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化學(xué)沉淀法的基本原理范文第1篇

化學(xué)沉淀的基本原理是利用投加在廢水中混凝劑的吸附架橋、電中和、吸附中和等物理化學(xué)作用與放射性廢水中微量的放射性和其它有害元素發(fā)生共沉淀，或聚集成比重較大的沉淀顆粒，并與水中的懸浮物結(jié)合為疏松絨粒，達(dá)到吸附廢水中放射性核素的作用。常用的混凝劑有CaCO3、NaHCO3、Ba-Cl2、AlCl3、FeCl3、（Al）2（SO4）3、（Al）2（PO4）3、KMnO4、MnO2?；瘜W(xué)沉淀法適宜的pH值為9~13，放射性活度脫除系數(shù)可達(dá)10以上?；瘜W(xué)沉淀法不僅可去除放射性物質(zhì)，還能去除懸浮物、膠體、無機(jī)鹽、有機(jī)物和微生物等。一般與其他方法聯(lián)用時(shí)作為預(yù)處理方法。與化學(xué)沉淀法相關(guān)的一個(gè)重要問題是如何處置沉淀過程中產(chǎn)生的含放射性核素的大量泥渣。由于濃縮作用泥渣的放射性比原放射性要高出幾十倍，甚至幾百倍，因此，這些泥渣排入周圍環(huán)境前，必須加以處理。當(dāng)廢液中鐵和鋁的質(zhì)量濃度均為60mg/L時(shí)，產(chǎn)生的污泥量一般能占到處理廢水總量的10%。近年來化學(xué)沉淀法的研究持續(xù)深入，新改進(jìn)的混凝劑陸續(xù)應(yīng)用，不溶性淀粉黃原酸酯可處理含金屬放射性廢水，效果顯著，適用性寬，放射性脫除率可到達(dá)90%以上。在堿性條件下，淀粉經(jīng)交聯(lián)后再與CS2進(jìn)行黃原酸化制得的淀粉衍生物不溶聯(lián)淀粉黃原酸酯，能與多種金屬離子絮凝螯合，不僅效果顯著，而且沒殘余硫化物存在，因而更適用于對(duì)廢水處理[4]。最近有專家提出了一些其它非常用沉淀劑，效果也很顯著。如羅明標(biāo)[5]等人研究了粉狀氫氧化鎂和以白云石為原料制備的氫氧化鎂乳液處理含鈾放射性廢水的條件，試驗(yàn)結(jié)果表明，氫氧化鎂處理劑具有良好的除鈾效果，在所選擇的條件下，能將廢水中的含鈾量降至0.05mg/L以下，且pH值控制在6~9之間。

2離子交換法

離子交換法處理放射性廢水的原理是：當(dāng)廢液通過離子交換劑時(shí)，放射性離子交換到離子交換劑上，使廢液得到凈化。目前，離子交換法已廣泛應(yīng)用于核工業(yè)生產(chǎn)工藝及放射性廢水處理工藝。許多放射性元素在水中呈離子狀態(tài)，其中大多數(shù)是陽離子，且放射性元素在水中是微量存在的，因而很適合離子交換處理，并且在無非放射性離子（少數(shù)是陰離子）干擾的情況下，離子交換能夠長時(shí)間的工作而不失效。方法的缺點(diǎn)是：對(duì)原水水質(zhì)要求較高；對(duì)于處理含高濃度競爭離子的廢水，往往需要采用二級(jí)離子交換柱，或者在離子交換柱前附加電滲析設(shè)備，以去除常量競爭離子；對(duì)釕、單價(jià)和低原子序數(shù)元素的去除比較困難；離子交換劑的再生和處置較困難。在有機(jī)離子交換體系中，有機(jī)溶劑和有機(jī)離子交換樹脂耐輻射和耐高溫性能欠佳，導(dǎo)致廢液浸出的空穴在固化中普遍存在，分解產(chǎn)物后續(xù)處理較困難，處理效果大打折扣。相比而言，無機(jī)離子交換材料優(yōu)勢(shì)較明顯：①有較好的耐酸性和耐輻照性，可在較強(qiáng)放射性條件下進(jìn)行吸附和分離；②與玻璃和水泥的良好相容性及其耐高溫的優(yōu)良性能有助于放射性廢物的最終處理與處置；③選擇性良好，如Cs+和Sr2+可以被雜多酸鹽（磷鉬酸銨）和聚銻酸高度選擇性吸附；④操作簡便；⑤來源廣泛。所以，無機(jī)離子交換廣泛應(yīng)用于放射性廢物處理中[6]。目前使用的無機(jī)離子交換材料主要有：①天然/人造沸石；②復(fù)合離子交換材料[磷酸鈦（TiP）-磷鉬酸胺（AMP），磷酸鋯（ZrP）-AMP，磷酸錫（SnP）-AMP]；③金屬亞鐵氰化物及鐵氰化物；④雜多酸鹽（AMP）、磷鎢酸胺（APW）、磷鎢酸鋯（PWZr），磷鉬酸鋯（PMoZr）；⑤多價(jià)金屬磷酸鹽（ZrP、TiP，SnP）；⑥多價(jià)金屬（過渡金屬）的水合氧化物和氫氧化物[7]。3離子浮選法隸屬于泡沫分離技術(shù)范疇的離子浮選法是基于待分離物質(zhì)利用化學(xué)或物理的力與捕集劑結(jié)合，富集在鼓泡塔中的氣泡表面，并隨氣泡逸出溶液主體，從而凈化溶液主體和濃縮待分離物質(zhì)。，溶液組分在氣-液界面上的選擇性和吸附程度決定離子浮選法的分離作用。捕集劑的主要成分包括表面活性劑、起泡劑、絡(luò)合劑、掩蔽劑等[8]。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了泡沫分離法處理低水平放射性廢水的試驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)90Sr的總?cè)ノ郾稊?shù)為220。趙寶生等用離子浮選法處理含鈾量為50mg/L的廢水，經(jīng)二次離子浮選處理后，含鈾量可降至0.02mg/L（中國含鈾廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)暫定為0.05mg/L）；濃縮廢液體積約為原液體積的1%。易于操作、低能耗、高效率和普適性等優(yōu)點(diǎn)使離子浮選法在處理鈾同位素試驗(yàn)研究和生產(chǎn)設(shè)施退役中所產(chǎn)生的含有多種去污劑和洗滌劑的放射性廢水中效果異常顯著，特別是有機(jī)物含量較高的化學(xué)清洗劑廢水，可充分利用該廢水易于起泡的特點(diǎn)而達(dá)到回收金屬離子和處理廢水的目的。

3蒸發(fā)濃縮法

蒸發(fā)濃縮法是通過加熱的方式使溶液中部分溶劑蒸發(fā)而汽化，而后冷凝凝結(jié)為含溶質(zhì)較少的冷凝液，從而使溶液得到凈化。放射性廢水采用蒸發(fā)濃縮法處理時(shí)，蒸發(fā)器中廢水溶液中的水吸收熱量被汽化，而放射性物質(zhì)不隨水揮發(fā)，保留在溶液中，以此達(dá)到濃縮廢水的目的。對(duì)于含有難揮發(fā)性放射性核素的廢水，采用該法處理時(shí)，去污系數(shù)、濃縮系數(shù)均較高。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：效率高、靈活，理論與技術(shù)均較成熟，安全性和可靠性較好。不過，蒸發(fā)濃縮法也存在一些缺陷，比如：易起泡沫和含有揮發(fā)性核素的廢水不適宜用該法處理；能耗和運(yùn)行成本偏高；在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中，需要慎重考慮腐蝕、結(jié)垢、爆炸等安全隱患[9]。

4結(jié)語

化學(xué)沉淀法的基本原理范文第2篇

【關(guān)鍵詞】廢水；來源；危害；化學(xué)處理方法

隨著化學(xué)、冶煉、電鍍等工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，所需鎘、汞及其化合物的用量也日趨增多，隨之排放出來含汞、鎘的污染物也愈加嚴(yán)重，現(xiàn)以成為世界上危害較大的工業(yè)廢水之一。為了保護(hù)環(huán)境，造福人類，下面介紹含汞、鎘廢水的來源、危害及其常用的化學(xué)處理方法。

一、含汞、鎘廢水的來源

汞：采礦業(yè)，汞礦的開采和冶煉；儀表制造業(yè)，溫度計(jì)、壓力計(jì)、比重計(jì)等；化工業(yè)，作為催化劑用于有機(jī)物的聚合、氫化、脫氫、氧化、氯化等；電子業(yè)，用汞連接電路，制造開關(guān)和電池；冶金工業(yè)，汞齊法攝取黃金；農(nóng)業(yè)，用作殺蟲劑、殺菌劑、防霉劑和選種劑等；醫(yī)藥業(yè)，口腔科用汞合金補(bǔ)牙，溫度計(jì)量體溫等。

鎘：水體中鎘的污染主要來自地表徑流和工業(yè)廢水。硫鐵礦石制取硫酸和由磷礦石制取磷肥時(shí)排出的廢水中含鎘較高，每升廢水含鎘可達(dá)數(shù)十至數(shù)百微克，大氣中的鉛鋅礦以及有色金屬冶煉、燃燒、塑料制品的焚燒形成的鎘顆粒都可能進(jìn)入水中；用鍋?zhàn)髟系挠|媒、顏料、塑料穩(wěn)定劑、合成橡膠硫化劑、殺菌劑等排放的鎘也會(huì)對(duì)水體造成污染，在城市用水過程中，往往由于容器和管道的污染也可使飲用水中鎘含量增加。

二、含汞、鎘廢水的危害

汞：汞蒸汽有高度的擴(kuò)散性和較大的脂溶性，侵入呼吸道后可被肺泡完全吸收并經(jīng)血液運(yùn)至全身。血液中的汞，可通過血腦屏障進(jìn)入腦組織，然后在腦組織中被氧化成汞離子。由于汞離子較難通過血腦屏障返回血液，因而逐漸蓄積在腦組織中，損害腦組織。在其他組織中的金屬汞,也可能被氧化成離子狀態(tài),并轉(zhuǎn)移到腎中蓄積起來。汞慢性中毒的臨床表現(xiàn)，主要是神經(jīng)性癥狀，有頭痛、頭暈、肢體麻木和疼痛、肌肉震顫、運(yùn)動(dòng)失調(diào)等。大量吸入汞蒸汽會(huì)出現(xiàn)急性汞中毒，其癥候?yàn)楦窝住⒛I炎、蛋白尿、血尿和尿毒癥等。急性中毒常見于生產(chǎn)環(huán)境，一般生活環(huán)境則很少見。汞被消化道吸收的數(shù)量甚微。通過食物和飲水?dāng)z入的金屬汞，一般不會(huì)引起中毒。

鎘：鎘是人體非必需元素。鎘會(huì)對(duì)呼吸道產(chǎn)生刺激，長期暴露會(huì)造成嗅覺喪失癥、牙齦黃斑或漸成黃圈，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收，積存于肝或腎臟造成危害，尤以對(duì)腎臟損害最為明顯。還可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和軟化。進(jìn)入人體的鎘，在體內(nèi)形成鎘硫蛋白，通過血液到達(dá)全身，并有選擇性地蓄積于腎、肝中。腎臟可蓄積吸收量的1/3，是鎘中毒的靶器官。此外,在脾、胰、甲狀腺、和毛發(fā)也有一定的蓄積。鎘的排泄途徑主要通過糞便，也有少量從尿中排出。在正常人的血中，鎘含量很低，接觸鎘后會(huì)增高，但停止接觸后可迅速恢復(fù)正常。鎘與含羥基、氨基、巰基的蛋白質(zhì)分子結(jié)合，能使許多酶系統(tǒng)受到抑制，從而影響肝、腎器官中酶系統(tǒng)的正常功能。

三、常用化學(xué)處理方法

1.含汞廢水的處理

（1）金屬還原法?？梢杂勉~屑、鐵屑、鋅粒、硼氫化鈉等作為還原劑處理含汞廢水。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以直接回收金屬汞。

銅屑置換法。用廢料――紫銅、鉛黃銅屑、鋁屑，可以回收電池車間排放出得強(qiáng)酸性含汞廢水中的汞。反應(yīng)式：Cu+Hg2+=Cu2++Hg

（2）化學(xué)沉淀法。此法適用于不同濃度、不同種類的汞鹽。缺點(diǎn)是含汞泥渣較多，后處理麻煩。該法一般又分為：硫氫化鈉、硫酸亞鐵共沉淀；電石渣、三氯化鐵沉淀等?，F(xiàn)以硫氫化鈉沉淀為例，用硫氫化鈉加明礬凝聚沉淀，可以處理多種汞鹽洗滌廢水，除汞率高達(dá)99%，反應(yīng)方程式：Hg2++ S2-=HgS

2．含鎘廢水的處理

（1）中和沉淀法。在含鎘廢水中投入石灰或電石渣，使鎘離子變?yōu)殡y溶的Cd(OH)2沉淀，反應(yīng)方程式：Cd2++2OH-=Cd(OH)2

此法適用于處理冶煉含鎘廢水和電鍍含鎘廢水。

（2）離子交換法?；驹硎抢肅d2+ 離子比水中其他離子與陽離子交換樹脂有較強(qiáng)的結(jié)合力，能優(yōu)先交換。

參考文獻(xiàn)：

化學(xué)沉淀法的基本原理范文第3篇

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)雙向電泳；植物蛋白質(zhì)樣品制備；TCA/丙酮法；酚抽法

中圖分類號(hào)：Q51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.06.002

Abstract： Two-dimensional electrophoresis is the fundamental technology of proteomics， it makes great progress in protein analysis of animals and microbes. However， it makes little progress in protein analysis of plants due to the hardness of the preparation of plant protein’s samples suited for two-dimensional electrophoresis. In this paper， methods for the preparation of plant protein's samples were reviewed， merits and drawbacks of these methods were analyzed， and the research focus on the preparation of plant protein's samples in the future was putted forward.

Key words： two-dimensional electrophoresis； preparation of plant protein's samples； TCA acetone precipitation method； phenol method

隨著人類基因組框架圖的公布和擬南芥等模式生物基因組序列測(cè)定的完成，生命科學(xué)研究逐漸進(jìn)入后基因組時(shí)代。盡管已有多種植物的基因組被測(cè)序，但在這些植物基因組中往往有一半以上基因所表達(dá)的功能是未知的。而蛋白質(zhì)是生理功能的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，是揭開基因表達(dá)功能的一把金鑰匙。直接研究蛋白質(zhì)的表達(dá)模式和功能模式成為生命科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。蛋白質(zhì)組的研究應(yīng)運(yùn)而生，而研究蛋白質(zhì)組的科學(xué)則被稱為蛋白質(zhì)組學(xué)[1-2]。

由于蛋白質(zhì)組學(xué)是從整體層面研究細(xì)胞、組織、器官甚至個(gè)體內(nèi)的蛋白質(zhì)表達(dá)變化，所以需要強(qiáng)有力的方法來分離和顯示上千種蛋白質(zhì)。而蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)具有高分辨率、快速和簡單的優(yōu)點(diǎn)，因而成為蛋白質(zhì)組學(xué)的支撐技術(shù)。目前雙向電泳技術(shù)在微生物和動(dòng)物蛋白質(zhì)分析上取得較大進(jìn)展，但在植物蛋白質(zhì)分析上往往難以取得比較理想的實(shí)驗(yàn)效果，使得植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究相對(duì)落后于動(dòng)物和微生物蛋白質(zhì)組學(xué)研究。究其原因，主要是植物組織（尤其是綠色葉片）中含有多酚類、醌、脂類及其他多種次生代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)一旦存在于植物蛋白質(zhì)樣品中就會(huì)嚴(yán)重干擾蛋白分離效果及電泳圖譜質(zhì)量，無法很好地顯示出植物中各種蛋白質(zhì)之間的差異。同時(shí)，植物組織中存在的蛋白酶能夠水解目的蛋白，降低蛋白質(zhì)樣品的純度。由此可見，植物蛋白質(zhì)樣品的制備是植物蛋白質(zhì)雙向電泳實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，只有制備到純度高、雜質(zhì)少的蛋白質(zhì)樣品才可能獲得質(zhì)量高的電泳圖譜。因而有必要?dú)w納和總結(jié)適于雙向電泳的植物蛋白質(zhì)樣品制備技術(shù)，便于研究者根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的樣品制備方法，獲得良好的電泳分離效果和高質(zhì)量的電泳圖譜[3-4]。

1 植物蛋白質(zhì)樣品制備方法

植物蛋白質(zhì)樣品的制備，要準(zhǔn)確分析蛋白質(zhì)樣品來源的成分，在維持目的蛋白活性和結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上逐步去除無關(guān)物質(zhì)，獲取合適的蛋白質(zhì)樣品。在長期的植物蛋白質(zhì)組研究中，研究者們根據(jù)研究的對(duì)象和目的，在實(shí)驗(yàn)中逐漸摸索，發(fā)明并改進(jìn)了5種常用的樣品制備方法。

1.1 TCA/丙酮法

TCA/丙酮法的原理是利用蛋白質(zhì)在丙酮溶液的疏水條件下變性使蛋白質(zhì)濃縮并去除污染物。根據(jù)謝進(jìn)等[5]的實(shí)驗(yàn)，TCA/丙酮法主要操作步驟是：洗凈植物組織，使用液氮速凍，進(jìn)行低溫條件下研磨或超聲處理，加入以TCA/丙酮為主要成分的溶液振蕩混勻，沉淀過夜，再低溫離心去上清，反復(fù)操作洗滌沉淀到丙酮溶液無色為止，敞口揮發(fā)丙酮，再將沉淀凍存。實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)當(dāng)在低溫環(huán)境下用盡量短的時(shí)間完成，以免蛋白質(zhì)大量變性。

1.2 酚抽法

酚抽法的原理是利用了蛋白質(zhì)和脂類溶于酚相而難溶于水相的特性。鹽類、核酸、多糖通過溶于水而被去除，脂類通過溶解在乙酸銨甲醇溶液中被去除，再用冷丙酮溶解去除色素和銨離子。操作步驟是：洗凈植物組織，使用液氮速凍，進(jìn)行低溫條件下研磨或超聲處理成粉末狀，轉(zhuǎn)移至離心管內(nèi)，加入蛋白質(zhì)提取液振蕩混勻，再加入等體積的Tris-飽和酚，冰浴，振蕩混勻，低溫離心處理，逐步抽取酚相，向酚相加入乙酸銨甲醇溶液低溫沉淀過夜，低溫離心后獲取沉淀。將沉淀用預(yù)冷丙酮多次洗滌，敞口使丙酮揮發(fā)，將沉淀低溫保存[6]。彭存智[7]在運(yùn)用酚抽法提取紅樹葉蛋白時(shí)將Tris-飽和酚換為酸性的水飽和酚，而劉楠等[8]在運(yùn)用酚抽法提取蒙古沙冬青根蛋白時(shí)將洗滌沉淀的丙酮換為甲醇溶液，也取得預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。在使用酚抽法時(shí)，應(yīng)當(dāng)增加離心力和離心時(shí)間，盡可能地把密度大的糖分離至上清液的上層。

1.3 Tris-HCl法

Tris-HCl法的基本原理是利用去污劑SDS破壞疏水鍵，增加蛋白質(zhì)的溶解性，而Tris-HCl平衡pH值，防止蛋白質(zhì)變性。根據(jù)曾廣娟等[9]和田忠景等[10]的實(shí)驗(yàn)，Tris-HCl法的主要操作步驟是：洗凈植物組織，使用液氮速凍，進(jìn)行低溫條件下研磨或超聲處理成粉末狀，轉(zhuǎn)移至離心管內(nèi)，并加入SDS、甘油和Tris-HCl為主要成分的緩沖液，振蕩混勻，低溫離心處理后提取上清，加入TCA/丙酮混勻，低溫離心后獲取沉淀。將沉淀用80%預(yù)冷丙酮多次洗滌，室溫風(fēng)干，低溫保存。

1.4 Trizol沉淀法

Trizol是一種新型RNA抽提試劑，可以直接從組織中提取RNA。它促進(jìn)不同種屬不同分子量大小的多種RNA的析出，通過分層分別將不同層中的RNA（上層）、DNA（中層）、蛋白質(zhì)（下層）分離純化出來，效率極好。根據(jù)周雪等[11]和康俊梅等的實(shí)驗(yàn)[12]，Trizol沉淀法的主要操作步驟是：洗凈植物組織，使用液氮速凍，進(jìn)行低溫條件下研磨或超聲處理成粉末狀，轉(zhuǎn)移至離心管內(nèi)，先后按比例加入Trizol和氯仿，振蕩混勻，低溫離心處理后去除上層水相中的RNA，加入無水乙醇沉淀去除中間層和下層酚相中的DNA和與之結(jié)合的高豐度的組蛋白，振蕩混勻，低溫離心處理后提取上清，先后按比例加入Trizol和異丙醇，振蕩混勻，低溫離心處理后提取沉淀，沉淀用95%乙醇和無水乙醇洗滌，真空干燥后低溫保存。

1.5 尿素-硫脲提取法

尿素-硫脲提取法的基本原理是利用尿素和硫脲破壞疏水鍵、還原劑DTT破壞二硫鍵增加蛋白質(zhì)的溶解性，并使得蛋白酶失活。根據(jù)劉偉霞等[13]和王海玲等[14]的實(shí)驗(yàn)，尿素-硫脲提取法的主要操作步驟是：洗凈植物組織，使用液氮速凍，進(jìn)行低溫條件下研磨或超聲處理成粉末狀，轉(zhuǎn)移至離心管內(nèi)，溶于尿素、硫脲、SDS、DTT、Triton-114為主要成分的溶液中，振蕩混勻，低溫離心處理后提取上清，加入預(yù)冷丙酮，低溫過夜，離心后收集沉淀，揮發(fā)掉丙酮。樣本中存在尿素，溶液溫度不能超過37°C。

TCA/丙酮法是促使蛋白質(zhì)在水中沉淀進(jìn)而分離的方法，屬于沉淀類方法；酚抽法和Trizol沉淀法是利用酚類物質(zhì)萃取蛋白質(zhì)進(jìn)而分離的方法，屬于萃取類方法；Tris-HCl法和尿素-硫脲提取法是促進(jìn)蛋白質(zhì)溶解于水進(jìn)而分離的方法，屬于溶解類方法。

除此以外，Wei等[15]將TCA/丙酮法與酚抽法結(jié)合為TCA-丙酮-酚抽法后用于提取蛋白。楊秋玉等[16]提取4種杜鵑葉片蛋白質(zhì)時(shí)就采用TCA-丙酮-酚抽法：即先采用TCA-丙酮法沉淀蛋白，凍干后按照酚抽法的程序萃取蛋白。提取的蛋白質(zhì)樣品再進(jìn)行雙向電泳，獲得比較理想的電泳效果。TCA-丙酮-酚抽法兼有沉淀類方法和萃取類方法的特點(diǎn)。

2 植物蛋白質(zhì)樣品制備方法比較

植物組織的蛋白質(zhì)是動(dòng)態(tài)的，至今沒有一種通用的制備方法能將材料中的蛋白全部提取出來。研究目的的不同，是盡可能獲得多的蛋白還是僅獲得興趣蛋白，影響了制備方法的選擇。但是無論是采用哪種方法，有一點(diǎn)必須做到的是盡可能多地去除核酸、多糖、多酚類、脂類、鹽類等雜質(zhì)，否則會(huì)影響蛋白分離效果和電泳圖譜質(zhì)量。不同的研究對(duì)象含有的雜質(zhì)不同，因此也影響了制備方法的選擇。

TCA/丙酮法是植物蛋白質(zhì)樣品制備最基本的方法。它的優(yōu)點(diǎn)是耗時(shí)少、容易操作，減少了蛋白酶的修飾作用，蛋白質(zhì)粗提物產(chǎn)量大，一般作為植物蛋白提取的初始方案。缺點(diǎn)是蛋白質(zhì)容易變性，很難重新溶解，對(duì)一些植物組織中多酚類物質(zhì)的去除能力有限，因而可以加入適量的吸附劑PVPP或PVP對(duì)TCA/丙酮法進(jìn)行改良。劉國勇等[17]的實(shí)驗(yàn)證實(shí)不溶于水的PVPP去除酚、醌類物質(zhì)的效果比可溶于水的PVP好。

酚抽法的優(yōu)點(diǎn)是能夠去除大量干擾物質(zhì)，獲得相對(duì)較多的低分子量蛋白。在植物組織含有大量易水解的多糖或易溶于水的鹽類時(shí)如海濱木槿和枇杷葉片組織[18-19]，酚抽法能夠?qū)⑵漤樌胨喽コ?。特別是含有大量多酚類、多糖和色素等次生代謝產(chǎn)物的頑拗植物組織，在蛋白分離效果方面酚抽法比TCA/丙酮法優(yōu)勢(shì)明顯。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜耗時(shí)，Tris-飽和酚具有一定的毒性，易對(duì)環(huán)境造成污染。

Tris-HCl法的特點(diǎn)是加入SDS以增強(qiáng)蛋白質(zhì)的溶解性，Tris-HCl緩沖液平衡pH值，遠(yuǎn)離各種氨基酸溶解度最小的等電點(diǎn)，因而其優(yōu)點(diǎn)是能夠分離出酸性蛋白、極高極低分子量蛋白，在疏水性蛋白的提取方面也有所改善，缺點(diǎn)是緩沖液需要密封保存。

Trizol沉淀法的特點(diǎn)是使用能夠分離DNA和RNA的Trizol試劑，因而優(yōu)點(diǎn)是能夠去除大量干擾物質(zhì)如DNA、RNA和高豐度組蛋白R(shí)ubisco。缺點(diǎn)是操作較為復(fù)雜，耗時(shí)耗力，成本較高。Trizol沉淀法用得比較少，一般用于植物葉片和幼苗的蛋白質(zhì)提取，如野牛草葉片、紫花苜蓿幼苗和黃花苜蓿幼苗[12，20-21]。

尿素-硫脲提取法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)低分子量蛋白質(zhì)分辨效果較好，價(jià)格低廉，操作簡便。缺點(diǎn)是在電泳中能夠檢測(cè)到的蛋白質(zhì)斑點(diǎn)較少，對(duì)多酚類、色素、鹽類等干擾物質(zhì)的去除能力不夠。從文獻(xiàn)中來看，尿素-硫脲提取法用得比較少。

TCA-丙酮-酚抽法則將TCA-丙酮沉淀法和酚抽法融合在一起，去除引起樣品溶液黏稠的多糖和核酸效果較好，在樣品溶液過于黏稠時(shí)相比于酚抽法具有一定的優(yōu)勢(shì)[16]。但該法也存在著操作繁瑣、蛋白損失較大的缺點(diǎn)。此方法在擬南芥葉片、非洲山毛豆葉片、銀杏小孢子葉球[22-24]等很多植物蛋白的提取中均取得了較好效果。

3 結(jié)論與展望

到目前為止，適于雙向電泳的植物蛋白質(zhì)樣品制備方法總共有6種，它們分別是：TCA/丙酮法、酚抽法、Tris-HCl法、Trizol沉淀法、尿素-硫脲提取法、TCA-丙酮-酚抽法：TCA/丙酮法是最基本、應(yīng)用最為廣泛的方法，蛋白質(zhì)粗提量大，加入PVPP可以去除多酚類；酚抽法適合于含有大量多糖、鹽類等次生代謝產(chǎn)物的植物蛋白質(zhì)樣品提??；Tris-HCl法能夠分離出酸性蛋白和極高極低分子量蛋白；Trizol沉淀法適合于含有大量高豐度組蛋白R(shí)ubisco的植物葉片和幼苗的蛋白質(zhì)提??；尿素-硫脲提取法能夠分離出低分子量蛋白且操作簡便；TCA-丙酮-酚抽法去除引起樣品溶液黏稠的多糖和核酸效果較好。

在現(xiàn)在的植物蛋白質(zhì)雙向電泳的實(shí)驗(yàn)中，研究者往往需要同時(shí)運(yùn)用多種方法進(jìn)行樣品制備并進(jìn)行比較。希望在日后的研究中，研究者能夠在前人研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)樣品自身的特性次生代謝物成分和研究目的總結(jié)歸納各種方法的適用范圍，做到具體問題具體分析，摸索優(yōu)化出適合各種植物組織蛋白質(zhì)樣品制備的實(shí)驗(yàn)方案，加快植物蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展，更好地服務(wù)于生命科學(xué)研究。

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化學(xué)沉淀法的基本原理范文第4篇

關(guān)鍵詞：污水除磷、化學(xué)除磷、處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：K826文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

水體富營養(yǎng)化大多由于水體中磷的含量過高，水中藻類與浮游植物會(huì)在水體富營養(yǎng)化的環(huán)境下迅速繁殖，從而導(dǎo)致水體中的溶解氧的含量大幅降低，水質(zhì)嚴(yán)重受到影響，水體中魚類及其它的的生物的因生長環(huán)境發(fā)生改變而大量死亡。水體中的營養(yǎng)會(huì)在水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生時(shí)被水生生物吸收，然而當(dāng)這些水生生物死亡后其尸體腐爛過程中又會(huì)產(chǎn)生新的營養(yǎng)素被微生物利用，以此循環(huán)往復(fù)，水體富營養(yǎng)化會(huì)不斷惡化，因此必須重視水污染后的治理。

二、污水除磷技術(shù)的現(xiàn)狀

磷的濃度越高水體富營養(yǎng)化的惡化程度就越嚴(yán)重，無論是在靜止的還是在流動(dòng)的水體中都表現(xiàn)得非常明顯。眾所周知，水體富營養(yǎng)化的的危害是當(dāng)前人類面臨的一大環(huán)境問題。要解決水體富營養(yǎng)化的問題關(guān)鍵是找到問題產(chǎn)生的原因，據(jù)國際經(jīng)驗(yàn)，城市污水中磷的含量過高占流入地表總的含磷量的34%。因此降低城市污水中磷的含量是防止水體富營養(yǎng)化加劇的關(guān)鍵。磷的性質(zhì)與氮、硫不同，因此磷多數(shù)以化合物的形式被排放，因此，目前污水除磷的方法主要是化學(xué)除磷、物理除磷、生物除磷。

除磷技術(shù)從上世紀(jì)60開始發(fā)展，出現(xiàn)了規(guī)模較大的污水處理廠，其中一些相應(yīng)的技術(shù)在國際和國內(nèi)都取得了一些成果，并有效的應(yīng)用于城市污水處理。除磷的方法根據(jù)其工作原理的不同可分為以下三種：化學(xué)除磷、物理除磷、生物除磷。

化學(xué)除磷或化學(xué)輔助生物除磷在國外得到了較為廣泛的應(yīng)用。其中，美國五大湖地區(qū)對(duì)磷的排放有非常嚴(yán)格的要求。污水處理廠在該地區(qū)主要采用化學(xué)除磷和生物輔助化學(xué)除磷，這兩種措施在該地區(qū)廣泛應(yīng)用；而在丹麥則是以生物除磷為主化學(xué)除磷為輔；也有以化學(xué)除磷為主的地區(qū)，如瑞典。生物除磷沒有被污水處理廠廣泛采用。

三、化學(xué)除磷處理技術(shù)

化學(xué)除磷具有較多的優(yōu)點(diǎn)，主要包括：除磷效率高，技術(shù)資料和文獻(xiàn)較為完整，進(jìn)水磷濃度和出水要求決定著藥劑投入量，除磷控制操作過程簡單易行，鐵鹽的來源可以是鋼鐵廠酸洗廢液，從而很大程度上降低了藥劑費(fèi)用，與此同時(shí)除磷過程中還可以有效除去各種重金屬，采用石灰作混凝劑時(shí)，石灰投量取決于進(jìn)水堿度，通過pH控制，而不取決于磷濃度，初沉池為投藥點(diǎn)，能夠有效降低二級(jí)處理過程中的有機(jī)物負(fù)荷，污水處理廠投資較少，改造過程也相對(duì)簡單。

1、結(jié)晶除磷技術(shù)

結(jié)晶法除磷技術(shù)是一種實(shí)用的結(jié)晶沉淀法，主要通過向已投加鈣鹽的污水中添加一種結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)與難容磷酸鹽的固體顆粒，破壞溶液的亞穩(wěn)態(tài)。通過結(jié)晶沉淀過程實(shí)現(xiàn)除磷目的。磷離子與水中的鈣離子結(jié)合形成磷酸鈣，當(dāng)水體成堿性時(shí)，磷石灰隨堿性的升高而降低，因此，升高污水的pH值，使處于亞穩(wěn)態(tài)的磷離子與晶體接觸，在晶體表面析出磷石灰，從而減低污水中磷的濃度。綜上污水中的pH值是結(jié)晶法除磷的主要影響因素。除此之外反應(yīng)器的除磷效果與結(jié)晶好壞也對(duì)除磷效果有影響。水力負(fù)荷是動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的主要因素。生活污水二級(jí)處理時(shí)，采用曝氣吹脫C02，使污水pH值到8左右，防止結(jié)晶床的CaC03的結(jié)垢，使出水磷濃度可以達(dá)到一級(jí)處理出水的標(biāo)準(zhǔn)。

2、化學(xué)凝聚沉淀除磷技術(shù)

化學(xué)凝聚沉淀法是最早使用且目前使用最廣泛的一種除磷方法?；瘜W(xué)凝聚沉淀除磷的基本原理是利用化學(xué)藥劑的加入，使其生成不溶性磷酸鹽沉淀物，接著經(jīng)固液分離操作將沉淀物從污水中除去。磷的化學(xué)沉淀一般可以分為4步：沉淀反應(yīng)、凝聚作用、絮凝作用、固液分離。在一個(gè)混合單元內(nèi)進(jìn)行沉淀和凝聚反應(yīng)，為了使沉淀劑在污水中能夠進(jìn)行快速有效地混合。目前被經(jīng)常使用的沉淀劑有鐵鹽（硫酸鐵、硫酸亞鐵硫酸鐵、氯化亞鐵、氯化鐵）、鈣鹽（石灰）、鋁鹽（聚合氯化鋁、硫酸鋁）以及當(dāng)前發(fā)展速度比較快的無機(jī)有機(jī)復(fù)合型絮凝劑等。磷酸鹽沉淀通常被認(rèn)為是有配位基參加競爭的電性中和沉淀，也就是通過磷酸根與鋁離子、鐵離子或鈣離子的化學(xué)反應(yīng)使之產(chǎn)生沉淀，并將其加以去除。如：鈣鹽除磷是在含有磷的污水中加入石灰，由于石灰的加入，污水中形成了氫氧根離子，污水pH值進(jìn)而升高，此外，污水中的磷和石灰中的鈣也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成沉淀并將其除去。這種方法就是將水進(jìn)行了軟化，石灰的加入量只和污水的堿度有關(guān)，與污水中的磷含量并無關(guān)系。其原因是：石灰法在使用的時(shí)候，必須將pH調(diào)到較高值時(shí)才可以將殘留的溶解磷濃度降低到一個(gè)較低的水平，然而污水堿度所使用的石灰量一般比生成磷酸鈣沉淀所使用的石灰量大好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。石灰法除磷的投藥設(shè)施設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，這一不足讓這種工藝在與其他常規(guī)污水除磷工藝比較時(shí)缺少了經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

3、吸附除磷技術(shù)

吸附法是物理除磷常用的方法，該方法主要是利用某些多孔或者較大比表面積的固體物質(zhì)對(duì)水體中磷酸根離子的親和力不同，從而實(shí)現(xiàn)污水除磷過程的方法。實(shí)現(xiàn)磷從污水中分離的過程，主要通過磷在吸附劑表面的物理吸附、表面沉淀、離子交換。采用吸附法還可以通過解離對(duì)磷進(jìn)行回收再利用。吸附法是除磷方法中工藝較為簡單且能夠有效運(yùn)行的方法。吸附法能單獨(dú)使用也可以作為生物除磷法的補(bǔ)充。

天然吸附劑和合成吸附劑是除磷吸附劑的兩大種類。其中天然吸附劑主要包括：活性炭、粉煤灰、沸石、活性氧化鋁、鋼渣等等；合成吸附劑的推廣很大程度上擴(kuò)大了吸附材料的選擇范圍，多種金屬鹽化物及其鹽類都作為選擇材料被研究應(yīng)用于新型吸附劑。

4、化學(xué)輔助生物除磷技術(shù)

生物除磷是目前城市污水處理中應(yīng)用最多、最經(jīng)濟(jì)的除磷方式，然而生物除磷對(duì)進(jìn)水水質(zhì)及其他工藝參數(shù)敏感，工藝中除磷與脫氮也存在碳源、污泥齡等諸多矛盾，導(dǎo)致除磷的穩(wěn)定性較差。隨著國家對(duì)污水排放要求的提高，投加化學(xué)藥劑鐵鹽、鋁鹽輔助除磷被廣泛采用。南非、美國的一些污水廠也采取了生物為主化學(xué)為輔的除磷措施?；瘜W(xué)輔助除磷根據(jù)投加點(diǎn)的不同，分為前置除磷（生物處理之前投藥）、同步除磷（生物池投藥）、后置除磷。以生活污水為處理對(duì)象，考察同步除磷系統(tǒng)中，化學(xué)藥劑的投加對(duì)生物除磷的強(qiáng)化效果，以及化學(xué)藥劑對(duì)反應(yīng)過程和出水水質(zhì)的影響，初步探討化學(xué)輔助生物除磷的機(jī)理。在硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鋁中進(jìn)行生活污水化學(xué)除磷藥劑優(yōu)選，采用SBR反應(yīng)器進(jìn)行生活污水化學(xué)輔助生物除磷的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，三種化學(xué)除磷藥劑中，硫酸亞鐵的除磷效果最好，曝氣3h末按Fe/TP摩爾比1.5投加，可以使出水磷小于0.5mg幾，增強(qiáng)了出水磷達(dá)標(biāo)的穩(wěn)定性。投加硫酸亞鐵后，出水的電導(dǎo)率上升，pH略微下降，MLSS增加了5%，污泥的絮凝沉降性能更好，污泥的顏色偏黑。

四、結(jié)語

水體富營養(yǎng)化可通過污水除磷得到有效防止，結(jié)晶法作為眾多污水化學(xué)除磷方法之一，該方法處理設(shè)備較為繁多，在資金不充足的境況下一般不易被使用?，F(xiàn)有條件下化學(xué)凝聚沉淀法比較容易實(shí)施，針對(duì)我國目前的狀況，這是值得推廣和應(yīng)用的方法之一。吸附劑性能是吸。附法的關(guān)鍵，很多吸附劑的研制主要體現(xiàn)在對(duì)天然材料進(jìn)行表面改性，但是對(duì)材料表面改性的工藝較為復(fù)雜，不適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用，所以，化學(xué)除磷技術(shù)需要進(jìn)一步研發(fā)與沉降泥渣這樣類似的在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)這兩個(gè)方面都滿意的除磷技術(shù)。

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化學(xué)沉淀法的基本原理范文第5篇

關(guān)鍵詞：　超聲技術(shù)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；化工；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：O644 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2012）1120042－02

1　概述

近年來，超聲波技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化工生產(chǎn)領(lǐng)域里的應(yīng)用不斷取得新的成果，應(yīng)用范圍越來越廣泛，而且還具有很大的研究開發(fā)空間。超聲波對(duì)某些化學(xué)反應(yīng)具有顯著的影響，其原理簡要地分析是：由于通常的聲波波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子的直徑，在液體中，超聲波產(chǎn)生的特定頻率的震蕩，能夠加劇溶液中物質(zhì)分子等微粒的運(yùn)動(dòng)，在一定條件下也會(huì)增大其活化能，由于物理和化學(xué)作用的共同效應(yīng)。結(jié)果導(dǎo)致溫度變化更加劇烈，以至于在通常條件下不易發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，獲得了較為有利的反應(yīng)條件，從而促進(jìn)反應(yīng)物微粒的裂解和新的自由基的形成，最終使化學(xué)反應(yīng)速率大大提高，并降低了實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)成本。

超聲波技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅可以改進(jìn)化學(xué)反應(yīng)條件，避免采用高溫高壓，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)產(chǎn)率和選擇性，而且還可以在一定范圍內(nèi)在改變反應(yīng)的歷程，例如在加成反應(yīng)（親電、親核、環(huán)加成等）、取代反應(yīng)（親電、親核）和氧化還原反應(yīng)中都能適用。利用超聲技術(shù)改變反應(yīng)環(huán)境，可以大大降低反應(yīng)難度和成本，提高實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)效益，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。以下列舉一些應(yīng)用實(shí)例，說明其應(yīng)用原理、方法及效果。

2　超聲波在植物提取方面的應(yīng)用

2.1　超聲波提取的基本原理

在液體介質(zhì)中，超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈的空化效應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)、高的加速度、乳化、擴(kuò)散、擊碎和攪拌作用，增大物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)頻率和速度，增強(qiáng)溶劑分子的活性，更加容易吸取植物中的有效成分。利用超聲波可以提高提取速率，能提高植物有效成分的提出率，同時(shí)也就提高了藥材的利用率，避免了高溫對(duì)提取成分的影響，能夠降低條件，節(jié)省時(shí)間，減小成本。超聲技術(shù)已經(jīng)越來越多地用于天然植物中藥成分的提取，實(shí)踐證明效果很好，應(yīng)用前景廣闊。

在提取天然植物藥用成分時(shí)，通常要使其細(xì)胞破碎。利用超聲波產(chǎn)生的超常規(guī)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度以及強(qiáng)烈的空化效應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生的高速并且均勻的攪拌作用，能夠促進(jìn)植物藥材細(xì)胞的快速分離，更加有利于溶劑滲透進(jìn)藥材細(xì)胞周邊，植物藥材的有效成分在溶劑中加快溶解，因此提高了提取效率。

超聲波是一種機(jī)械振動(dòng)波，一般指頻率為20kHz-50MHz的波段。超聲波在通過介質(zhì)傳播時(shí)，會(huì)先后產(chǎn)生膨脹和壓縮。超聲波能產(chǎn)生巨大的能量并通過介質(zhì)形成很大的加速度。在液體介質(zhì)（溶劑）中，這個(gè)能量增大及加速過程促使形成負(fù)壓。當(dāng)超聲波產(chǎn)生的能量達(dá)到一定程度時(shí)，就造成急劇膨脹，此時(shí)會(huì)在液體介質(zhì)中生成氣泡或?qū)σ后w的沖擊而形成許多微小空穴，這些空穴在瞬間閉合時(shí)將產(chǎn)生高達(dá)3000MPa的巨大壓力以形成空化作用。這種持續(xù)產(chǎn)生的作用力不斷地沖擊物質(zhì)顆粒表面，使物質(zhì)顆粒表面及縫隙中的可溶性活性成分迅速分離出來。在空化作用下，還促使植物體內(nèi)細(xì)胞壁破裂，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)可溶物快速擴(kuò)散到所接觸的液體介質(zhì)中。同時(shí)，由超聲作用產(chǎn)生的能量以及在微粒間相互作用時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓有利于形成活躍的游離基。

超聲波提取是利用其在溶液中產(chǎn)生的空化作用、機(jī)械效應(yīng)以及熱效應(yīng)，以致增強(qiáng)介質(zhì)的穿透力，并加快介質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度，從而提高提取生物原料中有效成分的效率。

其基本原理可以概括為：

1）空化效應(yīng)。在液體介質(zhì)內(nèi)部所溶解的數(shù)量不等的微氣泡，在超聲波的作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡由于定向擴(kuò)散而增大，形成共振腔，然后突然閉合，這就是超聲波的空化效應(yīng)。這種效應(yīng)會(huì)在瞬間產(chǎn)生幾千個(gè)大氣壓的壓力，可使成植物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體破裂，使包括有效成分在內(nèi)的各種成分更容易分離。

2）機(jī)械效應(yīng)。超聲波在溶液中以較快的頻率產(chǎn)生較強(qiáng)的振動(dòng)，顯著增強(qiáng)了液體狀介質(zhì)滲透及擴(kuò)散作用，這種作用即機(jī)械效應(yīng)。同時(shí)，超聲波在擴(kuò)散時(shí)還產(chǎn)生較大的輻射壓強(qiáng)，對(duì)所加工的樣品形成強(qiáng)大沖擊，造成細(xì)胞微粒突變，樣品中的蛋白質(zhì)變性；另外，在介質(zhì)和懸浮體中產(chǎn)生加速度，由于兩者的運(yùn)動(dòng)速度差異很大，以致在兩者之間形成摩擦力，促使植物體內(nèi)分子解聚加快，即可促進(jìn)其所含有效成分的擴(kuò)散。

3）熱效應(yīng)。超聲波在液體介質(zhì)中的擴(kuò)散中，伴隨著能量的傳播和擴(kuò)散，介質(zhì)將所吸收的能量在這個(gè)過程中會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，引起溫度的升高，也就加快了植物中所含有效成分的溶解?/p>

2.2　超聲波在提取植物有效成分的應(yīng)用實(shí)例

茶葉所含的主要成分是茶多酚和多種香氣物質(zhì)，在醫(yī)藥和食品方面有重要用途，利用超聲波作用，在較低的溫度下就可以高效提取茶葉有效成分。茶多酚有多種提取方法，一直以來用得比較多的有溶劑提取法與沉淀法。在沉淀法中要使用大量的沉淀劑使得成本較高，因此通常大多采用溶劑提取法。在溶劑提取法的提取過程中，由于茶多酚被氧化而使產(chǎn)量降低，產(chǎn)品雜質(zhì)較多，增大了分離的難度，所以應(yīng)用也不夠廣泛。在溶劑法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用超聲波技術(shù)，將會(huì)顯著改善提取茶多酚的條件，獲得較好的提取效果。由于降低了提取溫度、縮短了提取時(shí)間，所以不僅能夠顯著提高提取率，而且還提升了提取產(chǎn)品的質(zhì)量。通過分析初步得出提取實(shí)驗(yàn)設(shè)置的條件是：配制適當(dāng)?shù)囊后w介質(zhì)（80%乙醇），施加超聲波振動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間約為50min，提取劑（80%乙醇）用量大約是茶葉樣品質(zhì)量的8倍。對(duì)茶葉中茶多酚的浸提條件選擇，通過正交實(shí)驗(yàn)歸納出最佳浸提條件為：乙醇濃度60%，浸提時(shí)間為45min，介質(zhì)溫度為80℃，浸提次數(shù)為1次。用20KHz超聲波處理茶葉10min，茶多酚及兒茶素的總量均比水提法提取30min提高40%多，提取產(chǎn)物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、茶多酚及兒茶素各組分的構(gòu)成保持不變。

天然植物產(chǎn)物中的活性物質(zhì)的化學(xué)成分較為復(fù)雜，以生物堿、昔類、菇類和揮發(fā)油等為主要成分。針對(duì)不同的樣品以及提取物，有各種不同的提取方法和復(fù)雜的條件，提取方案和工藝的不同，會(huì)造成提取產(chǎn)率和品質(zhì)的很大差異。經(jīng)過許多人的大量實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)可以將超聲波應(yīng)用于生物堿的提取中獲得明顯效果。例如從吐根中提取生物堿，用超聲波提取30min比用索氏法5h所提取的堿量還多。超聲波用于從黃連中提取小桑堿的常規(guī)堿性浸泡工藝中，超聲提取30min所得到的小桑堿提取率比堿性浸泡2h高50%以上。同樣，用超聲波從曼陀羅、蘿芙木、耶仆蘭胡椒、金雞納、天麻、顛茄、罄粟、馬錢、益母草、北草烏、延胡索、人工冬草等植物中提取各種生物堿等，提取產(chǎn)物的效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及提取總成本，都獲得了令人滿意的效果。

2.3　超聲技術(shù)在有機(jī)合成中的應(yīng)用

超聲波引入有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中可以使有機(jī)反應(yīng)速率比普通加熱快數(shù)十倍甚至數(shù)萬倍，可以節(jié)約能源，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高反應(yīng)產(chǎn)率；由于進(jìn)行的是半微量反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，減少了污染，更符合當(dāng)今“綠色化學(xué)”的要求。

實(shí)踐證明，超聲波技術(shù)用于有機(jī)合成取得了顯著效益，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：

2.3.1　由于加快了合成反應(yīng)速率而使產(chǎn)率提高。基于各種不同條件下或不同介質(zhì)，以及應(yīng)用于各種類型的提取樣品，通過實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)和堅(jiān)定，證明超聲波都能顯著加快反應(yīng)速度，大幅度提高提取產(chǎn)率。如在超聲輻射下，用KMnO4把PhCH2OH氧化成PhCHO，10min產(chǎn)率可達(dá)90%，而不用超聲波時(shí)產(chǎn)率只有29%。而在超聲波作用下，以Fe2（CO）9作催化劑，相對(duì)較無超聲波時(shí)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，1-戊烯雙鍵的轉(zhuǎn)移速率增加約105倍，因此產(chǎn)率的增大是極為顯著的。

2.3.2　降低反應(yīng)條件，減少生產(chǎn)成本。超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)，使溶液中出現(xiàn)微區(qū)和極短時(shí)間高溫高壓，但對(duì)于整個(gè)反應(yīng)體系的溫度和壓強(qiáng)并沒有造成明顯的改變。這對(duì)于有機(jī)合成生產(chǎn)是很有利的，不僅可以減少高溫高壓的危險(xiǎn)，提高安全系數(shù)。同時(shí)可以降低生產(chǎn)設(shè)備成本操作技術(shù)難度。

在均相溶液中進(jìn)行的有機(jī)合成反應(yīng)中，由于超聲波產(chǎn)生的空化作用，其強(qiáng)大的能量可導(dǎo)致原有基團(tuán)鍵的破裂，并形成活動(dòng)性強(qiáng)的新的自由基，溶劑結(jié)構(gòu)的迅速變化促進(jìn)了反應(yīng)速度的加快。這些有機(jī)金屬化合物之所以能夠起到催化作用，是由于在外力作用下，金屬與配位體的結(jié)合鍵斷裂，促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)。α-氰基乙酸乙酯含有α-H，在堿的催化下可與醛或酮發(fā)生縮合反應(yīng)。傳統(tǒng)的方法是用吡啶作催化劑加熱回流，反應(yīng)速率慢，產(chǎn)率低。利用超聲波進(jìn)行該反應(yīng)，縮短了反應(yīng)時(shí)間，大大提高了反應(yīng)效率。通過對(duì)乙酸乙酯的水解實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：雖然在超聲條件下反應(yīng)的反應(yīng)物的活化能也沒有明顯提高，然而在超聲條件下的反應(yīng)速度能提高6.2倍；在乙醇和水的雙溶劑溶液中，超聲波條件下的乙酸乙酯的水解速率為無超聲條件的2.4倍，并且水解產(chǎn)物也能得到較高的純度。

在有機(jī)合成中常用高錳酸鹽作氧化劑，但用高錳酸鉀氧化烯烴制備鄰二醇時(shí)往往發(fā)生深度氧化而伴隨副反應(yīng)，致使鄰二醇的產(chǎn)率不超過50%。將超生作用引入到高錳酸鉀氧化烯烴制備鄰二醇的反應(yīng)中，由于反應(yīng)時(shí)間大大縮短，使鄰二醇的產(chǎn)率明顯提高。原理是在無超聲的室溫條件下，烯烴的氧化非常慢，而在超聲的作用下，促進(jìn)了反應(yīng)中間體環(huán)狀錳酸二酯的分解，使整個(gè)反應(yīng)速度加快。

3　總結(jié)

超聲技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛，但在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用技術(shù)尚未十分成熟，在實(shí)際應(yīng)用中還有一些需要解決的技術(shù)和裝備問題。因?yàn)槁暬瘜W(xué)效應(yīng)的不穩(wěn)定性，以及聲化學(xué)主要機(jī)制——聲空化沒有統(tǒng)一定量表述，目前難以概括聲空化的具體規(guī)律。很多聲化學(xué)研究者都是以化學(xué)效應(yīng)為目的，只把聲作為一種手段或者輔助方法來進(jìn)行研究。聲化學(xué)和物理學(xué)以及物理化學(xué)有著密切的關(guān)系，廣義的說聲化學(xué)屬于物理學(xué)或物理化學(xué)。

目前超聲波提取技術(shù)主要用在小型實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備，要用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，要運(yùn)用大型超聲設(shè)備及其配套裝備，要解決有關(guān)工業(yè)設(shè)備放大的難題，涉及到成本和工藝技術(shù)問題。盡管如此，超聲技術(shù)在化學(xué)化工相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，其實(shí)用價(jià)值已經(jīng)得到了充分證明，隨著技術(shù)的不斷開發(fā)，其應(yīng)用前景必定是廣闊的。