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1.1教材的选编分析化学是一门综合性的药学专业必修课程,它涉及到综合的化学学科知识,理论性强、内容广泛、学科交叉性强,同时它又是一门发展速度很快的学科。作为药学生,分析化学课程对其尤其显得重要。结合药学类卓越工程师人才培养的需求,在教材建设上,精选内容、突出药学特色及仪器分析的不断更新性和实践性。如选择了适合教学的《分析化学》和《分析化学实验与指导》(双语)普通高等教育‘十一五’国家级规划教材,这两本教材知识体系清楚,内容深入浅出,极具药学特色。同时,笔者为配合实践教学,制作了实验双语教学挂图、录制了实验操作示范录像,建成并不断完善了教学活动中所需要的素材、手段与相关网络资源。
1.2教学内容的与时俱进分析化学课程的主要内容是各种分析方法的基本理论、基本知识和基本技能。因此在教学内容的构建过程中,一方面既要强调学科整体基础教学,教好“传统”知识。滴定分析、重量分析都是传统方法,但其理论和实验技能却是做好分析工作的基础。另一方面,随着科学技术的发展和学科间的不断交叉和融合,分析化学发展突飞猛进,新仪器、新技术、新方法不断涌现,分析化学课程又要应尽量反映学科的发展前沿,不断更新教学内容,使学生了解当代分析新技术发展的动向,经常接触到分析化学学科的前沿,知道现有的教学内容和学科前沿的差距,以培养学生的创新思维当调整教学内容,增加一些分析化学最新的分析技术,如超高效液相色谱,高效毛细管电泳以及各种色谱-质谱联用技术等,让学生不仅掌握了基础知识,而且获得了学科最新的发展趋势。
1.3体现药学特色药学专业的分析化学课程既要强调分析化学本学科的基本内涵,又要突出药学专业的专业特点。在授课过程中,笔者注意将药学学科的热点问题渗透和融化到分析化学的教学中,使课程显出蓬勃的活力和鲜明专业特色。在教材的内容和选择上,特意选取药学专业学习和卓越工程师今后的科学研究及生产实践中广泛应用的方法和技术,合理删减与药学专业联系较少的纯化学理论及在药学领域实际应用较少的内容。在教学过程中始终强调化学与药学的紧密联系,以培养卓越工程师为目的,重视理论和实际的结合,适时地引用一些应用实例,使学生感到学有所用,从而激发他们的学习兴趣,达到提高教学效果的目的。如讲解色谱法的理论塔板数、分离度等概念时,联系到药典的“色谱系统适用性试验”中对这些参数都有要求,让其课后查阅药典,了解其用途,学生的学习热情大为提高。实验课内容的选择也同样紧密结合药学专业的需要,突出药学专业中分析化学的特点。总之,要使学生认识到分析化学是药学研究的基础。
2基于药学类的卓越工程师培养的分析化学教学方法的改革
2.1采用研究性教学。研究性教学(Research-orientedTeaching),是指在教师的指导下,学生从学习生活和社会生活中选择并确定研究专题,用类似科学研究的方式,主动地获取知识、应用知识、解决问题的教学模式。在教学中,强调“教师的教”与“学生的学”两主体的融合,在强调提高教师自身教学水平的同时,注重发挥学生在教学中的主体作用。①结合分析化学新方法、新技术更新性快等特点,开展学生综述讲座,让学生自主检索与课程相关的新技术、新方法,并整理成综述性文章,作PPT报告会,师生共同讨论,提高学生自主性学习能力及科研的基本能力的培养。②以研究性教学为指导,强化实践教学环节,重点培养学生创新意识。结合自身科研实验条件,给出某一指定的科研命题,让学生利用自己学过的分析化学相关知识,自行设计方案,通过实验验证。
2.2充分利用现代教育技术辅助教学适当应用多媒体教学设备与传统的方式相结合进行理论课教学,利用教学软件和教学录像带配合理论和实验教学,使学生在有限的课堂时间内,获得最大量的信息。利用多媒体教学图文并茂的特点,通过图形、文字、动画等多种媒体信息,可使枯燥的理论变得形象和直观,可以增强学生的感性认识,帮助学生理解一些抽象问题,活跃课堂气氛,激发学生的思维和学习兴趣,使信息量更加丰富,提高教学。如在讲到红外光谱的振动形式的时候,我们就做了动画来模拟几种振动形式,学生们学得很形象,且容易记住。如讲到几种常见的色谱法时,用动画形式描述吸附色谱、分配色谱、分子排阻色谱和离子交换色谱,简单易懂。
2.3考核形式与评价体系的改革积极探索与研究性教学相适应的教学评价。改变单一的以笔试为主要形式的学业评价方式,改变单纯依据考试分数的评价标准,积极探索多样化、多重标准的评价方式。充分发挥评价的判断、反馈、改进、激励和强化功能,以评价促进学生个性的全面发展。目前过于注重知识记忆和考试的评价、筛选功能,忽略了学生实际能力和综合素质的培养。将实行形成性评价和终结性评价相结合、课内教学与课外自主学习相结合的全程评价。全面科学评价学生的学习状况和综合素质能力。学生成绩以考试成绩、平时成绩(由阶段学习中布置的课题与调研报告)、实践成绩(seminar汇报与讨论)综合评定。目前笔者已实行考教分离,建立了分析化学试卷库、试题库。考核的形式也相应变化,如采用机考的形式,依据已有的试卷库和习题库,随时可让学生参加小测验和期中、期末考试。
3重视实践教学,注重能力培养分析
化学是一门实践性非常强的学科,实验教学尤为重要。为了培养学生良好的科学研究素质和创新能力,必须对实践教学做适当改革和创新,以满足培养卓越工程师的目标要求。
3.1加强学生分析化学实验基本技能的训练笔者把分析化学实验中,涉及的操作都由本教研室教师亲自做了示范操作并录像,在学生开始做分析化学实验室,都会让他们观看操作录像,然后讨论总结。并且在以后的实验中,针对性的对相关操作再讲解,纠正,加强学生的基本实验技能操作。
3.2优化实验讲义学生每次上实验课,都会按照实验课本来做实验,因教材自身的特殊性,内容较多。笔者精心为每个实验内容都做了实验挂图PPT,给出通俗易懂的实验步骤及计算公式。
3.3实验内容的改革保留经典,删除重复,更新内容。如在化学分析实验中,笔者删除了一部分重复的滴定分析,如酸碱滴定中涉及重复实验较多。针对卓越工程师班的自身特点,增加了设计实验和综合实验。由教师根据学生们的所学的理论知识,给出适当选择性命题,让学生自主设计方案,通过此方式,锻炼学生查阅文献、归纳总结的能力,并通过动手操作来验证方案。在仪器分析实验中,增加综合性实验和一些较先进的仪器设备的示教实验。在综合性实验方面,笔者让学生在有机化学实验室合成的样品,拿到仪器分析实验室来作样品的定性、定量及定结构的分析,让学生们掌握系统的实验技术和方法。同时,增加了一些较先进的仪器设备的示教实验,如GC-MS,LC-MS,CE,ICP等。
3.4开展开放性实验和创新性实验大学生实践创新活动以学生为主体,教师指导发挥导航引路作用。学生通过学习专业知识拓宽知识面获得启迪,通过自学研讨产生想法并发展为课题,再通过申报竞争获得资助,在教师指导下将学到的仪器分析新技术和文献检索等基础知识应用到科研活动中。在学习中加强联络交流,也对项目要求的团队精神有促进作用。
3.5加强企业实践环节充分利用校外实习基地,强化理论知识与工业实际应用的结合,这正是卓越工程师培养计划的特点有意义所在。为配合“卓越工程师”项目工程实践需要,教育部批准本校与国药集团医工研究总院、石药集团、先声药业3家共建“本科教学工程”大学生校外实践教育基地。实践模式采用三段制(累计1年),由1个月的工程见习,3个月的企业实践和6个月的毕业实习组成。通过这三个阶段的实践,让学生对药企的认识从感性认识上升到理性认识,从书本知识到车间实践,真正锻炼了学生毕业后能担负起工程师的综合能力。
4建立多平台的师生交流体系
化学作为一门以实验为基础的学科,学生许多理论知识的获取、巩固、以及新的发现都需要坚实的实验基础。化学实验是手、脑并用的课程,通过学习培养学生的研究能力、创新能力以及分析解决问题的能力。
1 强调实验前的预习,培养学生独立获取知识的能力
由于目前的分析化学实验课程为独立课程,有时与相关理论课不同步,这就使得学生必须去查阅有关的资料和文献以对实验原理、方法有所了解,这对培养学生的自学习惯和能力很有帮助。据此,教师还可根据以往的教学经验引导学生提出问题,并提出解决问题的思路、方法,活跃实验教学气氛,这对学生实验前的预习也起到了促进作用。
2 注重基本操作练习
基本操作练习指基本功的训练,通过基本分析方法的典型实验培养学生规范的操作技能以及严谨的科学态度,这一点非常重要。为此,在这一阶段的教学中,教师要做到:① 一边讲解一边操作示范;② 在学生实验中教师要“眼观六路”及时发现和指出学生的实验操作错误,在不断的巡回、检察、指导中使学生的操作逐渐规范、熟练;③ 引导学生抓住每个实验的关键所在,尽可能地减少“重新做”或在计划的时间内完不成任务,延长实验时间影响后面课程;④ 通过规范、严格的要求使学生明白在分析化学实验中磨练学生的细致和耐心是科学工作者必不可少的素质。
3 按照教学大纲要求,精心安排实验内容
化学分析实验是手、脑、眼并用的过程,是理论联系实际的过程,学生既要顾及操作是否规范又要仔细观察实验现象还要考虑实验原理、结果是否“正确”,其中在开始的规范操作要求上尤为重要,学生有了良好的实验习惯,在更复杂的实验中就可以用较多的精力考虑甚至发现问题、解决问题。因此在制定教学计划时应围绕"基本操作技能训练实验-强化操作技能的应用实验-独立设计实验-灵活应用知识的课外实验"不断提高学生的综合素质来制定。
4 狠抓设计实验实验,实行开放实验室,训练学生探究、质疑、分析、解决问题的能力
设计实验旨在启发学生的探索和开拓精神,考核学生综合运用知识和独立操作的能力,也是对前段时间所学实验知识的总结、应用。学生根据预先给出题目查阅有关资料、文献,设计实验方案,独立完成,实验报告以科研论文的形式撰写。设计实验分阶段进行,从单组分到多组分,不限制学生的设计思路,允许实验失败,找出原因,修改方案,重新做实验。
5 实行开放实验室
为拓宽学生的知识面,增强学生学习的主动性,课余时间实验室随时为学生开放,开放实验的内容(大多数都与大家的日常生活紧密相关)由学生按照自己的兴趣在教师给出的范围内选择并且提前预约登记,从开始各项准备工作到实验结束、提交结果都由学生自己独立完成。
6 发展微型实验,减少污染,在实验教学中培养学生的环保意识
微型化学实验操作技术是以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验方法,微型化学分析实验要在微型化的仪器装置中进行,其试剂的用量是常量实验的数十分之一至千分之一,将污染减少到了最低程度。在常量规范操作进行了大量练习的前提下让学生进行微型实验,从微型仪器装置的较正到试剂的配制及实验,并让学生将常、微量分析结果进行比较,如果差异显著,没有达到相应的准确度和精密度,学生自己分析原因,重新实验,将得到的结果连同实验的体会撰写成小“论文”。这在严谨求实的科学态度、操作技能、保护环境、价值观念等方面对学生都有很好的教育意义。可以说微型实验对学生综合素质提出了更高的要求。
总之,基础化学分析实验课作为一门独立课程应在培养服务、创新人才为目的前提下让学生通过该课程的学习具备高尚的品格,扎实的实验基础,严谨的科学态度和创新意识。
参考文献
1 武汉大学.分析化学实验. 第4版.高等教育出版社, 2001.
关键词:《分析化学》;环境工程;课堂教学;教学效果
中图分类号:G642.0 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)09-0108-02
一、引言
《分析化学》是一门理论性高、应用性广、实践性强的课程,是高校环境类、化学化工类专业学生必修的一门专业基础课。环境工程专业是20世纪70年代末发展起来的新兴的综合性学科,它是一门运用环境科学、工程学和其他相关学科的理论和方法,研究保护和合理利用自然资源,控制和防治环境污染,以改善环境质量,使人们得以健康和舒适的生存的学科,有着广泛的发展前景。而化学学科就是其中的一个比较重要的相关学科,《分析化学》课程也是目前所有开设环境工程专业的高校课程体系中不可缺少的一门学科基础课程,它不仅为后继专业课程的学习提供必要的理论准备,而且为今后的科学研究和生产实践打下牢固的理论基础。一直以来,很多教师和同学都对该课程有种难教、难学的感觉,认为该课程中公式多还难记,概念模糊不易理解,内容也多而杂。如何提高环境工程专业《分析化学》教学效果一直是摆在每一位教师面前的一个重要课题,本文作者就如何提高《分析化学》教学效果谈几点看法,仅供参考。
二、讲好第一节绪论部分
俗话说,“万事开头难”。学生在面对一门新课程时,往往感到迷惘,不知道该课程有多大用途,该怎样学习。绪论既是一门学科内容学习的开始,也是学生在教师引导下主动学习的开始。每门课程最好讲的是绪论部分,最难讲的也是绪论部分。绪论作为全书概括性的提要,既是重点也是难点。然而,部分老师在上课时把绪论当作一个开场白,一带而过;也有些教师认为绪论至少要讲两节课,甚至三节课,这同样也是没有必要的。绪论除了要达到多方面的教学目标外,还因为师生第一次接触,是共同学习的开始,要营造共同学习的良好氛围,要激发学生学习热情,也要适当展示教师自身良好的教育素质,因此必须精心准备和设计。在上环境工程专业《分析化学》课的绪论时,我们可以以历史上发生的重大环境污染案例的分析和调查为例,向学生介绍20世纪50年生在日本的公害病——水俣病的病因发现过程。水俣病是最早出现的因工业废水排放污染造成的公害病,环境分析化学工作者利用光谱定量分析和元素追踪等分析化学手段,历经11年之久,揭示了由于汞污染造成的严重危害。通过这种对典型污染物案例甄别的讲述使学生了解《分析化学》在环境样品分析中的重要作用,激起学生学习《分析化学》的热情和积极性。最后,关于《分析化学》的内容及研究方法要概述性的讲,列出课程的重点教学内容即可,一方面教材后面部分会具体阐述,另一方面由于学时所限也不能将所有知识重复讲解。笔者相信,只要绪论讲好了,对于讲好《分析化学》一定会起到事半功倍的效果。
三、丰富课堂教学内容
现代科技发展的特点使得学科间交叉与渗透,近代生命科学、环境科学、材料科学的迅速发展给《分析化学》提出了更高的要求。有限的教学时数不可能把方方面面的内容都讲到,只能以点带面地去讲,并且结合专业领域的实际应用丰富课堂教学内容。目前的环境工程专业《分析化学》教材的内容和体系基本上是以经典的化学分析为主,主要是四大滴定分析,即酸碱滴定、氧化还原滴定、配位滴定、沉淀滴定分析,如果只是简单地阐述这些滴定的原理及其方法会有些枯燥,缺乏和专业的联系。例如,在讲授酸碱滴定时,我们可以把这个知识点和环境污水处理过程联系起来,污水处理中对各种不同酸碱性水处理的实质上就是酸碱相互滴定问题,让学生了解酸碱滴定这部分内容与所学专业是紧密联系的,是不可忽视的内容。又如,在讲授沉淀滴定时,可以结合水体中污染物可能发生的沉淀溶解反应,通过计算分析溶解度及其可能影响因素,就可以利用沉淀溶解平衡关系预测污染物溶解或沉淀作用的大小。通过这种与专业应用结合的方法讲解,可以避免原有教材内容简单、枯燥,提高学生学习积极性,真正理解《分析化学》基础课的重要地位,重视今后的学习。
四、注重知识体系的衔接
众所周知,《分析化学》公式多,概念更多,但是值得注意的是整个课程体系是有机联系在一起的。许多公式只是一些基本公式的繁衍或不同的表现形式,在授课时,只要帮助学生理清各部分知识之间的衔接关系,把握住它们之间相互连接的线索,那么学生学习起来就会显得游刃有余。因此,做好《分析化学》各知识体系的衔接工作对于讲好《分析化学》尤为重要。此外根据课程内容,《分析化学》所用的方法可分为化学分析法和仪器分析法,二者各有优缺点,相辅相成。教师在授课时,除了要讲好讲透化学分析原理之外,一定要注意合理结合实验教学以及仪器分析技术,并且应适当调整化学分析法和仪器分析法在课堂教学中所占的比例,从整体上系统地把握全书的内容,时时刻刻突出主线,应用主线。
五、建立科学的考评制度
在大学基础课程的教学中,通常是以平时成绩和期末考试成绩综合评价学生掌握知识的水平,以此来评价教学效果。这样的方法能综合考评学生对所学知识的掌握。但是,传统的平时成绩一般仅仅包括平时作业、课堂考勤和课堂提问。这样的形式太单调,不能突出那些对《分析化学》比较有学习热情及学习兴趣的同学。因此,我们可以把平时成绩的内容扩大化,例如鼓励学生对其所感兴趣的章节进行课外阅读,通过课下查资料来写一些相关小论文;同时积极开展与《分析化学》相关的课外活动,俗话说“得法于课内,收效于课外”,通过丰富多彩的课外活动,可以有效地提高学生的学习兴趣,如教师可组织学生进行有关《分析化学》问题的辩论会、有关化学污染的调查等活动。这样既巩固了课内所学知识,发展了运用能力,又能有效地培养学生的学习兴趣,促进学习向社会生活的延伸。这样,平时成绩不仅包括作业、课堂考勤、课堂讨论、小论文,而且也包括学生平时在《分析化学》课外活动的参与情况。另外,期末考试,我们对考试内容及形式也可进行变通,改变传统的整篇死记硬背题目的做法,我们加一些考察学生创新思维的题目。这样,提高了学生的积极性,有助于学生综合素质的提高。
六、结语
《分析化学》是一门博大精深的学科,我国化学界前辈徐寿先生曾形容《分析化学》是“考质求数之学,乃格物之大端,而为化学之极致也”。关于如何提高《分析化学》教学效果已有许多前辈和同行教师进行了深入的研究,得到了许多宝贵的成果。本文主要就讲好第一节绪论部分、丰富课堂教学内容、注重知识体系的衔接和建立科学的考评制度等教学方法和手段抛砖引玉,作者希望通过广大教师的共同努力,不断总结经验、与时俱进,作者坚信环境工程专业《分析化学》的教学手段将更加丰富、教学效果将更上一层楼。
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[关键词] 磷矿 氧化镁 重量法 容量法 仪器分析
我国磷矿资源总量丰富,但贫矿较多,其平均品位仅为16.95%[1]。其中,P2O5品位为26%以下的中低品位磷矿石就占90%左右[1]。氧化镁是磷矿石中的有害成分之一,其含量的多少会直接影响到后续的湿法磷酸加工,降低产品质量,而我国磷矿石中氧化镁的含量又普遍偏高,一般都在1.5%以上[2]。因此,准确测定磷矿石中氧化镁的含量,能够为进一步的选矿试验和磷酸加工等提供一定的帮助,具有重要意义。目前,测定磷矿石中氧化镁含量的方法主要分为化学分析法和仪器分析法。
1、 化学分析法
化学分析法主要包括重量法和容量法。
1.1 重量法
测定磷矿石中氧化镁含量的重量法主要是指8-羟基喹啉重量法。其主要原理是用草酸将试样中的Ca2+沉淀为草酸钙,再通过调节PH为5.8,使试样中的Fe3+和Al3+与8-羟基喹啉生成沉淀从而将其从溶液中去除[3]。再在除去Ca2+ 、Fe3+ 、Al3+的溶液中加入酒石酸钾钠,控制PH为12.7,将锰除去,而Mg2+则与8-羟基喹啉反应生成沉淀[3]。然后洗涤沉淀,进行烘干、称重,并进行换算,即得氧化镁含量[3]。但是,由于这种方法操作繁琐、耗时较长,且8-羟基喹啉具有毒性,因此,一般不采用此种方法。此外,此方法也不适用于沉淀量较少的情况[3]。
1.2 容量法
容量法主要分为8-羟基喹啉容量法和EDTA容量法。
1.2.1 8-羟基喹啉容量法
原理基本与8-羟基喹啉重量法相同,只是在最后一步时,不是将沉淀进行烘干称重,而是用盐酸将沉淀溶解,并加入溴酸钾溴化钾,其释出的溴与8-羟基喹啉发生反应,而过量的溴将碘化钾氧化为游离碘,用硫代硫酸钠标准溶液进行滴定,最后以溴酸钾的实际消耗量来计算氧化镁含量[3]。此方法的步骤繁杂、耗时长、8-羟基喹啉具有毒性,因此,一般也不采用此方法。
1.2.2 EDTA容量法
EDTA容量法是目前在测定磷矿石中氧化镁含量的化学方法中应用最广泛的,但是每种方法又不尽相同。其基本原理是将试样进行溶解后,加入各种掩蔽剂来防止其他离子的干扰,并且通过调节PH值沉淀溶液中的Mg2+,再洗涤沉淀,加入指示剂,用EDTA标准溶液进行滴定直至终点,通过计算即得试样中氧化镁的含量。多年来,在保证分析准确性的前提下,从方法的简便快速、节约成本和环保性等方面考虑,对EDTA容量法也是不断发展的。这些变化主要体现在溶解试样的溶剂选择、Ca2+和Mg2+的分离、掩蔽剂、指示剂的选择以及准确性的探讨等方面。
测定磷矿石中氧化镁含量时,常用的试样溶解方法主要分为酸溶和碱熔两种。碱熔法是将试样与氢氧化钠共热,使其熔融分解,再经热水浸取、盐酸酸化,即得所需试液[3]。一般,碱熔法应用的比较少,最常用的还是酸溶法。酸溶法是直接用混合溶剂(混合酸或者酸与盐的混合溶剂)来溶解矿样,即得所需试液。酸溶法中最常用的是用盐酸和硝酸的混合酸(即王水)进行溶样[4]。还有研究者用氯化钾-硝酸混合溶剂[5,11]和盐酸-氯化钙混合溶剂[6]来进行溶样,甚至直接用硝酸[7]进行溶样,也都得到了较好的效果。采用氯化钾-硝酸混合溶剂溶样测定氧化镁含量,是利用KCl在HNO3中放出Cl2的强氧化性和酸效应来替代王水进行溶样[5],但只是对一些监控样进行了测定,具有一定的局限性,对于具体矿石中氧化镁含量的测定还有待进一步验证。采用盐酸-氯化钙混合溶剂进行溶样,Ca2+的加入既能抑制Ca5F(PO4)3溶解,又有利于草酸钙沉淀的分离[6]。但这种方法只适用于Mg2+的存在形式以白云石为主,且对含铝高、含镁低的矿样终点变化不明显,影响结果的准确性[6]。直接用硝酸进行溶样,则可能会造成试样不能完全溶解,影响结果。
在将其他金属离子去除后,如何将Ca2+和Mg2+进行分离,避免它们之间的相互影响,也是一个需要注意的问题。目前,最常用的就是通过加入EGTA来掩蔽Ca2+,防止其干扰MgO含量的测定[4]。还有一些就是加入草酸,使之与Ca2+发生反应,生成草酸钙沉淀,或者在酒精溶液中生成CaSO4沉淀,从而将钙离子预先除去[6]。将Ca2+去除后,再对Mg2+进行沉淀,通常是将其沉淀为Mg(OH)2沉淀[4]或者是MgNH4PO4沉淀[6],然后洗涤沉淀于溶液中,用EDTA标准溶液进行滴定,测得试样中氧化镁的含量。
由于磷矿中氧化镁的含量相对较低,并且存在大量的干扰离子,因此,需要加入各种掩蔽剂来消除其他离子的干扰。Ca2+的掩蔽剂通常是用EGTA,三乙醇胺则用来掩蔽铁离子和铝离子[4],加入硝酸铋、硼酸盐或者氯化铁来分离大量的磷酸根离子[7],用邻-菲罗啉消除锰离子的干扰[9]。
在滴定法测定氧化镁含量时,指示剂的选择也是极为重要的。指示剂的性质要相对稳定,终点指示要明显并且灵敏。在测定过程中,一般采用铬黑T[7]或者酸性铬蓝K-萘酚绿B[4]作为指示剂。根据化验方法的实际情况,酸性铬蓝K和萘酚绿B的配比也不相同[4,6,9,11],用于稀释的稀释剂也不同,分为固体稀释剂和液体稀释剂。固体稀释剂主要是采用氯化钾[4],也可以采用硝酸钾[6];液体稀释剂可以直接采用水[6],或者是先用无水乙醇进行稀释,再用水稀释至一定体积[9]。
为了提高测定的准确度,在分析过程中要进行不断总结。方圆、许莲芬[8]针对掩蔽剂EGTA的加入量问题进行了探讨,发现EGTA的用量必须要准确,否则会导致结果误差增大。加入量不够,不能完全掩蔽Ca2+,造成结果偏大;加入量过多,在掩蔽了Ca2+的同时还会掩蔽一部分Mg2+,导致结果偏小。在进行钙、镁连续测定的过程中,还可以通过先测定氧化钙的含量来确定EGTA的准确用量,在测定氧化镁含量时加入同体积的EGTA,保证结果的准确性[7]。王仁宗等[10]则是将用热盐酸和热蒸馏水洗涤沉淀的过程改变为将沉淀直接转移至烧杯中,并将需要的热盐酸和热蒸馏水直接加入其中,以此来降低误差。
2、 仪器分析法
仪器分析法因其具有操作方便、速度快、可以同时分析多种元素等优点,已经逐渐发展为测定元素含量的主要方法之一。但是,采用仪器分析法时要特别注意对仪器的调试和校准,尤其是背景的消除、工作曲线的绘制等[12]。目前,用于测定磷矿中氧化镁含量的仪器分析法主要有双波长吸光光度法[13]、火焰原子吸收光谱法[4]、X射线荧光光谱法[14,15]、电感耦合等离子体发射光谱法[16]和二甲苯胺蓝Ⅰ比色法[17]等。
X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法都可以同时测定磷矿石中的多种元素,不需要加入任何掩蔽剂,节约了药剂成本,并节省了大量的时间。但是,制备用于测定的样片时较为复杂,都是采用混合熔剂进行熔融制片,需要特定的熔样机。设备的购买费和维护费都比较高,尤其是电感耦合等离子体发射光谱仪,价格更为昂贵。双波长吸光光度法、火焰原子吸收光谱法和二甲苯胺蓝Ⅰ比色法一次都只能测定一种元素,且需要加入各种药剂来掩蔽其它金属离子的干扰。
采用仪器分析法操作简单、速度快,尤其是X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法可以同时测定磷矿石中的多种元素,这样就可以节约大量的人力和物力。但是仪器分析一般都用于微量或者痕量分析,有少部分可以用于常量分析。因此,在采用仪器分析之前,首先要确定被测物质的含量是否在仪器的测量范围内。
3、 其它方法
还有一些研究者利用数学的方法来间接确定磷矿石中的MgO含量。周玉翔[18]针对磷矿石中MgO含量和CO2之间的关系,建立了两者之间的线性回归方程。只需要通过气量法测定出CO2的含量,代入回归方程,就可以得到磷矿石中MgO的含量。
4、 结语
无论是化学分析法、仪器分析法还是其它测定磷矿石中MgO含量的方法,都各自具有其优缺点,并且有各自的适用范围。在具体分析过程中,应根据实际情况选取准确度较高、操作简便的方法。
(1)当测定的MgO含量为常量时,可采取化学分析法以提高准确度,且一般采用EDTA容量法。
(2)当测定的MgO含量为微量、痕量时,或者需要同时测定磷矿石中多种元素含量时,可采取仪器分析法,加快分析速度。
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[关键词]海下采煤 水化学分析 同位素示踪 海水下渗界面
[中图分类号] P618.11 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-7-129-2
目前,对于滨海矿区海水下渗界面相关问题的研究,国内外学者已经积累了大量的经验。谢海峰[1]认为北皂煤矿陆地与海域扩大区内第三系、第四系及含煤地层基本相似。通过研究表明,随北皂煤矿开采范围的扩大,地表下沉塌陷坑的积水中有涨潮时渗入的海水成分,这表明冲积层的塌陷坑是导通的,但由于井下涌水量并没有增加,故一般情况下,海水仅与第四系松散层发生水力联系,与下伏煤系地层泥灰岩含水层无力联系。为了进一步确定海水下渗界面及水力联系,通过分析该区第四系含隔水层结构、地下水的水化学成份与海水的水质成份对比和环境同位素示踪在含水层的应用,得出矿区浅层地下水流场的演化规律,这将对北皂煤矿海域下煤炭资源的开发及水害防治的研究等具有重要意义。
1海域扩大区第四系含隔水层结构
1.1水文地质结构分析
区内煤系上覆地层,从煤1至第四系底界,除泥灰岩外,80%以上为粘土类岩石,易碎,具一定的可塑性和膨胀性,隔水性强。煤系中的泥岩、粘土岩与钙质泥岩,也具有吸水易碎,易膨胀,隔水性好等特点。
1.2主要含水层的富水性特征
该区第四系含砂、粘土质砂2~6层,相间排列,累厚6.60 m~27.92 m,多分布在第四系的顶部和底部,在水文地质上可分别归纳为“一含”和“二含”两个含水层。
“一含”为上部砂层,最厚处17.83 m,据北皂矿井陆上勘探资料[3]可知,抽水试验单位涌水量0.1186 L/s・m~3.713 L/s・m,受海域海水和陆地降雨补给,富水性中等至强。
“二含”为中下部砂层,该层粘土质含量较多,多为粘土质砂,局部夹薄层粘土,最厚处10.07 m。“二含”砂层进行简易抽水试验,单位涌水量约0.00019 L/s・m,说明第四系底部砂层富水性弱。分析“一隔”的隔水作用。即海水与“二含”无水力联系。
1.3含水层之间的水力联系
通过钻探取芯鉴定,“一隔”位于“一含”和“二含”之间,多为粘土或砂质粘土,局部含较多的砂或云母碎片,岩性为砂质粘土,层位稳定。 “一隔”全区分布,靠近海岸较厚,平均厚约20 m,厚度大于其上部和下部的砂层。该隔水层为相对隔水层,但厚度较大,在垂向上能阻断“一含”和“二含”之间的水力联系。
2北皂煤矿地下水水化学特征研究
2.1含水层水质分析
为进一步探究北皂煤矿浅部的第四系松散层“两含夹一隔”3层结构之间的水力联系性。采用水化学分析的研究方法通过分析研究矿区前期浅部含水层的水质资料,对北皂矿井上下能够取样的含水层和海水进行了水样采集,对其进行水质简分析和特殊离子的分析。得到个含水层矿化度与水化学类型如下表:
2.2北皂煤矿海域海水特殊离子分析
海水具有稳定的水化学组成,世界各大洋水的组分和含量变化不大。由北皂矿北部海水取样分析资料,现将取得的水质资料与大洋海水的平均值作对比,对比结果见下表:
2.3海水与第四系含水层的关系
以不同含水层水样的主要离子毫摩尔百分数含量绘制Piper图,可以看出不同含水层水质投影在菱形图的不同区域。“二含”分布在菱形图右上方且与海水水质在菱形图中的分布区域明显不同,“一含”分布在菱形图中部与海水水质在菱形图中的分布区域大致相平。这说明“一含”与海水存在着水力联系,而“二含”与海水无水力联系。
3应用环境同位素研究浅部含水层的水力联系
3.1H、D同位素标准及应用方法原理
在稳定同位素研究中,把某一元素两种同位素的丰度比用R表示。如D/H、18O/16O,在分析时只测定它的丰度比值而不测量单项同位素的绝对含量,通常用δ值表示,δ值定义如下:
其意义是样品中一元素的两种同位素丰度相对于某一对应标准丰度的千分偏差。使用国际标准SMOW(平均大洋水)为标准,SMOW定义δD和δ18O值均为零作为其标准。
氢氧元素共有5个稳定同位素(1H、D、16O、 17O、18O),用于稳定同位素研究的是D和18O。一般在水分子中氢氧的不同稳定同位素可形成9种不同形式的水分子(H216O、HD16O、D216O、H218O、HD18O、D218O、H217O、HD17O、D217O)。这些同位素水分子,因质量不同而具有不同的饱和蒸气压,在蒸发和冷凝过程中,重同位素水分子(D2O、H218O)优先富集在液相中,而在气相中贫化,导致液相和气相之间氢氧同位素组成的差异,产生了同位素分馏。地下水受大气降水的补给,而大气中的水分主要来自海水蒸发,因此,地下水中轻同位素1H、16O偏大,而重同位素D、18O偏小,即降水中较之海水中的D和18O贫乏。
3.2北皂矿区地下水中D、18O和T特征
本次采用18O、D、T进行各含水层地下水的分析研究。由资料知[4],北皂矿井上下环境同位素取样分析结果见表2。
一个地区大气降雨的δD和δ18O值应当收集该地区全年降水水样混合后测定,以代表该地区降雨输入值,但由于取样困难,故采用 1980 年北京大学根据我国北京等八个地区资料得出中国雨水线公式 :
将取样的δD、δ18O值投到该中国雨水线图上。可以看出 “一含”水样基本落在雨水线上,它反映出不同时间大气降雨渗入“一含”含水层充分混合后的δD、δ18O值仍然符合雨水线的线性关系,充分说明该含水层与大气降雨关系密切,即 “一含”与地表水体存在着水力联系。而 “二含”的δ值偏离雨水线则是由于该含水层属于一个相对封闭的环境,地下水与含水层岩石中的18O发生同位素交换致使18O富集的结果。海水偏离雨水线是由于海水在蒸发和凝结过程改变其物态时,不断地发生同位素分馏作用的结果。
取样获得北皂矿各含水层氚(T)含量分析如下:
“一含”地下水和地表海水的氚含量分别为23.17 2.75、22.72 2.86TU,根据“一含”δD和δ18O的丰度以及在雨水线上位置,其成因与大气降水关系密切,因此“一含”和海水的氚含量也就代表了近期大气降雨和海水中的氚含量水平。
“二含”地下水的氚含量是水样中最高的,为26.31 2.89TU,如果该含水层地下水不是近期补给的,把地下水补给关系看作是活塞式补给,不考虑混合弥散作用的影响,则可能是66~71年大气降水中氚(290.66~161.05TU)经过多年的衰变达到该含水层现在的氚含量水平,其地下水居留年龄为近40年。
4结论
通过论文研究,取得如下结论:
(1)影响龙口北皂煤矿海下采煤的第四系含水层由砂岩与泥岩的互层组成,其中第四系“一含”和“二含”的主要成分均为砂岩、泥质砂岩,具备了导水的必要条件。
(2)经水化学分析和海水特殊离子分析, “一含”与海水的离子成分大致相同,与海水存在沟通。 “二含”与海水成分有很大差异,与海水无水力联系。
(3)氢氧环境同位素示踪实验论证了第四系“一含”为相对开放的环境,大气降雨参与了 “一含”的水循环。第四系“二含”为相对封闭的环境,近期的大气降水无法补给到“二含”,早期的大气降水在“二含”滞留了近40年。
(4)经多方面分析,北皂煤矿海域海水的下渗界面为第四系“一含”。因此,煤矿在开采过程中除对其他矿井充水因素给予重视的同时,应加强对第四系“一含”的裂隙、导水断层、钻孔封堵情况及开采破碎带范围的检查监测,预防因自然或人为因素造成海水溃入矿井内的恶性灾害事故。
参考文献
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本人长期为事业默默无闻地探索着,为了社会的发展,国家的进步,始终以那种艰苦奋斗,自强不息的精神无私地奉着,并在本岗位上取得了令人瞩目的成就。受到了上级领导和同志们的好评。近几年来,先后发表多篇文章,其中“运用检测手段分析降低原料消耗增加企业利润的途径”获省级一等奖;“浅议烤烟四十级标准烟叶的化学成份与烟叶质量的相关性”获省级二等奖等。最近“浅谈烟叶主要化学成份与卷烟配方的相互关系”一文刊载在《中国发展探索世纪优秀文库》一书中,并获一等奖。由于自己在平时工作中不断努力,通过了高级化验员考核,并取得了合格证书。自学了科技日语并达到一定水平,学习了计算机技术及各仪器的操作技术。结合平时的工作实际写出论文10余篇,其中多篇获奖。
在平时工作中,个人尊重科学、尊重实践、努力探索本行业新路子,自己的劳动也得到了社会的承认。
烟叶的主要化学成份是决定烟叶内在品质的因素之一。现在已发现烟叶和烟气中各种化学成分已达5259种。长期以来国内外的烟草科研工作者,均想从烟草化学上来探索出一种用化学成份表示烟草质量的方法。近几年来,随着化学分析技术的提高和现代化的分析仪器的应用,只能够说明烟草的主要化学成份对其质量的影响,但还不能完全用化学成份的含量来表示烟草在“吃味”、“香气”方面的特性。
从长远来说,对烟草所含更多的化学成份的探讨还是一个任重而道远的长期研究课题。从目前卷烟生产对烟叶的要求来看,我们必须掌握烟叶的主要化学成份和特性以及对烟草质量产生的影响,为设计卷烟配方提供参考。
一、烟叶的主要化学成份及特性
1.碳水化合物
烟叶中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
(l)可溶性糖有单糖和双糖。烟叶中的葡萄糖和果糖属于单糖,蔗糖和麦芽糖属于双糖。因为葡萄糖分子结构中含有醛基(-CHO)又称醛糖,果糖分子中含有酮基(-C=O)也称为酮糖,醛基和酮基在碱性溶液中都能还原酒石酸铜,所以在烟草化学分析中,用这一性质来检测烟叶中单糖含量,烤烟单糖含量一般在10%—25%之间,单糖含量的高低是衡量烟叶优劣的重要因素。
双糖属非还原性糖,只有在酸性条件下水解成单糖之后,才能与酒石酸铜在碱性溶液中发生还原反应。
(2)不溶性的多糖属于高分子碳水化合物,烟叶中的多糖包括淀粉、纤维素和果胶等,多糖与单糖双糖不同,它即不溶于水,也无还原能力,但在酸性条件下和酶的作用也能水解成单糖,但数量很少,所以在烟叶中起的作用也较少。淀粉在成熟的烟叶中的含量为10%—30%,在于制和发酵过程中转化为单糖、双糖及糊精,所以为提高烟叶内在质量,烟叶发酵是一个重要步骤,发酵技术的高低直接影响淀粉的转化率。
纤维素是构成烟叶细胞组织和骨架的基本物质,烟叶中含纤维素的量一般在11%左右,它随着烟叶等级的下降而增加。
果胶在烟叶中含量为12%左右,果胶影响烟叶的弹性韧性等物理性能,由于果胶的存在,当烟叶含水份多时烟叶的弹性韧性就增大,含水少时就发脆易碎,果胶分子结构中还含有甲醇,影响烟草吃味,因果胶分子易水解,烟叶在发酵过程中在酶的催化下,果胶发生水解便可除掉甲醇,提高烟叶质量。
2.含氮化合物
烟叶含氮化合物较多,主要有蛋白质、烟碱和游离碱。
(1)蛋白质:烟叶中的蛋白质对烟叶质量影响较大,在燃烧时产生一种臭鸡蛋味,其含量在5%—15%之间,蛋白质中氮元素的平均含量为16%,在检测烟叶化学成份时不直接检测蛋白质,而是通过测得的氮元素来换算出蛋白质含量,从烟株部位来看,中部烟叶含量低于上部烟叶.它随着烟叶等级的下降而增加,以顶叶含量最高。
(2)烟碱:烟草之所以能区别于其他植物主要是因为含有烟碱,烤烟含烟碱在0.5%-3%,而晾晒烟含量在5%以上,从烟株部位来看,上部烟叶含量最高。烟碱容易和酸进行化学反应,与草酸、柠檬酸作用,生成草酸盐和柠檬酸盐,与硅钨酸作用生成烟碱硅钨酸的白色沉淀,用此法可检测烟叶中烟碱含量。在50℃左右烟碱与水反应生成水合物,并具有和水蒸气共同挥发而不分解的特性,利用此性质可提取烟碱。
(3)游离碱:烟叶中还有一种游离碱,虽然含量很低,但对卷烟质量影响很大,卷烟在燃烧时,挥发碱受热进入烟气中,对人的感官产生一种辛辣刺激,但烟气中还必须有一定量的挥发碱,用以中和酸度较大的烟气,使烟气丰满,吸食后感到舒适。
3.有机酸
烟叶甲含有机酸在200多种以上,大部分为二元酸和三元酸,其中以柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸含量最多,这四种酸占烟叶中的有机酸的70%,虽然含量高但不是挥发酸,所以对卷烟香气元明显影响,但对卷烟的吸食品质影响较大。它可增用烟气酸性,中和游离碱降低烟气的辛辣、呛喉现象,使烟气变得甜润舒适,所以在卷烟生产中,经常加入有机酸来调整卷烟吸味品质,尤其对用那些含糖量低,含氮量较高的烟叶,在生产中加适量有机酸更为重要。
4.矿物质
烟叶中的矿物质种类繁多,一般含量为10%上下,从烟株的部位来分,以下部烟叶含量较高,其中对烟草影响较大的有钾和氯。
烟叶含钾高则燃烧性和阴燃持火力都较强,烟灰也好。氯离子在烟叶中含量高低,直接影响烟草的燃烧性,若含量在1%以下可使烟草柔软减少破碎,若超过1%则燃烧性较差,当氯离子达到1.5%以上时烟草就熄火,以上是一种概括的说法,确切的说要看钾氯比值,二者比值在4以上燃烧性就好;阴燃持火力强,若在2以下则烟草熄火,所以应把钾氯比调制到适当的比例。
二、烟叶的主要化学成份对卷烟质量的影响
卷烟质量分外在质量和内在质量,外在质量是指卷烟各种物理性能指标,如硬度、吸阻、重量等,这些指标受卷烟生产过程各个环节的影响。内在质量是卷烟在燃烧后,所产生的烟气中的各种化学成份含量及比例关系,对人的感官产生的各种感觉的一个总的反映。近一二十年来烟草企业都将烟气分析做为衡量卷烟质量的重要依据,卷烟烟气的质量优劣主要是由烟叶所含的主要化学成份及比例关系的协调性决定的,所以在设计卷烟配方时,烟叶的主要化学成份指标.是选评烟叶优劣,确定各等级烟叶比例及卷烟烟气质量的重要依据。
为了设计出一个优质卷烟产品或保持卷烟内在质量的稳定,就应以烟叶的主要化学成份为依据,结合配方师的经验来设计卷烟配方。
1.总糖量对卷烟质量的影响
烟叶的含糖量一向被认为是体现卷烟良好吃味的重要标志,在一定的幅度范围内,含糖量高则卷烟的品质好,由于糖在燃烧后产生的烟气呈酸性,可以中和烟气中的游离碱(氨),消除烟气产生的辛辣和呛喉的刺激。
烟叶中的蛋白质对卷烟是一种不利因素,燃烧后产生一种使人不愉快的气味,为了调节好烟气,苏联专家施本克教授寻找了用糖和蛋白质的比值来说明卷烟吸味品质和烟叶品质,
称之为施木克值,比值高表明卷烟含糖量高,含蛋白质低,卷烟档次高品质好。
糖的存在对卷烟质量起到一定的作用,但不能认为糖是决定卷烟质量的决定性因素,更不能认为烟叶含糖越高越好,蛋白质含量越低越好,各自应有一个适宜范围,糖一般在18%—25%为佳,蛋白质一般在5%—10%为好。而且两者应有一个比较适宜的比例关系,所以施木克值也不是越高越好,一般掌握在2~3之间比较适宜。糖是卷烟的有利因素,但在卷烟中不能单独发挥其作用,还必须和烟碱协调起来,才能使烟气丰满、醇和、吃味甜润、舒适。若糖高烟碱低烟气无劲头,吸味平淡,香气不足吸食后不过瘾;若烟碱高糖低,烟气劲头大、不醇和、吸后无舒适感。为此国内外的卷烟配方师们,又在长期的研究和实践中,寻找出糖和烟碱适宜的比例关系,称为糖碱比值,此值一般在10:1—15:1为准。
2.烟碱含量对卷烟质量的影响
烟碱俗称尼古丁,是烟草特有的植物碱,是影响烟叶质量的重要化学成份,具有产生兴奋的刺激作用,同时也是卷烟产品质量稳定的主要标志,所以控制卷烟产品中的烟碱含量是卷烟质量的一项重要指标。
配方师在选择烟叶拟定配方时,必须掌握住各等级烟叶的烟碱含量和配方烟丝中的烟碱含量,一般要求烟碱含量控制在1.2%—2.2%之间比较适宜,但这不是硬性规定,配方师可根据设计产品的需要和当地消费者的口味来确定烟碱的高低。
现在卷烟生产方向为中焦油和低焦油卷烟,但降低焦油的同时烟碱也会降低。配方师必须采取措施保证烟碱在低焦油卷烟中的含量,或者说烟破和焦油之间要有一个适当的比例关系。经研究和实践认为10:1至15:1适宜,也就是说每支烟含焦油10~15毫克含烟碱1毫克,配方师在设计卷烟配方时应特别重视这个比例关系,而且要保持它的稳定性。
烟叶除了烟碱外,还含有一种挥发碱(游离态烟碱)它的含量高低不决定烟的劲头,而决定烟气是否辛辣、呛喉。为了控制挥发碱的含量,引用了一个尼古丁值来表示,此值是烟叶中的总烟碱被总挥发碱除所得的商值,称尼古丁值,此值越大表明挥发碱含量低,烟气就显得舒适平和,此值越小烟气就越加辛辣、呛喉,由此可见尼古丁值与卷烟质量呈正相关系,在一定范围内此值越高,卷烟档次越高质量越好。
三、加强对烟叶化学分析,为卷烟配方提供依据
关键词 金川 铜镍矿
甘肃省金昌市号称是中国的镍都。位于金昌市的超大型的硫化铜镍矿床属阿拉善地块南缘。含矿超基性岩体,沿被西向深断裂的次级构造呈不规则岩墙状侵入到太古界白家咀子的混合岩和大理岩之间。岩浆铜镍硫化物矿床是赋存镍铜以及铂族元素的重要矿床类型。在我国,约86%的镍、90%的铂和约7.3%的铜来自岩浆铜镍硫化物矿床。因此,岩浆铜镍硫化物矿床的研究是具有非常重要的意义。无论是从矿产开发和找矿勘查的工业意义,还是从矿床成矿理论研究意义,岩浆铜镍矿床始终被国内外地质界学者的广发关注,也成为近年来地球科学研究的热点。
本文旨在通过显微镜鉴定及微区测试手段和地球化学分析方法的运用,对金川矿床Ⅱ矿区中38勘探线的含矿岩体的岩石学、岩相学及岩石化学特征进行研究。总结其岩石类型、岩相规律及蚀变特征和岩石的主要类型、结构构造及岩石的化学特征,研究常并进一步探讨岩浆分异演化特点,为补充和丰富金川矿床成岩成矿深部过程和成矿理论提供资料。
1 金川II矿区38勘探线岩石学岩相学特征
通这次野外及镜下的研究结果表明38勘探线的岩相主要有二辉橄榄岩相,含辉橄榄岩相,和辉橄岩相,此外有辉绿岩脉穿插。
1.1辉橄岩
辉橄岩从剖面方向自北东向南西颜色一次为褐红色-紫红色-深灰色-杂色,这是由于岩石中不同含量的橄榄石因不同程度的蚀变析出不同量铁的缘故。辉橄岩都是包橄结构,块状构造,粒度和自形程度有所不同,从中细粒 -中粒-细粒-中细粒结构,自形程度从它形-半自形-自形结构,橄榄石和辉石都有不同程度的蚀变,橄榄石蚀变为蛇纹石,还保留有原来橄榄石的形状,蛇纹石在正交偏光镜下为一级灰或一级灰黄,辉石蚀变为绿泥石,在正交偏光镜下,绿泥石为典型的墨蓝色。橄榄石的含量自剖面线由北东向南西依次为65%-65%-60%-55%。辉石的含量依次为30%-30%-35%-40%所以得出蚀变程度也是与橄榄石与辉石的含量有关。因此辉橄岩岩性大体相同。
1.2含辉橄榄岩
含辉橄榄岩的颜色均为暗紫色,块状构造,结构为包橄结构和堆晶结构,橄榄石蚀变为蛇纹石,仍保留有原来的形状,图中还可见星点状未蚀变的橄榄石,在正交偏光镜下是二级以上的蓝色,含量在5%左右,另外图中见很明显的裂纹,这是橄榄石受力导致,也与这种堆晶结构有一定的关系,因为包橄结构中橄榄石被辉石包围着,受力时起到一定的保护作用。橄榄石含量自剖面从北东向南西依次为85%-80%-80%-85%,辉石含量依次为10%-15%-10%-15%。粒度均为中粒结构,均为结构的为半自形结构,由此得出含辉橄榄岩岩性基本一致。
1.3二辉橄榄岩相
二辉橄榄岩颜色自剖面线由北东向南西依次为紫红色-暗紫色-浅紫色-杂色,均为中细粒半自形堆晶结构,块状构造,在正交偏光镜下,有二级蓝以上的干涉色是未蚀变的橄榄石,橄榄石蚀变为蛇纹石,仍是保留有原来的形状,辉石蚀变为绿泥石、也有橄榄石碳酸盐化强烈,仍保留有原来的形状。
2 主量元素
38勘探线的岩性是超基性岩,二氧化硅的含量变化不大,岩性稳定。
3 微量元素
对经过原始地幔标准化的II矿区岩体样品的微量元素投图,所得的蛛网图总体向右下倾斜,即大离子亲石元素LILE(Sr、Rb、Ba、)相对亏损,而高场强元素HFSE(Cs、U)相对富集。,Cs、U为正异常,而Nb、Ta的亏损可指示其遭受了大陆地壳物质的混染。
在稀土元素配分型式图中,II矿区岩体样品的稀土元素整体呈现出向右下倾斜的LREE富集的配分型式,暗示橄榄石、斜方辉石和单斜辉石在岩浆演化过程中存在分离结晶。除极个别样品显示出了较弱的Sm、Eu和Yb异常外,其余样品的稀土元素均为从La到Lu逐渐降低的特征。
4 结论
(1)金川II矿区38勘探线从剖面线自北东到南西岩相总体有规律的变化从二辉橄榄岩相-含辉橄榄岩相-辉橄岩相,局部变化明显,可能是多期贯入式特征。
(2)从岩石颜色上看,从浅紫色-暗紫色-杂色,岩石结构从自形到半自形,堆晶结构和包橄结构,从上盘到下盘岩相变化不大,可能为岩浆结晶分异结果。蚀变程度与岩石矿物含量和岩石结构有一定的关联,蚀变中铁质的析出会改变岩石风化色,蚀变越强烈颜色越暗。
(3)从岩石化学分析,氧化物总体在很小的范围内变化,但局部变化较明显。微量元素的含量除个别有明显变化外,整体总体呈富集的趋势。
参考文献
[1] 闫海卿.金川镁铁-超镁铁质岩岩浆成矿系统与成矿预测[D].北京:中国地质大学(北京),2005.
【论文关键词】α-淀粉酶;工业应用;研究进展
α-淀粉酶分布十分广泛,遍及微生物至高等植物。其国际酶学分类编号为ec.3.2.1.1,作用于淀粉时从淀粉分子的内部随机切开α-1,4糖苷键,生成糊精和还原糖,由于产物的末端残基碳原子构型为a构型,故称α-淀粉酶。现在α-淀粉酶泛指能够从淀粉分子内部随机切开α-1,4糖苷键,起液化作用的一类酶。α-淀粉酶是一种十分重要的酶制剂,大量应用于粮食加工、食品工业、酿造、发酵、纺织品工业和医药行业等,它占了整个酶制剂市场份额的25%左右。目前,工业生产上都以微生物发酵法大规模生产α-淀粉酶[1-4]。
1α-淀粉酶的工业应用
1.1面包焙烤工业
作为保鲜剂酶应用在焙烤工业中生产各种高品质的产品已经有几百年的历史。最近几十年,麦芽α-淀粉酶和微生物α-淀粉酶被广泛用于焙烤工业。这些酶用于面包工业,使这些产品体积更大,颜色更好,颗粒更柔软。至今,焙烤工业中的α-淀粉酶一直是从大麦麦芽和细菌、真菌叶提取的。现代化连续焙烤过程中,在面粉中添加α-淀粉酶不仅可以增加发酵率、降低生面团黏度(改进产品的体积和质地),增加生面团中糖的含量,改良面包的口感、外皮颜色和焙烤质量,编辑整理,还可以延长焙烤食品的保鲜时间。在储存过程中,面包颗粒变得干燥、坚硬、表皮不再清脆,导致面包的口感变差。这些变化统称为变质。每年仅仅由于面包变质而造成的损失超过1亿美元。各种传统的添加剂被用于防止食品变质,以改善焙烤食品的质地和口味。
最近,人们开始关注酶作为防腐剂、保鲜剂在生面团改良方面的作用,如支链淀粉酶和α-淀粉酶配合可以有效的用于防腐。然而过量的α-淀粉酶会导致面包过粘。因此,最近的趋势是使用中温稳定(its)α-淀粉酶,它们在淀粉液化后活性很高,但在焙烤过程完成前就失活。尽管已发现大量的微生物可以生产α-淀粉酶,但是具有中温稳定性质的α-淀粉酶仅在几种微生物中被发现。
1.2淀粉的液化作用和糖化作用
α-淀粉酶的主要市场是淀粉水解的产物,如葡萄糖和果糖。淀粉被转化为高果糖玉米糖浆(hfcs)。由于它们的高甜度,被用于饮料工业中软饮料的甜味剂。这个液化过程就用到在高温下热稳定性好的α-淀粉酶。α-淀粉酶在淀粉液化上的应用工艺已经相当成熟,已有很多相关报道。
1.3纤维脱浆
现代纤维制造工艺在编织过程中会在纱线中产生大量的细菌,为防止这些纱线断裂,往往会在纱线的表面加1层可去除的保护层。这些表面层的材料有很多种,淀粉是非常好的一个选择,因为它便宜、容易获取,并且可以很容易去除。淀粉脱浆可以利用α-淀粉酶,它能有选择性地去除淀粉浆而不伤害纱线纤维,还能随机地使淀粉降解为易溶于水的糊精,因而容易被洗掉。
1.4造纸工业
淀粉酶在造纸工业中的用途主要是改良纸张涂层淀粉。纸张上的浆糊主要是保护纸张在处理过程中免于机械损伤,它同样也改良了成品纸的质量。浆糊提高了纸张的硬度和强度,增强了纸张的可擦除性,是一种很好的纸张涂料。当纸张穿过2个轧辊时,淀粉浆被加入纸张。这个过程的温度控制在45~60 ℃,需要淀粉有稳定的黏度。研磨同样可以根据不同纸张等级控制淀粉的黏度。自然界的淀粉浓度对于纸张上浆来说太高,可以利用α-淀粉酶部分降解淀粉来调节。
1.5除垢剂中的应用
酶是现代高效除垢剂的成分之一。酶在除垢剂中最大的功能就是使除垢剂更温和无害。早期自动洗碗机的除垢剂非常粗糙,易在进食时对人体造成伤害,而且对陶瓷、木质餐具也会造成损害。α-淀粉酶从1975年就被应用于制造洗衣粉。现在,90%液体除垢剂都含有α-淀粉酶,而且自动洗碗机的除垢剂对α-淀粉酶的需求也在不断增长。α-淀粉酶对ca2+过于敏感,在低ca2+的环境下稳定性很差,这限制了α-淀粉酶在除垢剂中的应用。并且,大多数野生型菌株所产生的α-淀粉酶对作为除垢剂原料的氧化剂也过于敏感。在家用除垢剂中,可通过增加一些工艺步骤进行改善。
最近,2家主要除垢剂酶的生产厂家novozymes和gcncncore international已经利用蛋白质工艺改善淀粉酶的漂白稳定性。它们用亮氨酸替代地衣芽孢杆菌α-淀粉酶蛋白第197位上的蛋氨酸,导致酶对氧化剂成分的抵抗能力大大增强,提高了其氧化稳定性,使酶在储存过程中的稳定性更好。这2家公司已经在市场上推销了这些新产品。
1.6制药和临床化学分析
随着生物工程的不断发展,淀粉酶的应用涉及到许多其他领域,比如临床、制药和分析化学。已有报道,基于α-淀粉酶的液体稳定试剂已应用于全自动生化分析仪(ciba coming express)临床化学系统,已经建立起一种利用淀粉酶探测更高低聚糖含量的方法。据称,这种方法比硝酸银探测方法更为有效。
2α-淀粉酶的研究进展
2.1国内α-淀粉酶类的生产和应用概况
1965年,我国开始应用淀粉芽孢杆菌bf-7658生产α-淀粉酶,当时只有无锡酶制剂厂独家生产。1967年杭州怡糖厂实现了应用α-淀粉酶生产饴糖的新工艺,可以节约麦芽7%~10%,提高出糖率10%左右。1964年我国开始了酶法水解淀粉生产葡萄糖工艺的研究。l979年9月通过了酶法注射葡萄糖新工艺的鉴定,并先后在华北制药厂、河北东风制药厂、郑州嵩山制药厂等单位得到应用,取得了良好的经济效益。与传统的酸法相比,可以提高收率10%,降低成本15%以上。另外,我国以酶法进行柠檬酸生产、谷氨酸发酵、糖化制啤酒、酒精发酵、黄酒酿造、酱油制造、醋生产等方面也已经研究成功并投入生产。
2.2国外α-淀粉酶研究现状
目前,除开展大量常规诱变育种t作外,国外已初步搞清产α-淀粉酶的调控基因,探讨了有关转导转化和基因克隆等育种技术。将枯草芽孢杆菌重组体的基因引入生产菌株,使α-淀粉酶产量提高7~10倍,并已应用于食品和制酒工业,给选育高产α-淀粉酶菌株开创了新的途径。
2.3国内外研究机构及其主要研究方向
由于α-淀粉酶是具有重要应用价值的工业酶,国内外很多研究机构对它进行了研究。例如:四川大学,主要研究α-淀粉酶的生产菌株及其培养条件;江南大学,主要研究α-淀粉酶的结构以及应用性能,如耐热性、耐酸性;西北大学,主要研究α-淀粉酶的变性机理以及环境对α-淀粉酶的影响;华南理工大学,主要研究α-淀粉酶的固定化和动力性质;还有华中农业大学、
3结语
α-淀粉酶已经成为工业应用中最为重要的酶之一,并且大量的微生物可以用以高效生产淀粉酶,但是酶的大规模商业化生产仍然局限于几种特定的真菌和细菌中。得益于现代生物技术的发展,α-淀粉酶在制药方面的重要性日益凸显。当然,食品和淀粉工业仍然是主要市场,α-淀粉酶在这些领域的需求仍然是最大的。
参考文献
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[2] 郭亚力.生产山楂果脯剩余浓糖汁澄清工艺研究[j].蒙自师专学报:自然科学版,1993,10(2):1-3.
英文名称:Rare Metal Materials and Engineering
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国有色金属学会;中国材料研究学会;西北有色金属研究院
出版周期:月刊
出版地址:陕西省西安市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1002-185X
国内刊号:61-1154/TG
邮发代号:52-172
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创刊时间:1970
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