典型自编教材汇总

江 苏 大 学 食 品 与 生 物 工 程 实 验 中 心 典 型 自 编 实 验 教 材 汇 总 目 录 1. 分 子 生 物 学 与 基 因 工 程 实 验 教 程 ( 中 国 轻 工 业 出 版 社 ).1 2. 食 品 工 程 原 理 ( 化 工 原 理 ) 实 验 指 导 书 ( 讲 义 )..20 3. 仪 器 分 析 实 验 指 导 书 ( 讲 义 ).58 4. 植 物 生 理 学 实 验 指 导 书 ( 讲 义 ).81 5. 植 物 组 织 培 养 实 验 指 导 ( 讲 义 ).91 6. 食 品 毒 理 学 实 验 指 导 书 ( 讲 义 ). 124 7. 生 物 化 学 实 验 指 导 书 ( 讲 义 )..151 8. 食 品 化 学 实 验 指 导 书 ( 讲 义 ).153 9. 食 品 工 程 原 理 ( 教 材 : 中 国 轻 工 业 出 版 社 ) 155 10. 食 品 机 械 与 设 备 ( 教 材 : 中 国 农 业 出 版 社 ).191 11. 英 汉 对 照 分 子 生 物 学 导 论.238

实 验 10 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 一 实 验 目 的 1 掌 握 破 碎 大 肠 杆 菌 细 胞 的 方 法 ; 2 掌 握 常 用 的 分 离 纯 化 重 组 蛋 白 的 原 理 ; 3 掌 握 镍 离 子 亲 和 层 析 分 离 带 有 His 标 签 的 可 溶 性 重 组 蛋 白 的 原 理 和 方 法 二 实 验 原 理 1 大 肠 杆 菌 细 胞 的 破 碎 (1) 重 组 蛋 白 的 积 累 部 位 由 于 大 肠 杆 菌 的 细 胞 膜 具 有 内 外 两 层, 在 内 膜 和 外 膜 之 间 的 空 间 被 称 为 周 质, 于 是 大 肠 杆 菌 细 胞 可 分 为 胞 外 周 质 和 胞 内 三 个 部 分 ( 见 图 10-1), 因 此, 外 源 基 因 在 大 肠 杆 菌 中 表 达 后, 重 组 蛋 白 可 能 被 分 泌 到 细 胞 外, 也 可 能 被 分 泌 到 细 胞 周 质 中, 或 者 在 直 接 在 细 胞 质 中 积 累 1 胞 外 : 在 大 肠 杆 菌 的 细 胞 外, 也 即 在 培 养 基 中, 宿 主 自 身 分 泌 出 来 的 蛋 白 质 很 少, 有 利 于 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化, 而 且 不 需 要 经 过 细 胞 破 碎 等 步 骤, 但 起 始 的 操 作 体 积 很 大 细 胞 外 的 蛋 白 酶 活 性 也 很 低, 重 组 蛋 白 不 易 被 降 解, 有 利 于 重 组 蛋 白 的 稳 定 积 累 重 组 蛋 白 要 能 被 分 泌 到 细 胞 外, 就 必 须 有 信 号 肽, 能 够 先 后 穿 越 细 胞 内 膜 和 外 膜, 但 是 大 肠 杆 菌 分 泌 蛋 白 的 能 力 有 限, 所 以 重 组 蛋 白 的 产 量 较 低 2 周 质 : 细 胞 周 质 是 一 个 比 较 特 殊 的 部 位, 宿 主 的 蛋 白 质 种 类 也 不 多, 大 概 只 有 100 种, 采 用 特 殊 的 细 胞 破 碎 工 艺 可 以 尽 量 减 少 宿 主 杂 蛋 白, 有 利 于 重 组 蛋 白 的 浓 缩 和 分 离 纯 化 周 质 中 的 蛋 白 酶 活 性 也 较 低, 有 利 于 重 组 蛋 白 的 稳 定 性 周 质 具 有 一 个 氧 化 环 境, 有 利 于 重 组 蛋 白 正 确 折 叠 另 外, 表 达 产 物 在 向 周 质 转 运 的 过 程 中, 信 号 肽 在 细 胞 内 被 切 割, 有 利 于 形 成 具 有 正 确 N 末 端 的 重 组 蛋 白

3 胞 内 : 外 源 基 因 在 大 肠 杆 菌 细 胞 内 容 易 实 现 高 效 表 达, 重 组 蛋 白 通 常 以 可 溶 性 形 式 或 不 溶 的 包 涵 体 形 式 存 在 当 重 组 蛋 白 以 可 溶 性 形 式 存 在 时, 胞 内 较 高 的 蛋 白 酶 活 性 不 利 于 产 物 的 稳 定 积 累, 而 且 重 组 蛋 白 与 大 量 宿 主 杂 蛋 白 混 杂 在 一 起, 不 利 于 产 物 的 分 离 纯 化, 但 一 般 可 以 通 过 融 合 表 达 的 方 式 生 产 重 组 蛋 白, 这 样 就 可 以 采 用 高 分 辨 率 的 亲 和 层 析 等, 将 重 组 蛋 白 有 效 分 离 出 来 重 组 蛋 白 在 细 胞 质 中 大 量 积 累 时, 很 容 易 产 生 错 误 折 叠, 聚 集 形 成 不 溶 于 水 的 包 涵 体 (inclusion body), 这 是 外 源 基 因 高 效 表 达 时 经 常 会 遇 到 的 问 题 当 重 组 蛋 白 以 包 涵 体 形 式 存 在 时, 有 利 于 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化, 且 不 易 被 蛋 白 酶 降 解 由 于 存 在 大 量 错 误 折 叠, 重 组 蛋 白 不 具 有 生 物 活 性, 不 会 对 宿 主 细 胞 造 成 毒 害 从 包 涵 体 中 分 离 的 没 有 活 性 的 重 组 蛋 白, 可 直 接 作 为 抗 原 制 备 抗 体 但 是, 要 想 得 到 具 有 生 物 活 性 的 重 组 蛋 白, 需 要 经 过 繁 琐 的 变 性 复 性 过 程, 且 得 率 不 高 对 此, 在 外 源 基 因 的 表 达 过 程 中, 可 以 采 用 低 温 诱 导 与 分 子 伴 侣 共 表 达 等 方 式, 尽 量 避 免 包 涵 体 的 形 成, 提 高 重 组 蛋 白 的 可 溶 性, 从 而 提 高 具 有 生 物 活 性 的 重 组 蛋 白 的 得 率 (2) 大 肠 杆 菌 细 胞 的 破 碎 方 法 无 论 细 胞 质 中 的 重 组 蛋 白 以 何 种 形 式 存 在, 分 离 纯 化 重 组 蛋 白 时, 首 先 要 破 碎 大 肠 杆 菌 细 胞, 使 重 组 蛋 白 从 细 胞 中 释 放 出 来 破 碎 细 胞 的 主 要 原 则 是 保 持 重 组 蛋 白 的 生 物 活 性, 不 能 使 蛋 白 质 变 性 失 活 对 于 包 涵 体 中 的 重 组 蛋 白, 由 于 其 本 身 就 没 有 生 物 活 性, 破 碎 细 胞 时 一 般 不 需 要 特 别 考 虑 生 物 活 性 大 肠 杆 菌 具 有 比 较 坚 固 的 细 胞 壁, 要 采 取 专 门 的 细 胞 破 碎 方 法 才 能 使 之 破 裂 破 碎 大 肠 杆 菌 细 胞 的 方 法 主 要 分 为 机 械 破 碎 法 物 理 破 碎 法 化 学 破 碎 法 和 酶 促 破 碎 法 1 机 械 破 碎 法 : 包 括 研 磨 法 匀 浆 法 捣 碎 法 等 采 用 研 磨 或 匀 浆 的 方 式 破 碎, 作 用 比 较 温 和, 有 利 于 保 证 重 组 蛋 白 的 生 物 活 性 ; 捣 碎 法 需 要 使 用 高 速 运 转 的 组 织 捣 碎 器 将 细 胞 打 碎, 为 了 防 止 机 械 能 转 变 的 热 能 使 蛋 白 质 变 性, 通 常 采 用 间 歇 式 的 工 作 方 式, 或 引 入 冷 凝 系 统 防 止 温 度 升 高 2 物 理 破 碎 法 : 包 括 反 复 冻 融 法 溶 胀 法 压 榨 法 超 声 波 破 碎 法 等 反 复 冻 融 法, 先 将 收 集 的 大 肠 杆 菌 放 在 -15~-20 下 冷 冻, 然 后 放 于 室 温 或 40 迅 速 融 化, 反 复 冻 融 多 次, 借 助 冰 晶 及 盐 浓 度 增 高 引 起 的 细 胞 溶 胀 破 碎 细 胞 ; 溶 胀 法, 在 低 渗 溶 液 中, 由 于 细 胞 膜 内 外 存 在 渗 透 压 差, 溶 剂 分 子 会 大 量 进 入 细 胞, 将 细 胞 膜 胀 破 而 释 放 出 胞 内 的 蛋 白 质, 溶 胀 法 与 反 复 冻 融 法 都 比 较 温 和, 但 破 碎 作 用 有 限, 一 般 与 酶 溶 法 联 合 使 用 ; 压 榨 法, 是 在 高 压 下 使 细 胞 悬 液 通 过 小 孔 进 入 常 压 区, 从 而 造 成 细 胞 破 碎, 这 也 是 一 种 比 较 温 和 的 方 法, 能 彻 底 破 碎 细 胞, 但 仪 器 费 用 较 高, 细 胞 处 理 量 较 小 ; 超 声 波 破 碎 法, 是 借 助 具 有 高 能 量

的 超 声 波 的 高 速 剪 切 力 碰 撞 力 及 产 生 的 空 穴 效 应, 实 现 细 胞 的 破 碎 ( 见 图 10-3), 破 碎 效 果 跟 样 品 的 浓 度 和 使 用 的 超 声 波 频 率 有 关, 使 用 时 最 好 在 冰 上 操 作, 防 止 产 生 的 热 量 使 重 组 蛋 白 变 性 失 活 3 化 学 破 碎 法 : 使 用 氯 仿 甲 苯 丙 酮 等 脂 溶 性 有 机 溶 剂 或 SDS 等 表 面 活 性 剂 处 理 细 胞, 也 可 与 研 磨 法 联 合 使 用, 将 细 胞 膜 溶 解, 从 而 使 细 胞 破 裂 该 方 法 容 易 使 重 组 蛋 白 变 性 失 活, 引 入 的 化 学 试 剂 对 后 续 分 析 可 能 造 成 不 利 的 影 响 4 酶 促 破 碎 法 : 包 括 自 溶 法 和 酶 溶 法 自 溶 法, 就 是 在 适 当 的 ph 和 温 度 条 件 下, 借 助 细 菌 自 身 产 生 的 细 胞 壁 水 解 酶 蛋 白 酶 脂 酶 等 发 挥 作 用, 破 坏 细 胞 壁 和 细 胞 膜, 使 重 组 蛋 白 释 放 出 来, 但 细 菌 释 放 的 蛋 白 酶 也 会 引 起 重 组 蛋 白 的 降 解 ; 酶 溶 法, 就 是 在 细 胞 悬 液 中 添 加 各 种 水 解 酶, 如 溶 菌 酶 纤 维 素 酶 蜗 牛 酶 和 酯 酶 等, 然 后 在 37 下 温 育, 借 助 这 些 水 解 酶 的 作 用 破 坏 细 胞 壁 和 细 胞 膜, 释 放 出 重 组 蛋 白, 该 方 法 作 用 温 和, 所 使 用 的 酶 专 一 性 强, 不 会 造 成 重 组 蛋 白 的 降 解, 但 酶 制 剂 的 价 格 较 高 各 种 破 碎 细 胞 的 方 法 各 有 其 优 点, 也 有 其 不 足, 仅 使 用 一 种 方 法 往 往 难 以 达 到 理 想 的 效 果, 因 此, 需 要 联 合 使 用 两 种 或 两 种 以 上 的 方 法, 才 能 有 效 地 破 碎 细 胞 在 破 碎 大 肠 杆 菌 细 胞 时, 通 常 联 合 使 用 酶 溶 法 和 超 声 波 破 碎 法 由 于 大 肠 杆 菌 具 有 细 胞 壁, 与 破 碎 动 物 细 胞 相 比, 采 用 超 声 波 破 碎 时 需 要 处 理 更 长 的 时 间, 或 者 使 用 更 高 的 频 率, 这 样 在 操 作 过 程 中 会 产 生 更 多 的 热 量, 更 容 易 使 重 组 蛋 白 变 性 失 活 在 超 声 波 处 理 之 前, 先 用 溶 菌 酶 降 解 大 肠 杆 菌 的 细 胞 壁 成 分, 就 可 以 使 细 胞 膜 失 去 保 护, 然 后 采 用 较 低 功 率 的 超 声 波 进 行 处 理, 就 可 以 有 效 地 破 碎 细 胞 但 是, 只 采 用 酶 溶 法 破 碎 时, 除 了 添 加 溶 菌 酶 之 外, 还 要 添 加 其 它 多 种 酶 才 能 有 效 破 碎 细 胞, 这 样 就 会 增 加 实 验 或 工 艺 成 本 因 此, 将 酶 溶 法 和 超 声 波 破 碎 法 这 两 种 方 法 结 合 使 用 时, 可 以 充 分 发 挥 这 两 种 方 法 的 优 点, 并 避 免 其 不 足, 既 有 效 地 破 碎 了 大 肠 杆 菌 细 胞, 又 有 效 地 保 留 了 重 组 蛋 白 的 生 物 活 性, 还 简 便 快 速, 并 可 节 约

实 验 或 工 艺 成 本 (3) 细 胞 破 碎 后 的 固 液 分 离 破 碎 大 肠 杆 菌 细 胞 后, 通 过 高 速 离 心 的 方 法, 就 可 以 实 现 固 液 分 离, 将 细 胞 碎 片 和 其 它 固 形 物 沉 淀 下 来 如 果 重 组 蛋 白 以 可 溶 形 式 存 在, 那 么 重 组 蛋 白 就 被 释 放 到 溶 液 中, 移 取 上 清 液 就 可 以 用 于 随 后 的 分 离 纯 化 如 果 重 组 蛋 白 以 包 涵 体 的 形 式 存 在, 那 么 水 不 溶 性 的 包 涵 体 就 会 与 细 胞 碎 片 等 一 起 沉 淀 下 来, 接 下 来 就 要 考 虑 将 包 涵 体 从 大 量 的 固 形 杂 质 中 分 离 出 来 包 涵 体 的 纯 化, 通 常 使 用 含 有 0.5% Triton X-100 或 2 M 尿 素 的 溶 液 当 洗 涤 沉 淀 物 时, 包 涵 体 仍 然 处 于 不 溶 状 态, 而 细 胞 碎 片 中 的 杂 蛋 白 可 以 被 有 效 溶 解, 高 速 离 心 后, 包 涵 体 就 可 以 沉 淀 下 来 经 过 反 复 洗 涤 就 可 以 去 除 大 部 分 可 溶 性 的 细 菌 蛋 白, 得 到 纯 度 很 高 的 包 涵 体, 其 主 要 成 分 就 是 重 组 蛋 白, 纯 度 通 常 可 以 达 到 90% 以 上 包 涵 体 中 往 往 含 有 大 量 的 DNA 和 RNA, 可 加 入 DNA 酶 和 RNA 酶 进 行 消 化 包 涵 体 经 纯 化 之 后, 使 用 高 浓 度 的 尿 素 (6~8 M) 可 以 溶 解 包 涵 体, 溶 解 的 包 涵 体 能 直 接 用 于 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 2 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 (1) 层 析 技 术 概 述 层 析 技 术, 又 称 色 谱 技 术 (chromatography), 是 根 据 物 质 的 物 理 化 学 生 物 学 特 性 的 不 同, 如 溶 解 性 疏 水 性 分 子 量 带 电 性 质 亲 和 力 等 方 面 的 差 异, 使 待 分 离 的 物 质 在 流 动 相 与 固 定 相 之 间 的 分 配 系 数 不 同, 达 到 彼 此 分 离 的 目 的 根 据 分 离 原 理 的 不 同, 分 离 重 组 蛋 白 的 层 析 技 术 主 要 包 括 以 下 几 种 : 1 离 子 交 换 层 析 : 包 括 阳 离 子 交 换 层 析 和 阴 离 子 交 换 层 析, 是 根 据 蛋 白 质 所 带 电 荷 种 类 和 性 质 的 差 异, 以 离 子 交 换 剂 为 固 定 相, 实 现 重 组 蛋 白 分 离 纯 化 2 反 相 层 析 疏 水 层 析 : 根 据 蛋 白 质 的 疏 水 基 团 与 层 析 介 质 上 的 疏 水 基 团 的 疏 水 作 用, 在 非 极 性 的 固 定 相 和 极 性 的 流 动 相 之 间 不 断 分 配, 实 现 重 组 蛋 白 的 分 离 3 凝 胶 过 滤 层 析 : 以 具 有 一 定 孔 径 的 网 络 结 构 的 凝 胶 颗 粒 作 为 固 定 相, 根 据 蛋 白 质 的 分 子 大 小 分 离 纯 化 重 组 蛋 白 凝 胶 过 滤 层 析 又 称 分 子 筛 层 析, 主 要 用 于 脱 盐 蛋 白 质 的 分 级 分 离 蛋 白 质 分 子 量 大 小 的 测 定 4 亲 和 层 析 : 根 据 蛋 白 质 与 固 定 化 的 配 体 之 间 的 特 异 性 亲 和 力, 如 酶 与 底 物 酶 与 抑 制 剂 抗 体 与 抗 原 激 素 与 受 体 等, 实 现 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 亲 和 层 析 是 分 离 生 物 大 分 子 最 为 有 效 的 层 析 技 术, 具 有 很 高 分 辨 率 5 高 效 液 相 层 析 (HPLC): 是 在 经 典 的 液 相 层 析 的 基 础 上, 引 进 气 相 层 析 的 理 论,

采 用 高 操 作 压 力 实 现 物 质 分 离 的 一 种 方 法, 具 有 纯 化 速 度 快, 分 辨 率 高 的 特 点, 且 重 复 性 好, 易 于 自 动 化, 常 用 于 纯 度 要 求 很 高 的 小 分 子 活 性 肽 和 DNA 片 段 的 分 离 层 析 技 术 种 类 繁 多, 涉 及 不 同 的 分 离 机 制, 分 辨 率 高, 选 择 性 强, 能 快 速 有 效 地 把 重 组 蛋 白 从 宿 主 的 杂 蛋 白 和 非 蛋 白 类 杂 质 中 分 离 纯 化 出 来, 而 且 层 析 技 术 的 设 备 要 求 简 单, 便 于 自 动 化 控 制, 分 离 过 程 中 无 发 热 现 象, 不 影 响 重 组 蛋 白 的 生 物 活 性 因 此, 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化, 主 要 依 赖 于 各 种 层 析 技 术 (2) 重 组 蛋 白 的 亲 和 层 析 无 论 验 证 基 因 产 物 的 功 能, 还 是 生 产 重 组 蛋 白 用 于 制 备 抗 体, 或 开 发 重 组 蛋 白 产 品, 都 只 需 分 离 纯 化 出 少 量 重 组 蛋 白, 就 可 以 满 足 实 验 要 求 这 时, 往 往 希 望 采 用 快 速 高 效 的 层 析 技 术 进 行 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 在 各 种 层 析 技 术 中, 亲 和 层 析 以 其 操 作 简 便 快 速 选 择 性 强 分 辨 率 高 的 特 点, 成 为 首 选 方 法 外 源 基 因 在 大 肠 杆 菌 中 表 达 时, 通 常 采 用 进 行 非 融 合 表 达 和 融 合 表 达 两 种 策 略 ( 见 实 验 8) 采 用 非 融 合 表 达 策 略 可 以 表 达 出 天 然 蛋 白, 不 含 有 任 何 不 相 关 的 氨 基 酸 序 列, 这 对 于 某 些 药 物 的 生 产 至 关 重 要, 但 是 以 这 种 方 式 表 达 出 来 的 重 组 蛋 白 与 大 量 宿 主 杂 蛋 白 混 合 在 一 起, 在 分 离 纯 化 工 艺 上 具 有 很 大 的 难 度 另 一 种 策 略 就 是 进 行 融 合 表 达, 产 生 融 合 蛋 白, 即 目 的 蛋 白 与 另 一 段 非 相 关 的 氨 基 酸 序 列 融 合 在 一 起, 为 了 重 组 蛋 白 分 离 纯 化 的 方 便, 这 段 非 相 关 序 列 往 往 是 一 种 亲 和 标 签, 如 His 标 签 GST 标 签 FLAG 标 签 C-myc 标 签, 还 有 纤 维 素 结 合 结 构 域 麦 芽 糖 结 合 结 构 域 壳 聚 糖 结 合 结 构 域 钙 调 蛋 白 结 合 肽 等 标 签 借 助 这 些 亲 和 标 签, 就 可 以 利 用 亲 和 层 析 的 方 法 分 离 纯 化 重 组 蛋 白 当 然, 这 种 融 合 蛋 白 并 不 是 天 然 蛋 白, 在 随 后 的 操 作 中, 我 们 还 可 以 进 一 步 利 用 特 异 性 蛋 白 酶 将 亲 和 标 签 切 除, 以 释 放 出 真 正 的 目 的 蛋 白 正 是 由 于 分 离 纯 化 的 方 便, 在 科 学 研 究 和 生 产 实 践 中, 一 般 多 采 用 融 合 表 达 的 方 式 生 产 重 组 蛋 白 不 同 的 大 肠 杆 菌 表 达 载 体 可 能 采 用 不 同 的 亲 和 标 签, 因 此, 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 可 能 涉 及 不 同 的 亲 和 原 理 或 方 法, 这 里 介 绍 两 种 常 用 的 亲 和 标 签 1 GST 标 签 :Pharmacia 公 司 的 pgex 表 达 载 体 系 列, 采 用 谷 胱 甘 肽 硫 转 移 酶 (GST) 作 为 亲 和 标 签, 该 标 签 由 来 源 于 日 本 吸 血 虫 的 谷 胱 甘 肽 硫 转 移 酶 基 因 编 码 融 合 了 GST 的 重 组 蛋 白, 可 以 用 交 联 有 谷 胱 甘 肽 (GSH) 的 层 析 介 质 ( 如 GSH-sepharose) 进 行 纯 化 GST 标 签 纯 化 重 组 蛋 白 的 原 理, 在 于 借 助 GST 与 GSH 之 间 存 在 的 酶 与 底 物 的 特 异 性 亲 和 力, 吸 附 带 有 GST 标 签 的 重 组 蛋 白, 然 后 利 用 游 离 的 GSH 与 固 定 在 层 析 介 质 上 的 GSH 竞 争 性 地 结 合 GST 标 签, 从 而 将 重 组 蛋 白 洗 脱 下 来 经 纯 化 的 重 组 蛋 白, 可 用 凝 血 酶 或 凝 血

因 子 Xa 切 除 GST 部 分 该 系 统 主 要 存 在 以 下 两 个 缺 点 : 第 一, 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 依 赖 于 GST 的 正 确 折 叠, 以 形 成 能 与 GSH 结 合 的 分 子 构 象 ; 第 二,GST 标 签 分 子 量 很 大 ( 具 有 220 个 氨 基 酸 残 基 ), 可 能 会 影 响 重 组 蛋 白 的 可 溶 性, 形 成 不 具 有 生 物 活 性 包 涵 体, 不 利 于 后 续 研 究, 不 过 重 组 蛋 白 产 物 仅 用 于 制 备 抗 体 时, 这 一 点 并 不 是 问 题 2 His 标 签 :Novagen 公 司 的 pet 系 列 表 达 载 体 常 采 用 多 聚 组 氨 酸 作 为 亲 和 标 签, 即 His 标 签 (His tag) His 标 签 是 由 表 达 载 体 上 的 序 列 编 码 产 生 的 6 个 组 氨 酸 的 肽 段, 分 子 量 很 小, 在 ph 8.0 时 不 带 电, 且 无 免 疫 原 性, 因 此,His 标 签 对 重 组 蛋 白 的 分 泌 折 叠 功 能 等 方 面 基 本 上 没 有 不 利 影 响, 是 最 常 用 的 分 离 纯 化 标 签 之 一 组 氨 酸 是 具 有 杂 环 的 氨 基 酸, 每 个 组 氨 基 酸 都 含 有 一 个 咪 唑 基, 这 个 化 学 结 构 带 有 较 多 的 额 外 电 子, 对 带 正 电 的 化 学 物 质 具 有 静 电 吸 引 作 用, 镍 离 子 金 属 螯 合 亲 和 层 析 就 是 利 用 这 个 原 理 来 进 行 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 的 ( 见 图 10-5, 图 10-6) 该 层 析 通 常 使 用 琼 脂 糖 凝 胶 作 为 介 质, 在 其 颗 粒 上 连 接 亚 氨 二 乙 酸 (IDA) 或 氮 基 三 乙 酸 (NTA) 作 为 金 属 螯 合 剂, 这 些 螯 合 剂 能 够 与 镍 离 子 结 合, 而 镍 离 子 与 融 合 蛋 白 上 的 His 标 签 之 间 产 生 静 电 吸 引 力 这 样, 在 低 浓 度 的 咪 唑 (imidazole) 溶 液 中, 经 螯 合 的 镍 离 子 就 可 以 吸 附 带 有 His 标 签 的 重 组 蛋 白, 使 之 与 宿 主 的 杂 蛋 白 区 分 开 来, 然 后 使 用 高 浓 度 的 咪 唑 溶 液 进 行 洗 脱, 溶 液 中 游 离 的 咪 唑 就 与 重 组 蛋 白 上 His 标 签 的 咪 唑 基 竞 争 性 地 结 合 金 属 螯 合 剂, 从 而 将 重 组 蛋 白 从 凝 胶 介 质 上 洗 脱 下 来 三 实 验 材 料 1 生 物 材 料 基 因 工 程 菌 : 含 有 重 组 质 粒 pet28a-dvgst,pet28a-egfp 的 大 肠 杆 菌 BL21(DE3) 菌

株 2 主 要 试 剂 (1) 用 于 细 菌 培 养 :LB 液 体 培 养 基, 卡 那 霉 素 (Kan,50 mg/ml),lb 平 板 ( 不 含 任 何 抗 生 素 ),LB 平 板 (50 μg/ml Kan),100 mm IPTG 等 ; (2) 用 于 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 :NaH 2 PO 4,NaCl, 咪 唑 (imidazole),5 M NaOH, 浓 盐 酸, 尿 素,0.5 M Tris-HCl(pH 8.0), 溶 菌 酶 (10 mg/ml),dnase I(1 mg/ml),ni-nta 树 脂 (Resin), 层 析 柱, 去 离 子 水 等 (3) 用 于 Ni-NTA 树 脂 的 再 生 :50 mm EDTA(pH 8.0),0.5 M NaOH,0.5% NiSO 4,20% 乙 醇, 叠 氮 钠 等 3 主 要 仪 器 电 子 天 平,pH 计, 微 量 移 液 器, 超 净 工 作 台, 恒 温 摇 床, 制 冰 机, 高 速 离 心 机, 冰 箱, 超 声 破 碎 仪, 电 泳 仪, 垂 直 电 泳 槽 等 四 实 验 步 骤 1 基 因 工 程 菌 的 发 酵 与 细 菌 裂 解 物 的 制 备 (1) 将 基 因 工 程 菌, 即 含 有 重 组 质 粒 pet-28a-dvgst pet-28a-egfp 和 pet-28a-bslipa 的 BL21(DE3) 菌 株, 分 别 接 种 于 2 ml LB 液 体 培 养 基 (50 μg/ml Kan),37 振 荡 培 养, 过 夜, 制 备 种 子 液 (2) 取 1 ml 种 子 液 接 种 于 50 ml LB 液 体 培 养 基 (50 μg/ml Kan), 培 养 2~3 h, 至 OD600 0.5 (3) 分 别 加 入 500 µl 100 mm IPTG 至 终 浓 度 1 mm, 诱 导 培 养 3 h (4) 取 50 ml 离 心 管, 称 量 并 记 录 空 管 的 重 量, 然 后 倒 入 发 酵 液,6000 r/min 离 心 10 min, 倒 尽 上 清 液 (5) 加 入 50 ml 去 离 子 水 重 悬 细 胞, 清 洗, 再 次 离 心 收 集, 倒 尽 上 清 液, 称 量 并 记 录 离 心 管 的 重 量, 可 得 菌 体 湿 重 注 意 : 对 重 组 蛋 白 进 行 定 量 后, 可 根 据 此 处 的 菌 体 湿 重 计 算 重 组 蛋 白 的 产 量 (6) 在 含 pet-28a-dvgst pet-28a-egfp 的 菌 体 中 加 入 8 ml 结 合 液 A(pH 8.0), 重 悬 细 胞 注 意 : 采 用 结 合 液 A 重 悬 细 胞, 提 供 可 溶 性 重 组 蛋 白 与 树 脂 结 合 的 微 环 境 (7) 在 含 pet-28a-bslipa 的 菌 体 中 加 入 8 ml 包 涵 体 细 胞 破 碎 液, 重 悬 细 胞 注 意 : 分 离 纯 化 包 涵 体 中 重 组 蛋 白 和 可 溶 性 重 组 蛋 白 的 方 案 不 同, 包 涵 体 还 需 进 一 步

清 洗 (8) 分 别 加 入 200 µl 溶 菌 酶 (10 mg/ml), 冰 上 放 置 30 min 注 意 :1 加 入 溶 菌 酶 可 破 坏 细 胞 壁, 有 利 于 细 菌 的 破 碎, 有 利 于 重 组 蛋 白 释 放 到 胞 外 ; 2 也 可 加 入 8 µl 100 mm PMSF, 抑 制 宿 主 蛋 白 酶 活 性, 操 作 时 应 戴 手 套 (9) 超 声 破 碎 细 胞,100 w,10 sec( 间 隔 10 sec), 处 理 10~20 次 注 意 : 采 用 低 功 率 超 声 破 碎 有 利 于 可 溶 性 重 组 蛋 白 保 持 生 物 学 活 性 (10)4,10000 r/min 离 心 10 min, 对 于 pet-28a-dvgst pet-28a-egfp 来 源 的 样 品, 将 上 清 液 分 别 转 移 到 新 的 离 心 管, 放 置 于 冰 上 保 存 (11) 对 于 pet-28a-bslipa 来 源 的 样 品, 去 除 上 清 液, 加 入 10 ml 包 涵 体 清 洗 液, 重 悬 细 胞, 加 入 20 µl DNase I(1 mg/ml),37 处 理 10~30 min 注 意 :DNase I 可 消 化 释 放 出 来 的 宿 主 基 因 组 DNA, 降 低 溶 液 的 粘 稠 度 (12)6000 r/min 离 心 10 min, 倒 尽 上 清, 加 入 10 ml 包 涵 体 清 洗 液, 室 温 放 置 10~20 min, 离 心, 反 复 清 洗 包 涵 体 3~5 次 注 意 :1 反 复 清 洗 可 尽 量 去 除 混 杂 在 包 涵 体 中 的 宿 主 蛋 白 ; 2 结 合 超 声 波 处 理 可 提 高 纯 化 包 涵 体 的 效 率 (13) 取 步 骤 (10) 中 的 上 清 液 和 步 骤 (12) 中 的 沉 淀 物 各 10 µl, 用 于 SDS-PAGE 检 测 ( 详 见 实 验 9) 注 意 : 确 定 上 清 液 中 含 有 可 溶 性 重 组 蛋 白, 确 定 沉 淀 物 为 包 涵 体 且 含 有 重 组 蛋 白, 然 后 再 进 行 分 离 纯 化 操 作 2 层 析 柱 的 制 备 (1) 颠 倒 试 剂 瓶, 并 反 复 轻 弹 试 剂 瓶, 使 树 脂 (resin) 重 新 悬 浮 (2) 取 2 ml 树 脂 于 10 ml 层 析 柱, 垂 直 静 置 5~10 min, 使 树 脂 在 重 力 作 用 下 沉 淀, 排 出 液 体 注 意 : 层 析 柱 的 上 面 有 盖 子, 下 面 有 阀 门, 同 时 打 开 盖 子 和 阀 门 即 可 排 出 液 体 (3) 加 入 6 ml 无 菌 的 去 离 子 水, 轻 轻 颠 倒 层 析 柱, 使 树 脂 重 新 悬 浮, 垂 直 静 置 5~10 min, 待 树 脂 沉 淀 后 排 出 液 体 (4) 加 入 6 ml 结 合 液 A(pH 8.0), 按 步 骤 (3) 的 方 法 操 作 一 次 (5) 步 骤 (4) 重 复 操 作 一 次, 将 层 析 柱 垂 直 静 置, 备 用 注 意 : 若 较 长 时 间 不 用 时, 可 加 入 0.02% 叠 氮 钠 (azide) 或 20% 乙 醇 作 为 保 护 剂, 密

封 层 析 柱, 室 温 保 存 3 可 溶 性 重 组 蛋 白 的 分 离 纯 化 注 意 : 分 离 重 组 绿 色 荧 光 蛋 白 (regfp) 时, 可 通 过 观 察 树 脂 颜 色 的 变 化, 了 解 regfp 与 树 脂 的 结 合 和 解 离 过 程 (1) 分 别 将 8 ml 含 rdvgst 和 regfp 的 细 菌 裂 解 物 加 入 制 备 好 的 层 析 柱, 轻 轻 颠 倒 层 析 柱, 使 树 脂 重 新 悬 浮, 不 断 颠 倒, 保 持 30~60 min, 使 重 组 蛋 白 与 树 脂 充 分 结 合 注 意 : 结 合 液 A 中 仅 含 有 低 浓 度 的 咪 唑 (10 mm), 允 许 带 His 标 签 的 重 组 蛋 白 与 树 脂 结 合, 但 此 时 也 可 能 会 有 一 些 杂 蛋 白 非 特 异 性 地 结 合 在 树 脂 上 (2) 将 层 析 柱 垂 直 静 置 5~10 min, 待 树 脂 沉 淀 后 排 出 液 体 注 意 : 可 收 集 排 出 的 液 体, 以 分 析 重 组 蛋 白 与 树 脂 的 结 合 效 果 (3) 加 入 8 ml 清 洗 液 A(pH 8.0), 重 悬 树 脂, 待 树 脂 沉 淀 排 出 液 体, 该 步 骤 重 复 3~4 次 注 意 :1 清 洗 液 A 中 含 有 较 高 浓 度 的 咪 唑 (20 mm), 可 将 与 树 脂 非 特 异 性 结 合 的 杂 蛋 白 去 除, 但 不 影 响 带 有 His 亲 和 标 签 的 重 组 蛋 白 与 树 脂 的 结 合 ; 2 可 收 集 每 次 排 出 的 液 体, 以 分 析 清 洗 效 果 (4) 加 入 8 ml 洗 脱 液 A(pH 8.0), 重 悬 树 脂, 待 树 脂 沉 淀 排 出 液 体, 得 到 可 溶 性 重 组 蛋 白 注 意 :1 洗 脱 液 A 中 含 有 高 浓 度 的 咪 唑 (270 mm), 可 将 重 组 蛋 白 从 树 脂 上 洗 脱 下 来 ; 2 可 通 过 OD 280 值 或 SDS-PAGE 检 测 是 否 分 离 到 了 可 溶 性 重 组 蛋 白 ; 3 如 果 下 次 还 要 分 离 纯 化 同 一 种 重 组 蛋 白, 可 以 用 0.5 M NaOH 清 洗 树 脂 30 min, 然 后 用 结 合 液 A 平 衡 ; 4 如 果 不 再 分 离 纯 化 这 种 重 组 蛋 白, 必 须 对 树 脂 进 行 再 生 处 理 4 树 脂 的 再 生 (1) 用 8 ml 50 mm EDTA 清 洗 两 次, 以 去 除 镍 离 子 (2) 用 8 ml 0.5 M NaOH 清 洗 两 次 (3) 用 8 ml 无 菌 的 去 离 子 水 清 洗 两 次 (4) 用 8 ml 0.5% NiSO 4 6H 2 O( 无 菌 的 去 离 子 水 配 制 ) 清 洗 两 次 (5) 用 8 ml 无 菌 的 去 离 子 水 清 洗 两 次 (6) 加 入 20% 乙 醇 或 0.02% 叠 氮 钠 作 为 保 护 剂, 密 封 层 析 柱, 室 温 保 存

注 意 : 为 了 避 免 树 脂 受 微 生 物 污 染 和 杂 离 子 的 影 响, 在 树 脂 再 生 过 程 中 所 用 试 剂 均 用 无 菌 的 去 离 子 水 配 制 五 思 考 题 1 破 碎 大 肠 杆 菌 的 方 法 有 哪 些? 溶 菌 酶 起 什 么 作 用? 2 超 声 波 破 碎 细 胞 的 原 理 是 什 么? 采 用 超 声 波 破 碎 时 应 主 要 哪 些 问 题? 3 分 离 纯 化 目 标 蛋 白 质 的 层 析 技 术 有 哪 些? 其 中 选 择 性 强 分 辨 率 高 的 层 析 技 术 有 哪 些? 4 利 用 镍 亲 和 层 析 分 离 纯 化 重 组 蛋 白 的 原 理 是 什 么? 5 影 响 镍 亲 和 层 析 效 果 的 因 素 有 哪 些?

自 编 实 验 讲 义 化 工 原 理 食 品 工 程 原 理 实 验 指 导 书 适 用 于 食 品 科 学 与 工 程 食 品 质 量 与 安 全 环 境 工 程 安 全 工 程 制 药 工 程 生 物 工 程 生 物 技 术 等 专 业 刘 伟 民 郭 仁 惠 艾 凤 祥 陆 道 礼 编 江 苏 大 学 教 材 科 2009 年 8 月 ( 修 订 )

目 录 前 言 2 实 验 一 实 验 二 管 路 沿 程 阻 力 测 定 4 离 心 泵 的 性 能 测 定 9 实 验 三 过 滤 实 验 13 实 验 四 旋 风 分 离 实 验 18 实 验 五 传 热 实 验 21 实 验 六 吸 收 实 验 24 实 验 七 干 燥 实 验 27 实 验 八 超 临 界 CO 2 萃 取 实 验 31 实 验 九 实 验 十 分 子 蒸 馏 操 作 实 验 33 冷 冻 实 验 37

前 言 一 化 工 原 理 实 验 的 教 学 目 的 和 要 求 化 工 原 理 实 验 属 于 工 程 实 验 范 畴, 实 验 方 法 与 基 础 课 有 所 不 同 数 学 模 型 法 和 因 次 分 析 法 是 研 究 工 程 问 题 的 两 个 基 本 方 法 化 工 原 理 实 验 的 首 要 目 的 是 要 帮 助 学 生 掌 握 处 理 工 程 问 题 的 这 些 实 验 方 法 化 工 原 理 实 验 的 另 一 目 的 是 理 论 联 系 实 际, 帮 助 学 生 理 解 化 工 原 理 的 基 本 知 识 并 将 其 应 用 于 生 产 实 践 化 工 原 理 实 验 的 基 本 要 求 是 : 掌 握 处 理 化 工 类 型 工 程 问 题 的 两 种 基 本 实 验 方 法 ; 掌 握 最 基 本 的 经 验 参 数 和 模 型 参 数 的 估 值 方 法 最 小 二 乘 法 ; 熟 悉 化 工 数 据 ( 包 括 流 量 温 度 压 强 阻 力 系 数 传 热 系 数 传 质 系 数 以 及 特 性 曲 线 等 ) 的 基 本 测 试 技 术 ; 熟 悉 并 掌 握 典 型 单 元 操 作 二 化 工 原 理 实 验 的 教 学 内 容 和 方 法 实 验 课 的 理 论 教 学 要 阐 明 实 验 方 法 论 数 据 处 理 测 试 技 术 及 典 型 化 工 设 备 的 操 作 典 型 的 实 验 项 目 有 流 体 流 动 阻 力 的 测 定 离 心 泵 性 能 测 定 过 滤 及 过 滤 常 数 的 测 定 换 热 器 的 操 作 及 传 热 系 数 的 测 定 填 料 吸 收 塔 的 操 作 及 传 质 系 数 的 测 定 精 馏 塔 的 操 作 与 板 效 率 的 测 定 以 及 干 燥 操 作 和 干 燥 速 度 曲 线 的 测 定 等 化 工 单 元 操 作 用 于 食 品 工 程, 形 成 食 品 工 程 单 元 操 作 对 食 品 工 程 单 元 操 作 而 言, 有 自 己 的 特 点, 实 验 项 目 可 有 所 不 同 教 学 方 法 应 能 保 证 通 过 实 验 课 的 教 学 让 学 生 掌 握 科 学 实 验 的 全 过 程 此 过 程 包 括 实 验 前 的 准 备 实 验 操 作 正 确 记 录 和 处 理 实 验 数 据 及 撰 写 实 验 报 告 一 般 教 学 做 法 是 让 学 生 按 以 上 四 步 要 求 认 真 完 成 实 验 实 验 前 的 准 备 要 求 学 生 在 阅 读 实 验 指 导 书 和 参 阅 相 关 资 料 的 基 础 上, 了 解 实 验 的 目 的 和 要 求, 进 行 实 验 室 现 场 预 习, 以 实 验 小 组 为 单 位 讨 论 实 验 方 案, 写 出 预 习 报 告 预 习 报 告 应 包 括 实 验 目 的 和 内 容 实 验 的 基 本 原 理 及 方 案 实 验 装 置 及 流 程 图 实 验 操 作 步 骤 原 始 数 据 的 记 录 表 格 实 验 报 告 还 应 包 括 实 验 数 据 的 处 理 ( 列 出 一 组 手 算 的 计 算 示 例 ) 及 实 验 结 果 与 讨 论 三 实 验 数 据 的 测 取 误 差 和 处 理 测 取 数 据 时, 应 力 求 准 确, 但 也 不 应 盲 目 追 求 准 确 要 根 据 需 要 确 定 达 到 的 准 确 程 度, 并 且 也 要 分 析 实 验 设 备 的 完 善 程 度, 以 便 使 数 据 的 测 量 能 恰 当 同 时 要 了 解 测 量 仪 器 的 精 度, 以 便 使 数 据 读 数 不 超 过 仪 器 的 精 度 范 围 记 录 数 据 时 要 实 事 求 是 但 经 过 分 析 研 究 后, 对 于 明 显 是 不 可 靠 的 部 分 数 据 加 以 取 舍 是 可 以 的 测 取 数 据 时 一 定 要 全 面, 凡 影 响 实 验 结 果 或 是 数 据 整 理 过 程 中 所 需 数 据 都 应 测 取, 如 大 气 压 室 温 空 气 湿 度 水 温 设 备 有 关 尺 寸, 物 料 性 质 以 及 操 作 数 据 等 记 录 数 据 时 要 明 晰, 以 免 事 后 分 不 清 实 验 数 据 总 是 有 一 定 误 差 的, 实 验 数 据 的 准 确 性 受 到 测 量 仪 表 精 度 限 制, 运 算 所 得 结 果 的 准 确 度 不 会 超 过 原 始 数 据 的 准 确 度, 数 据 处 理 时 要 使 用 有 效 数 字 进 行 运 算 有 关 实 验 误 差 分 析 和 有 效 数 字 的 运 算 规 则 在 分 析 化 学 课 程 中 已 涉 及, 这 里 不 再 赘 述 在 整 个 实 验 过 程 中 实 验 数 据 处 理 是 一 个 重 要 环 节, 它 的 目 的 是 将 实 验 数 据 整 理 成 各 变 量 之 间 的 定 量 关 系 数 据 处 理 的 思 想 应 贯 穿 于 整 个 实 验 过 程 中 实

验 数 据 的 各 变 量 的 关 系 可 表 示 为 列 表 式 图 示 式 和 函 数 式 列 表 式 是 将 实 验 数 据 制 成 表 格, 它 显 示 了 各 变 量 间 的 对 应 关 系, 反 映 出 变 量 之 间 的 变 化 规 律, 它 是 标 绘 曲 线 的 基 础 图 示 式 是 将 实 验 数 据 绘 制 成 曲 线, 它 直 观 地 反 映 出 变 量 之 间 的 关 系, 并 为 整 理 成 数 学 模 型 ( 方 程 式 ) 提 供 了 必 要 的 函 数 形 式 函 数 式 是 借 用 数 学 方 法 将 实 验 数 据 按 一 定 函 数 形 式 整 理 成 方 程 即 数 学 模 型 实 验 数 据 表 分 为 记 录 表 和 结 果 综 合 表 两 类 记 录 表 分 原 始 数 据 记 录 表 中 间 和 最 终 计 算 结 果 表 实 验 数 据 用 图 形 表 示 时 需 选 择 坐 标 及 其 比 例 化 工 领 域 常 用 的 坐 标 有 直 角 坐 标 对 数 坐 标 和 半 对 数 坐 标, 要 根 据 数 的 关 系 或 组 织 实 验 时 预 测 的 函 数 形 式 选 用 不 同 形 式 的 坐 标 : 线 性 函 数 采 用 直 角 坐 标 ; 为 了 使 图 形 线 性 化, 幂 函 数 采 用 对 数 坐 标 ; 指 数 函 数 采 用 半 对 数 坐 标 ; 若 自 变 量 和 因 变 量 两 者 的 最 大 和 最 小 值 之 间 数 量 级 相 差 较 大 时, 可 采 用 对 数 坐 标 ; 当 自 变 量 和 因 变 量 中 的 一 个 最 大 和 最 小 值 之 间 数 量 级 较 大 时, 可 采 用 半 对 数 坐 标 坐 标 的 比 例 尺 如 果 选 择 不 当, 可 使 图 形 失 真 对 同 一 套 数 据 若 以 不 同 的 比 例 尺 作 图 则 可 得 到 不 同 形 状 的 图 形, 但 如 考 虑 测 量 的 误 差 ( 此 时 所 标 绘 的 区 域 不 是 点, 而 是 底 边 为 2Δx 高 为 2Δy 的 矩 形 范 围,Δx 为 x 的 测 量 误 差,Δy 为 y 的 测 量 误 差 ), 可 任 选 坐 标 比 例 尺, 所 得 函 数 关 系 具 有 唯 一 性 为 使 所 得 矩 形 近 似 为 边 长 是 2mm 的 正 方 形,x 轴 的 比 例 为 1/Δx,y 轴 的 比 例 为 1/Δy 借 助 测 量 误 差 作 图, 必 须 确 定 误 差 值 Δx Δy, 当 x y 分 别 是 直 接 测 量 值,Δx Δy 可 由 仪 表 的 精 度 确 定 它 们 的 值, 当 变 量 是 间 接 测 量 值, 其 误 差 可 按 误 差 传 递 准 则 求 取 实 验 数 据 也 常 常 整 理 为 方 程 式, 即 建 立 过 程 的 数 学 模 型, 对 于 广 泛 应 用 计 算 机 的 时 代, 这 是 十 分 必 要 的 化 工 上 常 用 的 函 数 形 式 有 多 项 式 幂 函 数 和 指 数 函 数 除 了 以 上 三 种 形 式 外, 对 于 某 些 具 体 过 程 在 作 深 入 的 理 解 和 合 理 的 简 化 以 后, 由 过 程 的 数 学 描 述, 可 获 得 相 应 的 函 数 形 式 另 外, 也 可 由 文 献 资 料 中 选 择 相 应 的 函 数 形 式 当 以 上 几 种 方 法 都 不 能 采 用 时, 则 可 借 助 于 实 验 数 据 先 在 直 角 坐 标 纸 上 标 绘 曲 线, 然 后 参 考 典 型 函 数 图 形 选 择 适 当 的 函 数 形 式 数 学 模 型 建 立 后, 再 设 法 确 定 其 中 的 参 数 对 非 线 性 模 型 中 的 参 数, 一 般 总 是 设 法 将 模 型 转 化 为 线 性 模 型 后 再 行 求 取 四 学 生 应 该 注 意 的 问 题 学 生 在 进 行 实 验 之 前 应 该 写 好 预 习 报 告 并 进... 入 实 验 室 认 真 预 习 实 验, 了 解 实 验 流 程 和 设 备 的 结 构, 体 会 设 备 和 仪 器 的 操 作 要 点, 注... 意 设 备 和 自 身 的 安.. 全 动 手 之 前, 要 将 本 次 实 验 的 目 的 原 理 流 程 操 作 方 法 和 注 意 点 数 据 记 录 格 式 数 据 处 理 方 法 等 向... 指 导 老 师 进 行 陈 述, 通 过 指 导 老 师 的 预 习 考 核 后 再 进 行... 实 验 实 验 时 应 多 动 手 观 察 和 思 考, 禁... 止 做 与 实 验 无 关 的 事 情 实 验 完 成 后 要... 登 记 记 录 的 数 据, 整 理 实 验 室, 经 老 师 批 准 后 方 可 离 开 实 验 室 实 验 报 告 应 在 一 周 之 内 上 交 指 导 老 师

实 验 一 管 路 沿 程 阻 力 测 定 一 实 验 目 的 1. 掌 握 流 体 流 经 管 道 时 沿 程 阻 力 损 失 的 测 定 方 法 2. 测 定 流 体 流 过 直 管 时 的 摩 擦 阻 力, 确 定 摩 擦 系 数 λ 与 R e 的 关 系, 理 解 这 一 关 系 能 推 广 使 用 到 大 设 备 和 其 它 流 体 的 道 理 3. 测 定 流 体 流 过 管 件 时 的 局 部 阻 力, 并 求 出 阻 力 系 数 ξ 4. 学 会 压 差 计 和 流 量 计 的 使 用 二 实 验 原 理 流 体 在 管 路 中 流 动 时, 由 于 粘 性 剪 应 力 和 涡 流 的 存 在, 不 可 避 免 地 会 引 起 压 强 损 耗 这 种 损 耗 包 括 流 体 流 经 直 管 的 沿 程 阻 力 以 及 流 体 流 动 方 向 的 改 变 或 因 管 子 大 小 形 状 的 改 变 所 引 起 的 局 部 阻 力 1. 沿 程 阻 力 流 体 在 水 平 均 匀 管 道 中 稳 定 流 动 时, 由 截 面 1 到 截 面 2, 阻 力 损 失 表 现 为 压 强 降 低 : h f p 1 p = 2 ρ 湍 流 流 动 时, 影 响 阻 力 损 失 的 因 素 十 分 复 杂, 目 前 尚 不 能 完 全 用 理 论 的 方 法 求 解, 必 须 通 过 实 验 研 究 其 规 律 为 减 少 实 验 工 作 量, 扩 大 实 验 结 果 的 应 用 范 围, 可 以 采 用 因 次 分 析 法 将 各 个 变 量 综 合 成 准 数 关 系 式 影 响 阻 力 损 失 的 因 素 有 : 1) 流 体 性 质 : 密 度 ρ, 粘 度 μ ; 2) 管 路 的 几 何 尺 寸 : 管 径 d, 管 长 l, 管 壁 粗 糙 度 ε ; 3) 流 动 条 件 : 流 速 u 变 量 关 系 可 以 表 示 为 : Δ p = f ( d, l, μ, ρ, u, ε ) 组 合 成 如 下 的 无 因 次 式 : Δp ρ u 2 duρ = ϕ(, μ l d ε, ) d ; ε 引 入 : λ = ϕ( R e, ) d Δp = ρ l d ϕ( R e 2 ε u, ) d 2 ;

则 上 式 变 为 : h f Δp l = = λ ρ d 2 u 2 上 式 中 :λ 称 为 直 管 摩 擦 系 数, 滞 流 时, λ = 64 Re ; 湍 流 时,λ 与 R e 的 关 系 受 管 壁 粗 糙 度 的 影 响, 需 由 实 验 测 得 根 据 伯 努 利 方 程 可 知, 流 体 流 过 直 管 的 沿 程 阻 力 损 失, 可 直 接 由 所 测 得 的 液 柱 压 差 计 读 数 R (m) 算 出 : Δ p = R ρ ρ ) g ( 指 水 其 中 : ρ 指 压 差 计 中 指 示 剂 的 密 度 (kg m -3 ) 本 实 验 中 以 水 银 作 为 指 示 剂, 另 一 流 体 为 水 2. 局 部 阻 力 局 部 阻 力 通 常 有 两 种 表 示 方 法, 即 当 量 长 度 法 和 阻 力 系 数 法 1) 当 量 长 度 法 流 体 流 过 某 管 件 或 阀 门 时, 因 局 部 阻 力 造 成 的 损 失, 相 当 于 流 体 流 过 与 其 具 有 相 同 管 径 的 若 干 米 长 度 的 直 管 阻 力 损 失, 这 直 管 长 度 称 为 当 量 长 度, 用 符 号 l e 表 示 这 样, 就 可 以 用 直 管 阻 力 的 公 式 来 计 算 局 部 阻 力 损 失, 而 且 在 管 路 计 算 时, 可 将 管 路 中 的 直 管 长 度 与 管 件 阀 门 的 当 量 长 度 合 并 在 一 起 计 算, 如 管 路 直 管 长 度 为 l, 各 种 局 部 阻 力 的 当 量 长 度 之 和 为 l e, 则 流 体 在 管 路 中 流 动 时 总 阻 力 损 失 h f 为 : 2) 阻 力 系 数 法 式 中 : h f l + = λ d l e 2 u 2 流 体 流 过 某 一 管 件 或 阀 门 的 阻 力 损 失 用 流 体 在 管 路 中 的 动 能 系 数 h p 表 示 : ξ 局 部 阻 力 系 数, 无 因 次 ; h p 2 u = ξ 2 u 在 小 截 面 管 中 流 体 的 平 均 流 速 (m/s) 由 于 管 件 两 侧 距 测 压 孔 间 的 直 管 长 度 很 短, 引 起 的 摩 擦 阻 力 与 局 部 阻 力 相 比, 可 以 忽 略 不 计, 因 此 h p 的 值 可 以 应 用 伯 努 利 方 程 由 液 柱 压 差 计 读 数 R 求 出 2 u 可 以 由 涡 轮 流 量 计 及 MMD 智 能 流 量 仪 算 出 : u V π = (m/s) 式 中 : V s 平 均 流 量 (m 3 /s) s 4 d

三 实 验 装 置 与 流 程 1. 本 实 验 装 置 及 设 备 主 要 参 数 : 被 测 元 件 : 镀 锌 水 管, 管 长 2.0 m, 管 径 ( 公 称 直 径 )0.021m ; 闸 阀 D N =3/4 1) 测 量 仪 表 :U 形 压 差 计 ( 水 银 指 示 液 );LW-15 型 涡 轮 流 量 计 ( 精 度 0.5 级, 量 程 0.4~4.0m 3 /h, 仪 器 编 号 Ⅰ 的 仪 表 常 数 为 599.41( 次 / 升 ), 仪 器 编 号 Ⅱ 的 仪 表 常 数 为 605.30( 次 / 升 ),MMD 智 能 流 量 仪 ) 2) 循 环 水 泵 3) 循 环 水 箱 4) DZ15-40 型 自 动 开 关 5) 数 显 温 度 表 2. 流 程 : 1) 水 箱 ; 2) 控 制 阀 3) 放 空 阀 4) U 形 压 差 计 5) 平 衡 阀 6) 放 空 阀 7) 排 液 阀 8) 数 显 温 度 表 9) 泵 10) 涡 轮 流 量 计 11) 取 压 孔 12) U 形 压 差 计 13) 闸 阀 14) 取 压 孔 四 实 验 操 作 步 骤 及 注 意 事 项 1. 水 箱 充 水 至 80% 2. 仪 表 调 整 ( 涡 轮 流 量 计 MMD 智 能 流 量 仪 按 说 明 书 调 节 ) 3. 打 开 压 差 计 上 平 衡 阀, 关 闭 各 放 气 阀

4. 启 动 循 环 水 泵 前 一 定 要 检 查 泵 轴 是 否 转 动, 检 查 各 阀 的 开 或 关 的 位 置, 全 开 阀 13, 全 关 阀 2, 各 放 气 阀 关, 全 开 平 衡 阀, 后 启 动 循 环 水 泵 5. 排 气 :(1) 管 路 排 气 ;(2) 测 压 管 排 气 ;(3) 全 开 平 衡 阀, 缓 慢 旋 动 压 差 计 上 放 气 阀, 同 时 注 意 水 银 柱 的 变 化, 防 止 冲 水 银, 排 除 压 差 计 中 的 气 泡 ( 注 意 : 先 排 进 压 管 后 排 出 压 管, 以 防 压 差 计 中 水 银 冲 走 ), 排 气 完 毕 后 一 定 要 关 闭 放 气 阀 6. 读 取 压 差 计 零 位 读 数 7. 开 启 调 节 阀 至 最 大, 确 定 流 量 范 围, 确 定 实 验 点 (8~10 个 ), 测 定 直 管 部 分 阻 力 和 局 部 阻 力 ( 闸 阀 全 开 时 ) 8. 测 定 读 数 : 改 变 管 道 中 的 流 量 读 出 一 系 列 流 量 V s 压 差 Δ p1 ( 或 Δ p2 ) 注 意 : 每 改 变 一 次 流 量 后, 等 流 动 稳 定 后, 才 能 保 证 测 定 数 据 的 准 确 9. 实 验 装 置 恢 复 原 状, 打 开 压 差 计 上 的 平 衡 阀, 并 清 理 实 验 场 地 五 实 验 数 据 记 录 实 验 装 置 号 :, 被 测 管 长 :, 被 测 管 径 : 被 测 管 件 :, 仪 表 常 数 : 次 / 升, 水 温 : 序 号 流 量 仪 读 数 ( 次 /s) 直 管 阻 力 损 失 Δp 1 局 部 阻 力 损 失 Δp 2 U 管 左 边 读 数 U 管 右 边 读 数 U 管 左 读 数 U 管 右 边 读 数 cmhg cmhg cmhg cmhg 0 ( 初 始 ) ( 初 始 ) ( 初 始 ) ( 初 始 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 六 实 验 数 据 处 理 26

数 据 处 理 结 果 如 表 所 示, 以 序 号 1 为 例 写 出 计 算 过 程 序 号 流 量 Vs m 3 /s 流 速 u m/s 密 度 ρ kg/m 3 粘 度 μ Pa s Re R 1 cmhg R 2 cmhg Δp 1 Pa Δp 2 Pa λ ζ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 七 实 验 结 果 与 讨 论 1. 用 双 对 数 坐 标 纸 关 联 一 定 ε d 下,λ 和 R e 的 关 系, 并 解 释 这 一 关 系 能 推 广 使 用 的 原 因 2. 为 什 么 测 定 数 据 前 首 先 要 赶 尽 设 备 和 测 压 管 中 的 空 气? 怎 样 赶 走? 3. 在 进 行 测 试 系 统 的 排 气 工 作 时, 是 否 要 关 闭 系 统 的 出 口 阀? 为 什 么? 4. U 形 压 差 计 上 装 设 平 衡 阀 有 何 作 用? 什 么 时 候 开 着? 什 么 时 候 关 闭? 5. 为 什 么 本 实 验 数 据 须 在 双 对 数 坐 标 纸 上 进 行 标 绘? 附 录 : 涡 轮 流 量 计 工 作 原 理 涡 轮 流 量 计 的 传 感 器 由 壳 体 前 导 向 架 涡 轮 叶 轮 后 导 向 架 压 紧 圈 和 带 放 大 器 的 磁 电 感 应 转 换 器 等 组 成 当 被 测 流 体 流 经 传 感 器 时, 传 感 器 内 的 叶 轮 借 助 于 流 体 的 动 能 而 产 生 旋 转, 叶 轮 即 周 期 性 地 改 变 磁 电 感 应 系 统 中 地 磁 阻 值, 使 通 过 线 圈 的 磁 通 量 周 期 性 地 发 生 变 化, 线 圈 中 便 感 应 出 交 流 电 信 号 交 变 的 电 信 号 频 率 与 涡 轮 的 转 速 成 正 比, 也 即 与 流 量 成 正 比 这 个 电 脉 冲 信 号, 经 放 大 器 放 大 后 传 送 至 相 应 的 流 量 积 算 仪 表, 进 行 流 量 或 总 量 的 测 量 流 量 ( 升 /s)= 流 量 积 算 读 数 ( 次 /s)/ 仪 表 常 数 ( 次 / 升 ) 27

实 验 二 离 心 泵 的 性 能 测 定 一 二 实 验 目 的 1. 熟 悉 离 心 泵 的 操 作, 了 解 离 心 泵 的 结 构 和 特 性 2. 学 会 离 心 泵 特 性 曲 线 的 测 定 方 法 3. 了 解 单 级 离 心 泵 在 一 定 转 速 下 的 扬 程 轴 功 率 效 率 和 流 量 之 间 的 关 系 实 验 原 理 离 心 泵 的 特 性 主 要 是 指 泵 的 流 量 扬 程 功 率 和 效 率, 在 一 定 的 转 速 下, 离 心 泵 的 流 量 扬 程 功 率 和 效 率 均 随 流 量 的 大 小 改 变 即 扬 程 和 流 量 的 特 性 曲 线 H = f Q ) ; 功 率 消 耗 和 流 量 的 特 性 曲 线 N = f Q ) ; 及 效 率 和 流 量 的 特 性 e ( e ( Qe 曲 线 η = f ) 这 三 条 曲 线 为 离 心 泵 的 特 性 曲 线 它 们 与 离 心 泵 的 设 计 加 工 情 况 有 关, 必 须 由 实 验 测 定 三 条 特 性 曲 线 中 的 Q e 和 N 轴 由 实 验 测 定 H e 和 η 由 以 下 各 式 计 算, 由 伯 努 利 方 程 可 知 : 轴 ( e 2 u0 u H e = H 压 强 表 + H 真 空 表 + h0 + 2g 式 中 : H e 泵 的 扬 程 (m 液 柱 ) H 压 强 表 压 强 表 测 得 的 表 压 (m 液 柱 ) H 真 空 表 真 空 表 测 得 的 真 空 度 (m 液 柱 ) h 0 压 强 表 和 真 空 表 中 心 的 垂 直 距 离 (m) u 0 泵 的 出 口 管 内 流 体 的 速 度 (m/s) u 1 泵 的 进 口 管 内 流 体 的 速 度 (m/s) g 重 力 加 速 度 (m/s 2 ) H eq e ρ 流 体 通 过 泵 之 后, 实 际 得 到 的 有 效 功 率 : N e = ; 离 心 泵 的 效 率 : 102 N e N 轴 η = 在 实 验 中, 泵 的 轴 功 率 由 所 测 得 的 电 机 的 输 入 功 率 N 入 计 算 : N 轴 = η η N 传 电 入 式 中 : N e 离 心 泵 的 有 效 功 率 (kw) Q e 离 心 泵 的 输 液 量 (m 3 /s ) 2 1 28

ρ 被 输 送 液 体 的 密 度 (kg/m 3 ) N 入 电 机 的 输 入 功 率 (kw) N 轴 离 心 泵 的 轴 功 率 (kw) η 离 心 泵 的 效 率 η 传 传 动 效 率, 联 轴 器 直 接 传 动 时 取 1.00 η 电 电 机 效 率, 一 般 取 0.90 三 实 验 装 置 和 流 程 1. 装 置 1) 被 测 元 件 : 1 1 BL 6 型 离 心 泵 进 口 管 径 ф40mm ; 出 口 管 径 ф25mm 2 2) 测 量 仪 表 : 真 空 表 精 度 1.5 级 ; 量 程 0~-0.1MPa 压 力 表 精 度 1.5 级 ; 量 程 0~0.4MPa 流 量 计 精 度 0.5 级 ; 量 程 1.6~10m 3 /h(lw-25 涡 轮 流 量 计 ) 功 率 表 精 度 ±0.5%F.S(DP3(I)-W1100( 单 相 )) MDD 智 能 流 量 仪 装 置 Ⅰ 的 仪 表 常 数 为 324.79 次 / 升, 装 置 Ⅱ 的 仪 表 常 数 为 324.91 次 / 升 3) 循 环 水 箱 2. 流 程 1) 离 心 泵 2) 真 空 表 3) 压 力 表 4) 流 量 计 5) 循 环 水 箱 6) 引 水 阀 7) 上 水 阀 8) 调 节 阀 9) 排 水 阀 10) 底 阀 29

四 实 验 步 骤 1. 开 放 上 水 阀 门, 水 箱 充 水 至 80% 2. 关 闭 功 率 表 流 量 计 的 二 次 仪 表 及 调 节 阀 3. 开 启 引 水 阀, 反 复 开 启 和 关 闭 放 气 阀, 尽 可 能 排 除 泵 体 内 的 空 气 排 气 结 束, 关 闭 引 水 阀 4. 启 动 离 心 泵 ( 首 先 检 查 泵 轴 是 否 转 动, 全 关 阀 8, 后 启 动 ) 5. 开 启 各 仪 表 开 关 6. 开 启 调 节 阀 至 最 大 开 启 度, 由 最 大 流 量 范 围 合 理 分 割 流 量, 进 行 实 验 布 点 7. 由 调 节 阀 调 节 流 量, 每 次 流 量 调 节 稳 定 后 再 读 取 各 实 验 数 据 8. 实 验 装 置 恢 复 原 状, 并 清 理 实 验 场 地 五 实 验 数 据 记 录 实 验 装 置 号 :, 电 机 转 速 :, 进 口 管 径 : 出 口 管 径 :, 仪 表 常 数 : 次 / 升, 水 温 :, 功 率 表 系 数,h = 序 号 流 量 仪 读 数 ( 次 /s) 压 力 表 读 数 MPa 真 空 表 读 数 MPa 功 率 表 读 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30

六 实 验 数 据 处 理 数 据 处 理 结 果 如 表 所 示, 以 序 号 1 为 例 写 出 计 算 过 程 流 量 流 速 (m/s) 序 号 m 3 /s m 3 /h u 1 u 0 H 表 压 m H 真 空 度 m 扬 程 He m 有 效 功 率 Ne kw 轴 功 率 N kw 效 率 η % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 七 实 验 结 果 及 讨 论 1. 绘 出 所 测 离 心 泵 的 特 性 曲 线 图, 并 与 制 造 厂 给 出 的 特 性 曲 线 图 比 较 2. 实 验 中 如 何 根 据 压 力 表 的 读 数 来 调 节 流 量 使 流 量 的 分 布 较 为 均 匀? 3. 离 心 泵 开 启 前 为 什 么 要 灌 泵? 4. 为 什 么 离 心 泵 启 动 时 要 关 闭 出 口 阀 和 拉 下 功 率 表 的 开 关? 5. 正 常 工 作 的 离 心 泵, 在 其 进 口 管 上 设 阀 门 是 否 合 理, 为 什 么? 6. 为 什 么 在 离 心 泵 进 口 管 下 端 安 装 底 阀? 从 节 能 观 点 上 看, 底 阀 的 装 设 是 否 有 利? 你 认 为 如 何 改 进? 31

实 验 三 过 滤 实 验 一 实 验 目 的 1. 熟 悉 板 框 压 滤 机 的 结 构 2. 学 会 板 框 压 滤 机 的 操 作 方 法 3. 测 定 一 定 物 料 恒 压 过 滤 方 程 中 的 过 滤 常 数 K 和 q e, 确 定 恒 压 过 滤 方 程 二 实 验 原 理 过 滤 是 一 种 能 将 固 体 物 截 流 而 让 流 体 通 过 的 多 孔 介 质, 将 固 体 物 从 液 体 或 气 体 中 分 离 出 来 的 过 程 因 此 过 滤 在 本 质 上 是 流 体 通 过 固 体 颗 粒 层 的 流 动 所 不 同 的 是 这 个 固 体 颗 粒 层 的 厚 度 随 着 过 滤 过 程 的 进 行 而 不 断 增 加 因 此 在 势 能 差 Δ(p+ρgz) 不 变 的 情 况 下, 单 位 时 间 通 过 过 滤 介 质 的 液 体 量 也 在 不 断 下 降, 即 过 滤 速 度 不 断 降 低 过 滤 速 度 u 的 定 义 是 单 位 时 间 单 位 过 滤 面 积 内 通 过 过 滤 介 质 的 滤 液 量, 即 :u=dv/(adτ), 式 中 A 代 表 过 滤 面 积 m 2,τ 代 表 过 滤 时 间 s,v 代 表 滤 液 量 m 3 影 响 过 滤 速 度 的 主 要 因 素 除 势 能 差 滤 饼 厚 度 外, 还 有 滤 饼 和 悬 浮 液 ( 含 有 固 体 粒 子 的 流 体 ) 性 质 悬 浮 液 温 度 过 滤 介 质 的 阻 力 等, 故 难 以 用 严 格 的 流 体 力 学 方 法 处 理 比 较 过 滤 过 程 与 流 体 经 过 固 定 床 的 流 动 可 知 : 过 滤 速 度, 即 为 流 体 经 过 固 定 床 的 表 观 速 度 u 同 时, 液 体 在 细 小 颗 粒 构 成 的 滤 饼 空 隙 中 的 流 动 属 于 低 雷 诺 范 围 因 此, 可 利 用 流 体 通 过 固 体 床 压 降 的 简 化 数 学 模 型, 寻 求 滤 液 量 q 与 时 间 τ 的 关 系 在 低 雷 诺 数 下, 可 用 康 采 尼 (Kozeny) 的 计 算 式, 即 : u = dq d τ = 3 ε (1 ε ) 2 a 2 K 1 μ Δ p L 对 于 不 可 压 缩 的 滤 饼, 由 上 式 可 以 导 出 过 滤 速 率 的 计 算 式 为 : dq d τ = r Δ p K = v μ ( q + q e ) 2( q + q e ) 式 中 :q e =V e /A,V e 为 形 成 与 过 滤 介 质 阻 力 相 等 的 滤 饼 层 所 得 的 滤 液 量 m 3 ;r 为 滤 饼 的 比 阻 1/m 2 ;v 为 单 位 体 积 滤 液 所 得 到 的 滤 饼 的 体 积 m 3 /m 3 ;μ 为 滤 液 的 粘 度 Pa s;k 为 过 滤 常 数 m 2 /s 在 恒 压 差 过 滤 时, 上 述 微 分 方 程 积 分 后 可 得 :q 2 +2qq e =Kτ 由 上 述 方 程 可 计 算 在 过 滤 设 备 过 滤 条 件 一 定 时, 过 滤 一 定 滤 液 量 所 需 要 32

的 时 间 或 者 在 过 滤 时 间 过 滤 条 件 一 定 时 为 了 完 成 一 定 生 产 任 务, 所 需 要 的 过 滤 设 备 大 小 在 利 用 上 述 方 程 计 算 时, 需 要 知 道 K q e 等 常 数, 而 K q e 常 数 只 有 通 过 实 验 才 能 测 定 在 用 实 验 方 法 测 定 过 滤 常 数 时, 需 将 上 述 方 程 变 换 成 如 下 形 式 : τ 1 2 = q + q K K 因 此, 实 验 时 只 要 维 持 操 作 压 强 恒 定, 计 取 过 滤 时 间 和 相 应 的 滤 液 量 以 τ/q~q 作 图 得 直 线 读 取 直 线 斜 率 1/K 和 截 距 2q e /K, 求 取 常 数 K 和 q e 的 值 或 者 将 τ/q 和 q 的 数 据 用 最 小 二 乘 法 求 取 l/k 和 2q e /K 值, 进 而 计 算 K 和 q e 的 值 若 在 恒 压 过 滤 的 时 间 内 已 通 过 单 位 过 滤 面 的 滤 液 q 1, 则 在 τ 1 至 τ 2 及 q 1 至 q 2 范 围 内 将 上 述 微 积 分 方 程 积 分 整 理 后 得 : q e τ τ q 1 q 1 = 1 K ( q q 1 ) + 2 K ( q 1 + q e ) 上 述 表 明 q-q 1 和 (τ-τ 1 )/(q-q 1 ) 为 线 性 关 系, 从 而 能 方 便 地 求 出 过 滤 常 数 K 和 q e 用 最 小 二 乘 法 回 归 直 线 方 程 时, 设 回 归 方 程 为 y=α+βx, 则 β=[(xy) 平 均 -x 平 均 y 平 均 ]/[(x 2 ) 平 均 -(x 平 均 ) 2 ],α=y 平 均 -βx 平 均 三 实 验 装 置 和 流 程 1. 装 置 实 验 装 置 由 配 料 桶 供 料 泵 圆 形 过 滤 机 滤 液 计 量 筒 及 空 气 压 缩 机 等 组 成 可 进 行 过 滤 洗 涤 和 吹 干 三 项 操 作 过 程 碳 酸 钙 (CaCO 3 ) 或 碳 酸 镁 (MgCO 3 ) 的 悬 浮 液 在 配 料 桶 内 配 制 成 一 定 浓 度 后, 为 阻 止 沉 淀, 料 液 由 供 料 泵 管 路 循 环 配 料 桶 中 用 压 缩 空 气 搅 拌, 浆 液 经 过 滤 机 过 滤 后, 滤 液 流 入 计 量 筒 过 滤 完 毕 后, 亦 可 用 洗 涤 水 洗 涤 和 压 缩 空 气 吹 干 2. 实 验 流 程 本 实 验 的 流 程 如 下 图 所 示 图 中 给 出 了 两 套 装 置 的 流 程

四 实 验 操 作 步 骤 及 要 点 1. 实 验 可 选 用 CaCO 3 粉 末 配 制 成 滤 浆, 其 量 约 占 料 桶 的 2/3 左 右, 配 制 浓 度 在 8.0B 左 右 ( 约 10%,wt) 2. 料 桶 内 滤 浆 可 用 压 缩 空 气 和 循 环 泵 进 行 搅 拌, 桶... 内 表 压 强 控 制 在 0. ~ 0.1MPa...,... 不 能 超 过 料 桶 承 受 的 压 强 0.14MPa...,.. 3. 滤 布 在 装 上 之 前 要 先 用 水 浸 湿 4. 实 验 操 作 前, 应 先 让 供 料 泵 通 过 循 环 管 路, 循 环 操 作 一 段 时 间, 过 滤 时 也 要 保 证 料 液 循 环 结 束 后, 应 关 闭 料 桶 上 的 出 料 阀, 打... 开 旁 路 上 清 水 管 路 清 洗... 供 料 泵, 以 防 止 CaCO 3 在 泵 体 内 沉 积 5. 实 验 初 始 阶 段 不 是 恒 压 操 作 因 此 可 采 用 二 只 秒 表 交 替 计 时, 记 下 时 间 和 滤 液 量, 并 确 定 恒 压 开 始 时 间 τ 1 和 相 应 的 滤 液 量 q 1 过 滤 压 强 不 要 超 过 0.08MPa 6. 当 滤 液 量 很 少 时, 滤 渣 已 充 满 滤 框 后, 过 滤 阶 段 可 结 束 五 实 验 数 据 记 录 过 滤 物 系 : 轻 质 碳 酸 钙 计 量 筒 直 径 : 圆 板 过 滤 器 直 径 : 内 径 150mm 框 厚 : 过 滤 操 作 压 强 : 料 液 浓 度 : 料 液 温 度 :

序 号 时 间 间 隔 (s) 间 隔 中 的 滤 液 量 (L) 1( 恒 压 前 ) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 六 实 验 数 据 处 理 数 据 处 理 结 果 如 表 所 示, 以 序 号 2 为 例 写 出 计 算 过 程 间 隔 时 间 序 号 Δτ s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 间 隔 滤 液 量 Δq ΔV m 3 /m 2 m 3 累 积 滤 液 量 V m 3 累 积 累 积 q 时 间 τ m 3 /m 2 s (τ-τ 1 )/ (q-q 1 ) q-q 1 m 3 /m 2

七 实 验 结 果 及 讨 论 1. 将 表 中 数 据 描 点, 根 据 直 线 的 斜 率 和 截 距 求 出 K 和 q e, 并 写 出 恒 压 过 滤 方 程 2. 用 最 小 二 乘 法 求 取 斜 率 和 截 距 并 由 此 求 出 K 和 q e, 与 图 解 求 出 的 比 较 3. 本 实 验 如 何 洗 涤 滤 饼? 4. 本 实 验 如 何 吹 干 滤 饼? 5. 在 本 实 验 的 装 置 上 如 何 测 定 滤 饼 的 压 缩 指 数 s 和 物 料 特 性 常 数 k? 36

实 验 四 旋 风 分 离 实 验 一 实 验 目 的 1. 了 解 旋 风 分 离 器 中 惯 性 离 心 力 产 生 过 程 ; 验 证 惯 性 离 心 力 进 行 非 均 项 分 离 过 程 的 原 理 2. 了 解 如 何 用 实 验 的 方 法 测 定 旋 风 分 离 器 的 性 能 3. 测 定 粒 级 效 率 曲 线 二 实 验 原 理 评 价 旋 风 分 离 器 的 性 能 的 主 要 指 标 是 尘 粒 从 气 流 中 的 分 离 效 果 及 气 体 经 过 旋 风 分 离 器 的 压 降, 即 用 临 界 粒 径 分 离 效 率 压 降 三 个 参 数 进 行 评 价 1. 临 界 粒 径 对 于 一 定 尺 寸 的 旋 风 分 离 器 来 说, 理 论 上 存 在 着 一 个 d c 值, 凡 直 径 大 于 d c 的 颗 粒 均 应 能 分 离 下 来, 而 小 于 d c 的 颗 粒 则 分 离 不 出 来 根 据 临 界 粒 径 的 定 义, 可 以 从 旋 风 分 离 器 气 流 出 口 处 测 得 被 带 出 颗 粒 的 最 大 粒 径, 稍 大 于 该 粒 径 的 尺 寸 即 为 颗 粒 的 临 界 粒 径 d c 测 量 颗 粒 粒 径 的 方 法 有 筛 分 法 仪 器 测 量 法 显 微 镜 测 量 法 等 2. 分 离 效 率 粒 级 效 率 计 算 公 式 为 : C1, i C2, i η p, i = (1) C 式 中 1, i 气 体 含 尘 浓 度 与 颗 粒 质 量 气 体 流 量 和 时 间 存 在 如 下 关 系 : G C = (2) Qt 将 式 (2) 代 入 式 (1) 得 : η p. i ΔGi = G C 1, i 进 口 气 体 中 粒 径 为 d i 的 颗 粒 浓 度,g/m 3 C 2,i 出 口 气 体 中 粒 径 为 d i 的 颗 粒 浓 度,g/m 3 G 含 尘 气 流 中, 某 粒 径 的 颗 粒 质 量,g Q 气 体 流 量,m 3 /s t 分 离 时 间,s Δ G i 被 分 离 出 粒 径 为 d i 的 颗 粒 质 量,g 1, i

G 1,i 进 口 气 体 中 粒 径 为 d i 颗 粒 质 量,g 测 得 一 系 列 d i 下 的 η p, i 值, 用 d i 为 横 坐 标, η p, i 为 纵 坐 标, 绘 图 即 可 得 到 粒 级 效 率 曲 线 3. 压 降 在 气 体 进 出 口 处 分 别 用 压 力 表 测 得 各 处 的 压 力, 二 者 之 差 即 为 压 降 三 实 验 装 置 及 流 程 实 验 流 程 如 图 所 示, 启 动 鼓 风 机, 打 开 粉 尘 筒 的 隔 板, 粉 尘 随 气 流 进 入 旋 风 分 离 器, 绝 大 部 分 粉 尘 在 旋 风 分 离 器 内 与 气 流 分 离, 被 分 离 的 粉 尘 通 过 旋 风 分 离 器 的 锥 体 段 进 入 集 灰 斗, 没 有 被 分 离 的 少 部 分 粉 尘 随 气 流 进 入 集 尘 袋 被 捕 集 四 实 验 步 骤 1. 用 筛 分 法 测 量 不 同 粒 级 范 围 内 的 颗 粒 群 分 布 比 例 ; 2. 称 取 一 定 量 的 粉 煤 灰 放 入 粉 尘 筒 内 ; 3. 启 动 鼓 风 机 至 一 定 流 量, 待 气 流 稳 定 后 测 量 出 气 体 的 流 量 并 记 录 ; 4. 打 开 粉 尘 筒 底 部 的 隔 板, 使 粉 尘 随 气 流 进 入 旋 风 分 离 器 中 进 行 分 离, 同 时 按 下 秒 表, 记 录 旋 风 分 离 时 间 ; 5. 当 粉 尘 筒 内 无 粉 尘 时, 立 即 按 下 秒 表, 旋 风 分 离 时 间 记 录 结 束 ; 6. 从 旋 风 分 离 器 出 口 的 捕 尘 袋 中 取 出 少 量 粉 尘, 测 量 颗 粒 的 最 大 粒 径, 大 于 该 粒 径 的 上 一 个 粒 级 尺 寸 即 为 颗 粒 临 界 粒 径 d c ; 7. 从 旋 风 分 离 器 的 集 灰 斗 中 取 出 被 分 离 的 粉 尘, 用 筛 分 法 测 量 不 同 粒 级 范 围 颗 粒 群 的 重 量 ;

8. 若 用 不 同 的 流 量 进 行 实 验, 重 复 2~7 步 五 数 据 记 录 及 数 据 处 理 表 1 旋 风 分 离 实 验 原 始 数 据 记 录 及 数 据 处 理 表 气 体 流 量 (m 3 /s) 分 离 时 间 (s) 进 口 压 力 p 1 (kpa) 出 口 压 力 p 2 (kpa) 颗 粒 尺 寸 范 围 (μm) 平 均 粒 径 d/ (μm) 进 口 气 流 各 粒 级 质 量 G 1,i (g) 出 口 气 流 各 粒 级 质 量 G 2,i (g) 被 分 离 各 粒 级 质 量 ΔG i (g) 粒 级 效 率 (%) 临 界 粒 径 (μm) 压 降 Δp(Pa) 六 实 验 结 果 及 讨 论 1. 绘 出 粒 级 效 率 曲 线 2. 计 算 临 界 粒 径, 试 解 释 理 论 临 界 粒 径 与 实 际 临 界 粒 径 存 在 差 异 的 原 因 3. 气 流 流 量 对 分 离 效 果 有 何 影 响? 为 什 么?

实 验 五 传 热 实 验 一 实 验 目 的 1. 了 解 换 热 器 的 结 构 及 用 途 2. 学 习 换 热 器 的 操 作 方 法 3. 了 解 传 热 系 数 的 测 定 方 法 4. 测 定 所 给 换 热 器 的 传 热 系 数 K 5. 学 习 应 用 传 热 学 的 概 念 和 原 理 去 分 析 和 强 化 传 热 过 程, 并 实 验 之 二 实 验 原 理 根 据 传 热 方 程 Q=KAΔt m, 只 要 测 得 传 热 速 率 Q 有 关 各 温 度 和 传 热 面 积, 即 可 算 出 传 热 系 数 K 在 该 实 验 中, 利 用 加 热 空 气 和 自 来 水 通 过 列 管 式 换 热 器 来 测 定 K, 只 要 测 出 空 气 的 进 出 口 温 度 自 来 水 进 出 口 温 度 以 及 水 和 空 气 的 流 量 即 可 在 工 作 过 程 中, 如 不 考 虑 热 量 损 失, 则 加 热 空 气 放 出 的 热 量 Q 1 与 自 来 水 得 到 的 热 量 Q 2 应 相 等, 但 实 际 上 因 热 损 失 的 存 在, 此 两 热 量 不 等, 实 验 中 以 Q 2 为 准 三 实 验 流 程 及 设 备 本 实 验 装 置 由 列 管 换 热 器 风 机 空 气 电 加 热 器 管 路 转 子 流 量 计 温 度 计 等 组 成 空 气 走 管 程, 水 走 壳 程 列 管 式 换 热 器 的 传 热 面 积 由 管 径 管 数 和 管 长 进 行 计 算 四 实 验 步 骤 及 操 作 要 领 1. 熟 悉 设 备 流 程, 掌 握 各 阀 门 转 子 流 量 计 和 温 度 计 的 作 用

在 实 验 开 始 时, 先 开 水 路, 再 开 气 路, 最 后 再 开 加 热 器 2. 控 制 所 需 的 气 体 和 水 的 流 量 3. 待 系 统 稳 定 后,... 记 录 水 的 流 量 进 出 口 温 度, 记 录 空 气 的 流 量 和 进 出 口 温 度, 记 录 设 备 的 有 关 参 数 重 复 1 次 4. 保 持 空 气 的 流 量 不 变, 改 变 自 来 水 的 流 量, 重 复 第 4 步 5. 保 持 第 4 步 水 的 流 量, 改 变 空 气 的 流 量, 重 复 第 4 步 6. 实 验 结 束 后, 关 闭 加 热 器 风 机 和 自 来 水 阀 门 五 实 验 数 据 记 录 和 整 理 1. 设 备 参 数 和 有 关 常 数 列 管 换 热 器 的 管 数 n 根 ; 管 长 l m; 管 径 d m; 空 气 温 度 ; 大 气 压 MPa; 转 子 材 料 ; 换 热 流 型 ; 换 热 面 积 0.4m 2 2. 实 验 数 据 记 录 表 风 机 出 空 气 流 空 气 进 空 气 出 水 流 量 序 号 口 压 强 量 读 数 口 温 度 口 温 度 L/h mh2o m 3 /h 1 16 80 2 16 80 水 进 口 温 度 水 出 口 温 度 1 16 60 2 16 60 1 16 20 2 16 20 1 11 20 2 11 20 1 6 20 2 6 20

3. 数 据 处 理 表 序 号 空 气 流 量 m 3 /s 水 流 量 kg/s 水 的 算 术 平 均 温 度 水 的 比 热 J/kg 传 热 速 率 J/s 对 数 平 均 温 差 Δtm 换 热 面 积 m 2 传 热 系 数 K W/m 2 K K 的 平 均 值 W/m 2 K 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 六 实 验 结 果 及 讨 论 1. 求 出 换 热 器 在 不 同 操 作 条 件 下 的 传 热 系 数 2. 对 比 不 同 操 作 条 件 下 的 传 热 系 数, 分 析 数 值, 你 可 得 出 什 么 结 论? 3. 转 子 流 量 计 在 使 用 时 应 注 意 什 么 问 题? 如 何 校 正 读 数? 4. 针 对 该 系 统, 如 何 强 化 传 热 过 程 才 更 有 效, 为 什 么? 5. 逆 流 换 热 和 并 流 换 热 有 什 么 区 别? 你 能 用 该 实 验 装 置 加 以 验 证 吗? 6. 传 热 过 程 中, 哪 些 工 程 因 素 可 以 调 动? 7. 该 实 验 的 稳 定 性 受 哪 些 因 素 的 影 响? 8. 你 能 否 对 此 实 验 装 置 作 些 改 进, 使 之 能 够 用 于 空 气 一 侧 对 流 传 热 系 数 的 测 定?

实 验 六 吸 收 实 验 一 实 验 目 的 1. 了 解 填 料 吸 收 塔 的 基 本 构 造 吸 收 过 程 的 基 本 流 程 及 其 操 作 2. 掌 握 吸 收 总 传 质 系 数 Kya 的 测 定 方 法 二 实 验 原 理 对 低 浓 度 气 体 吸 收 且 平 衡 线 为 直 线 的 情 况, 吸 收 传 质 速 率 由 吸 收 方 程 决 定 N A = K yav Δ y 填 m 则 只 要 测 出 N A, 测 出 气 相 的 出 入 塔 浓 度, 就 可 计 算 Kya, 而 N A = V ( y 1 y 2 ) 式 中 V 为 混 合 气 体 的 流 量,mol/s, 由 转 子 流 量 计 测 定,y 1 y 2 分 别 为 进 塔 和 出 塔 气 相 的 组 成 ( 摩 尔 分 率 ), 用 气 相 色 谱 分 析 得 到 液 相 出 塔 浓 度 由 全 塔 物 料 衡 算 得 到 计 算 Δym 时 需 用 平 衡 数 据, 本 实 验 的 平 衡 数 据 如 下 所 示 丙 酮 空 气 混 合 气 体 中 丙 酮 的 极 限 浓 度 y s * 与 空 气 温 度 t 的 关 系 ( 压 强 为 1.2 10 5 Pa) 空 气 温 度 0 10 15 20 25 30 35 40 y s* %(mol) 8.5 11.4 14.6 17.9 24.4 30.9 38.2 46.3 丙 酮 的 平 衡 溶 解 度 液 相 浓 度 平 衡 分 压,kPa x 10 20 30 40 50 0.01 0.906 1.599 2.706 4.399 7.704 0.02 1.799 3.066 4.998 7.971 12.129 0.03 2.692 4.479 7.131 11.063 16.528 0.04 3.466 5.705 8.997 18.862 20.660 0.05 4.185 6.838 10.796 16.528 24.525 0.06 4.745 7.757 12.263 18.794 27.724 0.07 5.318 8.664 13.596 20.926 30.923 0.08 5.771 9.431 14.928 22.793 33.722 0.09 6.297 10.197 16.128 24.525 36.255 0.10 6.744 10.930 17.061 26.258 38.654

三 实 验 流 程 及 设 备 实 验 装 置 包 括 空 气 输 送, 空 气 和 丙 酮 鼓 泡 接 触 以 及 吸 收 剂 供 给 和 气 液 两 相 在 填 料 塔 中 逆 流 接 触 等 部 分, 其 流 程 示 意 如 图 所 示 空 气 的 压 力 定 为 0.2 10 4 Pa 四 实 验 步 骤 及 操 作 要 领 1. 熟 悉 实 验 流 程, 学 习 填 料 塔 的 操 作 在 空 气 流 量 恒 定 条 件 下, 改 变 清 水 流 量, 测 定 气 体 进 出 口 浓 度 y 1 和 y 2, 计 算 组 分 回 收 率 η 传 质 推 动 力 Δym 和 传 质 系 数 Kya 2. 在 清 水 流 量 恒 定 条 件 下, 改 变 空 气 流 量, 测 定 气 体 进 出 口 浓 度 y 1 和 y 2, 计 算 组 分 回 收 率 η 传 质 推 动 力 Δym 和 传 质 系 数 Kya 3. 改 变 吸 收 液 体 的 温 度, 重 复 实 验 4. 在 控 制 定 值 器 的 压 强 时 应 该 注 意 干 将 空 压 机 的 出 口 阀 门 微 开 5. 加 热 水 时, 要 缓 慢 调 节 变 压 器 的 旋 钮 6. 调 节 参 数 后 要 有 一 段 稳 定 时 间, 直 至 出 口 水 温 基 本 恒 定, 取 样 时 先 取 y 2 再 取 y 1 7. 转 子 流 量 计 的 读 数 要 注 意 换 算 8. 气 体 流 量 不 能 超 过 600L/h 液 体 流 量 不 能 超 过 7L/h, 防 液 泛 五 实 验 数 据 记 录 及 处 理 1. 设 备 参 数 和 有 关 常 数 实 验 装 置 的 基 本 尺 寸 : 塔 内 径 m; 填 料 层 高 度 m; 填 料 尺 寸 ; 自 查 丙 酮 空 气 物 系 的 平 衡 数 据 ; 大 气 压 ; 室 温

2. 实 验 数 据 计 前 空 空 气 空 气 流 水 的 流 水 温 序 号 气 压 力 温 度 量 读 数 量 读 数 MPa L/h L/h 1 400 2 10 2 400 6 10 3 600 6 10 4 400 6 30 3. 计 算 结 果 表 入 塔 气 体 浓 度 出 塔 气 体 浓 度 序 号 混 合 气 体 流 量 mol/s 混 合 液 体 流 量 mol/s * y1 y2 x1 y1 Δym NA Kya 1 2 3 4 六 实 验 结 论 及 讨 论 1. 从 传 质 推 动 力 和 传 质 阻 力 两 方 面 分 析 吸 收 剂 流 量 对 吸 收 过 程 的 影 响? 2. 从 实 验 数 据 分 析 水 吸 收 丙 酮 是 气 膜 控 制 还 是 液 膜 控 制, 还 是 两 者 兼 有 之? 3. 填 料 吸 收 塔 底 为 什 么 必 须 有 液 封 装 置, 液 封 装 置 是 如 何 设 计 的? 4. 在 该 实 验 装 置 上 如 何 验 证 吸 收 剂 温 度 对 吸 收 过 程 影 响? 5. 查 出 丙 酮 的 平 衡 数 据, 拟 合 出 计 算 式 6. 如 何 正 确 使 用 转 子 流 量 计? 7. 若 没 有 达 到 稳 定 状 态 就 测 数 据, 对 结 果 有 何 影 响? 8. 读 数 是 否 要 同 时 进 行?

实 验 七 干 燥 实 验 一 实 验 目 的 1. 学 习 流 化 床 的 操 作, 掌 握 流 化 床 的 一 些 基 本 概 念 2. 测 定 流 化 干 燥 速 率 曲 线 3. 研 究 热 空 气 流 速 对 干 燥 速 率 的 影 响 ( 选 做 ) 4. 研 究 热 空 气 温 度 对 干 燥 速 率 的 影 响 ( 选 做 ) 4. 测 定 流 体 通 过 颗 粒 层 的 压 降 ( 选 做 ) 二 实 验 原 理 在 干 燥 设 备 的 设 计 计 算 中, 往 往 要 了 解 物 料 由 初 始 含 水 量 降 到 最 终 含 水 量 时, 物 料 应 在 干 燥 器 内 的 停 留 时 间, 然 后 就 可 计 算 各 种 干 燥 器 的 工 艺 尺 寸 由 于 干 燥 过 程 是 一 热 质 同 时 传 递 过 程, 机 理 复 杂, 一 般 先 通 过 间 歇 干 燥 实 验 获 得 干 燥 速 率 的 资 料 通 过 测 定 干 燥 过 程 中 物 料 的 含 水 量 或 物 料 的 表 面 温 度 与 干 燥 时 间 的 关 系 可 以 得 到 干 燥 曲 线, 即 X~τ 曲 线 或 θ~τ 曲 线 干 燥 速 度 u 等 于 单 位 时 间 从 单 位 被 干 燥 物 料 的 面 积 上 除 去 的 水 分 重 量, 即 dw u = A d τ 只 要 测 出 各 个 时 间 段 内 物 料 的 失 水 量 就 可 以 计 算 物 料 的 干 燥 速 度 干 燥 速 度 受 很 多 因 素 的 影 响, 它 与 物 料 及 干 燥 介 质 都 有 关 系 在 干 燥 条 件 不 变 的 情 况 下, 对 于 同 类 的 物 料, 当 干 燥 面 积 一 定 时, 干 燥 速 度 是 物 料 湿 含 量 的 函 数, 表 示 此 函 数 关 系 的 曲 线 称 为 干 燥 速 度 曲 线 干 燥 速 度 曲 线 也 可 由 干 燥 曲 线 求 出 流 化 操 作 状 态 因 为 具 有 较 好 的 传 热 传 质 效 果, 在 工 业 中 得 到 广 泛 应 用 流 化 床 干 燥 器 是 工 业 中 常 见 的 干 燥 器 流 体 自 下 而 上 通 过 固 体 颗 粒 床 层 时, 当 流 体 的 流 速 增 大 至 一 定 程 度 时, 全 部 颗 粒 刚 好 悬 浮 于 向 上 流 动 的 流 体 中 而 能 作 随 机 运 动, 床 层 处 于 起 始 流 化 状 态 或 临 界 流 化 状 态 随 后, 流 体 流 速 增 大, 颗 粒 床 层 空 隙 率 增 大, 但 流 体 的 实 际 流 速 等 于 颗 粒 的 沉 降 速 度, 流 化 床 原 则 上 有 一 个 明 显 的 上 界 面 当 流 体 的 实 际 速 度 超 过 颗 粒 的 沉 降 速 度 时, 达 到 气 流 输 送 状 态 流 化 可 分 为 散 式 流 化 和 聚 式 流 化 聚 式 流 化 的 特 点 为 : 床 层 分 为 乳 化 相 和 气 泡 相 乳 化 相 为 固 体 浓 度 大 的 气 固 均 匀 混 合 物, 是 连 续 相 气 泡 相 为 气 泡 和 可 能 夹 带 的 少 量 固 体 颗 粒, 是 分 散

相 由 于 气 泡 在 上 界 面 处 破 裂, 所 以 上 界 面 是 以 某 种 频 率 上 下 波 动 的 不 稳 定 界 面, 床 层 压 降 也 随 之 波 动 聚 式 流 化 见 于 大 多 数 气 固 系 统 散 式 流 化 的 特 点 为 : 流 体 为 连 续 相, 固 体 颗 粒 均 匀 分 散 在 流 体 中, 床 层 没 有 气 泡 产 生, 有 一 稳 定 的 上 界 面 通 常 两 相 密 度 差 小 的 系 统 趋 向 散 式 流 化, 如 大 多 数 液 固 系 统 流 化 床 的 不 正 常 操 作 状 态 有 腾 涌 和 沟 流 腾 涌 是 由 于 小 气 泡 合 并 成 大 气 泡 并 将 床 层 分 成 几 段 气 泡 到 达 上 部 破 裂 后 颗 粒 分 散 落 下 沟 流 是 由 于 床 层 有 短 路, 流 体 不 与 颗 粒 均 匀 接 触 通 过 沟 道 穿 过 能 够 进 行 良 好 流 化 的 颗 粒 的 直 径 为 20~500μm 三 实 验 流 程 及 设 备 1. 流 化 干 燥 试 验 流 程 流 化 干 燥 试 验 的 流 程 如 图 所 示

2. 实 验 设 备 实 验 设 备 有 :(1) 除 尘 器 ( 袋 滤 器 ),φ130 120mm;(2) 干 燥 塔 塔 体,φ 146 8 优 质 高 温 玻 璃 ;(3) 加 水 器,0~400mL;(4) 气 体 转 子 流 量 计,LZB-25, 0~25m 3 /h;(5) 流 量 调 节 阀 ;(6) 温 度 计,0~150,Cu 50 铜 电 阻 ;(7) 温 度 计,0~150,Cu 50 铜 电 阻 ;(8) 固 体 物 料 取 样 器 ;2.3 克 / 次 ;(9) 实 验 用 干 燥 物 料,30 40 目 变 色 硅 胶 ;(10) 压 差 计,±50cm 水 ;(11) 电 加 热 器,3kW 另 有 实 验 用 电 子 天 平 微 波 炉 或 烘 箱 四 实 验 步 骤 及 操 作 要 点 1. 打... 开 空 气 旁 路 阀, 接 通 气 源 并 缓 慢 调 节 风 量 ( 调 节 旁 路 阀 ), 使 干 燥 塔 中 颗 粒 物 料 处 于 良 好 的 流 化 状 态 ( 注 意 压 差 计 读 数, 勿 使 测 压 指 示 液 冲 出 ), 观 察 整 个 过 程 物 料 的 状 态 和 测 压 计 读 数 的 变 化 2. 向 加 水 器 中 加 入 适 量 的 水, 调 节 加 水 器 下 部 铜 旋 塞, 勿 使 注 入 干 燥 塔 的 水 流 速 度 过 大 加 水 时 应 使 取 样 器 保 持 拉 出 位 置, 同 时 塔 内 处 于 流 化 状 态 3. 开 通 风 源, 打 开 阀 5, 调 节 空 气 流 量 为 10~12m 3 /h, 接 通 电 源, 在 智 能 温 度 调 节 仪 AI-708 上 设 定 控 制 温 度 95~100 ( 由 老 师 操 作, 防 止 破 坏 已 经 设 定 好 的 控 制 程 序 ), 加 热 时 注 意 安 全 4.. 在... 气 体 的 流 量 和 温 度 维 持 稳 定 的 条 件 下, 每 隔 一 定 时 间 (10min) 记 录 床 层 温 度, 并 取 样 分 析 固 体 物 料 的 含 水 量, 烘 箱 温 度 105 烘 1h, 或 微 波 炉 干 燥 1~2min, 天 平 1/1000 精 度 5. 取 样 器 的 样 品 槽, 在 实 验 中 应 开 口 向 下 取 样 时 转 向 上, 水 平 拉 出, 然 后, 转 动 拉 杆, 倒 出 样 品, 拉 杆 复 位 颗 粒 需 回 收 使 用 6. 实 验 进 行 直 至 物 料 温 度 明 显 升 高, 温 度 大 于 61, 硅 胶 变 蓝 即 可 停 止 7. 实... 验 停 止 步 骤 : 切 断 电 源, 待 空 气 进 口 温 度 低 于 50..... 后, 然 后 停 止 送 风 8. 当 塔 中 需 要 补 充 硅 胶 物 料 时, 卸 下 袋 滤 器 后 可 加 入 9. 当 更 换 硅 胶 物 料 时, 可 用 吸 尘 器 的 皮 管 伸 入 塔 体 内 即 可 全 部 吸 出 五 实 验 数 据 记 录 及 处 理 实 验 条 件 : (1) 室 温 : (2) 室 内 相 对 湿 度 : (3) 气 体 流 量 : (4) 热 空 气 温 度 :

序 号 容 器 编 号 容 器 质 量 g 湿 料 与 容 器 质 量 g 湿 料 质 量 g 干 料 与 容 器 质 量 g 除 去 水 分 质 量 g 床 层 温 度 压 差 计 读 数 cm 水 时 间 s 物 料 干 基 含 水 率 X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 根 据 实 验 数 据 绘 出 流 化 干 燥 曲 线 六 实 验 结 论 及 讨 论 1. 绘 出 实 验 物 料 在 实 验 条 件 下 的 干 燥 曲 线 2. 若 要 绘 出 实 验 物 料 在 实 验 条 件 下 的 干 燥 速 度 曲 线, 如 何 做? 3. 测 定 干 燥 速 度 曲 线 的 意 义 何 在? 4. 流 化 床 干 燥 器 有 什 么 优 点 和 缺 点?

实 验 八 超 临 界 CO 2 萃 取 操 作 一 实 验 目 的 1. 了 解 超 临 界 CO 2 萃 取 设 备 的 结 构 和 特 点 ; 2. 理 解 超 临 界 CO 2 萃 取 的 基 本 原 理 ; 3. 学 习 超 临 界 CO 2 萃 取 的 操 作 二 基 本 原 理 CO 2 的 临 界 压 力 Pc=7.37MPa, 临 界 温 度 Tc=304.2K, 化 学 惰 性, 在 超 临 界 流 体 中 得 到 应 用 超 临 界 CO 2 具 有 部 分 气 体 部 分 液 体 的 双 重 特 性, 其 密 度 接 近 液 体 而 粘 度 和 扩 散 系 数 却 接 近 气 体, 适 用 于 生 物 资 源 有 效 成 分 的 分 离 当 温 度 高 于 临 界 温 度 Tc 时,CO 2 的 密 度 ( 相 应 溶 解 度 与 密 度 正 相 关 ) 是 温 度 和 压 力 的 函 数, 随 压 力 增 加 而 增 加, 但 随 温 度 升 高 而 降 低 故 可 通 过 改 变 压 力 或 温 度 来 改 变 CO 2 的 密 度 温 度 对 SC-CO 2 溶 解 度 的 影 响 是 双 重 的 一 方 面 温 度 升 高, 会 使 溶 质 蒸 汽 压 升 高, 溶 解 度 增 加 ; 另 一 方 面, 温 度 升 高 会 使 CO 2 密 度 下 降, 溶 解 度 下 降 在 某 一 特 定 温 度 以 下, 以 后 者 为 主 这 种 溶 解 度 随 温 度 升 高 而 下 降 的 区 域 称 为 退 化 区, 萃 取 就 是 在 最 大 溶 解 度 的 温 度 压 力 下 进 行, 然 后 在 最 小 溶 解 度 的 条 件 下 进 行 分 离, 从 而 获 得 目 标 组 分 超 临 界 CO 2 能 对 混 合 物 中 各 组 分 作 选 择 性 萃 取 分 离 CO 2 为 非 极 性 溶 剂, 许 多 性 质 类 似 于 正 已 烷, 但 SC-CO 2 的 介 电 常 数 却 可 随 压 力 增 加 而 增 加 介 电 常 数 反 映 了 溶 剂 极 性 的 大 小 故 可 通 过 控 制 温 度 压 力, 人 为 微 调 SC-CO 2 的 极 性, 从 而 根 据 相 似 相 溶 规 则 实 现 目 标 物 质 的 萃 取 三 实 验 流 程 及 设 备 超 临 界 CO 2 萃 取 的 典 型 流 程 和 设 备 如 图 所 示 分 离 固 体 混 合 物 时, 物 料 放 在 萃 取 釜 中 间 歇 分 离 液 体 混 合 物 时, 物 料 也 放 在 萃 取 釜 中 连 续 分 离 液 体 混 合 物 时, 液 体 物 料 通 过 计 量 泵 打 入 萃 取 柱 中, 此 时 的 萃 取 釜 可 以 作 为 CO 2 缓 冲 器 使 用 萃 取 固 体 物 料 或 间 歇 萃 取 液 体 物 料 时,CO 2 从 钢 瓶 中 放 出, 经 滤 清 器 过 滤, 压 缩 机 压 缩, 换 热 器 换 热, 进 入 萃 取 釜 萃 取 CO 2 夹 带 萃 取 物 流 入 分 离 釜, 控 制 分 离 釜 的 压 力 小 于 超 临 界 压 力, 控 制 分 离 釜 的 温 度, 超 临 界 CO 2 不 再 处 于 超

临 界 状 态, 溶 解 度 大 大 降 低, 析 出 物 料,CO 2 放 空 或 循 环 连 续 萃 取 液 体 物 料 时, CO2 可 经 分 离 釜 送 入 萃 取 柱 的 底 部, 液 体 物 料 经 计 量 泵 从 选 定 口 打 入 萃 取 柱 萃 取 后 的 物 料 分 别 从 柱 的 顶 部 和 底 部 流 出 并 加 以 分 离 四 实 验 内 容 1. 根 据 流 程 图, 对 照 实 验 装 置, 理 解 超 临 界 CO 2 萃 取 流 程 ; 2. 在 教 师 的 指 导 下, 学 习 超 临 界 CO 2 萃 取 的 操 作 五 实 验 注 意 点 和 报 告 实 验 前 应 全 面 检 查 实 验 装 置, 防 止 接 头 部 分 脱 落 系 统 压 力 较 高, 为 8~ 32MPa, 安 全 要 牢 记 必 须 在 指 导 老 师 的 指 导 下 进 行 操 作 实 验 报 告 应 画 出 实 际 的 实 验 流 程, 标 明 温 度 和 压 力 的 控 制 点 用 文 字 叙 述 实 验 方 法

实 验 九 分 子 蒸 馏 操 作 一 实 验 目 的 1. 了 解 分 子 蒸 馏 的 原 理 流 程 和 设 备 构 造 ; 2. 学 习 分 子 蒸 馏 的 操 作 方 法 二 实 验 原 理 分 子 蒸 馏 (Molecular Disti11ation) 又 叫 短 程 蒸 馏 (Short-Path Disti 11ation) 是 一 种 特 殊 的 高 真 空 蒸 馏 由 于 物 料 在 分 离 过 程 中 处 于 高 真 空 ( 绝 压 可 达 10-3 Torr) 和 相 对 低 温 ( 分 离 温 度 低 于 物 料 在 高 真 空 下 的 沸 点 ) 的 环 境 中, 且 停 留 时 间 极 短 ( 一 般 为 数 秒 到 十 几 秒 ), 分 离 过 程 对 物 料 诸 如 氧 化 聚 合 和 分 解 等 热 损 害 极 少, 故 分 子 蒸 馏 特 别 适 合 对 高 沸 点 热 敏 性 物 质 进 行 有 效 无 损 分 离 如 多 组 分 有 机 物 的 分 离 ; 油 脂 增 塑 剂 的 精 制 ; 天 然 或 合 成 维 生 素 的 浓 缩 ; 成 品 的 脱 色 脱 臭 等 根 据 分 子 运 动 理 论, 液 体 分 子 受 热 会 从 液 向 上 逸 出, 而 不 同 种 类 分 子 逸 出 后 其 平 均 自 由 程 不 同 液 体 混 介 物 为 达 到 分 离 的 门 目 的, 首 先 进 行 加 热, 能 量 足 够 的 分 子 逸 出 液 面, 轻 分 子 的 平 均 自 由 程 大, 重 分 子 的 平 均 自 由 程 小, 若 在 离 液 面 小 于 轻 分 子 平 均 自 由 程 而 大 于 重 分 子 平 均 自 由 程 处 设 置 冷 凝 面, 使 得 轻 分 子 落 在 冷 凝 面 上 被 泠 凝, 从 而 破 坏 了 轻 分 子 的 动 态 平 衡, 使 得 轻 分 子 继 续 不 断 逸 出, 而 重 分 子 因 达 不 到 冷 凝 面, 很 快 趋 于 动 态 平 衡, 这 样 就 将 混 合 物 分 离 了 三 实 验 流 程 及 设 备 本 实 验 流 程 如 下 图 所 示 实 验 装 置 主 要 由 降 膜 式 分 子 蒸 馏 柱 三 套 真 空 泵 三 套 供 热 ( 或 冷 ) 及 控 制 阀 门 和 仪 器 组 成 根 据 不 同 的 要 求, 可 以 达 到 不 同 的 真 空 度 温 度, 以 进 行 真 空 蒸 馏 四 实 验 操 作 ( 一 ) 开 机 步 骤 1. 开 启 电 源 前, 必 须 全 面 检 查, 以 保 证 所 有 的 真 空 阀 门 (V 1 -V 9 ) 处 于 关 闭 状 态, 进 水 阀 打 开 并 确 定 增 压 泵 冷 却 系 统 出 水 口 有 水 排 出

2. 据 工 艺 情 况, 蒸 馏 柱 冷 凝 器 可 选 择 自 来 水 冷 水 或 温 水 冷 却 根 据 物 料 特 性, 工 艺 管 路 可 选 择 保 温 根 据 需 要, 调 整 好 有 关 加 热 冷 却 管 路 3. 开 机 前, 先 将 冷 阱 C 中 的 余 水 排 尽, 根 据 处 理 物 料 的 情 况, 加 入 适 当 的 冰 水 混 合 物 或 液 氮 4. 开 启 总 电 源, 按 下 真 空 泵 按 钮, 启 动 真 空 泵 然 后 缓 慢 打 开 V 5 和 阀 门 和 V 9 阀 门 这 时 机 械 真 空 表 应 很 快 走 到 尽 头 如 果 出 现 气 流 声 很 大 或 真 空 表 走 得 很 慢, 请 检 查 有 关 阀 门 (V 1 V 2 V 3 V 4 V 8 ) 是 否 关 好 5. 确 认 没 有 漏 气 后, 关 闭 V 5 和 V 9 阀 门, 停 真 空 泵 ; 把 经 脱 气 处 理 的 待 分 离 的 物 料 倒 入 高 位 槽 ( 注 : 物 料 不 能 装 得 太 满, 应 不 超 过 瓶 容 量 的 2/3) 然 后 将 入 口 处 用 磨 口 塞 塞 好 6. 开 启 真 空 调 节 测 量 仪 ( 第 一 次 使 用 时, 请 按 说 明 书 指 示 方 法 调 零 )

7. 开 启 恒 温 控 制 机 ; 根 据 工 艺 情 况, 开 启 恒 温 水 浴 工 ( 工 艺 管 路 需 要 保 温 ) 恒 温 水 浴 Ⅱ( 用 温 水 做 冷 凝 水 ) 冷 水 机 ( 用 冷 冻 水 做 冷 凝 水 ) 等 相 关 设 备, 按 工 艺 要 求 设 定 有 关 温 度 8. 启 动 真 空 系 统 根 据 物 料 情 况 和 要 求 的 工 作 真 空 度, 本 装 置 提 供 三 种 真 空 系 统 选 择 : 1 较 高 真 空 度 ( 绝 压 <10Pa) 要 求, 采 用 真 空 泵 与 增 压 泵 的 组 合 系 统 : 打 开 阀 门 V 9 V 7 V 3 V 6, 观 察 系 统 的 真 空 度 变 化 情 况, 当 真 空 度 达 到 30Pa 后, 才 可 以 开 增 压 泵, 开 增 压 泵 约 30 分 钟 左 右, 真 空 度 可 达 1Pa;( 该 极 限 真 空 度 的 高 低 要 视 被 蒸 物 料 的 蒸 气 特 性 定 ) 2 一 般 的 工 作 真 空 度 (10Pa~500Pa) 要 求, 采 用 真 空 泵 系 统 : 打 开 阀 V 9 V 5 V 3 3 较 低 的 工 作 真 空 度 (500Pa~104Pa) 要 求, 采 用 水 环 真 空 泵 系 统 : 打 开 阀 门 V 8 V 5 V 3 9. 可 利 用 真 空 度 自 动 调 节 仪 对 真 空 度 进 行 灵 活 调 节 ( 极 限 真 空 度 以 下 ) 10. 系 统 达 到 预 定 温 度 和 真 空 度 后, 启 动 刮 膜 机 构, 调 定 好 转 速 ( 通 常 约 150~300 转 / 分 ) 然 后 慢 慢 地 开 启 阀 V 1, 根 据 物 料 的 物 性 调 好 流 量, 这 时 蒸 馏 正 式 开 始 ( 二 ) 关 机 步 骤 1. 蒸 馏 完 毕 后, 先 关 增 压 泵, 接 着 顺 序 关 闭 阀 门 V 5 ( 或 V 6 V 7 )V 8 ( 或 V 9 ), 和 刮 膜 器, 停 真 空 泵 和 真 空 仪 打 开 V 2, 阀 门 放 气, 取 出 分 离 物 关 闭 各 电 源 开 关 水 源 阀 门 2. 在 每 次 蒸 馏 完 毕 时 ( 连 续 蒸 馏 同 一 物 料 时 除 外 ), 等 温 度 降 到 常 温, 系 统 可 以 用 洗 洁 精 或 无 水 乙 醇 丙 酮 等 有 机 溶 剂 进 行 清 洗 溶 剂 放 入 高 位 槽 HT, 流 入 蒸 馏 柱 H, 并 同 时 开 动 刮 膜 器, 清 洗 物 料 接 触 的 地 方 数 次, 直 到 干 净 为 止 关 闭 阀 门 V 2, 装 上 出 料 容 器, 将 系 统 中 的 水 和 溶 剂 抽 干 净 3. 如 果 发 现 冷 阱 C 中 有 低 沸 点 蒸 出 物 时, 应 将 其 排 干 净 如 果 蒸 相 同 的 物 料 时, 可 视 每 批 物 料 量 而 决 定 每 次 是 否 排 放, 物 料 量 少 时, 可 几 批 才 排 放 一 次 五 实 验 报 告 及 思 考 题 1. 用 文 字 详 细 描 述 某 一 物 料 进 行 分 子 蒸 馏 操 作 的 全 过 程 2. 分 子 蒸 馏 与 超 临 界 流 体 萃 取 相 比, 各 有 什 么 特 点?

实 验 十 冷 冻 实 验 一 实 验 目 的 1. 掌 握 蒸 气 压 缩 冷 冻 原 理 了 解 冷 冻 机 的 结 构 ; 2. 学 习 冷 冻 机 的 操 作 方 法 二 实 验 原 理 流 程 冷 冻 机 种 类 很 多, 但 工 业 上 应 用 最 广 泛 的 是 蒸 气 压 缩 冷 冻 机 此 类 冷 冻 机 是 指 在 冷 冻 机 中 实 现 制 冷 的 工 质 是 蒸 气, 即 利 用 低 沸 点 液 态 冷 冻 剂 的 蒸 发 而 达 到 冷 冻 的 目 的 理 想 蒸 气 压 缩 冷 冻 机 系 由 压 缩 机 冷 凝 器 膨 胀 机 蒸 发 器 ( 气 化 器 ) 所 组 成, 其 装 置 如 下 图 左 图 所 示 上 图 右 图 为 此 循 环 过 程 的 温 熵 图, 这 种 循 环 是 在 下 述 假 想 的 条 件 下 进 行 的 1. 冷 冻 剂 在 蒸 发 器 和 冷 凝 器 中 的 压 力 没 有 变 化, 而 且 冷 冻 剂 在 蒸 发 器 中 的 蒸 发 温 度 等 于 被 冷 物 体 的 温 度, 在 冷 凝 器 中 的 冷 凝 温 度 等 于 周 围 介 质 的 温 度 2. 制 冷 压 缩 机 不 存 在 余 隙, 且 无 摩 擦 和 节 流 损 失, 气 缸 中 的 工 质 与 外 界 无 热 交 换, 压 缩 过 程 是 等 熵 过 程, 故 压 缩 机 的 功 等 于 压 缩 功 3. 管 路 中 无 任 何 损 耗, 压 力 降 仅 在 经 过 膨 胀 机 膨 胀 时 产 生 理 想 蒸 气 压 缩 冷 冻 机 的 循 环 过 程 开 始 是 将 冷 冻 剂 的 蒸 气 通 过 压 缩 机 进 行 压 缩 图 中 点 1 表 示 冷 冻 剂 蒸 气 在 进 入 压 缩 机 之 前 是 状 态 为 p 1 T 1 的 湿 蒸 气 过 程

1 2 表 示 蒸 气 在 压 缩 机 中 受 到 绝 热 压 缩, 而 且 压 缩 过 程 为 一 等 熵 过 程 冷 冻 剂 的 压 力 从 p 1 升 高 到 p 2, 温 度 由 T 1 升 高 到 T 2, 焓 值 由 I l 升 高 到 I 2 循 环 的 第 二 过 程 是 冷 冻 剂 在 冷 凝 器 中 冷 凝 图 中 点 2 表 示 压 缩 后 的 冷 冻 剂 状 态, 为 p 2 T 2 的 干 饱 和 蒸 气 过 程 2 3 表 示 蒸 气 在 恒 温 T 2 下 放 热 后 全 部 冷 凝 为 液 体, 在 冷 凝 过 程 中, 冷 冻 剂 的 压 力 p 2 与 温 度 T 2 均 保 持 不 变, 而 焓 值 由 I 2 降 为 I 3, 熵 值 从 S 2 降 为 S 3 循 环 的 下 一 个 过 程 是 高 压 液 态 冷 冻 剂 进 入 膨 胀 机 中 进 行 绝 热 膨 胀 图 中 点 3 表 示 冷 凝 后 的 冷 冻 剂 状 态, 为 p 2 T 2 的 饱 和 液 体 过 程 3 4 表 示 在 膨 胀 机 中 进 行 绝 热 膨 胀, 过 程 中 熵 值 S 2 保 持 不 变, 冷 冻 剂 的 压 力 由 p 2 降 到 p 1, 其 温 度 由 T 2 降 到 T 1, 其 焓 值 由 I 3 降 至 I 4 循 环 的 最 后 过 程 是 冷 冻 剂 在 蒸 发 器 中 吸 热 进 行 气 化, 而 回 复 到 原 始 状 态 点 1 图 中 点 4 表 示 绝 热 膨 胀 后 的 冷 冻 剂 状 态, 为 p 1 的 湿 蒸 气 过 程 4 1 表 示 湿 蒸 气 在 蒸 发 器 中 的 蒸 发 过 程, 在 蒸 发 过 程 中, 冷 冻 剂 的 压 力 p, 与 温 度 T 均 保 持 不 变, 而 焓 值 由 I 4 升 高 到 I 1, 熵 值 由 S 4 升 至 S 1 可 是 在 实 际 上 要 实 现 3 4 的 绝 热 膨 胀 在 技 术 上 是 很 困 难 的, 因 为 要 安 置 一 台 在 湿 蒸 气 区 内 工 作 的 膨 胀 机, 虽 然 在 理 论 上 可 回 收 少 量 膨 胀 功, 但 实 际 上 是 得 不 偿 失, 所 以 实 际 的 蒸 气 压 缩 冷 冻 机 是 以 节 流 装 置 来 代 替 膨 胀 机 三 实 验 要 求 1. 根 据 实 验 原 理, 摸 清 楚 实 验 流 程, 绘 制 实 验 流 程 图 ; 2. 启 动 冷 冻 机, 进 行 实 验 操 作 ; 3. 记 录 进 出 口 压 力 和 温 度 参 数, 分 别 在 T S 图 和 lgp I 图 上 绘 出 实 验 的 循 环 过 程

仪 器 分 析 实 验 指 导 书 ( 适 用 于 食 品 科 学 与 工 程 专 业 食 品 质 量 与 安 全 专 业 ) 陈 冠 华 编 江 苏 大 学 教 材 科

实 验 一 盐 酸 萘 乙 二 胺 分 光 光 度 法 测 定 肉 制 品 中 的 亚 硝 酸 盐 一 目 的 要 求 1 通 过 实 验 强 化 对 紫 外 可 见 分 光 光 度 法 定 量 分 析 原 理 的 理 解 ; 2 了 解 以 紫 外 可 见 分 光 光 度 法 为 基 础 的 检 测 方 法 的 建 立 思 路 ; 3 直 观 了 解 紫 外 可 见 分 光 光 度 计 的 结 构 ; 4 掌 握 紫 外 - 可 见 吸 收 光 谱 的 测 定 方 法 ; 5 掌 握 利 用 标 准 曲 线 法 进 行 定 量 分 析 的 方 法 二 实 验 原 理 亚 硝 酸 盐 在 食 品 生 产 中 用 作 发 色 剂 和 防 腐 剂, 允 许 用 于 肉 及 肉 制 品 的 生 产 加 工 中, 使 得 肉 与 肉 制 品 呈 现 良 好 的 色 泽 其 呈 色 机 理 是, 亚 硝 酸 盐 与 肌 肉 中 的 乳 酸 作 用 产 生 亚 硝 酸, 而 亚 硝 酸 不 稳 定 易 分 解 产 生 一 氧 化 氮, 然 后 一 氧 化 氮 与 肌 红 蛋 白 结 合 产 生 红 色 的 亚 硝 基 肌 红 蛋 白, 使 肉 制 品 产 生 稳 定 的 红 色 但 是 过 量 的 亚 硝 酸 盐 能 够 引 起 高 铁 血 红 蛋 白 症, 导 致 组 织 缺 氧, 还 可 使 血 管 扩 张 血 压 降 低 我 国 食 品 添 加 剂 使 用 卫 生 标 准 中 规 定, 在 肉 制 品 中 亚 硝 酸 盐 的 使 用 量 不 得 超 过 0.15 g/kg 在 肉 制 品 中 的 最 终 残 留 量 不 得 超 过 50 mg/kg 在 酸 性 条 件 下, 亚 硝 酸 盐 可 与 对 氨 基 苯 磺 酸 通 过 重 氮 化 反 应 定 量 生 成 重 氮 盐 : NH 2 N + N +NO 2 - +2H + +2H 2 O SO 3 H SO 3 H 该 重 氮 盐 可 进 一 步 与 盐 酸 萘 乙 二 胺 通 过 偶 联 反 应 生 成 紫 红 色 偶 氮 染 料, 在 538 nm 处 产 生 较 强 吸 收 其 反 应 式 如 下 : N + N NHCH 2 CH 2 NH 2 N N ; + SO 3 H SO 3 H NHCH 2 CH 2 NH 2 通 过 测 定 该 偶 氮 染 料 在 538 nm 处 的 吸 光 度, 利 用 朗 伯 - 比 尔 定 律 可 确 定 样 品 中 亚 硝 酸 盐 的 质 量 浓 度 采 用 标 准 曲 线 法 进 行 定 量 分 析 时, 可 对 亚 硝 酸 盐 标 准 溶 液 系 列 进 行 上 述 反 应, 通 过 测 定 该 系 列 的 吸 光 度, 回 归 标 准 曲 线, 样 品 中 亚 硝 酸 盐 的 质 量 浓 度 通 过 测 定 吸 光 度, 在 该 曲 线 中 可 计 算 出 来

三 仪 器 与 试 剂 1 仪 器 Cary Eclipse 型 紫 外 - 可 见 分 光 光 度 计 ( 美 国 Varian 公 司 );BS 124S 电 子 分 析 天 平 ( 北 京 赛 多 利 斯 科 学 仪 器 有 限 公 司 ) 2 试 剂 亚 铁 氰 化 钾 [K 4 Fe(CN) 6 3H 2 O] 乙 酸 锌 [Zn(CH 3 COO) 2 2H 2 O] 硼 砂 [Na 2 B 4 O 7 10H 2 O] 对 氨 基 苯 磺 酸 盐 酸 萘 乙 二 胺, 均 为 分 析 纯 试 剂 四 实 验 步 骤 1 试 剂 配 制 亚 铁 氰 化 钾 溶 液 : 称 取 106.0 g 亚 铁 氰 化 钾, 溶 解 于 水 后 稀 释 至 1000mL 乙 酸 锌 溶 液 : 称 取 220.0 g 乙 酸 锌, 加 30 ml 冰 乙 酸 溶 于 水, 稀 释 至 1000mL 饱 和 硼 砂 溶 液 : 称 取 5.0 g 硼 砂, 溶 解 于 100 ml 热 水 中, 冷 却 后 备 用 对 氨 基 苯 磺 酸 溶 液 : 称 取 0.4 g 对 氨 基 苯 磺 酸, 溶 解 于 100 ml 20% 的 盐 酸 中, 置 棕 色 瓶 中 摇 匀, 避 光 保 存, 其 浓 度 为 4 g/l 盐 酸 萘 乙 二 胺 溶 液 : 称 取 0.2 g 盐 酸 萘 乙 二 胺, 溶 解 于 100 ml 水 中,, 混 匀 后 置 棕 色 瓶 中, 避 光 保 存, 其 浓 度 为 2 g/l 亚 硝 酸 钠 标 准 储 备 溶 液 : 精 密 称 取 0.1000 g 已 于 硅 胶 干 燥 器 中 干 燥 24 h 的 亚 硝 酸 钠, 用 蒸 馏 水 溶 解 移 入 500 ml 容 量 瓶 中, 稀 释 至 刻 度, 混 匀 此 溶 液 亚 硝 酸 钠 含 量 为 200 μg/ml 亚 硝 酸 钠 标 准 使 用 液 : 临 用 前 吸 取 亚 硝 酸 钠 标 准 储 备 溶 液 5.00 ml 置 于 200 ml 容 量 瓶 中, 加 水 稀 释 至 刻 度, 此 溶 液 亚 硝 酸 钠 含 量 为 5.0 μg/ml 2 标 准 溶 液 系 列 和 样 品 制 备 标 准 溶 液 系 列 制 备 : 吸 取 亚 硝 酸 钠 标 准 使 用 液 0 1 2 4 6 8 10 ml 于 50 ml 具 塞 比 色 管 中, 分 别 加 入 2 ml 对 氨 基 苯 磺 酸 溶 液, 混 匀 后 静 置 3~5 min, 再 分 别 加 入 1 ml 盐 酸 萘 乙 二 胺 溶 液, 加 水 至 刻 度, 混 匀 静 置 15 min 后 测 定 样 品 制 备 : 称 取 5.0 g 经 绞 碎 混 匀 的 样 品, 将 其 置 于 50mL 烧 杯 中, 加 入 12.5 ml 硼 砂 饱 和 溶 液, 搅 拌 均 匀, 用 约 300 ml 70 左 右 的 水 将 样 品 转 移 入 500 ml 容 量 瓶 中, 置 沸 水 浴 中 加 热 15min 后, 取 出 冷 却 至 室 温, 然 后 边 转 动 边 加 入 5 ml 亚 铁 氰 化 钾 溶 液, 摇 匀 后 再 加 入 5 ml 乙 酸 锌 溶 液 以 沉 淀 蛋 白 质, 加 水 至 刻 度, 混 匀, 放 置 0.5 h, 除 去 上 层 脂 肪 后 将 清 液 用 滤 纸 过 滤, 弃 去 初 滤 液 约 30 ml, 收 集 滤 液 备 用 吸 取 40 ml 滤 液 于 50 ml 具 塞 比 色 管 中, 加 入 2 ml 对 氨 基 苯 磺 酸 溶 液, 混 匀 后 静 置 3~5 min, 再 加 入 1 ml 盐 酸 萘 乙 二 胺 溶 液, 加 水 至 刻 度, 混 匀 静 置 15 min 后 测 定 3 测 定 用 1 cm 吸 收 池, 对 显 色 后 的 标 准 溶 液 系 列 最 高 浓 度 的 溶 液 进 行 200-800nm 范 围 内 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 扫 描, 并 从 该 光 谱 中 确 定 最 大 吸 收 峰 的 波 长 为 538nm 用 1 cm 吸 收 池, 以 空 白 调 节 零 点, 于 538 nm 波 长 下 测 定 标 准 溶 液 系 列 的 吸 光 度 值, 每 个 标 准 溶 液 重 复 测 定 3 次, 记 录 吸 光 度 数 据 ; 用 同 样 条 件 测 定 样 品 溶 液 的 吸 光 度, 每 个 样 品 重 复 3 次, 记 录 样 品 吸 光 度 数 据