离子灭菌的原理
低温等离子灭菌的原理是：在密封的灭菌舱内，加入过氧化氢、汽化并充分扩散。于一定的条件下，在舱壁和内胆电极上加高频电场。此时舱内过氧化氢气体在高频电场的作用下形成等离子体，即氢氧自由基、过羟自由基、激发态、活性氧原子、活化氢原子等活性成分。这些活性成分以及同时产生的紫外线具有很强杀灭微生物的能力，可在极短的时间内使微生物死亡，以达到对器械灭菌的目的。
1.2三源低温等离子灭菌器工作原理
三源低温等离子灭菌器的系统以灭菌舱为核心，一块是加液部分，由储液杯、加液器、加液管路组成；另一块是抽真空部分，由泵阀、真空泵、排气过滤组成。以单循环为例，把待灭菌物品放入灭菌舱后，按开机键，系统开启真空泵和泵阀开始抽真空，待舱内气压抽至700 Pa 时预加一次过氧化氢。加完液后继续抽真空至120 Pa，开始预等离子放电，此时我们可以在舱体壁上看到有明显的紫红色辉光现象。等离子放电完成后，进行第2次加液，然后继续抽真空至100 Pa，此时开始第3次加液。加液完成后，开启补气阀，补入新鲜无菌空气并进入扩散期，让舱体内的过氧化氢充分弥散。弥散期结束后开始下一轮抽真空，同样抽至120 Pa，开始主等离子灭菌期，等离子灭菌期结束后不再加液补气直接回到常压，至此，一个单循环流程结束。双循环就再加一个“加液－扩散－抽真空－放电”流程，以加强灭菌效果。而三循环则是针对特别难灭菌的器械，多加两个这样的流程以达到对器械内部深入的灭菌效果。
2故障讨论
由于我院手术量大，连台手术多，因此每天灭菌的次数和灭菌物品的数量也比较多。最先能发现的问题就是机器报警停机和包内指示卡变色不良。这也是等离子灭菌器经常会遇到的问题，在此我们将作重点讨论。
2.1灭菌效果不良
由于一般做的都是三循环灭菌，不管指示卡变色程度如何，生物检测都是成功的。因此只讨论指示卡变色不良的问题。指示卡在未灭菌时是蓝色的，灭菌合格后的标准色为紫红色。指示卡变色不良出现时，同一消毒锅次中，有的指示卡变色程度良好，能达到较浅的紫红色，有的却还是深紫红色的，甚至一部分卡上还有蓝点。而在正常结果时的标准指示卡却是浅红的，因此，对照之下，如果有数张指示卡变色不好, 此时的整批灭菌物都应该算不合格。
关于灭菌指示卡变色不良问题咨询过厂家，厂家答复变色不良的原因主要是灭菌物品放得太多。同样多的灭菌物品和同样的三循环操作，正常时做出的指示卡变色良好，偶发变色不良情况。经多次仔细观察灭菌过程后，发现问题出在以下几方面。
2.1.1灭菌袋内指示卡的放置位置有问题
由于指示卡是放在灭菌袋内的，灭菌袋一面是纸质，另一面的透明塑料的，因此，指示卡一般都放成指示面朝着透明层。这样，由于灭菌时是抽真空状态，灭菌袋内的空气几乎被抽光，指示卡贴在了塑料层。因此，在等离子期的活性灭菌物质难以充分与指示卡上的染料接触，造成了指示卡变色不良。具体表现为，在电刀电凝线上，可以清楚地看到指示卡上被线压着紧贴塑料面的部分变色要差些，而指示卡上没被压着的部分变色要好些。
2.1.2过氧化氢加液不良
灭菌成分的来源是过氧化氢，如果实际加液量不够肯定会影响灭菌效果。但这个故障原因则可能性很多，大致可分为是加液管路阻塞和加液器电磁阀不良。针对加液管路阻塞问题，清理管路中的杂物十分必要，比如加液时带入铝膜碎片。而电磁阀不良问题，可以拆下看是老化所致，还是有阀内部或者线路故障。
2.1.3过氧化氢浓度不够
因为瓶装的过氧化氢是密封的，因此在储存期内不考虑浓度降低的可能。但是在加到机器的储液杯后，由于不能做到完全密封以及受机器自身产热的影响，放置一段时间后，过氧化氢的浓度会降低，分解成水和氧气。而低浓度的过氧化氢则会导致实际加入量不够，造成在等离子期产生的活性灭菌物质不足，继而出现指示卡变色不良。针对此情况，可排尽储液杯内残液，重新加入新的过氧化氢即可。
2.1.4泵阀故障
在设备运行中，出现过一次泵阀关不严。当时接到报修是指示卡变色不良，但检查后未发现有操作上问题，经仔细观察灭菌过程中系统的状态，发现扩散期时舱内压力在下降。扩散期的作用是在舱内保持稍低于大气压的压力，以利于过氧化氢能充分地扩散到舱内每个角落。由于泵阀关不严，在扩散期如果还在抽真空，过氧化氢会被抽走，等到下一次放电时产生的活性物质就会减少，进而导致灭菌效果不良。拆下泵阀，发现是泵阀内密封圈脱落，造成阀芯卡住，关闭不严，重新装配好后一切正常。
2.1.5灭菌物品太多或太脏
这是操作问题，在清洗器械时需认真规范操作，并且装载物品也不能过多。
综上所述，得出以下结论：过氧化氢的实际加入量和待灭菌物品都是影响指示卡变色的重要因素。
2.2抽真空异常
三源等离子系统出现最多的故障报警就是抽真空异常，其主要原因有以下几方面。
2.2.1待灭菌物品不干
如果待灭菌物品不干，加上系统在抽真空时，灭菌物品还在不停的蒸发水汽，真空值难以下降，这样就出现抽真空异常。所以，待灭菌物品一般都得先低温烘干后再放入灭菌舱内，不过管腔物品如果用烘干处理后，还有会一些水珠存在，建议尽量用压缩空气吹干处理。
2.2.2设备故障
（1）真空泵磨损后会造成抽真空能力下降，解决这种故障，需拆开真空泵检查，更换内部磨损部件。
（2）泵阀开启不良会造成抽真空异常的情况。抽真空时，在泵阀里通过的是过氧化氢气体和灭菌舱内的杂质物，而泵阀是金属材料，时间久了，会生成较多的氧化物，这些脏物会影响泵阀的正常开关。拆下泵阀清理后，如果能正常开关，尚可继续使用，否则需更换新泵阀。
（3）灭菌舱门密封圈老化及脏污也会影响抽真空，因此需勤擦玻璃柜门及密封圈，避免污物粘在上面造成漏气，并注意检查密封圈的老化程度。
以上说的是真正的抽真空异常，这样的检修比较容易，在此有一个简单的方法可判断是否真是此类情况。在出故障时，先取出全部灭菌舱内物品，空载运行单循环测试，如果测试时舱内压力能在8分钟内迅速下降至120 Pa，并进行下一步等离子放电就证明抽真空能力正常。
2.2.3硬件问题造成虚假抽真空异常
（1）真空规管的校准。这种故障非常复杂，最初是真空规管老化损坏，更换后灭菌物品稍放多一些偶尔就报抽真空异常，如果物品放入少就没问题。在使用观察中发现，正常时的气压值比更换真空规管前大。经查找资料，发现所换的真空规管是皮氏真空规管，在安装后得做校正。由于更换后没有做校正，造成全部压力点偏上。假设真实压力与测量数值是一个线性关系，现在这条线的校准基点在这条线的压力控制值已全部偏离。与厂家技术部沟通确认后，经重调内部控制盒校准，故障解决。
（2）加液器问题。三源公司的加液器采用的是电磁阀定容计量，这种加液器设计简单，但加液过程比较复杂。
使用中出现过一次报抽真空异常，但检查后发现抽真空能力正常。经深入检查，发现是加液电磁阀关闭不严。在舱内压力值比较低时，大约每1分钟就会有一小段液体被吸入灭菌舱，舱内压力就会上升一些，因此造成真空总是抽不下去，到了报警时限就报真空异常。拆下电磁阀检查，发现夹阀处硅胶管有细小裂口，用注射器做气密性实验证实已经漏气，更换硅胶管，故障排除。
2.3其他故障
如断路器跳闸、保险丝熔断、门无法打开、屏变色异常等，都是偶发性的故障，且故障现象比较直观，故障处理也比较容易。
3结束语
设备故障千变万化，维修人员需要及时跟进学习吸收业内各种新知识、新技术，仔细掌握设备工作原理，同时，在维修中仔细观察故障现象、认真分析故障原因，这样才能迅速排除故障，为临床一线做好服务工作。
参考文献
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