導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇化學(xué)反應(yīng)工程緒論，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵詞]藥物合成反應(yīng)；課程；教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：R9-4；G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）12-0334-01

藥物合成反應(yīng)是制藥工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，具有相當(dāng)大的重要性。主要是在有機(jī)化學(xué)課程的基礎(chǔ)上形成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)藥物合成反應(yīng)、反應(yīng)的影響因素、反應(yīng)的選擇性及其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。同時(shí)也為藥物化學(xué)以及藥物工藝學(xué)等課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因藥物合成反應(yīng)課程涉及多方面的化學(xué)反應(yīng)，在教學(xué)時(shí)存在較大難度。我們必須通過(guò)合理的手段以及方法實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物合成課程反應(yīng)趣味性的有效提高。

1 重視緒論，引發(fā)學(xué)生對(duì)《藥物合成反應(yīng)》課程的重視和興趣

現(xiàn)階段使用的藥物合成反應(yīng)課程教學(xué)，教材主要是由化學(xué)工業(yè)出版社出版的第三版教材，主編是聞韌教授。該教材在普通高等教育十一五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材涵蓋范圍之內(nèi)，條理清晰、層次分明是該教材內(nèi)容的顯著優(yōu)勢(shì)與特征。但也存在一定的缺陷，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)編排緒論就是其主要缺點(diǎn)。在實(shí)際進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐時(shí)我們?nèi)绻凑战滩膬?nèi)容進(jìn)行，具體的化學(xué)反應(yīng)就是第一節(jié)課需要講述的內(nèi)容，在這種情況下學(xué)生不能實(shí)現(xiàn)對(duì)課程的全面認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)，、目標(biāo)不明確現(xiàn)象也普遍存在，最終導(dǎo)致學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)失去興趣。因此，教師必須提高對(duì)緒論部分教學(xué)的重視程度，在實(shí)際對(duì)教材內(nèi)容講解之前給學(xué)生介紹藥物合成反應(yīng)課程的主要內(nèi)容。同時(shí)實(shí)現(xiàn)與有機(jī)化學(xué)藥物化學(xué)制藥工程學(xué)課程之間的聯(lián)系進(jìn)行科學(xué)研究。學(xué)習(xí)這門(mén)課程對(duì)以后的學(xué)習(xí)以及工作有極大的幫助，在學(xué)習(xí)過(guò)程中必須采用科學(xué)的方法以及有效的手段，同時(shí)幫助學(xué)生對(duì)課程的研究對(duì)象內(nèi)容以及特點(diǎn)等進(jìn)行明確的認(rèn)識(shí)。藥物合成反應(yīng)與有機(jī)化學(xué)之間存在密不可分再聯(lián)系。需要在有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物合成反應(yīng)的學(xué)習(xí)。因此在實(shí)際進(jìn)行藥物反應(yīng)學(xué)習(xí)之前學(xué)生科首先對(duì)有機(jī)化學(xué)進(jìn)行熟悉，然后對(duì)課程內(nèi)容設(shè)置的一同進(jìn)行科學(xué)的比較。這可在一定程度上消除學(xué)生隊(duì)課程畏難心里。

2 綜合比較，幫助學(xué)生將各章節(jié)中的內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系起來(lái)

《藥物合成反應(yīng)》課程所涉及的有機(jī)反應(yīng)非常多，內(nèi)容繁雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生畏難心理。通過(guò)綜合比較，可以幫助學(xué)生將各章節(jié)中的內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，增強(qiáng)各章節(jié)熱萘系性，便于學(xué)生理解和掌握。例如第一章鹵化反應(yīng)，涉及的化學(xué)反應(yīng)包括不飽和烴的鹵加成反應(yīng)、烴類(lèi)的鹵取代反應(yīng)、羰基化合物的鹵取代反應(yīng)、醇酚醚的鹵置換反應(yīng)、羧酸的鹵置換反應(yīng)以及其他官能團(tuán)化合物的鹵置換反應(yīng)，可從反應(yīng)過(guò)程中所用鹵化劑的類(lèi)型著手，分析各反應(yīng)的特點(diǎn)。鹵加成反應(yīng)大多是通過(guò)親電加成的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行，這就要求鹵化劑在反應(yīng)過(guò)程中能夠提供正離子作為親電試劑參與反應(yīng)，鹵化劑鹵素、次鹵酸（酯）、N-鹵代酰胺能夠提供鹵正離子，而鹵化氫能夠提供氫正離子；烴類(lèi)的鹵取代反應(yīng)、羰基化合物的鹵取代反應(yīng)是用鹵素取代化合物結(jié)構(gòu)中的氫，大多是通過(guò)親電取代的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行，要求鹵化劑在反應(yīng)過(guò)程中能夠提供鹵正離子作為親電試劑參與反應(yīng)，可以選用鹵素、次鹵酸（酯）、N-鹵代酰胺等能夠提供鹵正離子的鹵化劑，而鹵化氫只能夠提供鹵負(fù)離子，不適用于鹵取代反應(yīng)；醇酚醚的鹵置換反應(yīng)、羧酸的鹵置換反應(yīng)和其他官能團(tuán)化合物的鹵置換反應(yīng)是用鹵素置換化合物結(jié)構(gòu)中的特定官能團(tuán)，大多是通過(guò)親核取代的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行，這就要求鹵化劑在反應(yīng)過(guò)程中能夠提供鹵負(fù)離子作為親核試劑參與反應(yīng)，不能選用鹵素、次鹵酸（酯）、N-鹵代酰胺等能夠提供鹵正離子的鹵化劑，只能選擇氫鹵酸、鹵化亞砜、鹵化磷、有機(jī)磷鹵化物等能夠提供鹵負(fù)離子的鹵化劑[1]。通過(guò)對(duì)各種類(lèi)型的鹵化反應(yīng)進(jìn)行比較，可以幫助學(xué)生更深刻的理解鹵化反應(yīng)的機(jī)理，掌握各反應(yīng)的相同之處和不同之處。

3 講解實(shí)例，使學(xué)生更好的理解各反應(yīng)在藥物合成中的應(yīng)用

《藥物合成反應(yīng)》課程涉及的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)紛繁復(fù)雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易對(duì)所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)有何用途感到迷茫，難以將各單元反應(yīng)與藥物合成聯(lián)系起來(lái)。通過(guò)講解實(shí)例，介紹一些學(xué)生熟悉的藥物的合成過(guò)程，可以將《藥物合成反應(yīng)》課程與藥物生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合在一起，在理論與實(shí)踐之間架起一座橋梁。

例如，在介紹羧酸甲酯、乙酯為?；瘎┯糜谥景返腘-?；瘯r(shí)，以中樞神經(jīng)抑制劑巴比妥類(lèi)藥物的合成為實(shí)例，巴比妥類(lèi)藥物都具有環(huán)狀丙二酰脲母核，在合成的時(shí)候可以采用丙二酸二乙酯衍生物和尿素為原料，丙二酸二乙酯屬于羧酸乙酯類(lèi)化合物，作為酰化劑，尿素含有氨基，作為被酰化物，發(fā)生脂肪胺的N-?；梢灾频煤絮０锋I的環(huán)狀丙二酰脲母核。之后講到Claisen反應(yīng)，可舉例苯巴比妥的中間體苯基丙二酸二乙酯的合成，苯基丙二酸二乙酯采用苯乙酸乙酯和乙二酸二乙酯為原料合成，苯乙酸乙酯含α-活潑氫，乙二酸二乙酯不含α-活潑氫，可發(fā)生酯與不含α-活潑氫的酯的Claisen反應(yīng)，然后加熱失去一個(gè)酰基，得苯基丙二酸二乙酯。再通過(guò)比較苯基丙二酸二乙酯與苯巴比妥的化學(xué)結(jié)構(gòu)，啟發(fā)學(xué)生思考如何制備苯巴比妥，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)活性亞甲基化合物與溴乙烷的烴化反應(yīng)，引入乙基生成乙基苯基丙二酸二乙酯，再通過(guò)羧酸乙酯和尿素的N-?；磻?yīng)得到苯巴比妥。通過(guò)講解苯巴比妥的合成的實(shí)例，不僅讓學(xué)生更好的理解Claisen反應(yīng)，同時(shí)回顧了活性亞甲基化合物的烴化反應(yīng)以及脂肪胺的N-?；磻?yīng)，也讓學(xué)生將理論知識(shí)具體化，能夠與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來(lái)。

4 結(jié)合實(shí)踐，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握

制藥工程專(zhuān)業(yè)屬于工科專(zhuān)業(yè)，主要培養(yǎng)應(yīng)用型人才，因此在教學(xué)過(guò)程中需要重視提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，要求結(jié)合教學(xué)實(shí)踐及學(xué)生的實(shí)際情況，充分利用學(xué)校教學(xué)資源，更有效的開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐及學(xué)生的實(shí)際情況將實(shí)驗(yàn)課程分為單元反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分，三部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從易到難循序進(jìn)行，有助于學(xué)生接受和理解。單元反應(yīng)實(shí)驗(yàn)較為簡(jiǎn)單，可通過(guò)一步或兩步反應(yīng)完成，如苯丙酮的制備、對(duì)硝基苯甲醛的制備等，主要涉及理論課所學(xué)習(xí)的鹵化反應(yīng)、烴化反應(yīng)、?；磻?yīng)、縮合反應(yīng)、重排反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等單元反應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，《藥物合成反應(yīng)》課程所涉及的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)、反應(yīng)機(jī)理較多，教學(xué)內(nèi)容難度較大，課堂教學(xué)容易枯燥無(wú)味，可以從重視緒論，引發(fā)學(xué)生對(duì)《藥物合成反應(yīng)》課程的重視和興趣；綜合比較，幫助學(xué)生將各章節(jié)中的內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系起來(lái)；講解實(shí)例，使學(xué)生更好的理解各反應(yīng)在藥物合成中的應(yīng)用；結(jié)合實(shí)踐，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握四個(gè)方面著手提高藥物合成反應(yīng)課程的趣味性。

參考文獻(xiàn)

篇2

一、重視案例教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生對(duì)制藥工藝綠色化的感性認(rèn)識(shí)

采用綠色工藝、實(shí)行清潔生產(chǎn)是制藥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和必然選擇。為增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),授課中可以適時(shí)引入幾個(gè)經(jīng)典案例配合理論方面的講解,以期達(dá)到事半功倍的效果。美國(guó)女生物學(xué)家RachelCarson1962年出版了題為SilentSpring的專(zhuān)著。她告誡人們,DDT等農(nóng)藥的使用導(dǎo)致鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量急劇下降,使萬(wàn)物復(fù)蘇的春天居然聽(tīng)不到鳥(niǎo)鳴,成為“寂靜的春天”。該書(shū)揭示了環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)重性,吹響了環(huán)境保護(hù)的號(hào)角。為了從化學(xué)和化工的源頭防止污染,以原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)為核心的綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。本案例可以讓學(xué)生體會(huì)傳統(tǒng)制藥業(yè)忽視污染控制、破壞生態(tài)環(huán)境,竟成了催生綠色化學(xué)、綠色過(guò)程工程的重要因素;綠色化學(xué)是化學(xué)發(fā)展的必由之路,綠色過(guò)程工程是過(guò)程工業(yè)發(fā)展的必由之路,從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)綠色過(guò)程工程原理與技術(shù)的自覺(jué)性。1984年12月3日凌晨,作為農(nóng)藥生產(chǎn)原料的光氣溢出到印度博帕爾市(Bhopal)的人口密集地區(qū),導(dǎo)致32萬(wàn)人中毒、2500人直接死亡的嚴(yán)重后果,業(yè)界由此得到一個(gè)減免使用劇毒原料的警示信號(hào)。調(diào)查顯示在事故發(fā)生時(shí),冷卻系統(tǒng)、溫度指示器、燃燒塔都不能起作用,這表明事故還與設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、疏于管理等有關(guān)。此案例讓學(xué)生體會(huì)到要提高工業(yè)過(guò)程的綠色度,一方面要采用無(wú)毒、無(wú)公害的合成或天然原料,從源頭上盡量減少甚至杜絕污染和危害;另一方面,必須從工藝和設(shè)備兩方面著手,大力研究和開(kāi)發(fā)從整個(gè)工程鏈中消減污染的綠色工程技術(shù),并強(qiáng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理,提升員工素質(zhì)。20世紀(jì)50年代,沙利度胺曾作為鎮(zhèn)靜劑用于緩解孕婦妊娠反應(yīng)。1961年發(fā)現(xiàn)服用外消旋的沙利度胺(反應(yīng)停)的孕婦產(chǎn)下了四肢呈海豹狀的畸形兒,累計(jì)致畸案例多達(dá)17000例,成為20世紀(jì)醫(yī)藥界最大的藥害事件。后來(lái)的研究表明,沙利度胺的致畸性是由(S)-異構(gòu)體引起的。此案例能讓學(xué)生體會(huì)產(chǎn)品的綠色化是綠色過(guò)程工程的重要指標(biāo),綠色化工產(chǎn)品應(yīng)對(duì)人類(lèi)和環(huán)境無(wú)毒無(wú)害;若對(duì)映體具有不同的藥理活性,開(kāi)發(fā)單一旋光異構(gòu)體藥物符合綠色過(guò)程工程原理。

二、用綠色過(guò)程工程原理引導(dǎo)學(xué)生改變傳統(tǒng)的工程觀(guān)念,培養(yǎng)學(xué)生的“當(dāng)代工程觀(guān)”

工程觀(guān)念的強(qiáng)弱和趨向直接決定著研究和工程技術(shù)人員的實(shí)踐能力,教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生的工程觀(guān)教育,培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)和工程思維。工程觀(guān)是人們關(guān)于工程活動(dòng)的基本理念,是認(rèn)識(shí)和進(jìn)行工程活動(dòng)的指南。在當(dāng)代學(xué)科交叉滲透的趨勢(shì)下形成的當(dāng)代工程觀(guān)是對(duì)傳統(tǒng)工程觀(guān)的揚(yáng)棄和超越。[4]傳統(tǒng)工程觀(guān)以科學(xué)理性和技術(shù)理性為主導(dǎo),而對(duì)人文理性和生態(tài)優(yōu)化較為忽視。當(dāng)代工程觀(guān)把工程理解為生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的生態(tài)社會(huì)現(xiàn)象,視生態(tài)環(huán)境為工程活動(dòng)的內(nèi)生因素,工程活動(dòng)不但受生態(tài)環(huán)境的制約,而且應(yīng)按照生態(tài)規(guī)律重塑生態(tài)活動(dòng)的方式。[4]這與綠色過(guò)程工程的內(nèi)涵一致,強(qiáng)化綠色過(guò)程工程教學(xué),有利于貫徹當(dāng)代工程觀(guān)教育,有助于培養(yǎng)對(duì)可持續(xù)發(fā)展具有強(qiáng)烈責(zé)任意識(shí)并具有良好創(chuàng)新素質(zhì)的未來(lái)建設(shè)者和管理者。化學(xué)制藥工藝學(xué)是研究、優(yōu)選符合大規(guī)模藥物生產(chǎn)的工藝路線(xiàn)和工藝條件,從而以最安全、最經(jīng)濟(jì)、最切實(shí)可行的方式完成藥物制備的一門(mén)學(xué)科。生產(chǎn)工藝研究按研究階段可分為實(shí)驗(yàn)室工藝研究、中試放大研究和工業(yè)生產(chǎn)工藝研究。該課程與生產(chǎn)實(shí)際緊密相關(guān),適宜強(qiáng)化工程觀(guān)念教學(xué)。朱宏吉、元英進(jìn)等指出,[5]制藥工藝學(xué)可指導(dǎo)學(xué)生完成制藥工程課程設(shè)計(jì)最基本、最核心的內(nèi)容,即工藝計(jì)算和工藝流程的組織,使學(xué)生將符合GMP要求的制藥車(chē)間工程設(shè)計(jì)基本原則、制藥設(shè)備選型與設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。筆者認(rèn)為,通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生還應(yīng)該學(xué)會(huì)按當(dāng)代工程觀(guān)的要求,根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、環(huán)境友好的原則,選擇、優(yōu)化藥物及中間體的制備工藝。實(shí)踐表明,強(qiáng)化綠色過(guò)程工程教育,對(duì)學(xué)生在制藥工程課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文中選擇、設(shè)計(jì)綠色工藝具有非常突出的指導(dǎo)作用。據(jù)眾多學(xué)習(xí)過(guò)本課程的畢業(yè)生的反饋信息,不論他們是否從事制藥業(yè),都能自覺(jué)運(yùn)用綠色過(guò)程工程的觀(guān)念開(kāi)展工程項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)、評(píng)價(jià)和實(shí)施,學(xué)生畢業(yè)后體會(huì)到了學(xué)習(xí)綠色過(guò)程工程原理的更大收獲。

三、強(qiáng)化綠色過(guò)程工程教育的教學(xué)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)多年的摸索,緒論部分教學(xué)中引入生命周期評(píng)價(jià)(LCA)、[6]原子經(jīng)濟(jì)性(AE)、[7,8]環(huán)境因子(EFactor)、[8-10]環(huán)境商(EQ)四個(gè)概念是必要的和可行的。[8-10]生命周期評(píng)價(jià)(LCA)是一種評(píng)價(jià)產(chǎn)品、工藝或活動(dòng),從原材料采集,到產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售、使用、回用、維護(hù)和最終處置整個(gè)生命周期階段環(huán)境負(fù)荷的過(guò)程,是從“搖籃”到“墳?zāi)埂钡倪^(guò)程。它首先辨識(shí)整個(gè)生命周期階段中能量、物質(zhì)的消耗以及環(huán)境釋放,然后評(píng)價(jià)這些消耗和釋放對(duì)環(huán)境的影響,最后辨識(shí)和評(píng)價(jià)減少這些影響的機(jī)會(huì)。生命周期評(píng)價(jià)是實(shí)施綠色過(guò)程工程的重要工具。掌握生命周期評(píng)價(jià)的概念有助于學(xué)生從產(chǎn)品整個(gè)生命周期綜合思考新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、新工藝開(kāi)發(fā)和舊工藝改造,生命周期評(píng)價(jià)的概念為在授課過(guò)程中灌輸、剖析綠色過(guò)程工程原理提供了線(xiàn)索。傳統(tǒng)化學(xué)采用收率作為評(píng)價(jià)某化學(xué)反應(yīng)過(guò)程或某一產(chǎn)品合成工藝優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),這種做法已沿用了上百年。只注重收率往往會(huì)忽略合成中使用或產(chǎn)生的不必要的化學(xué)品,收率指標(biāo)難以反映廢物產(chǎn)生數(shù)量的多少,不足以完全反映原料的綜合利用效率。欲充分利用資源和消減廢棄物排放,只有使反應(yīng)物分子中的原子盡可能多的進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物中。B.M.Trost于1991年提出了原子經(jīng)濟(jì)性(AE)概念,[7]為評(píng)價(jià)化工過(guò)程提供了強(qiáng)有力的工具。原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)處于綠色過(guò)程的核心地位。R.A.Sheldon提出了E因子和環(huán)境商(EQ)兩個(gè)概念分別用于快速評(píng)價(jià)反應(yīng)過(guò)程中廢物產(chǎn)生的數(shù)量和廢物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的潛在影響。[9]R.A.Sheldon給出了傳統(tǒng)制藥業(yè)的E因子范圍常在25~100kg/kg,[8]遠(yuǎn)高于煉油和大宗商品生產(chǎn)行業(yè),這說(shuō)明制藥業(yè)實(shí)施綠色過(guò)程工程技術(shù)任重道遠(yuǎn)且正當(dāng)其時(shí),強(qiáng)化綠色過(guò)程工程教育是制藥業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)在要求。緒論部分在介紹綠色過(guò)程工程內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,著重辨析上述四個(gè)概念,生命周期評(píng)價(jià)為綠色過(guò)程工程教學(xué)提供了線(xiàn)索,其余概念則可直接服務(wù)于每一部分教學(xué)。依據(jù)制藥工藝學(xué)主要講授內(nèi)容,總體教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示,綠色過(guò)程工程教育是一個(gè)線(xiàn)索分明、重點(diǎn)突出的有機(jī)的整體。期望學(xué)生能夠?qū)W會(huì)科學(xué)的研究方法。例如,熱力學(xué)以經(jīng)驗(yàn)概況的熱力學(xué)第一、第二定律為基礎(chǔ),經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理,建立了幾個(gè)熱力學(xué)函數(shù),通過(guò)“狀態(tài)函數(shù)法”,即在相同的始終態(tài)間,能動(dòng)地設(shè)計(jì)可計(jì)算的過(guò)程,解決了化學(xué)反應(yīng)的方向和限度問(wèn)題。理想氣體、理想溶液是實(shí)際氣體、實(shí)際溶液的理想化模型,實(shí)際氣體通過(guò)逸度、實(shí)際溶液通過(guò)活度進(jìn)行相應(yīng)校正,可以簡(jiǎn)單地解決熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

(一)通過(guò)公式的推導(dǎo)過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S物理化學(xué)課程公式繁多。對(duì)于有代表性的公式,授課中用板書(shū)逐步推導(dǎo),一方面有利于學(xué)生理解和記憶,另一方面能教會(huì)學(xué)生處理問(wèn)題的方法,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力。例如,在化學(xué)熱力學(xué)公式的推導(dǎo)過(guò)程中,每一步都可能引入限制條件,這種條件也是該公式的適用條件,使用過(guò)程中必須注意。在授課過(guò)程中,我強(qiáng)調(diào)它們之間的邏輯關(guān)系,注重學(xué)生思維的梳理。

篇3

關(guān)鍵詞：環(huán)氧瀝青；混合料；容留時(shí)間；制備；試驗(yàn)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Epoxy asphalt and mixture preparation and test method

YANG You-jiang1,HUANG Xi-cun1,QI Bing-qian1,YANG Cheng1,ZHANG Cai-long1,WANG Hai-tao1,ZHANG Quan-min2,WANG Xiang-yuan

（1. Chongqing Road and Bridge Construction Fucheng FengShi Highway Overall Contracting Units，ChongQing 4011472；Shanxi Luxiang traffic science and Technology Consulting Co., Ltd.，Taiyuan 030006）

Abstract: A brief review of the status quo of test methods for epoxy asphalt mixture; Preparation and determine the reserved time of epoxy asphalt materials; Preparation and detection method of epoxy asphalt mixture system, Method of providing basis for epoxy asphalt and its mixture test.

Keywords: Epoxy Asphalt; Mixture; Reserved Time; Preparation; Test Method

中圖分類(lèi)號(hào)：U444文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1緒論

環(huán)氧瀝青作為一種新型的橋面、路面鋪裝材料，近年來(lái)，已在國(guó)內(nèi)公路行業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用，特別是在水泥混凝土橋面鋪裝工程中，已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。但在室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，環(huán)氧瀝青混合料仍未形成一套完整、規(guī)范的試驗(yàn)方法。本文從原材料和混合料的配制及試驗(yàn)檢測(cè)等方面對(duì)水泥混凝土橋面鋪裝用環(huán)氧瀝青混合料的試驗(yàn)方法進(jìn)行系統(tǒng)研究。

2環(huán)氧瀝青原材料

環(huán)氧瀝青是一種雙組分材料，分為A、B兩個(gè)組分，其中：A組分為環(huán)氧樹(shù)脂，B組分為根據(jù)專(zhuān)用配方按一定生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，含有多種添加劑的瀝青組分。

2.1環(huán)氧瀝青成品配制

（1）將裝有環(huán)氧瀝青A、B組分的容器置于烘箱中預(yù)熱，烘箱溫度宜為軟化點(diǎn)溫度以上。

（2）根據(jù)《產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》所規(guī)定的A、B組分比例，計(jì)算試驗(yàn)項(xiàng)目所需的A、B組分重量。后將A、B組分通過(guò)0.6mm的濾篩過(guò)濾稱(chēng)重后倒入各自的盛樣器皿。

（3）將上述盛樣器皿分別放在帶有石棉墊的加熱爐上加熱；加熱過(guò)程中，應(yīng)用玻璃棒連續(xù)攪拌，并密切觀(guān)測(cè)試樣溫度。

（4）將A、B組分加熱至《產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》中的規(guī)定溫度，將A、B組分進(jìn)行混合?；旌线^(guò)程中應(yīng)用玻璃棒不停攪拌，攪拌完成后，環(huán)氧瀝青制備完畢，并在最短的時(shí)間內(nèi)用于試件制備。

2.2容留時(shí)間的確定

（1）容留時(shí)間的概念

環(huán)氧瀝青A、B組分混合后加入混合料中，粘度隨時(shí)間增長(zhǎng)，從混合料拌和開(kāi)始到攤鋪、碾壓（初壓）不出現(xiàn)裂縫（可以初壓作業(yè)）的時(shí)間稱(chēng)為環(huán)氧瀝青混合料的最小容留時(shí)間；從各混合料拌和到攤鋪碾壓（初壓）困難（出現(xiàn)死料）的時(shí)間稱(chēng)為環(huán)氧瀝青混合料的最大容留時(shí)間。因此，施工過(guò)程中攤鋪碾壓施工時(shí)間應(yīng)控制在最小和最大容留時(shí)間范圍內(nèi)完成。

（2）容留時(shí)間的確定方法

與普通瀝青不同，環(huán)氧瀝青材料自A、B組分混合后，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其粘度隨著時(shí)間、溫度的增加而增長(zhǎng)，容留時(shí)間的確定就是通過(guò)檢測(cè)環(huán)氧瀝青體系粘度達(dá)到指定粘度的時(shí)間來(lái)確定的。通常情況下，環(huán)氧瀝青體系粘度達(dá)到1.0Pa?s的時(shí)間為最小容留時(shí)間，達(dá)到3.0 Pa?s的時(shí)間為最大容留時(shí)間。

具體的試驗(yàn)過(guò)程為：按2.1條配置環(huán)氧瀝青成品，并記錄A、B組分混合時(shí)間，稱(chēng)取規(guī)定重量后將其置于布洛克菲爾德（Brookfield）粘度計(jì)的加熱器（加熱器溫度應(yīng)與根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定的拌和溫度確定）中，記錄對(duì)應(yīng)的結(jié)合料粘度、溫度，記錄頻率：次/5min，當(dāng)粘度達(dá)到8000mPa?s時(shí)，結(jié)束試驗(yàn)。后繪制混合料粘度與時(shí)間關(guān)系表，得出最小、最大容留時(shí)間。表1為某工程中環(huán)氧瀝青結(jié)合料粘度與時(shí)間關(guān)系。

表1某工程中環(huán)氧瀝青結(jié)合料粘度與時(shí)間關(guān)系

時(shí)間（min） 粘度（Pa?s） 時(shí)間（min） 粘度（Pa?s） 備注

0 150 35 905 最小容留時(shí)間：

37min時(shí)達(dá)到1.0Pa?s；

最大容留時(shí)間：

58min時(shí)達(dá)到3.0 Pa?s。

5 175 40 1200

10 200 45 1655

15 252 50 2362

20 329 55 4150

25 480 60 14520

30 704

3環(huán)氧瀝青混合料

3.1環(huán)氧瀝青混合料的制備

環(huán)氧瀝青混合料的配制方法與普通瀝青混合料基本相同，除包括：瀝青、集料等材料準(zhǔn)備，拌和、成型等過(guò)程外，還包括混合料拌和完成后的容留和擊實(shí)成型的養(yǎng)護(hù)等過(guò)程。

（1）瀝青、集料等材料準(zhǔn)備

根據(jù)2.1條準(zhǔn)備環(huán)氧瀝青材料，并記錄A、B組分混合時(shí)間；集料的準(zhǔn)備工作可參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》的要求進(jìn)行。集料級(jí)配要求與普通瀝青混合料有所不同，環(huán)氧瀝青混合料級(jí)配范圍見(jiàn)表2。

表2環(huán)氧瀝青混合料級(jí)配組成

級(jí)配

類(lèi)型 通過(guò)下列篩孔（mm）的百分率（%）

16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

HLH-13-1 100 90-100 68-83 40-58 24-40 17-30 12-23 8-18 6-12 4-8

HLH-13-2 100 90-100 80-90 58-73 42-53 30-40 21-30 13-22 10-17 6-12

注：HLH-13-1適用于上面層， HLH-13-2適用于下面層。

（2）混合料拌和

將經(jīng)干燥處理后的粗、細(xì)集料加熱至規(guī)定溫度后（一般為105℃），倒入瀝青拌和鍋，用小鏟子適當(dāng)混合或開(kāi)動(dòng)拌和機(jī)干拌15s。然后按照規(guī)定數(shù)量加入預(yù)熱規(guī)定溫度的環(huán)氧瀝青，開(kāi)動(dòng)拌和機(jī)拌和30s。再加入礦粉，繼續(xù)拌和30s內(nèi)，至瀝青混合料拌和均勻。

（3）混合料的容留

根據(jù)2.2條確定的容留時(shí)間范圍和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，最終確定容留時(shí)間T?；旌狭习韬屯瓿珊?，將混合料置于規(guī)定的溫度下容留T分鐘。

（4）混合料成型

將已滿(mǎn)足容留時(shí)間和溫度要求的環(huán)氧瀝青混合料置于混合料成型機(jī)上進(jìn)行試件的制備。制備方法與普通瀝青混合料相同。

（5）混合料養(yǎng)生

環(huán)氧瀝青混合料的強(qiáng)度形成過(guò)程實(shí)際就是環(huán)氧瀝青分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。因此，混合料試件成型初期，環(huán)氧瀝青的化學(xué)反應(yīng)并未完成，因此將環(huán)氧瀝青混合料試件置于規(guī)定溫度下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。通常情況下，環(huán)氧瀝青混合料試件在120℃溫度下養(yǎng)護(hù)6h以上視為其化學(xué)反應(yīng)完成，養(yǎng)生結(jié)束。

3.2環(huán)氧瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)

環(huán)氧瀝青混合料的性能試驗(yàn)檢測(cè)與普通瀝青混合料基本相同，試驗(yàn)方法及條件可參見(jiàn)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）進(jìn)行。但由于環(huán)氧瀝青混合料的部分技術(shù)指標(biāo)較高，因此，對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備的量程等指標(biāo)提出較高要求。例如：馬歇爾穩(wěn)定度儀量程應(yīng)大于50kN，車(chē)轍試驗(yàn)儀量程應(yīng)大于60000次/mm。

4結(jié)束語(yǔ)

環(huán)氧瀝青及混合料性能的優(yōu)越性已得到國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)，但由于其材料自身對(duì)時(shí)間、溫度極為敏感，因此，試驗(yàn)和施工過(guò)程控制成為環(huán)氧瀝青及混合料成型的重要所在。

確定合理的混合料拌和出料溫度和容留時(shí)間，并保證各環(huán)節(jié)均在規(guī)定的時(shí)間和溫度下完成是環(huán)氧瀝青混合料成功鋪裝的關(guān)鍵所在。同時(shí)，后期養(yǎng)生亦為環(huán)氧瀝青強(qiáng)度形成的關(guān)鍵階段，盡量提高養(yǎng)生溫度和保證養(yǎng)生時(shí)長(zhǎng)是該階段主要措施。

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[7] 北京路橋中咨科技有限公司.《宣大高速公路環(huán)氧瀝青混合料罩面試驗(yàn)段總結(jié)》[Z]，2007.

篇4

關(guān)鍵詞：工業(yè)催化；化學(xué)工藝學(xué)；教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）02-0145-02

一、課程教學(xué)基本情況

石河子大學(xué)對(duì)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)和應(yīng)用化學(xué)本科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了《化學(xué)工藝學(xué)》，該課總學(xué)時(shí)36，總學(xué)分2，教材選用的是朱志慶和房鼎業(yè)編審、化學(xué)工業(yè)出版社出版的2013版《化學(xué)工藝學(xué)》。課程設(shè)置的目的是培養(yǎng)從事化工生產(chǎn)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與研究開(kāi)發(fā)工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。

二、理論教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

1.課程內(nèi)容的改革。催化技術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)，80%以上的化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)需要使用催化劑?！痘瘜W(xué)工藝學(xué)》教材中幾乎每一章都涉及不同類(lèi)型的催化劑，然而大多數(shù)同學(xué)對(duì)工業(yè)催化劑及其應(yīng)用條件還不太了解。因此本書(shū)中介紹了工業(yè)催化劑的類(lèi)型、制備方法及其原理，使同學(xué)們對(duì)工業(yè)催化有直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，在本書(shū)的緒論部分我們有針對(duì)性地介紹了一些不同種類(lèi)催化劑的基礎(chǔ)知識(shí)。

多相催化反應(yīng)的共同特點(diǎn)是反應(yīng)物在催化劑表面通過(guò)化學(xué)吸附生成活性中間體，在催化劑催化作用下，活性中間物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物，產(chǎn)物從催化劑表面脫附，催化劑得以復(fù)原。通常用“/”來(lái)區(qū)分載體與活性組分，如Ru/Al2O3表示釕負(fù)載在氧化鋁載體上，Pt/SiO2則表示鉑負(fù)載在氧化硅載體上。用“-”來(lái)區(qū)分各活性組分及助催化劑，如Pt-Sn/Al2O3表示鉑和錫雙金屬催化劑負(fù)載在氧化鋁載體上。通過(guò)這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)，在教材中遇到不同催化劑時(shí)，同學(xué)們就能夠自己進(jìn)行判斷：這種工業(yè)催化劑的活性組分是什么？載體用的是什么材料？一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)催化劑是一種多相化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，要求催化劑具有適宜的活性、高選擇性和長(zhǎng)的壽命，讓同學(xué)們對(duì)工業(yè)催化劑有更加直觀(guān)的了解。工業(yè)催化劑種類(lèi)眾多，制備方法各異，并且工業(yè)催化劑一般裝填量巨大，因此給同學(xué)們介紹工業(yè)催化劑的制備方法是非常重要的。常用固體催化劑的制備方法有沉淀法、浸漬法、混合法、熔融法、瀝濾法等。其中沉淀法和浸漬法是常用的制備方法，沉淀法是在含金屬鹽類(lèi)的溶液中，加入沉淀劑，以便生成水合氧化物或碳酸鹽的結(jié)晶或凝膠，再將生成的沉淀分離、洗滌、干燥和焙燒。浸漬法制備催化劑有所不同，首先制備催化劑載體，載體是一種多孔的吸附材料，再將待負(fù)載組分的可溶性化合物溶解在水或溶劑中，配制成一定濃度的浸漬液，用配置好的浸漬液與載體混合，吸附一定時(shí)間，濾去過(guò)剩溶液，固體經(jīng)過(guò)干燥、煅燒和還原后制得負(fù)載型催化劑。固體催化劑最終都是以一定形態(tài)和尺寸在反應(yīng)器中使用，這是為了使氣體通過(guò)床層時(shí)不至于產(chǎn)生過(guò)大的壓降，使氣液在催化劑床層分布均勻。此外，工業(yè)催化劑還需承受搬運(yùn)、裝填和操作過(guò)程中氣流沖擊等破壞。這要求催化劑具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，因此催化劑成型是非常重要和必要的單元操作。通常工業(yè)催化劑有柱狀、球形、三葉草和空心形狀等。在成型方式上，一般可分為自給造粒成型和強(qiáng)制造粒成型，自給造粒成型包括滾動(dòng)成球、噴動(dòng)床成球等。強(qiáng)制造粒成型有壓片、擠條、破碎、滴液、噴霧干燥等。如Al2O3是最廣泛使用的催化劑載體，其加入粘結(jié)劑后具有較好的塑性，可通過(guò)擠條的方法成型――類(lèi)似于壓面條的方法，一定粘度的Al2O3塑性體通過(guò)擠條機(jī)擠壓成型，選擇不同的擠出模具就可以制得各種形狀的催化劑。催化劑制備完成后不能立即使用，還需經(jīng)過(guò)煅燒活化才能填入反應(yīng)器中使用。煅燒是通過(guò)熱分解除掉易揮發(fā)組分而保留一定的化學(xué)組成，煅燒可以控制催化劑晶型、晶粒大小、孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積，同時(shí)提高催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。為了形成催化反應(yīng)所需的活性結(jié)構(gòu)，催化劑一般還需進(jìn)行活化處理，活化是將催化劑由鈍態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫姂B(tài)催化劑的過(guò)程。通常可采用還原、氧化、硫化、羥基化等處理方法使催化劑活化。催化劑活化可以在反應(yīng)器外進(jìn)行，也可以直接在反應(yīng)器中進(jìn)行。

在之后的章節(jié)中，當(dāng)工藝過(guò)程中有催化劑參與時(shí)，我們都會(huì)簡(jiǎn)單介紹所涉及的催化劑的特點(diǎn)及其制備方法，如第二章化工原料及其初步加工中。在介紹費(fèi)托合成時(shí)，我們會(huì)簡(jiǎn)單介紹一下沉淀鐵催化劑的制備方法，介紹近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)提高鐵基催化劑的活性和選擇性做的一些研究工作。在介紹合成氣制甲醇的MTG工藝時(shí)，我們會(huì)介紹分子篩的特點(diǎn)，分子篩的幾種重要的合成方法及其影響因素，以及分子篩擇形選擇性在工業(yè)催化上的重要應(yīng)用。第三章無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝中，我們會(huì)介紹工業(yè)上甲烷水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制合成氣催化劑的制備，包括載體的選擇、Ni擔(dān)載量的選擇、助劑的選擇、擔(dān)體表面改性的影響等。在氨的合成章節(jié)中，我們將詳細(xì)介紹典型熔鐵催化劑的制備方法：將一定量的精選磁鐵礦粉、還原劑與適量的助劑混合，放入特殊的鋼制爐內(nèi)，通電后依靠物質(zhì)的導(dǎo)電性及自身電阻，使混合物通電發(fā)熱熔融，隨后把高溫熔漿迅速置入冷卻槽內(nèi)，冷卻至室溫后凝結(jié)成黑色堅(jiān)硬固體，經(jīng)粉碎、篩取一定粒度的催化劑，就可以得到合成氨熔鐵催化劑。第四章基本有機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝第4.3節(jié)，我們介紹了NiW/γ-Al2O3加氧催化劑的制備方法：將20～40目的γ-Al2O3載體于120℃干燥4 h，測(cè)試單位質(zhì)量載體的吸水量，以活性組分擔(dān)載量為依據(jù)，配制一定濃度的硝酸鎳和偏鎢酸銨鹽的混合溶液作為浸漬液，將干燥后的氧化鋁載體浸漬在此浸漬液中3 h，過(guò)濾出催化劑，在120℃下干燥3 h，然后在500℃下培燒4 h，得到不同Ni/W原子比的加氧催化劑。

2.理論教學(xué)方法的改革。化學(xué)工藝學(xué)中涉及的工藝流程圖眾多，典型的工藝包括合成氨工藝、氯乙烯制備工藝等，若采用傳統(tǒng)的用粉筆板書(shū)的形式在黑板上畫(huà)工藝流程度，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且授課過(guò)程枯燥，不利于學(xué)生理解。因此在教學(xué)中，我們采用多媒體教學(xué)，畫(huà)出工藝流程圖，并且在課件中制作了大量的生動(dòng)的工廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)照片、二維動(dòng)畫(huà)、三維動(dòng)話(huà)等多種教學(xué)形式的改進(jìn)。教學(xué)手段的多樣化是提高教學(xué)效果的重要途徑，采用該教學(xué)方式擴(kuò)大了教學(xué)信息量，使學(xué)生對(duì)化工典型產(chǎn)品工藝流程有總體的、深刻的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情。

三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的探索

雖然石河子大學(xué)化學(xué)工藝學(xué)這門(mén)課沒(méi)有安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，但本校有多臺(tái)大型專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在理論課教學(xué)結(jié)束后，我們組織學(xué)生參觀(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)教師現(xiàn)場(chǎng)演示，使同學(xué)們了解小裝置工藝流程和主要設(shè)備。我校目前現(xiàn)有的相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置有：乙苯脫氫制苯乙烯，催化裂化裝置，原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾儀，固定床催化加氫裝置等。如在講授催化裂化設(shè)備時(shí)，我們以流化床催化裂化裝置為例，介紹裝置的主要設(shè)備：流化床反應(yīng)器，再生器，加熱爐，分餾塔。通過(guò)運(yùn)行裝置，使同學(xué)們加深對(duì)催化裂化工藝流程及參數(shù)的理解。在講授乙苯脫氫制苯乙烯時(shí)，我們會(huì)結(jié)合乙苯脫氫實(shí)驗(yàn)裝置，給同學(xué)們介紹反應(yīng)溫度、壓力對(duì)苯乙烯轉(zhuǎn)化率的影響。教材中雖然沒(méi)有介紹苯乙烯轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，但我們將根據(jù)裝置自帶的氣相色譜分析儀，講述苯乙烯轉(zhuǎn)化率的計(jì)算方法。通過(guò)一系列實(shí)踐教學(xué)改革，培養(yǎng)同學(xué)們對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合理解能力和應(yīng)用實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的化工專(zhuān)業(yè)知識(shí)，獨(dú)立分析和解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，改革后的《化學(xué)工藝學(xué)》課程在理論教學(xué)中引入了工業(yè)催化知識(shí)，以典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝為主線(xiàn)，課程以講授為主，同時(shí)綜合運(yùn)用多媒體教學(xué)手段和“啟發(fā)與互動(dòng)式”等教學(xué)方法，將專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器作為實(shí)踐性教學(xué)的重要組成部分引入到理論課教學(xué)中，使同學(xué)們深入理解化學(xué)加工過(guò)程的基本原理、工藝參數(shù)、流程組織、環(huán)境影響等，充分調(diào)動(dòng)化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)工程與工藝基本原理解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力，收獲了可觀(guān)的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪俊鋒，常杰，陰秀麗，付嚴(yán).改進(jìn)共沉淀法制備Cu基甲醇催化劑[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2004，（02）.

篇5

[關(guān)鍵詞]物理化學(xué)；課堂教學(xué)改革；教學(xué)手段

物理化學(xué)是在物理和化學(xué)兩大學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它以豐富的化學(xué)現(xiàn)象和體系為研究對(duì)象，大量采納物理學(xué)的理論成就與實(shí)驗(yàn)技術(shù)，探索、歸納和研究化學(xué)的基本規(guī)律和理論，構(gòu)成化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ)，也是本科教學(xué)中四大基礎(chǔ)化學(xué)之一[1]。物理化學(xué)的形成與進(jìn)步得力于數(shù)學(xué)、物理學(xué)兩大基礎(chǔ)科學(xué)的基本理論與技術(shù)，同時(shí)反過(guò)來(lái)也推動(dòng)了它們的發(fā)展，豐富了它們的內(nèi)涵。物理化學(xué)的水平在相當(dāng)大程度上反映了化學(xué)發(fā)展的深度。對(duì)于非化學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生，例如：建筑工程、環(huán)境專(zhuān)業(yè)，物理化學(xué)也是這些專(zhuān)業(yè)的必修課程之一，并且我校安排的授課學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，授課時(shí)間為一學(xué)期。目前各化學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)在縮減，而對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和素質(zhì)的要求則在提高，這就要求對(duì)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容大膽改革，與時(shí)俱進(jìn)，不斷地進(jìn)行整合與更新。由于該課程是一門(mén)概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性都很強(qiáng)的學(xué)科，涉及的公式多，應(yīng)用條件嚴(yán)格，且比較抽象，因而對(duì)于本科初學(xué)者感覺(jué)《物理化學(xué)》難學(xué)難懂，就連教師也感覺(jué)難教難講。在這種情況下，如何使得教師講好此門(mén)課程，充分帶動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量？通過(guò)《物理化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生新的思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，培養(yǎng)學(xué)生更多、更好地掌握新的理論、新技術(shù)的能力。因此，主要在以下幾個(gè)方面做了些有益的嘗試。

1強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性

對(duì)于非化學(xué)化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，物理化學(xué)不屬于本專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，所以學(xué)生會(huì)有只要考試考及格就可以的想法。面對(duì)這種局面，教師在上課的時(shí)候就要首先強(qiáng)調(diào)物理化學(xué)課程的重要性以及與學(xué)生專(zhuān)業(yè)的相關(guān)性，以期改變學(xué)生的這種想法，這對(duì)以后的上課是非常有益的。目前對(duì)化學(xué)分為“無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)”四個(gè)分支，有人比喻說(shuō)：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)是化學(xué)的軀體，分析化學(xué)是化學(xué)的眼睛，物理化學(xué)是化學(xué)的靈魂，可見(jiàn)物理化學(xué)的地位有多重要。這些學(xué)生雖然沒(méi)有接受化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生系統(tǒng)的各種化學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，但是大部分學(xué)生都學(xué)習(xí)過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)或者工程化學(xué)基礎(chǔ)，這些課程里面已經(jīng)包含了簡(jiǎn)單的物理化學(xué)基本知識(shí)，特別是熱力學(xué)的一些基本知識(shí)[2]。物理化學(xué)的任務(wù)是把化學(xué)領(lǐng)域中各種現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，對(duì)其中的一般規(guī)律予以更深刻、更本質(zhì)的探討，所以學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)有種看不見(jiàn)、摸不著、抽象難理解的感覺(jué)。所以，教師的第一堂課是非常重要的[3]，根據(jù)學(xué)生手中的課本，簡(jiǎn)單介紹各章節(jié)內(nèi)容之間的聯(lián)系，使學(xué)生對(duì)整個(gè)課程安排有個(gè)基本的了解。同時(shí)，由于物理化學(xué)概念多公式多，學(xué)生按照以往死記硬背的學(xué)習(xí)方法達(dá)不到較高的學(xué)習(xí)效率。所以，第一堂課中教師要幫助學(xué)生建立正確的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生盡快地進(jìn)入物理化學(xué)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2多種教學(xué)手段并用

隨著近年來(lái)多媒體教學(xué)在課堂教學(xué)中的普及，從小學(xué)到大學(xué)，多數(shù)教師上課時(shí)會(huì)使用多媒體教學(xué)[4]。多媒體教學(xué)的關(guān)鍵是課件制作。每個(gè)教師都有自己獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格，因此教師自己編制課件也會(huì)體現(xiàn)自己的教學(xué)風(fēng)格，使課件具有自己的特色。這在教師備課的過(guò)程中尤為重要，通過(guò)自己制作課件，可以有意識(shí)地突出課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，并將各種知識(shí)按照自己的習(xí)慣連貫起來(lái)，這樣在講課的時(shí)候才會(huì)得心應(yīng)手。目前，各門(mén)課程在網(wǎng)上的課件都有很多，很多教師會(huì)直接下載網(wǎng)上的課件或拷貝其他教師的課件，這對(duì)于課程整體的把握沒(méi)有幫助，因此教師自己制作課件也是對(duì)課程系統(tǒng)性和連貫性的把握。任何新生事物有利也有弊，多媒體教學(xué)也不例外。經(jīng)過(guò)大量的教學(xué)實(shí)踐，多媒體教學(xué)的弊端也顯現(xiàn)了出來(lái)。例如，信息量過(guò)大，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)文字、公式的印象不深；課件講解太快，不利于學(xué)生理解和簡(jiǎn)化晦澀難懂的數(shù)學(xué)公式，縮短了學(xué)生的思考時(shí)間。同時(shí)，這門(mén)課程的內(nèi)容又較多較難，48學(xué)時(shí)僅僅夠教師按照課件快速講解。如果多些板書(shū)或者講解再深入些、和學(xué)生互動(dòng)多些，那么這些學(xué)時(shí)就完全不夠了。為了盡量避免這些弊端，作者在授課時(shí)會(huì)采用多媒體和板書(shū)相結(jié)合的方式，特別是一些難點(diǎn)、重點(diǎn)，邊講邊板書(shū)可以放慢講解速度，使學(xué)生有足夠的時(shí)間思考，有助于學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系有清楚的理解。按照學(xué)校的教學(xué)大綱要求，在教學(xué)時(shí)所有知識(shí)點(diǎn)都要涉及，但是可以選擇性的將一些重點(diǎn)、難點(diǎn)課上詳細(xì)講解，而一些易懂易學(xué)的內(nèi)容留待學(xué)生自己學(xué)習(xí)，教師講課時(shí)可以盡快的一帶而過(guò)，這也鍛煉了學(xué)生自學(xué)的能力。

3活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的興趣

課堂教學(xué)中，師生之間除了知識(shí)信息的傳遞外，情感的交流與互動(dòng)也是很重要的一個(gè)方面。如果一個(gè)學(xué)生喜歡這個(gè)教師，也會(huì)“愛(ài)屋及烏”的喜歡這個(gè)教師所上的課，在課堂中就會(huì)積極主動(dòng)的按照老師的要求去完成，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。那么，如何增加課堂的吸引力呢？興趣是最好的老師，尤其對(duì)物理化學(xué)這種理論性強(qiáng)，抽象難懂公式多的課程更是如此。學(xué)生在上課時(shí)往往很難長(zhǎng)時(shí)間集中注意力和保持較高的興趣。因此，教師在講課時(shí)要通過(guò)一些技巧來(lái)增加課堂的吸引力。例如，講課時(shí)聲音洪亮，音調(diào)抑揚(yáng)頓挫，語(yǔ)速適中，語(yǔ)氣親切。使用富有感染力、豐富多彩的語(yǔ)言來(lái)提高學(xué)生的興趣。其次，注重課堂提問(wèn)與討論。將“教為中心”的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;學(xué)為中心”的課堂，讓課堂真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，讓學(xué)習(xí)成為課堂活動(dòng)的核心。許多教師會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著學(xué)生年級(jí)的增長(zhǎng)，學(xué)生的課堂活躍性越差。長(zhǎng)久以往，教師在課堂上不再提問(wèn)，學(xué)生不再回答，完全變成了“教師講，學(xué)生聽(tīng)”的模式。往往低年級(jí)的學(xué)生對(duì)于老師的課堂提問(wèn)都非常踴躍的回答，但是高年級(jí)的學(xué)生就不是這樣。作者在課堂上也遇到這種問(wèn)題的時(shí)候沒(méi)有氣餒，而是繼續(xù)鼓勵(lì)學(xué)生積極討論和回答問(wèn)題。采取了讓學(xué)生主動(dòng)回答或者坐在座位上回答問(wèn)題，而不是選擇某個(gè)同學(xué)站起來(lái)回答問(wèn)題，這樣可以摒棄學(xué)生心理上害怕回答問(wèn)題出錯(cuò)而覺(jué)得丟臉的想法。通過(guò)多次課堂實(shí)踐，這樣的方式確實(shí)會(huì)起到提高課堂教學(xué)氣氛的效果，學(xué)生也能接受這樣的方式，同時(shí)在學(xué)習(xí)新知識(shí)的時(shí)候也復(fù)習(xí)了舊知識(shí)。

4理論和實(shí)踐相結(jié)合

由于物理化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很難有直接的感官認(rèn)識(shí)，認(rèn)為物理化學(xué)知識(shí)只是書(shū)本上的知識(shí)，與日常生活無(wú)關(guān)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)完課程后除了應(yīng)付考試，好像不知道這門(mén)課到底有什么用處。因此，教師除了講授書(shū)本知識(shí)之外，還要結(jié)合生活生產(chǎn)中的各方面介紹應(yīng)用，真正讓學(xué)生做到學(xué)為所用。例如講解稀溶液的依數(shù)性時(shí)，公式講完后順便介紹依數(shù)性的應(yīng)用，加深學(xué)生印象[5]。利用凝固點(diǎn)下降原理，將食鹽和冰(或雪)混合，可以使溫度降低到252K，所以，北方的下雪天會(huì)在地上撒些食鹽。溶液的滲透壓在生物學(xué)中有很重要的作用，為什么土壤中的水分可以運(yùn)輸?shù)街参锏捻敹耍繛槭裁春Ｋ械聂~(yú)不能在淡水中生活？為什么人類(lèi)靜脈注射生理鹽水的濃度一般都是0.9%？這些都與滲透壓有關(guān)。再比如，新房裝修后使用活性炭來(lái)除甲醛，荷葉上的小水滴近似呈球形并且能夠滾來(lái)滾去，日常生活中各種表面活性劑(洗滌、農(nóng)藥噴灑)的使用，人工降雨，納米材料等都離不開(kāi)界面現(xiàn)象的知識(shí)。在講授物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，也可以將物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與教師自身的科研內(nèi)容相結(jié)合，進(jìn)一步鞏固課堂上所學(xué)的知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生培養(yǎng)自己的科研興趣。例如，催化是物理化學(xué)中很重要的一個(gè)分支，在化學(xué)、化工生產(chǎn)、能源、環(huán)境、醫(yī)藥、生命科學(xué)等領(lǐng)域都有及其重要的意義。實(shí)現(xiàn)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)需要兩方面的因素—熱力學(xué)可行性和動(dòng)力學(xué)可行性。一個(gè)熱力學(xué)上可行的反應(yīng)如果反應(yīng)速度太慢也是不能實(shí)現(xiàn)的。催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用不僅可以加快反應(yīng)速度，也可以提高反應(yīng)的選擇性。目前大部分催化劑都屬于納米材料，納米材料巨大的比表面積，以及大量表面原子的過(guò)高表面張力使納米材料與常規(guī)材料表現(xiàn)出性能的差異。因此，催化劑可以加快反應(yīng)速度主要因?yàn)榇呋瘎┛梢愿淖兎磻?yīng)的路徑，降低反應(yīng)的活化能。由此可以看出，催化研究包含了物理化學(xué)中熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、界面等多方面知識(shí)的應(yīng)用。通過(guò)簡(jiǎn)單的講解，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到枯燥、難懂的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也有如此之多，從心里上消除這門(mén)課程無(wú)用的想法，重新燃起學(xué)習(xí)物理化學(xué)知識(shí)的興趣。

5結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾年的物理化學(xué)教學(xué)工作，事實(shí)證明：要上好這門(mén)課，就要不斷的進(jìn)行物理化學(xué)教學(xué)改革的嘗試和探討，努力培養(yǎng)學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)積極性和主觀(guān)能動(dòng)性，通過(guò)學(xué)習(xí)物理化學(xué)訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為今后學(xué)習(xí)其它學(xué)科打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐知識(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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篇6

【關(guān)鍵詞】無(wú)機(jī)及分析化學(xué)；教學(xué)效果；教與學(xué)；改進(jìn)方法

隨著課程改革的深入，為了進(jìn)一步提高課程教學(xué)的效率和質(zhì)量以及減少課堂講授時(shí)數(shù)，過(guò)去在工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)單獨(dú)開(kāi)設(shè)的《無(wú)機(jī)化學(xué)》及《分析化學(xué)》逐漸被《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》課程代替，原因是這兩門(mén)化學(xué)課程之間有大量的重復(fù)內(nèi)容。但一些問(wèn)題也隨之而來(lái)，如教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)時(shí)數(shù)間的矛盾突出。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)在內(nèi)容上，主要包括化學(xué)反應(yīng)的一般原理、定量分析基礎(chǔ)（誤差和數(shù)據(jù)處理）、四大平衡和四大滴定、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、元素化學(xué)和儀器分析等，內(nèi)容較多。但為了強(qiáng)調(diào)化學(xué)課程的實(shí)踐性，近幾年對(duì)理論課的課時(shí)進(jìn)行壓縮，使得理論課時(shí)大大減少[1]。此外，鑒于我國(guó)傳統(tǒng)的應(yīng)試教學(xué)與大學(xué)自主學(xué)習(xí)的教育方式的不同，許多學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)后，尚未轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)模式，失去了中學(xué)學(xué)習(xí)的依賴(lài)，感覺(jué)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程內(nèi)容繁雜、教學(xué)進(jìn)度快、難以掌握，由此導(dǎo)致學(xué)生容易產(chǎn)生厭倦、學(xué)習(xí)積極性不高等情緒，補(bǔ)考、重修的比率逐年上升[2]。但目前，由于專(zhuān)業(yè)科研創(chuàng)新的深入和研究熱點(diǎn)的涌現(xiàn)，對(duì)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生的化學(xué)知識(shí)與化學(xué)教學(xué)不斷提出新的挑戰(zhàn)和要求。除要求學(xué)生具有扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，還要有熟練的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。所以教好和學(xué)好這門(mén)課程對(duì)新生的學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)積累和科研素質(zhì)培養(yǎng)至關(guān)重要[3]。那么，如何利用有限的教學(xué)時(shí)間取得良好的教學(xué)效果，是每位教師都很關(guān)心的問(wèn)題。下面筆者在總結(jié)歸納相關(guān)院校經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)歷及觀(guān)摩學(xué)習(xí)所得，分別從教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”兩方面，就該課程的教學(xué)談幾點(diǎn)粗淺的心得體會(huì)。

1教師的“教”

1.1課前做充分準(zhǔn)備，精煉教學(xué)內(nèi)容

備課是課堂教學(xué)的首要環(huán)節(jié)，備好課更是上好課的前提。備課前，教師要深入研究教學(xué)大綱和教材，明確該課程的教學(xué)目的及各章節(jié)的具體要求，以教學(xué)層次清晰，教學(xué)內(nèi)容重難點(diǎn)突出為宗旨。由于無(wú)機(jī)及分析化學(xué)涉及知識(shí)面較廣，包含無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)及部分物理化學(xué)的知識(shí)，因此，授課教師需要多閱讀與授課內(nèi)容相關(guān)的參考書(shū)，不斷擴(kuò)增自己的知識(shí)儲(chǔ)備。同時(shí)，教師可以經(jīng)常搜集與授課內(nèi)容相關(guān)的科技信息，將最近的科研成果以及自己科學(xué)研究感想，在教學(xué)過(guò)程中傳遞給學(xué)生，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情。此外，隨著無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的教學(xué)課時(shí)的壓縮，有限的教學(xué)時(shí)數(shù)和日益嚴(yán)格的教學(xué)要求是授課教師面臨的挑戰(zhàn)。教師在授課過(guò)程中應(yīng)凝練教學(xué)內(nèi)容，找出教學(xué)內(nèi)容的精髓，把精髓部分給學(xué)生講透徹、明白，然后再講相關(guān)內(nèi)容的時(shí)候就會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。如物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)中，核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、價(jià)鍵理論及雜化軌道理論是后期學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)，是要求重點(diǎn)掌握的內(nèi)容，所以這部分知識(shí)要講解清晰、透徹，讓學(xué)生接受。而微觀(guān)粒子的波粒二象性、測(cè)不準(zhǔn)原理等內(nèi)容則可以略講，以節(jié)省課時(shí)。

1.2上好緒論課

柏拉圖曾說(shuō)：“良好的開(kāi)端，等于成功的一半?！辫b于大一新生剛進(jìn)入大學(xué)，對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)前景及學(xué)習(xí)目標(biāo)都不清楚，而緒論是整個(gè)課程的第一節(jié)課，教師應(yīng)該抓住該堂課的時(shí)機(jī)，為學(xué)生講解相關(guān)專(zhuān)業(yè)前景，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的求知欲。教師上課時(shí)需強(qiáng)調(diào)，無(wú)機(jī)及分析化學(xué)是化工類(lèi)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程（如有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)等）的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。此外，教師可結(jié)合實(shí)例強(qiáng)調(diào)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)在今后的學(xué)習(xí)及生活中的重要性。如可以舉無(wú)機(jī)及分析化學(xué)在醫(yī)藥衛(wèi)生（如藥物成分分析與監(jiān)控）、食品安全（如毒奶粉的檢測(cè)）、化工生產(chǎn)中較熟悉的實(shí)例，通過(guò)這些生活實(shí)例，使之認(rèn)識(shí)到這門(mén)課程不僅與自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)有關(guān)，還與日常生活息息相關(guān)，引發(fā)學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為后續(xù)教學(xué)的順利開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)[4]。

1.3不同教學(xué)方式

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為主體，學(xué)生參與度較少，長(zhǎng)時(shí)間如此，使得大部分學(xué)生容易產(chǎn)生厭倦、疲勞情緒，不利于課堂的進(jìn)行。針對(duì)此種情況，教師可采用教師教授為主，各種新教學(xué)方式為輔的混合教學(xué)模式。如提問(wèn)式教學(xué)、討論式教學(xué)。提問(wèn)式教學(xué)是指在教學(xué)中注意不失時(shí)機(jī)地提出問(wèn)題，以引起學(xué)生的好奇與思考，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。此種方式可激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維[5]。討論式教學(xué)，即教師通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，讓學(xué)生通過(guò)問(wèn)題討論的方式從而高效、愉悅地汲取知識(shí)，進(jìn)行自我教育的方式。教師提前設(shè)置好問(wèn)題，將學(xué)生進(jìn)行分組，學(xué)生課下查閱相關(guān)資料，為討論課做好準(zhǔn)備。此外，為提高學(xué)生上課的積極性以及PPT的制作能力和演講能力，每學(xué)期可開(kāi)展1-2次翻轉(zhuǎn)課堂活動(dòng)，讓學(xué)生作為主體，制作PPT、參與講課。教師選好要講的內(nèi)容，提前讓學(xué)生做好準(zhǔn)備，在上課時(shí)進(jìn)行講解，其他同學(xué)可對(duì)不理解的地方進(jìn)行提問(wèn)，也可對(duì)講課方式提出自己的意見(jiàn)，授課教師最終進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。由于現(xiàn)在實(shí)行大班上課，可將學(xué)生進(jìn)行分組。選擇組織能力、領(lǐng)導(dǎo)能力較強(qiáng)的同學(xué)作為小組長(zhǎng)。組長(zhǎng)根據(jù)組員的實(shí)際情況進(jìn)行分配任務(wù)，督促檢查任務(wù)的完成情況，及時(shí)組織同學(xué)研究解決出現(xiàn)的各種問(wèn)題，保證任務(wù)的完成。

1.4重視實(shí)驗(yàn)課

伽利略曾說(shuō)：“科學(xué)的真理不應(yīng)該在古代圣人的蒙著灰塵的書(shū)上去找，而應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論中去找”，由此可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)的重要性。作為無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)課的宗旨是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，訓(xùn)練學(xué)生基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的學(xué)習(xí)及工作打下基礎(chǔ)。為上好實(shí)驗(yàn)課，教師首先要深刻理解和準(zhǔn)確把握教材，在此基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)每一次實(shí)驗(yàn)課，認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵、操作要點(diǎn)和易出現(xiàn)問(wèn)題的地方做到心中有數(shù)，這樣才能指導(dǎo)好學(xué)生實(shí)驗(yàn)。其次，為達(dá)到鍛煉學(xué)生思考能力的目的，提前讓學(xué)生做預(yù)習(xí)，按實(shí)驗(yàn)原理、操作流程書(shū)寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告，熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并指出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)獨(dú)立操作，仔細(xì)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)，并將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)如實(shí)記錄在預(yù)習(xí)本上，不得弄虛作假。對(duì)于失敗的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需自己分析失敗原因。教師應(yīng)要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)中勤于思考,仔細(xì)分析,力爭(zhēng)自己解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師檢查學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并指出不足，學(xué)生在此過(guò)程中也能有所啟發(fā)。課下，學(xué)生認(rèn)真書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)，教師批改后，于下節(jié)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，單獨(dú)糾正每位學(xué)生存在的問(wèn)題。

1.5多與學(xué)生溝通交流

上課時(shí)，教師需要多關(guān)注學(xué)生，多與其互動(dòng)，活躍上課氛圍，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性?？赏ㄟ^(guò)講解現(xiàn)實(shí)中的一些實(shí)例，吸引學(xué)生的注意力，也可以通過(guò)提問(wèn)的方式，讓學(xué)生多多的參與教學(xué)活動(dòng)，而不是簡(jiǎn)單的以教師為主體的教學(xué)。與學(xué)生的交流不僅體現(xiàn)在課堂上，也要做到課下多交流。課下，教師可定期以調(diào)查問(wèn)卷的方式，讓學(xué)生提出教師在教學(xué)中需要哪些改進(jìn)。也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式，組建學(xué)習(xí)群，學(xué)生可以在群內(nèi)進(jìn)行關(guān)于本課程的任何提問(wèn)與發(fā)言。

2學(xué)生的“學(xué)”

對(duì)于剛擺脫了高中“以教為主”的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式的大一新生而言，大學(xué)課堂往往是內(nèi)容繁多、教學(xué)進(jìn)度快、自主學(xué)習(xí)性更強(qiáng)。面對(duì)陡然轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式，學(xué)生往往會(huì)感到力不從心，無(wú)法適應(yīng)，長(zhǎng)此以往，常常會(huì)出現(xiàn)厭學(xué)等負(fù)面情緒。針對(duì)此種情況，教師應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，循循善誘，幫助其轉(zhuǎn)換角色，調(diào)整心態(tài)，找到有效的學(xué)習(xí)方法。

2.1培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。學(xué)習(xí)興趣是直接推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的一種內(nèi)部動(dòng)力，是提高學(xué)習(xí)積極性最直接的因素。除在課上采用各種教學(xué)方式吸引學(xué)生注意外，教師還可鼓勵(lì)學(xué)生積極參加一些學(xué)術(shù)講座，或利用網(wǎng)絡(luò)多接觸最新科技成果等，讓學(xué)生開(kāi)闊視野，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。

2.2養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣

鑒于無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程內(nèi)容繁雜，學(xué)生基礎(chǔ)差，且課堂進(jìn)展較快，為提高學(xué)生聽(tīng)課效率，可提前讓學(xué)生預(yù)習(xí)上課內(nèi)容，并標(biāo)記好對(duì)哪些內(nèi)容不太理解。為了督促學(xué)生預(yù)習(xí)并了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，教師可在上課前抽出2-3分鐘，提問(wèn)2-3名學(xué)生預(yù)習(xí)過(guò)程中有哪些疑惑，教師匯總后，在上課時(shí)，可對(duì)學(xué)生比較困惑的地方進(jìn)行重點(diǎn)講解。

2.3課上認(rèn)真聽(tīng)講，課后做好習(xí)題與總結(jié)

上課是要求學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，做好課堂筆記，并多與教師互動(dòng)。課后，為促進(jìn)學(xué)生及時(shí)消化和鞏固所學(xué)知識(shí)，教師可精心選擇、布置復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題。從不同的側(cè)面培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生理解問(wèn)題和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另一方面，通過(guò)批改所有學(xué)生全部作業(yè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱之處并加以輔導(dǎo)強(qiáng)化，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的掌握和應(yīng)用。除每節(jié)布置相關(guān)習(xí)題作業(yè)外，教師還可要求學(xué)生對(duì)每章知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。總結(jié)的方式可任學(xué)生自行決定，可以采用做筆記的方式，詳細(xì)總結(jié)每章知識(shí)點(diǎn)，也可以采用手動(dòng)繪圖或軟件繪圖的方式，梳理每章知識(shí)點(diǎn)。

3結(jié)論

《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》是相關(guān)專(zhuān)業(yè)一門(mén)非常重要的基礎(chǔ)課程，是大一新生入學(xué)首先面臨的科目，在知識(shí)的傳授和能力培養(yǎng)兩方面起著承上啟下的作用，而無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的施教對(duì)象大一新生的學(xué)習(xí)對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)階段的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣、自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力等方面均起著至關(guān)重要的作用。因此,我們要不斷地探索合適的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[2]封學(xué)軍.《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》教學(xué)探討[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版),2008,28(2):71-78.

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篇7

【關(guān)鍵詞】鈦冶金；教學(xué)改革；鈦鐵礦；冶金工程

我國(guó)擁有世界聞名的超大型釩鈦磁鐵礦及多種金屬共生礦床，其釩鈦資源在國(guó)內(nèi)外占有重要地位，現(xiàn)已探明的釩鈦磁鐵礦遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超過(guò)100億噸，保有儲(chǔ)量為67.3億噸（工業(yè)儲(chǔ)量25.8億噸），其中含鈦（TiO2）5.93億噸，占全國(guó)鈦儲(chǔ)量的90.5％，列第一位[1]。我國(guó)航空、航天、航海、軍事等重大工程都需要大量的優(yōu)質(zhì)鈦基合金材料。此外，人們?cè)卺t(yī)療、體育、服裝等方面對(duì)含鈦材料的需要也日漸增大。因此，大力發(fā)展鈦冶金是促進(jìn)我國(guó)整體鈦工業(yè)發(fā)展的必要前提，也是實(shí)現(xiàn)未來(lái)十三五相關(guān)規(guī)劃目標(biāo)的重要保證，開(kāi)展“鈦冶金”課程教學(xué)改革，對(duì)提高專(zhuān)業(yè)型人才培養(yǎng)質(zhì)量有著重要的意義。

一、上好概論課，激發(fā)學(xué)生興趣

概論是鈦冶金的第一堂課，俗話(huà)說(shuō)：“良好的開(kāi)端是成功的一半”。上好緒論課在培養(yǎng)學(xué)生興趣、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)等方面具有不可低估的作用。在概論課上，教師應(yīng)多列舉鈦在日常生活中的應(yīng)用，以及鈦工業(yè)生產(chǎn)中遇到的科學(xué)問(wèn)題，并運(yùn)用鈦冶金知識(shí)來(lái)解釋。比如，給學(xué)生講一些鈦冶金在海綿鈦生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以讓學(xué)生對(duì)課程有個(gè)大致的了解。另外，概論課應(yīng)重點(diǎn)介紹鈦冶金的發(fā)展史，及其鈦的工業(yè)化生產(chǎn)。由于這是學(xué)生第一次接觸鈦冶金的基本概念，所以給學(xué)生講授基本概念時(shí)要注意教學(xué)技巧，盡量將問(wèn)題簡(jiǎn)單化，重點(diǎn)講授鈦資源的種類(lèi)、分布及物理化學(xué)性質(zhì)。同時(shí)通過(guò)強(qiáng)調(diào)本課程在專(zhuān)業(yè)知識(shí)架構(gòu)體系中的地位和作用，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

二、合理設(shè)置情景問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考

教師在課堂講授時(shí)，并不是把教學(xué)內(nèi)容一一向?qū)W生傳授，而是將所要講授的內(nèi)容作為一些問(wèn)題向?qū)W生提出，在課堂上采用一問(wèn)一答的方式。這樣不僅可以引起學(xué)生的注意，使學(xué)生集中精力聽(tīng)課，而且還能激發(fā)學(xué)生積極思維，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。教師在講授教學(xué)內(nèi)容之前，首先從應(yīng)用實(shí)例中提出問(wèn)題。例如，日常生活中那些東西跟鈦有關(guān)，利用了其什么性質(zhì)；我國(guó)鈦資源的特點(diǎn)及分布情況；什么是鈦鐵礦的選擇性還原等。引起學(xué)生注意，然后再切入主題，用所要講授的理論對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，分析其熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)過(guò)程。在分析問(wèn)題的過(guò)程中可以采用啟發(fā)的方法，逐步引導(dǎo)學(xué)生的思維。最后是解決問(wèn)題，把工程上常用的解決這類(lèi)問(wèn)題的定量計(jì)算方法介紹給學(xué)生。在整個(gè)的教學(xué)過(guò)程中，師生間形成了互動(dòng)，學(xué)生成為課堂教學(xué)的參與者，響應(yīng)老師提出的問(wèn)題，甚至對(duì)教學(xué)內(nèi)容提出質(zhì)疑，培養(yǎng)了學(xué)生探索創(chuàng)新的精神。并且，在課后還應(yīng)預(yù)留思考題，輔助學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

三、教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決工程問(wèn)題能力

教學(xué)必須服務(wù)于工程實(shí)際，因此教學(xué)培養(yǎng)應(yīng)立足于工程、面向生產(chǎn)第一線(xiàn)的科技人才，這已成為教學(xué)改革的基本指導(dǎo)思想。對(duì)工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)講，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的工程觀(guān)點(diǎn)顯得十分必要。對(duì)于大多數(shù)從事鈦工業(yè)生產(chǎn)方向的學(xué)生來(lái)說(shuō)，畢業(yè)后將到鈦廠(chǎng)的氯化車(chē)間、電解車(chē)間、蒸餾車(chē)間、技術(shù)中心等部門(mén)從事技術(shù)產(chǎn)品的研制與開(kāi)發(fā)工作。因此，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生所碰到的實(shí)際工程問(wèn)題是不同的。在鈦冶金的教學(xué)過(guò)程中，有必要將教學(xué)內(nèi)容與不同專(zhuān)業(yè)方向的工程實(shí)際相結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生的工程觀(guān)點(diǎn)。如：各章節(jié)知識(shí)引入其工程背景及工程應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，學(xué)習(xí)理解鈦冶金的基本概念、基本理論和基本計(jì)算方法；為使學(xué)生更好地理解和掌握每章節(jié)的例題與實(shí)際工程相聯(lián)系，并舉行必要的討論，以增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)，從鈦冶金的角度去發(fā)現(xiàn)、分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題；同時(shí)注重所選教材中計(jì)算線(xiàn)圖、參數(shù)取值表以及附錄的應(yīng)用。這樣的教學(xué)內(nèi)容既可以讓學(xué)生對(duì)這兩種方法的認(rèn)識(shí)更深入，又可以使學(xué)生對(duì)其工程實(shí)用性有感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程觀(guān)點(diǎn)起了很好的促進(jìn)作用。

四、教學(xué)手段的創(chuàng)新應(yīng)用，使教學(xué)效果事半功倍

“鈦冶金”課程是培養(yǎng)冶金工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程素質(zhì)和素養(yǎng)的重要組成部分，且該課程涉及到較多的物理化學(xué)知識(shí)和工程實(shí)例，授課教師很難用語(yǔ)言以及板書(shū)來(lái)描述清楚，不利于學(xué)生的理解。因此，如果能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)多面體及軟件與“鈦冶金”教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，將會(huì)大大改善傳統(tǒng)教學(xué)手段講授“鈦冶金”課程的弊端，筆者做了如下探索。

1.采用多媒體教學(xué)手段與實(shí)例教學(xué)相結(jié)合

多媒體[2]教學(xué)采用的課件是教師在上課前將需要讓學(xué)生掌握的內(nèi)容，利用多媒體軟件制成圖文并茂、聲像皆俱，且包含動(dòng)畫(huà)、視頻等多種形式的課件。教材上的知識(shí)經(jīng)過(guò)這樣處理后，傳統(tǒng)呆板的文字由靜變?yōu)閯?dòng)靜結(jié)合。這樣在授課過(guò)程中就能把沉悶、壓抑的課堂氣氛轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S、充滿(mǎn)生氣的課堂氣氛，學(xué)生也會(huì)自覺(jué)參與到課堂教學(xué)活動(dòng)中，積極回答或提出問(wèn)題，大大提高了課堂教學(xué)效果。多媒體教學(xué)可有效突破“鈦冶金”教學(xué)難點(diǎn)，特別是對(duì)于一些復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，可以通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)來(lái)直觀(guān)的展現(xiàn)其生產(chǎn)工藝流程，其形象、生動(dòng)而又清晰地講授上述課程內(nèi)容，使學(xué)生便于接受，易于理解。盡管多媒體教學(xué)手段有如上優(yōu)勢(shì)，但是制作再好的多媒體課件畢竟也是虛擬的，如果將多媒體教學(xué)和實(shí)例教學(xué)有機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢(shì)將更為明顯。比如：筆者在講授鈦鐵礦的物理化學(xué)性質(zhì)時(shí)，可以將原礦及科研實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些實(shí)際樣品展示給同學(xué)們，同時(shí)借助多媒體課件展示其還原過(guò)程形貌物相的變化過(guò)程，加深同學(xué)們對(duì)其物理化學(xué)性質(zhì)的理解，能取得較好的效果。

2.計(jì)算熱力學(xué)軟件（FactSage）與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合

FactSage[3]是化學(xué)熱力學(xué)領(lǐng)域中世界上完全集成數(shù)據(jù)庫(kù)最大的計(jì)算系統(tǒng)之一，具有下列顯著優(yōu)點(diǎn)：FactSage的熱力學(xué)數(shù)據(jù)包括數(shù)千種純物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)百種金屬溶液、氧化物液相與固相溶液、锍、熔鹽、水溶液等溶液數(shù)據(jù)庫(kù)，并可以自動(dòng)使用這些數(shù)據(jù)；計(jì)算功能強(qiáng)大，除多元多相平衡計(jì)算外，還可進(jìn)行相圖、優(yōu)勢(shì)區(qū)圖、電位-pH圖的計(jì)算與繪制，熱力學(xué)優(yōu)化、作圖處理等。筆者在講授相關(guān)章節(jié)的物理化學(xué)問(wèn)題時(shí)，可借助FactSage軟件來(lái)分析和講解其還原過(guò)程。比如：在講授鈦鐵礦的選擇性還原時(shí)，通過(guò)FactSage軟件的熱力學(xué)計(jì)算，直觀(guān)地向同學(xué)們展示配碳量、溫度及添加劑等對(duì)其還原的影響；對(duì)于鈦鐵礦及高鈦渣的物理性質(zhì)、海綿鈦的生產(chǎn)以及氯化法生產(chǎn)鈦白過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)，同樣可以借助FactSage軟件形象而直觀(guān)地展示給同學(xué)們，加深了同學(xué)們對(duì)鈦冶金過(guò)程的物理化學(xué)理解，激發(fā)了學(xué)生對(duì)“鈦冶金”的認(rèn)識(shí)及興趣。

五、結(jié)束語(yǔ)

課堂教學(xué)仍然是本科教育培養(yǎng)學(xué)生的主要途徑，其教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響著培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量。作為“鈦冶金”課程授課教師應(yīng)努力以知識(shí)、能力和素質(zhì)等方面為切入點(diǎn)，積極轉(zhuǎn)變教學(xué)思想，探索有效的教學(xué)方式和方法，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)的社會(huì)主義事業(yè)建設(shè)人才不斷努力。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)；檢測(cè)

1.緒論

建筑結(jié)構(gòu)一般都處在一定的服役環(huán)境條件下，由于混凝土結(jié)構(gòu)物自身性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載條件及其所處的外部環(huán)境條件的影響，建筑物隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生不同程度的損傷與劣化。為了確保既有建筑維修、改造工作科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性，并確保維修改造后的建筑的可靠性，對(duì)既有建筑的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行性能檢測(cè)和評(píng)估非常必要。通過(guò)結(jié)構(gòu)檢測(cè)，能用定量的方法科學(xué)地評(píng)定各種結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的質(zhì)量，是對(duì)既有建筑物性能評(píng)估以及相關(guān)后續(xù)處理的主要依據(jù)和基礎(chǔ)。因此，既有建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測(cè)意義重大。

2.引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷的主要因素分析

針對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)物中的混凝土結(jié)構(gòu)而言，從產(chǎn)生損傷的直接原因來(lái)看，可以將混凝土損傷原因分為內(nèi)部原因與外部原因。內(nèi)部原因是指混凝土自身的一些缺陷以及組成材料等的不足。產(chǎn)生損傷的外部原因主要包括荷載、自然環(huán)境以及使用環(huán)境引起的劣化，可分為一般環(huán)境、特殊環(huán)境及災(zāi)害環(huán)境。一般環(huán)境中的二氧化碳、環(huán)境溫度與環(huán)境濕度、酸雨等將使混凝土中性化，并使其中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕，而環(huán)境溫度與環(huán)境濕度等則是影響鋼筋銹蝕的最主要因素；特殊環(huán)境中的酸、堿、鹽是導(dǎo)致混凝土組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生劣化及鋼筋銹蝕破壞的最主要原因，如沿海地區(qū)的鹽害、寒冷地區(qū)的凍害、腐蝕性土壤及工業(yè)環(huán)境中的酸堿腐蝕等；災(zāi)害環(huán)境主要指地震、火災(zāi)等對(duì)結(jié)構(gòu)造成的偶發(fā)損傷，這種損傷與環(huán)境損傷等因素的共同作用，也將使結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間劣化。顯然，建筑物中混凝土結(jié)構(gòu)的損傷往往是這些因素綜合作用的結(jié)果。歸結(jié)起來(lái)，既有建筑物中混凝土結(jié)構(gòu)損傷的劣化現(xiàn)象主要有以下幾種類(lèi)型：

2.1混凝土的碳化及其它腐蝕劣化

混凝土的碳化（也稱(chēng)中性化）是混凝土中的氫氧化鈣水化產(chǎn)物與環(huán)境中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3的過(guò)程，它使混凝土的堿度降低，從而失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，是一般大氣環(huán)境下混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕的前提條件。混凝土的碳化是建筑物最為典型的劣化特征。此外，在一些特殊的環(huán)境中，如在處于潮濕寒冷地區(qū)的建筑物，基礎(chǔ)部分會(huì)發(fā)生凍融作用下的破壞；處于沿海或鹽堿地區(qū)的建筑物，由于各類(lèi)鹽的物理、化學(xué)侵蝕作用而使得混凝土劣化甚至破壞。在上述因素的作用下，不僅混凝土自身性能發(fā)生劣化，也造成混凝土內(nèi)部鋼筋更直接地暴露在腐蝕環(huán)境中，加速了腐蝕過(guò)程。

2.2鋼筋銹蝕

混凝土碳化后，在適當(dāng)?shù)臈l件下鋼筋產(chǎn)生銹蝕。另外，有Cl-存在時(shí)（如在海洋環(huán)境、工業(yè)建筑的鹽環(huán)境、混凝土中摻加氯鹽及除冰鹽的路橋等），即使混凝土仍保持強(qiáng)堿性，鋼筋也會(huì)發(fā)生銹蝕。鋼筋發(fā)生銹蝕后，結(jié)構(gòu)物的性能將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的降低，若不及時(shí)采取措施，將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

2.3混凝土裂縫

在眾多因素（如混凝土收縮、溫度應(yīng)力、地基的不均勻沉降、荷載應(yīng)力等）的綜合作用下，很可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫；另外，混凝土內(nèi)部由于物理、化學(xué)作用等原因產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，也是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因。如，混凝土中的鋼筋銹蝕產(chǎn)生膨脹性產(chǎn)物將導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生沿筋的縱向裂縫；混凝土凍融、堿一集料反應(yīng)、鹽結(jié)晶等也能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.4混凝土、鋼筋強(qiáng)度降低

隨結(jié)構(gòu)服役時(shí)間的增長(zhǎng)，在各種環(huán)境綜合作用下，混凝土及其中的鋼筋的強(qiáng)度（力學(xué)性能）將產(chǎn)生下降。混凝土強(qiáng)度的劣化主要受使用環(huán)境的影響，如一般大氣環(huán)境下混凝土強(qiáng)度在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間以后才開(kāi)始下降，而海洋環(huán)境的混凝土強(qiáng)度在30年時(shí)約降低50%。鋼筋銹蝕使得其橫切斷面積減小，力學(xué)性能顯著下降。

2.5結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的過(guò)大變形

主要是荷載作用下（包括振動(dòng)與疲勞）梁、板的過(guò)大變形及地基不均勻沉降引起的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生過(guò)大變形。

3.混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)的主要內(nèi)容和檢測(cè)技術(shù)

3.1強(qiáng)度檢測(cè)

在對(duì)建筑物鑒定和加固改造時(shí)，構(gòu)件材料強(qiáng)度的測(cè)試是必不可少的項(xiàng)目。構(gòu)件材料強(qiáng)度的檢測(cè)包括混凝土強(qiáng)度、鋼材強(qiáng)度、砂漿強(qiáng)度、磚的強(qiáng)度、砌體強(qiáng)度和木材強(qiáng)度等?；炷翉?qiáng)度的檢測(cè)是國(guó)內(nèi)外發(fā)展較早的檢測(cè)項(xiàng)目，也是公認(rèn)比較成熟的技術(shù)。

目前常用的混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)方法有回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、后裝拔出法、貫入法和沖擊回波法等，盡管關(guān)于混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)方法比較多，但在實(shí)際檢測(cè)實(shí)踐中采用較多的是回彈法和鉆芯法或經(jīng)鉆芯修正的回彈一鉆芯綜合方法?？梢哉f(shuō)，有了這兩種方法的結(jié)合，混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)問(wèn)題可以基本上得到解決。關(guān)于混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)不應(yīng)是開(kāi)發(fā)新的更準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，而是充分運(yùn)用已有的技術(shù)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，解決已有建筑物檢測(cè)中的難題。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，每當(dāng)一項(xiàng)新的混凝土強(qiáng)度測(cè)試技術(shù)問(wèn)世時(shí)，人們都在更準(zhǔn)確方面對(duì)其抱有過(guò)高的期望。但事與愿違，隨著該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，其不準(zhǔn)確的問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)，實(shí)際上，開(kāi)發(fā)更準(zhǔn)確的檢測(cè)方法也是不現(xiàn)實(shí)的。在構(gòu)件混凝土強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，確實(shí)有一些問(wèn)題需要解決。

3.2缺陷檢測(cè)

混凝土結(jié)構(gòu)的缺陷可分成混凝土缺陷和混凝土中埋入件的缺陷。

3.2.1混凝土缺陷

混凝土缺陷包括酥松、漏振、蜂窩、狗洞和裂縫等，對(duì)于這類(lèi)缺陷，國(guó)內(nèi)雖然已有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于某些構(gòu)件，目前尚無(wú)合適的測(cè)試方法，如大體積混凝土，特別是高層建筑基礎(chǔ)中的大體積、密配筋構(gòu)件極易出現(xiàn)混凝土缺陷。對(duì)于這些構(gòu)件缺陷的測(cè)試尚需進(jìn)行研究。國(guó)內(nèi)外正在進(jìn)行一些測(cè)試方法的研究和工程實(shí)踐。雷達(dá)波法、沖擊回波法和滲透法是目前得到較好發(fā)展的測(cè)試方法。

3.2.2混凝土中埋入件的缺陷

主要是預(yù)應(yīng)力管道灌漿飽滿(mǎn)程度的測(cè)試。一些國(guó)家的規(guī)范已規(guī)定，凡是后張預(yù)應(yīng)力管道都應(yīng)進(jìn)行灌漿飽滿(mǎn)程度的檢測(cè)。我國(guó)正在修訂的有關(guān)規(guī)范也有此項(xiàng)要求。因此，無(wú)論是在施工工程還是已有建筑或橋梁都面臨這個(gè)問(wèn)題。

3.3鋼筋配置

鋼筋配置情況測(cè)試主要是混凝土構(gòu)件的鋼筋。目前主要采用電磁感應(yīng)法和雷達(dá)波法測(cè)定構(gòu)件中的鋼筋，其中雷達(dá)波法測(cè)試速度較快，電磁感應(yīng)法測(cè)試速度相對(duì)較慢。這兩種方法都不能準(zhǔn)確地測(cè)試鋼筋直徑，當(dāng)需要鋼筋直徑準(zhǔn)確數(shù)值時(shí)，必須結(jié)合開(kāi)鑿實(shí)地檢查；另一方面，這兩種測(cè)試方法均不能測(cè)定節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼筋和構(gòu)件中鋼筋的連接情況。

因此，研發(fā)能夠測(cè)試鋼筋節(jié)點(diǎn)、接連情況且測(cè)試精度較高的儀器具有很大的必要性，應(yīng)用潛力巨大。

3.4構(gòu)件損傷

構(gòu)件的損傷情況包括鋼材的銹蝕量、混凝土和砌體構(gòu)件表面的腐蝕損失量和災(zāi)害損傷程度等，構(gòu)件的損傷情況關(guān)系到構(gòu)件承載力。鋼筋銹蝕的定性測(cè)試方法主要有電化學(xué)方法，混凝土的腐蝕情況測(cè)試還沒(méi)有合適的無(wú)損檢測(cè)方法。目前，鋼筋銹蝕、混凝土腐蝕情況的定量檢測(cè)方法主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察與測(cè)量來(lái)完成。

4.基于結(jié)構(gòu)檢測(cè)的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量提高措施

4.1裂縫修補(bǔ)

修補(bǔ)裂縫的目的在于使結(jié)構(gòu)因開(kāi)裂而降低的功能和耐久性得以恢復(fù)，裂縫修補(bǔ)方法主要有表面處理法、灌漿法及填充法等，分別適用于不同目的、原因及寬度的裂縫修補(bǔ)。表面處理法是針對(duì)微細(xì)裂縫；灌漿法用于裂縫寬度較小、深度較深的裂縫修補(bǔ)，尤其是受力裂縫的修補(bǔ)；化學(xué)灌漿法能較好地粘結(jié)并增強(qiáng)構(gòu)件的整體性，可使構(gòu)件恢復(fù)使用功能，提高耐久性，達(dá)到防銹補(bǔ)強(qiáng)的目的，常用來(lái)修補(bǔ)水池、水塔、水壩等結(jié)構(gòu)的裂縫，以及因鋼筋銹蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性降低的構(gòu)件；填充法又稱(chēng)鑿槽法，將裂縫鑿成“U”型或“V”型，然后填各種修補(bǔ)材料，適用于數(shù)量較少的寬大裂縫及鋼筋銹蝕所產(chǎn)生的裂縫修補(bǔ)。

4.2混凝土構(gòu)件加固

混凝土構(gòu)件的加固是最常見(jiàn)的加固工作，國(guó)內(nèi)制訂了《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》，該規(guī)范中包括了擴(kuò)大截面法、干式外包鋼法、濕式外包鋼法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法、化學(xué)灌漿法、粘鋼法和裂縫修補(bǔ)法。除了傳統(tǒng)的擴(kuò)大截面法、外包鋼法外，國(guó)內(nèi)使用廣泛的還有噴射混凝土加固技術(shù)、預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)、粘鋼板加固技術(shù)、粘貼玻璃鋼板加固技術(shù)、纏繞鋼絲法加固技術(shù)、對(duì)接板的疊合加固方法等，該規(guī)范的實(shí)施對(duì)國(guó)內(nèi)加固事業(yè)起到極大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳，羅躍綱，白秉三，等編著.結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)與智能診斷，北京：中國(guó)科學(xué)出版社，2001.

[2]卜良桃，王濟(jì)川，編著.建筑結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)與施工.長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2002.

篇9

關(guān)鍵詞：巖溶；公路選線(xiàn)；路基設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

Abstract: this article through the project example discusses the highway through the karst area and location of the main principles and main points of the roadbed design, and discusses the karst development conditions and influence factors, in the karst area highway construction shall be fully understand route through the area of karst development degree and karst forms of spatial distribution law, in order to avoid or control effect of the subgrade stability karst disease.

Keywords: karst; Route selection; The roadbed design; points

中圖分類(lèi)號(hào)： U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013）

一、緒論

我省石灰?guī)r分布比較廣泛，由于它在流水的長(zhǎng)期溶解和剝蝕作用下，產(chǎn)生特殊的地貌形態(tài)和水文地質(zhì)現(xiàn)象，統(tǒng)稱(chēng)為巖溶，在巖溶地區(qū)修建公路，路基經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如下問(wèn)題

1、由于地下巖溶水的活動(dòng)，或因地面水的消水洞穴阻塞，導(dǎo)致路基基底冒水、水淹路基、水沖路基以及隧道涌水等病害；

2、由于地下洞穴頂板的坍塌，引起位于其上的路基及其附屬構(gòu)造物發(fā)生坍塌、下沉或開(kāi)裂。

因此在巖溶地區(qū)修建公路應(yīng)全面了解路線(xiàn)通過(guò)地帶巖溶發(fā)育的程度和巖溶形態(tài)的空間分布規(guī)律，以便避讓或防治影響路基穩(wěn)定的巖溶病害。

二、巖溶發(fā)育的條件及影響因素

巖石和流水是巖溶發(fā)育的兩個(gè)基本條件

A、巖石

（1）巖石的可溶性

碳酸鹽類(lèi)的巖石，其溶蝕強(qiáng)度一般是由石灰?guī)r向白云巖、泥灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r一次遞減，巖石的組織結(jié)構(gòu)不同，巖溶的強(qiáng)度亦不同。粗顆粒的巖石比細(xì)顆粒的容易遭到溶蝕。在碳酸鹽類(lèi)巖層與硫化礦體（如黃鐵礦等）相接觸處，因硫化礦體易于氧化而產(chǎn)生大量的硫酸根離子，具有較大的溶蝕性，所以巖溶發(fā)育強(qiáng)烈。

（2）巖石的透水性

巖石的透水性取決于巖石的裂隙和孔隙，但裂隙的透水性比孔隙的透水性更為重要。較為純凈的石灰?guī)r相對(duì)隔水層少的厚層塊狀巖石剛性較強(qiáng)，裂隙多張開(kāi)，透水性強(qiáng)，溶蝕強(qiáng)度也較強(qiáng)；泥質(zhì)灰?guī)r相對(duì)隔水層多的薄層巖石，剛性較弱，裂隙多密閉，透水性差，在溶蝕過(guò)程中并產(chǎn)生蝕余粘土物質(zhì)，容易填塞裂隙，因而溶蝕強(qiáng)度較弱。

孔隙度主要通過(guò)增大水流與巖石的接觸面積，對(duì)巖石的強(qiáng)度發(fā)生影響。巖石的巖溶程度和透水性是相互助長(zhǎng)的，巖溶化程度越高，透水性就越強(qiáng)。

B、流水

（1）水的溶蝕性

水的溶蝕性主要取決于含酸性。水中有酸才具有溶解可溶性巖石的能力。自然界的二氧化碳（CO2）,溶于水中水中生產(chǎn)碳酸（H2CO3），與石灰?guī)r（CaC3）相遇后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)CaC3+H2CO3==Ca+2HCO3，石灰?guī)r被溶解成易溶的重碳酸鈣，隨著流水而帶走。在巖溶過(guò)程中，巖石的溶蝕大于物質(zhì)的重新沉淀，因而在巖體中形成了各種各樣的空洞，為機(jī)械侵蝕和重力坍塌創(chuàng)造了條件。

除了碳酸外，其它無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸都可溶蝕碳酸鹽類(lèi)的巖石。水的溶蝕性在不同的氣候帶中是不相同的。如濕潤(rùn)熱帶的溶蝕強(qiáng)度大于干旱氣候帶的71倍，大于濕潤(rùn)溫帶的7倍，大于寒冷氣候帶的11倍。

（2）水的流動(dòng)性

主要取決于降水量和水流通道的形態(tài)、規(guī)模、數(shù)量以及連同情況。巖溶水的一個(gè)重要補(bǔ)給來(lái)源于大氣降水。降水多者，垂直循環(huán)交替快，溶蝕強(qiáng)度顯著加強(qiáng)；降水少者，垂直循環(huán)交替差，溶蝕強(qiáng)度顯著減弱。

巖溶水的流動(dòng)通道有孔隙、裂隙和溶洞等。通道的形態(tài)、規(guī)模和數(shù)量以及連同情況，控制著巖溶水流動(dòng)的坡降、速度、流量和流向，即影響巖溶水的交替強(qiáng)度。水流交替強(qiáng)度大，溶蝕能力強(qiáng)，巖溶就發(fā)育，巖溶越發(fā)育，巖溶水的流動(dòng)性就越好。

三、巖溶地區(qū)公路選線(xiàn)的主要原則

在巖溶地區(qū)進(jìn)行公路選線(xiàn)，必須認(rèn)真勘測(cè)調(diào)查，全面比較，避重就輕，防害興利。首先要從地址條件上弄清楚巖溶的發(fā)展規(guī)律和分布情況，在選線(xiàn)時(shí)慎重確定路線(xiàn)的布局和位置。一般情況下，對(duì)局部嚴(yán)重且不易搞清楚的巖溶地段，盡量設(shè)法避繞；對(duì)不太嚴(yán)重的中小型巖溶地段，可以選擇其最窄的。易于采取措施的地方通過(guò)。實(shí)例（如圖1―1所示）：

某路線(xiàn)有左岸何右岸的比選方案，左岸線(xiàn)路順直，占農(nóng)田較少，但該岸有許多發(fā)育的溶洞，且洞內(nèi)坍塌嚴(yán)重，遇到暴雨時(shí)有五處涌水成河，而且這一帶埋藏的溶洞一時(shí)不易搞清楚，經(jīng)研究比較，采取路線(xiàn)走右岸通過(guò)頁(yè)巖地區(qū)的方案，避開(kāi)溶洞嚴(yán)重的地區(qū)。

根據(jù)巖溶發(fā)展的規(guī)律和巖溶帶的分布規(guī)律，在選線(xiàn)中應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：

1、在可溶性巖石分布區(qū)，路線(xiàn)宜選擇在溶蝕強(qiáng)度較低的巖石地區(qū)通過(guò)，因?yàn)檫@些地方的巖溶發(fā)育程度往往較弱；

2、在通過(guò)可溶性巖石分布地區(qū)時(shí)，路線(xiàn)方向不宜與巖層構(gòu)造線(xiàn)方向平行，而應(yīng)與之斜角或垂直通過(guò)，因?yàn)榘岛拥闹饕ㄟ^(guò)方向多平行于巖層構(gòu)造線(xiàn)方向。

3、在巖溶地區(qū)，路線(xiàn)因避開(kāi)較大的斷層破碎帶，或使路線(xiàn)方向與其呈直交或斜交，以避免或減少由于斷層帶巖石破碎、巖溶發(fā)育強(qiáng)烈和巖溶水豐富而威脅到路基的穩(wěn)定性。

4、路線(xiàn)應(yīng)盡可能避開(kāi)可溶巖與非可溶巖相接觸的地帶，因?yàn)檫@種地帶有利于地下水的活動(dòng)，巖溶發(fā)育比較強(qiáng)烈

5、路線(xiàn)應(yīng)盡可能避開(kāi)碳酸鹽類(lèi)巖石同某些金屬礦床相接觸的地帶，因?yàn)檫@些地帶巖溶發(fā)育比較強(qiáng)烈。

四、巖溶地區(qū)路基設(shè)計(jì)實(shí)例

巖溶地區(qū)路基設(shè)計(jì)主要是影響路基穩(wěn)定性的巖溶和巖溶水進(jìn)行預(yù)防和處治。實(shí)踐證明，如果不加處理或處理不當(dāng)，不僅會(huì)影響工程計(jì)劃方案發(fā)生變更，延長(zhǎng)施工期限，造成浪費(fèi)，威脅行車(chē)安全。因此合理的路基設(shè)計(jì)措施是非常重要的。以下結(jié)合實(shí)際用案例說(shuō)明。

（一）處理措施

1、疏導(dǎo)

對(duì)巖溶水宜以疏導(dǎo)為主，采取因地制宜，因勢(shì)利導(dǎo)的方法，不宜堵塞。疏導(dǎo)建筑物一般，采用明溝、泄水洞等。例1，巖溶泉出露于某公路的右上方石灰?guī)r陡坡處，為間歇性裂隙懸掛泉，旱季枯歇，雨季流量加大，在路側(cè)砌筑一座5*1.5*1.5米的蓄水池后，把水?dāng)r蓄引入邊溝排到下游涵洞流出，多年來(lái)路基穩(wěn)定。而左側(cè)的簡(jiǎn)易公路只挖有邊溝排水，雨季巖溶水浸泡公路，漫過(guò)路面，致使路基收到嚴(yán)重破壞。

2、跨越

路線(xiàn)通過(guò)巖溶洞或巖溶水時(shí)，如跨越和施工條件較好，可采用跨越的辦。橋梁跨越適用于流量較大的暗河、冒水洞或消水洞等。涵洞跨越適用于一般巖溶泉。在跨越季節(jié)性或經(jīng)常性積水而水太深的溶蝕洼地時(shí)，可采用片石透水路堤。例如圖1―2所示，

某路線(xiàn)通過(guò)溶蝕洼地，有三條來(lái)自暗河的水流，交匯于龍門(mén)洞前的深溝，由此轉(zhuǎn)入暗河排出。路線(xiàn)曾于龍門(mén)暗河出露處設(shè)一單孔小橋跨過(guò)，路堤高出龍門(mén)洞口2米。由于雨季暗河與地表的流量大于排泄量，導(dǎo)致洼地積水，淹沒(méi)龍門(mén)橋和路堤，中斷交通。后加高路堤至4.7米，并改建為一孔25米石拱橋跨過(guò)，才消除了水淹問(wèn)題。

3、加固

為了防止基底溶洞的坍塌及巖溶水的滲漏，經(jīng)常采用加固方法。

（1）洞徑大，洞內(nèi)施工條件好時(shí)，可采用漿砌片石支墻。支柱及碼砌片石垛等加固。如需保持洞內(nèi)水流通暢，可在支撐工程間設(shè)置涵管排水。

（2）深而小的涵洞不便于洞內(nèi)加固辦法時(shí)，可采用石蓋板涵加固。

（3）對(duì)洞徑小、頂板薄或巖層破碎的的溶洞，可采用爆破頂板用片石回填的辦法，如溶洞較深或保持排水者，可采用拱跨或板跨辦法。

（4）出露于路基表面或構(gòu)造物基底的溶洞，如需換土或加固時(shí)，對(duì)較淺的全部換填碎、片石；對(duì)較深的可采用部分換填的辦法，換填厚度根據(jù)需要而定。對(duì)路基范圍內(nèi)的地表塌陷，因查明原因，以便采取相應(yīng)的措施處理。如基巖未出露處，可采用粘土回填夯實(shí)；如基巖出露并見(jiàn)到空洞洞口時(shí)，可先用大塊石頭堵塞洞口，再用粘土回填土洞。

4、堵塞

對(duì)路塹邊坡上的溶洞，如影響到邊坡的穩(wěn)定性時(shí)，洞內(nèi)可用片石堵塞，洞外用干砌片石鋪砌、砂漿勾縫，或漿砌片石封閉。如溶洞靠近邊溝時(shí)，淺的溶洞可按上述辦法堵塞封閉，深的溶洞填砌不易，可用鋼筋混凝土板封閉，同時(shí)應(yīng)防止邊溝水的滲漏。

五、結(jié)束語(yǔ)

篇10

微膠囊技術(shù)是指以天然或合成的高分子材料作為囊壁，通過(guò)化學(xué)法、物理法或物理化學(xué)法將固體或液體材料包囊成直徑為1-5000µm [1]的微小囊狀物的技術(shù)。微膠囊的優(yōu)勢(shì)在于形成微膠囊時(shí)，囊心被包覆而與外界環(huán)境隔離，它的性質(zhì)幾乎能毫無(wú)影響的被保留下來(lái)，微囊的囊膜具有透膜或半透膜的特性，因此其所包含的囊心物質(zhì)可借壓力、pH值、酶解、溫度或提取等一系列方法完全釋放出來(lái)[2—3]。

1.1 微膠囊技術(shù)的作用[4—7]

無(wú)論物質(zhì)具有親水性還是具有親油性，大多數(shù)氣體、液體、固體、甚至具有生命活性的細(xì)菌、酶等均可以被包囊。廣義地說(shuō)，微膠囊具有改善和提高物質(zhì)外觀(guān)及其性質(zhì)的能力。

上述功能使得微膠囊化成為許多工業(yè)領(lǐng)域中的一種有效的商品化方法，具體可主要分為7個(gè)方面。

1.1.1 改善物質(zhì)的物理性質(zhì)

    改變物質(zhì)的狀態(tài):將液態(tài)物質(zhì)或氣態(tài)物質(zhì)微膠囊化后，可得到微細(xì)的粉狀物質(zhì)，在外形及使用上具有固體特征，但其內(nèi)部仍然是液體或氣體，因而仍具有原來(lái)液體或氣體的性質(zhì)。

    改變物質(zhì)的質(zhì)量和體積：物質(zhì)的表觀(guān)密度經(jīng)微膠囊化后可以變小，也可制成含有空氣或空心的微膠囊而使體積增大。

    改變物質(zhì)的性能：通過(guò)微膠囊化可以改變物質(zhì)對(duì)所處介質(zhì)的親和性，常用的方法是將疏水性藥物用親水性壁材微膠囊化，使其變得親水。

1.1.2 控制釋放

在可以人為控制的條件下，微膠囊中活性組分的釋放可以采用立即釋放、延時(shí)釋放等各種釋放方式。

緩釋?zhuān)簩⒁恍┧幬锘蚧钚晕镔|(zhì)制成微膠囊后，不但方便口服或注射，更重要的是能使藥物緩慢釋放，使藥效持久，從而可減少服用次數(shù)和服用量，減少生理副作用。

1.1.3隔離活性成分

微膠囊化后囊壁可以將囊內(nèi)外物質(zhì)隔離，故能阻止活性物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在醫(yī)藥中，可將藥物與其他敏感物質(zhì)隔離，如紅霉素遇酸易變質(zhì)，微膠囊化后可在一定時(shí)間內(nèi)避免與胃液接觸，從而使其保持活性。

1.1.4 改善穩(wěn)定性

易揮發(fā)、易氧化、光敏性和熱敏性的物質(zhì)經(jīng)微膠囊化后，可避免直接與光、熱或空氣接觸，抑制其揮發(fā)，氧化，降低光(熱)敏性。有些物質(zhì)很容易受氧氣、溫度、水分、紫外等各種環(huán)境因素的影響，通過(guò)微囊化，使囊心物與外界環(huán)境相隔離。在食品、化妝品和洗滌劑行業(yè)中，經(jīng)常將香料、香精微膠囊化，以降低其揮發(fā)性，保持長(zhǎng)久散發(fā)香氣。

1.1.5降低對(duì)健康的危害、減少毒副作用

   硫酸亞鐵、阿司匹林等藥物包囊后可以通過(guò)控制向消化系統(tǒng)得釋放速度來(lái)減輕腸胃副作用。長(zhǎng)期服用氨節(jié)青霉素對(duì)人體有嚴(yán)重的副作用，微膠囊化可彌補(bǔ)這一缺陷；抗癌藥物化療劑一般用甲基乙二醛，但對(duì)人體毒性大，微膠囊化后可以迅速?gòu)捏w內(nèi)排出，降低副作用。對(duì)于制藥工業(yè)來(lái)說(shuō)，就可以采用微膠囊技術(shù)來(lái)制造靶制劑，達(dá)到定向釋放的效果。

1.1.6屏蔽味道和氣味

微膠囊化可以用于掩飾某些化合物的令人不愉快地味道?？股鼗前奉?lèi)藥物苦味太大，微膠囊化可掩蓋其苦味。氨基酸有維持機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的氨平衡功能，能治療肝病及乙基砷、苯中毒，但其奇特的臭味使人難以接受，微膠囊化后，就可掩蓋其臭味將有色澤和氣味的中草藥液微膠囊化后，可以掩蔽服用時(shí)的不良味道。

1.1.7 用于特殊目的的不相容物質(zhì)的分離

微膠囊化后可以隔離各種成分，阻止活性成分之間的反應(yīng)。故可以將兩者一起保存。但是當(dāng)微膠囊破碎以后兩者就能進(jìn)行反應(yīng)?？梢赃_(dá)到某些特殊的目的。

1.1.8 菌體微膠囊的特點(diǎn)

對(duì)于制備菌體微膠囊，最主要的就是防止外界不良條件對(duì)菌體的破壞以提高菌體的穩(wěn)定性，提高菌體的保存時(shí)間。一些菌體，在環(huán)境中受到不良環(huán)境的影響（紫外線(xiàn)、pH等）其存活率很低。而通過(guò)微膠囊技術(shù)可以將菌體與不良環(huán)境隔離，達(dá)到提高菌體穩(wěn)定性的作用。

例如胃中的pH只有1.8左右，對(duì)枯草芽孢桿菌活性具有比較大的破壞。而制成微膠囊可以減少胃酸與菌體的接觸，提高菌體的穩(wěn)定性[8]。

另外通過(guò)微膠囊技術(shù)將菌體包埋，使得菌體某些不良的氣味難以釋放到外界，而達(dá)到容易口服等的效果。

1.2 微膠囊的制備方法

微膠囊制備方法通常根據(jù)其性質(zhì)、囊壁形成的機(jī)制和成囊條件分為物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)法等3大類(lèi)[9]。在每大類(lèi)方法中依據(jù)不同的操作工藝又可進(jìn)一步分成若干種制備方法。各種制備方法都具有各自的特點(diǎn)、適用范圍和適用對(duì)象，現(xiàn)將各種微膠囊制備方法歸納如表1所示。

表1 物理法制備微膠囊

方法               工藝特點(diǎn)               優(yōu)缺點(diǎn)                適用范圍

噴霧干燥法    芯材均勻分散于壁材溶液中，     優(yōu)點(diǎn)：處理量大，     適于熱敏性、疏水                                        

          經(jīng)霧化器霧化成小液滴使溶液       適宜工業(yè)化生產(chǎn)     性、親水性及與                                          

          壁材的溶劑迅速蒸發(fā)凝固成凝     缺點(diǎn)：包埋率低，     水反應(yīng)的物質(zhì)。                                                        

          固成微膠囊。                     設(shè)備大，價(jià)格高，                                     

                                           耗能大等。                      

噴霧冷卻法   芯材均勻分散于壁材中，加熱     優(yōu)點(diǎn)：對(duì)水溶性風(fēng)味物  敏感性物質(zhì)、食品                                                                     

         熔融后迅速降溫凝固成微膠囊。      質(zhì)具有良好的緩釋   添加劑、油脂等。                                                          

                                           和保護(hù)作用。                                

  擠壓法      糖類(lèi)物，然后通過(guò)壓力將其擠   優(yōu)點(diǎn)：防止風(fēng)味物質(zhì)揮發(fā)  適于熱敏感性芯材   

              入冷卻介質(zhì)中，迅速脫水降溫，                                                                                  

              形成玻璃態(tài)微膠囊。            缺點(diǎn)：產(chǎn)率低。                                                           

包絡(luò)接合法  先將芯材與壁材各制成帶相反    優(yōu)點(diǎn)：干燥下產(chǎn)品穩(wěn)定。  油脂等物質(zhì)。                                           

         電荷的氣溶膠微粒，而后使它                                                                           

         們相遇，通過(guò)靜電吸引凝結(jié)成                                                                     

         微膠囊。                                                                             溶劑蒸發(fā)法  芯材、壁材依次分散于有機(jī)相      優(yōu)點(diǎn)：操作方便，可以   適于非水溶             

        中，加熱使溶劑蒸發(fā)，壁材析       大規(guī)模生產(chǎn)。          性聚合物對(duì)活                    

        出而成微膠囊。                                         性物質(zhì)的包裹                             

物理化學(xué)法的共同特點(diǎn)是改變條件使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉出來(lái)，并將囊心包覆形成微膠囊。即通過(guò)改變溫度、pH值、加入電解質(zhì)等，使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉，并將芯材包覆形成微膠囊。凝聚法又稱(chēng)相分離法，根據(jù)芯材的水溶性不同可分為水相分離法;依據(jù)凝聚機(jī)理的不同又分為單凝聚法和復(fù)凝聚法?；瘜W(xué)方法和物理化學(xué)方法一般通過(guò)反應(yīng)釜即可進(jìn)行，因此應(yīng)用較多，見(jiàn)表2。

表2 物理法制備微膠囊

方法                工藝特點(diǎn)                    優(yōu)缺點(diǎn)            適用范圍

界面聚合法     將兩種帶有不同活性基團(tuán)  優(yōu)點(diǎn)：包封率高，能很好的  適于活性物                                                            

                  的單體分別溶解在互不相        保護(hù)活性物質(zhì)。      質(zhì)。                                          

                  溶的溶劑中，當(dāng)一種溶液  缺點(diǎn)：要求被包裹物能耐酸                                                       

                  被溶解在另一種溶液中時(shí)，      堿性，不能與單體發(fā)                                                   

                  兩種溶液中的界面會(huì)形成        生反應(yīng)，并對(duì)多余單                                                 

                  聚合物膜 。                    體要認(rèn)真對(duì)待。                                    

   原位聚合法     單體、引發(fā)劑或催化劑以  缺點(diǎn)：要求單體是可溶的，  適于氣態(tài)、液                                                             

                  原位處于介質(zhì)中，加入單        而聚合物是不可溶的。態(tài)，水溶性和                                    

                  體的非溶劑使單體沉積在                           油溶性的單體                 

                  原位顆粒表面上，引發(fā)聚                                              

                  集形成微膠囊。                                                         

   銳孔法         聚合物溶解，加入活性物  優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，不使用有  適于對(duì)紫外光                                                                      

                  質(zhì)分散其中，將分散液用        溶劑。無(wú)需高速攪拌，敏感的物質(zhì)。                                                               

                  銳孔裝置加到另一液體中        微膠囊機(jī)械性好。                                                          

                  膠囊析出。                                                                    

1.2.1微膠囊芯材

芯材是微膠囊中起主要功能的物質(zhì)。它可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是固一液、液一液、固一固或氣一液混合物。根據(jù)不同的行業(yè)，不同的用途，芯材有不同的選擇。它可以是化工產(chǎn)品、醫(yī)藥用品，也可以是食品添加劑或是食品的天然組份?，F(xiàn)己用作芯材的物質(zhì)有：膠粘劑、催化劑、除垢劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、油墨、涂料、染料、顏料、溶劑、液晶、金屬單體、油脂、香料等。微生物作為一類(lèi)特殊的活性物質(zhì)，也開(kāi)始廣泛用于芯材，發(fā)揮其特有的功效。表3為常用的微膠囊的芯材[10]。

表3 常用的囊芯材料

類(lèi)別                                    物質(zhì)

食品                              油、脂肪、調(diào)味品、香料

藥物                              阿司匹林、維生素、氨基酸

香料                              香精、薄荷油、專(zhuān)用組分

農(nóng)藥                              殺蟲(chóng)劑、除草劑、肥料

色素                              燃料顏料、無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙的無(wú)色染料

生物品                  細(xì)胞、酵母、酶、血紅蛋白、病毒、纖維素

其他                    相變材料、無(wú)機(jī)粉體、金屬、粘土、纖維素

1.2.2壁材（囊材）

制作微膠囊可用的壁材很多，一般為天然高分子材料或有機(jī)合成材料，可以是親水性的或疏水性的高分子材料，也可以是無(wú)機(jī)化合物。這些材料的最大特點(diǎn)是具有一定的成膜性，且在常溫下比較穩(wěn)定[11]。表4為常用的壁材[12]。

表4 常用的囊材材料

類(lèi)別                  物質(zhì)                       優(yōu)勢(shì)

天然高分子材料        明膠、阿拉伯膠、淀粉、果膠     穩(wěn)定性好、成膜性好、生

                      糊精、海藻酸鈉鹽、糖類(lèi)         物相容性好、力學(xué)性能差

合成高分子材料        羧甲基纖維素、甲基纖維素、    

                      乙基纖維素、聚乙烯、聚苯乙      成膜性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、

烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、     生物相容性差

聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰

胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯    成膜性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、

無(wú)機(jī)材料              銅、鎳、銀、呂、硅酸鹽、玻璃、 生物相容性差

                      陶瓷 

天然高分子材料是最常用的囊材與載體材料，因其穩(wěn)定、無(wú)毒、成膜性或成球性較好。目前在飼料行業(yè)應(yīng)用較多的有明膠、海藻酸、氫化植物油等。

(1)明膠：明膠是氨基酸與膚交聯(lián)形成的直鏈聚合物，通常平均相對(duì)分子質(zhì)量在1500-2500之間?？缮锝到猓瑤缀鯚o(wú)抗原性，用作微囊的用量為20-100g/L，用作微球的量可達(dá)200g/L以上。

(2)海藻酸鹽：系多糖化合物，常用稀堿從褐藻中提取而得。海藻酸鈉可溶于不同溫度的水中，不溶于乙醇、乙醚及其它有機(jī)溶劑；不同相對(duì)分子質(zhì)量的粘度有差異?？膳c甲殼素或聚賴(lài)氨酸合用作復(fù)合材料。因海藻酸鈣不溶于水，故海藻酸鈉可用CaCl2固化成微膠囊。

(3)蛋白類(lèi)：常用作載體材料的有白蛋白(如人血清白蛋白、小牛血清白蛋白)、玉米蛋白(玉米骯)、雞蛋白、小牛酪蛋白等，可生物降解，無(wú)明顯的抗原性，常采用加熱固化或化學(xué)交聯(lián)劑(如甲醛、戊二醛或丁二烯)固化，通常用量在300g/L以上。

(4)氫化植物油：以植物來(lái)源的油，也包括從魚(yú)和其它動(dòng)物來(lái)源的油經(jīng)過(guò)精制、漂白、氫化脫色和除臭噴霧干燥得。在藥劑中起、緩釋作用[13]。半合成高分子多系纖維素衍生物，如梭甲基纖維素、鄰苯二甲酸纖維素等。其特點(diǎn)是毒性小、粘度大、成鹽后溶解度增大；由于易水解，故不宜高溫處理，需臨用時(shí)現(xiàn)配?，F(xiàn)在市面上用的較多的是乙基纖維素。

合成高分子材料常用的有兩類(lèi)，可生物降解和不可生物降解的。近年來(lái)，可生物降解并可生物吸收的材料受到普遍的重視并得到廣泛的應(yīng)用。如聚氨基酸、聚乳酸、聚丙烯酸樹(shù)脂等。

在選擇壁材時(shí)還要考慮壁材本身的性能，如滲透性、穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、溶解性、可聚合性、電性能、吸濕性及成膜性等，對(duì)于生物活性物質(zhì)的芯材，還要著重考慮壁材的毒性，與芯材的相容性。此外，微膠囊的制備，以天然高分子材料作壁材制備微膠囊的很多，這類(lèi)壁材具有無(wú)毒、成膜性或成球性較好、免疫原性低、生物相容性好、可降解且產(chǎn)物無(wú)毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，其資源豐富、制備簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，極具開(kāi)發(fā)潛力，因此，它是目前最常用的微膠囊制備材料。

1.2.3微生物微膠囊

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始就有研究者進(jìn)行微生物細(xì)菌微膠囊的探索，研究較多的細(xì)菌有雙歧桿菌、乳酸菌、蘇云金桿菌、白僵菌等。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多種微膠囊化技術(shù)應(yīng)用在微生物領(lǐng)域，主要包括:

(1)銳孔一凝固浴法[14]

革蘭氏陰性菌微膠囊制備技術(shù)的研究國(guó)外利用銳孔一凝固浴法制備，最早主要是海藻酸鈣的單層包埋，逐漸發(fā)展成為多層包埋。

(2)流化床包膜法

將菌體濃縮液或經(jīng)冷凍干燥后的干菌粉通過(guò)擠壓制成球狀干顆粒，在流化床上用腸溶性材料(海藻酸鈉等)噴霧涂膜，產(chǎn)品室溫貯藏時(shí)涂膜的比未涂膜的存活率高40倍，在低pH下貯藏時(shí)涂膜的存活率也較高。

(3)熔化分散冷凝法

例如將雙歧桿菌菌粉分散于融點(diǎn)高于體溫的硬化油中，攪拌均勻后噴霧，能夠得到一定粒徑，且菌體較穩(wěn)定的微膠囊。

(4)乳化交聯(lián)法

例如將雙歧桿菌凍干粉與殼聚糖溶液混勻，并懸浮于大豆色拉油中(以SPan85為乳化劑)，乳化后加入對(duì)苯二甲酞氯交聯(lián)反應(yīng)，制備了雙歧桿菌微膠囊[15]。

(6)噴霧干燥法

噴霧干燥是食品工業(yè)應(yīng)用最為悠久、最為廣泛，也是成本極為廉價(jià)的一種微膠囊方法。不少研究也嘗試了應(yīng)用于益生菌的微膠囊化。例如在魏華等[16-17]噴霧干燥微膠囊化保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的研究中，噴霧干燥的同時(shí)形成微膠囊有利于提高菌體在噴霧干燥過(guò)程中的性，從而提高活菌存活率，達(dá)到78%；而且噴霧干燥的微膠囊產(chǎn)品活菌數(shù)隨保藏時(shí)降的速度緩慢，活菌保存期顯著延長(zhǎng)。

(7)吸附法

以淀粉和碳酸鈣粉末吸附微囊化的雙歧桿菌在干燥過(guò)程中死亡率明顯下降，在室溫條件下保存其存活率比未微囊化的有較大提高[16]。

(8)原位聚合法

袁青梅等[18]以蜜胺樹(shù)脂作為囊壁材料，使用原位聚合法對(duì)生物農(nóng)藥阿維菌素進(jìn)行制備微膠囊制劑.結(jié)果表明蜜胺樹(shù)脂是較好的生物農(nóng)藥用微膠囊緩釋劑型的囊壁其制備工藝簡(jiǎn)單，具有良好的的外觀(guān)形貌、粒徑大小分布、穩(wěn)定性、懸浮性等，包封83.24%， 與未經(jīng)包囊的阿維菌素相比具有良好的緩釋性能。

(9)雙層包埋法(復(fù)凝聚法)

陳健凱等[19]采用雙層包埋法，以牛奶蛋白為內(nèi)層包埋劑，卡拉膠和刺槐豆膠為包埋劑對(duì)嗜酸乳桿菌和干酪乳桿菌進(jìn)行雙層包埋。乳酸菌在pH=2.1胃酸環(huán)境的存包埋嗜酸乳桿菌為87%，包埋干酪乳桿菌為90%，未包埋乳桿菌不耐強(qiáng)酸，幾乎全部死亡。包埋乳酸菌加入到酸奶中，在儲(chǔ)藏期的第9天，包埋嗜酸乳桿菌存活率為57%，包埋干酪乳桿菌存活率為50%，而是熱鏈球菌存活率為3.2%，保加利亞乳桿菌存1.3%。顯示出包埋后的乳酸菌穩(wěn)定的生物活性。

1.2.4 枯草芽孢桿菌介紹

枯草芽胞桿菌( B a c i l l u s  s u b t i l i s )是一種自然界廣泛存在的桿狀，單細(xì)胞，無(wú)莢膜能運(yùn)動(dòng)的革蘭氏陽(yáng)性菌，芽胞小于或等于細(xì)胞寬，橢圓至圓柱狀，中性或近中性，嚴(yán)格好氧。在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)，常形成皺醭。

枯草芽胞桿菌其作用的機(jī)理主要為消耗腸道內(nèi)多余的氧，并能產(chǎn)生過(guò)氧化氫、細(xì)菌素，建立微生態(tài)平衡，促進(jìn)有益厭氧微生物的繁殖，抑制有害細(xì)菌（大腸桿菌、沙門(mén)氏桿菌）的生長(zhǎng)，從而預(yù)防腹瀉、下痢等腸胃道疾病。

菌體在快速繁殖過(guò)程中，能產(chǎn)生大量多種維生素、有機(jī)酸、氨基酸、蛋白酶（特別是堿性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶等酶類(lèi)，能降解植物性飼料中復(fù)雜的有機(jī)物，從而促進(jìn)消化吸收，提高飼料利用率，防止動(dòng)物消化不良，出現(xiàn)“飼料便”等狀況發(fā)生[20]。

由于枯草芽孢桿菌以上作用，其在動(dòng)物飼料添加劑中的研究和應(yīng)用，一直都是畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)科研和生產(chǎn)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

隨著人們對(duì)飼料中添加抗生素作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑的弊端認(rèn)識(shí)的加深, 作為飼用抗生素替代品的益生菌制劑受到了眾多關(guān)注并獲得了廣泛的應(yīng)用。由于飼料加工及貯運(yùn)過(guò)程中對(duì)菌體的滅活作用, 近年來(lái)研究熱點(diǎn)都集中在如何提高益生菌制品的穩(wěn)定性上 [21]。

    通過(guò)不斷的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，將菌體微膠囊化能夠很大程度的提高菌體的穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)微膠囊化后的枯草芽孢桿菌在外界同樣條件下能夠保持較高的菌體穩(wěn)定性和活性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

本實(shí)驗(yàn)所涉及到的主要實(shí)驗(yàn)材料見(jiàn)表5，實(shí)驗(yàn)儀器見(jiàn)表6 實(shí)驗(yàn)儀器

表5 實(shí)驗(yàn)材料

試劑               純度                        生產(chǎn)廠(chǎng)家

明膠              化學(xué)純                國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司

海藻酸鈉          化學(xué)純                福建泉州市全港化工廠(chǎng)

殼聚糖            化學(xué)純                浙江大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室提供

黃原膠            化學(xué)純                浙江大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室提供

吐溫 80           分析純                上海化學(xué)試劑有限公司

Span 85           化學(xué)純                國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司

無(wú)水氯化鈣        分析純                中國(guó)衢州巨化試劑有限公司

磷酸氫二鉀        分析純                上?；瘜W(xué)試劑有限公司

無(wú)水硫酸鈉        分析純                上海化學(xué)試劑有限公司

甲醛              37-40%                國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司

冰乙酸            >99.5%                國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司

硫酸錳            >99.0%                天津市博迪化工有限公司

孔雀石綠                                中國(guó)上海標(biāo)本模型廠(chǎng)

表6 實(shí)驗(yàn)儀器

儀器              型號(hào)                        生產(chǎn)廠(chǎng)家

數(shù)顯恒溫水浴鍋        HH-4                 上海精風(fēng)儀器有限公司

恒溫磁力攪拌器        85-2                 上海志威電器有限公司

 生化培養(yǎng)箱            SPX-250              上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠(chǎng)

恒溫培養(yǎng)振蕩器        SKY-2100C            上海蘇坤實(shí)業(yè)有限公司

電熱鼓風(fēng)干燥箱        GZX-9023MEB          上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠(chǎng)

電子天平              BS-110S              北京賽多利斯天平有限公司

潔凈工作臺(tái)            SB-JC-LB-Z     上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠(chǎng)     

生化培養(yǎng)箱            SPX-250B-Z     上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠(chǎng)

立式壓力蒸汽滅菌器    YXQ-LS-SII     上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠(chǎng)

生物顯微鏡            XSD—9               上海光學(xué)儀器廠(chǎng)

2.1 菌種

本實(shí)驗(yàn)所使用的菌種——枯草芽孢桿菌，由浙江科技學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供——斜面、半固體保藏菌種。

2.2 培養(yǎng)基

斜面培養(yǎng)基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化鈉5g；瓊脂20g；水1000ml；pH7.0-7.2。

平板培養(yǎng)基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化鈉5g；瓊脂20g；水1000ml；pH7.0-7.2。

液體培養(yǎng)基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化鈉5g；水1000ml；pH7.0-7.2。

促芽孢培養(yǎng)基：

：土壤浸出液1000mL；牛肉膏6g；蛋白胨5g；pH7.0-7.2[24]。

：蛋白胨10g；氯化鈉3g；水1000ml；MnSO4 2.0g；pH7.0-7.2。

：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2。

2.3 微膠囊芯材制備

實(shí)驗(yàn)分別制備了枯草芽孢桿菌固體粉末以及枯草芽孢桿菌芽孢固體粉末作為制備微膠囊的芯材。

2.3.1 菌種芯材制備

取保藏備用的試管斜面菌種接種于試管斜面培養(yǎng)基上活化備用，活化后接入平板培養(yǎng)基。為了獲得大量的菌體，將平板上的菌體刮下接種到液體培養(yǎng)基（250ml錐形瓶），在200r/min，37℃條件下?lián)u床培養(yǎng)2d。離心（5000r/min）獲得菌體，并在鼓風(fēng)干燥箱30℃條件下烘干，制得枯草芽孢桿菌菌體干粉備用。

2.3.2芽孢芯材制備

將活化后的菌株分別接種于促芽孢液體培養(yǎng)基中。在200r/min，37℃條件下?lián)u床培養(yǎng)2d。離心（5000r/min）獲得菌體，并在鼓風(fēng)干燥箱30℃條件下吹干，制得枯草芽孢桿菌芽孢干粉備用。

2.4  微膠囊的制備方法

為了比較不同方法制備得到的微膠囊的性能，本實(shí)驗(yàn)分別采用銳孔法以及傾注法制備單凝聚微膠囊和復(fù)凝聚微膠囊[25]。

2.4.1 單凝聚法制備微膠囊

以明膠作為囊材

稱(chēng)取一定量的明膠用去離子水泡脹，并于50℃水浴下溶解，將0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末加入到明膠水溶液中，攪拌形成乳化分散體系。保持體系溫度為50℃,用10%醋酸溶液調(diào)節(jié)體系的pH為3.5-3.8，然后向體系緩緩加入20%濃度的硫酸鈉溶液[26]。

銳孔法：待溶液冷卻到30℃后，吸取溶液并用注射針頭將溶液滴入到10%濃度的5℃的甲醛溶液中。

傾注法：待溶液冷卻到30℃后，吸取溶液并將其噴霧到10%濃度的5℃的甲醛溶液中。

將得到的微膠囊用水洗除去甲醛，即得到成品微膠囊。

以殼聚糖為囊材

吸取1ml的乳化劑吐溫80于含有100ml去離子水的燒杯中，溫度保持在50℃。稱(chēng)取一定質(zhì)量的殼聚糖加入上述的燒杯中，用10%的乙酸溶液溶解配置成溶液，加入0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末混合均勻[27]。

銳孔法：吸取混合均勻后的混合液，用不同孔徑大小的針頭將其分別滴入Na2SO4、K2HPO4溶液中固化。

傾注法：吸取混合均勻后的混合液，將其分別噴入20%濃度的Na2SO4和20%濃度的K2HPO4溶液中固化。

以海藻酸鈉為囊材

   吸取1ml的乳化劑吐溫80于有100ml去離子水的燒杯中，溫度保持在60℃。稱(chēng)取一定質(zhì) 量的海藻酸鈉加入上述燒杯中配制成溶液，加入0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末混合均勻 [28]。

銳孔法：以CaCl2作為固化劑，吸取混合均勻后的混合液，用不同孔徑大小的針頭將其分別滴入1.5M的CaCl2溶液中固化。

傾注法：吸取混合均勻后的混合液，將其分別噴入CaCl2溶液中固化。

„以黃原膠為囊材

吸取1ml乳化劑吐溫80到燒杯中，加入100ml去離子水，溫度保持在60℃。稱(chēng)取一定質(zhì)量的黃原膠加入燒杯中配置成溶液，加入0.1g枯草芽孢桿菌粉末混合均勻。

銳孔法：以CaCl2作為固化劑，吸取混合均勻后的混合液，用不同孔徑大小的針頭將其分別滴入CaCl2溶液中固化。

傾注法：吸取混合均勻后的混合液，將其分別噴入CaCl2溶液中固化。

⑤以瓊脂作為囊材

配置不同濃度的瓊脂溶液，待冷卻到50℃后加入0.1g菌體粉末/芽孢混勻。分別用銳孔法、傾注法制備微膠囊。

銳孔法：將混合液用不同孔徑大小的針頭滴入到冰水中。

傾注法：吸取混合液，將其噴入冰水中。

2.4.3 復(fù)凝聚法制備微膠囊

通過(guò)單因子試驗(yàn)獲得了單凝聚法制備微膠囊的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)微膠囊的機(jī)械性能有待進(jìn)一步改進(jìn)，為了提高微膠囊的機(jī)械性能和菌體的穩(wěn)定性能，選擇兩種或者兩種以上囊材來(lái)制備微膠囊。

殼聚糖與黃原膠組合

配置不同濃度的殼聚糖溶液和黃原膠溶液，等體積混合均勻后加入0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末混合均勻，并分別以銳孔法和傾注法制備微膠囊。以Na2SO4作為固定劑。

殼聚糖與海藻酸鈉組合

配置不同濃度的殼聚糖溶液和海藻酸鈉溶液，等體積混合后加入0.1g枯草芽孢桿菌粉末，以CaCl2為固化劑，并分別以銳孔法和傾注法來(lái)制備微膠囊。     

海藻酸鈉與明膠組合

配置不同濃度的海藻酸鈉和明膠溶液，等體積混合均勻后加入0.1g枯草芽孢桿菌粉末。以CaCl2為固化劑，并分別以銳孔法和傾注法來(lái)制備微膠囊。

„明膠與黃原膠、海藻酸鈉組合

配置不同濃度的黃原膠、明膠、海藻酸鈉溶液，將黃原膠與明膠等體積混合后加入等體積的海藻酸鈉。以CaCl2為固化劑，并分別以銳孔法和傾注法來(lái)制備微膠囊。

2.5 微膠囊品質(zhì)檢驗(yàn)方法

包埋率=〔a-b〕/a×100%                        公式（1） [29-30]

式中： a—制備微膠囊前溶液中細(xì)菌的濃度

      b—微膠囊制備后所測(cè)得固定劑中菌體的濃度。

微膠囊直徑測(cè)定方法：

傾注法微膠囊粒徑測(cè)定方法：在光學(xué)顯微鏡下，取微膠囊用顯微測(cè)微尺隨機(jī)測(cè)定20顆微膠囊粒徑，并取其平均值即為粒徑( 單位為µm)。

銳孔法微膠囊粒徑測(cè)定方法：用精度為1mm的直尺測(cè)量，隨機(jī)測(cè)取20顆微膠囊的直徑，并取其平均值( 單位為mm)。

活菌數(shù)測(cè)定方法：分別測(cè)定微膠囊化枯草芽孢桿菌活菌數(shù)和未經(jīng)微膠囊化的活菌數(shù)。

測(cè)定微膠囊化的活菌數(shù)：稱(chēng)取0.1g微膠囊粉碎，置于10ml生理鹽水中。稀釋一定的倍數(shù)后涂平板測(cè)定活菌數(shù)[31]，并做3次平行試驗(yàn)。

測(cè)定未微膠囊化的活菌數(shù)：在平板上取菌，并置于10ml生理鹽水中。稀釋一定的倍數(shù)后涂平板測(cè)定活菌數(shù)，并做3次平行試驗(yàn)取平均值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 芯材的選擇

3.1.1促芽孢培養(yǎng)基的優(yōu)化

為了提高枯草芽孢桿菌在制備微膠囊以及保存過(guò)程中的穩(wěn)定性，選擇使用枯草芽孢桿菌芽孢作為微膠囊的芯材。

實(shí)驗(yàn)對(duì)三種促芽孢培養(yǎng)基：

：土壤浸出液1000mL；牛肉膏6g；蛋白胨5g；pH7.0-7.2。

：蛋白胨10g；氯化鈉3g；水1000ml；MnSO4 2.0g；pH7.0-7.2。

：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2。

進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察以及每6小時(shí)一次的芽孢染色發(fā)現(xiàn)促芽孢培養(yǎng)基對(duì)促進(jìn)枯草芽孢桿菌產(chǎn)芽孢沒(méi)有明顯的效果；促芽孢培養(yǎng)基在接種24小時(shí)候才明顯有菌生長(zhǎng)，而且促產(chǎn)芽孢能力也不強(qiáng)；促芽孢培養(yǎng)基能夠非常有效地促進(jìn)枯草芽孢桿菌產(chǎn)芽孢，詳見(jiàn)表7。

通過(guò)表7得到促芽孢培養(yǎng)基：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水 1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2，能夠非常有效地促進(jìn)枯草芽孢桿菌具體的生長(zhǎng)以及促進(jìn)芽孢的產(chǎn)生。在培養(yǎng)12h后就有75%的菌體產(chǎn)生了芽孢。

表7不同培養(yǎng)基促產(chǎn)芽孢比較（以芽孢率表示）

培養(yǎng)基\培養(yǎng)時(shí)間\h       6      12      18      24     30     36

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基                      7%     30%     55%    70%

號(hào)促芽孢培養(yǎng)基                        15%     50%    60%    70%

號(hào)促芽孢培養(yǎng)基                        30%     40%    60%

號(hào)促芽孢培養(yǎng)基                50%     75%     80%    90%    90%

注：芽孢率——芽孢染色后隨機(jī)選取5個(gè)視野，計(jì)算芽孢數(shù)量和菌體數(shù)量并各取平均值。芽孢數(shù)/（菌體數(shù)+芽孢數(shù)）即為芽孢率。

3.1.2  芯材的選擇

     芽孢與菌體相比，芽孢最主要的特點(diǎn)就是抗性強(qiáng)，對(duì)高溫、紫外線(xiàn)、干燥、電離輻射和很多有毒的化學(xué)物質(zhì)都有很強(qiáng)的抗性。而實(shí)驗(yàn)也證明了選擇枯草芽孢桿菌芽孢作為枯草芽孢桿菌微膠囊的芯材也提高了菌體在制備、保存等過(guò)程中的穩(wěn)定性。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，分別比較了枯草芽孢桿菌菌體和芽孢在制備過(guò)程中對(duì)制備操作的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較，在制備過(guò)程中使用的芯材都是菌體和芽孢的固體粉末，外觀(guān)等性質(zhì)幾乎相同，對(duì)制備過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的影響幾乎沒(méi)有明顯的區(qū)別。

通過(guò)微膠囊穩(wěn)定性的比較以及制備過(guò)程中菌體和芽孢對(duì)制備的影響等綜合因素的考慮得出：選擇枯草芽孢桿菌芽孢作為枯草芽孢桿菌微膠囊的芯材有利于提高微膠囊中菌體的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保存時(shí)間。

3.2 固定劑的選擇

實(shí)驗(yàn)分析了不同濃度的固化劑：甲醛、Na2SO4、K2HPO4、CaCl2對(duì)微膠囊機(jī)械性能的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

以明膠作為囊材時(shí)，以10%甲醛作為固化劑最佳。在高于10%濃度情況下固話(huà)效果有一定的提高。但是在材料使用、去除微膠囊表面甲醛等因素綜合影響下，選擇10%濃度的甲醛作為固化劑最佳。

以殼聚糖桑為囊材時(shí)，以20%的K2HPO4作為固化劑制備得到的微膠囊較均一，以20%的Na2SO4作為固化劑制備得到的微膠囊顆粒，機(jī)械性能較差，且不均一。

分別以海藻酸鈉、黃原膠為囊材時(shí)，1.5M CaCl2的固話(huà)效果最佳。以殼聚糖和黃原膠作為囊時(shí)，以20%的K2HPO4作為固化劑的效果最佳，制備得到的微膠囊比較均一。

3.3包埋率的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)中分別利用銳孔法和傾注法制備微膠囊。通過(guò)測(cè)定包埋前后菌體的數(shù)量來(lái)測(cè)定所制得的微膠囊的包埋率。其中分別測(cè)定了以黃原膠、瓊脂、殼聚糖等幾種高分子材料為囊材制備得到的微膠囊的包埋率。分別對(duì)比了各組傾注法和銳孔法制備 得到微膠囊包埋率的區(qū)別。并以囊材濃度為橫坐標(biāo)，包埋率為縱坐標(biāo)作圖分析。

 

圖1 黃原膠為囊材微膠囊包埋率

由圖1可以得到，黃原膠濃度在0.1-1.5%之間時(shí)，隨著囊材濃度的升高微膠囊的包埋率也隨之提高。且銳孔法包埋率高于傾注法得到微膠囊的包埋率。

 

圖2 瓊脂為囊材微膠囊包埋率

    由圖2得到瓊脂濃度為40%時(shí)得到的包埋率較20%和30%高，且銳孔法的包埋率高于傾注法制備得到微膠囊的包埋率。

 

圖3 明膠為囊材微膠囊包埋率

由圖3可以得到銳孔法的包埋率高于傾注法，且在2.0-5.0%濃度之間隨著濃度的提高包埋率隨之提高。

 

圖4 海藻酸鈉為囊材微膠囊包埋率

    由圖4得到以0.5-2.0%濃度海藻酸鈉為囊材制備得到的微膠囊包埋率隨著濃度的升高而升高，且銳孔法包埋率高于傾注法。

 

圖5 殼聚糖為囊材微膠囊的包埋率

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得到圖5，由圖5得到當(dāng)殼聚糖濃度超過(guò)3.0%時(shí)，溶液粘度較高使用傾注法制備微膠囊時(shí)得到的微膠囊形狀、粒徑很不均一。當(dāng)濃度超過(guò)4.0%時(shí)由于溶液粘度高而無(wú)法使用傾注法制備微膠囊。

通過(guò)圖1-圖5可以明顯的看到，在實(shí)驗(yàn)使用的囊材濃度范圍內(nèi)，單凝聚法制備得到的微膠囊隨著囊材濃度的升高其包埋率可以得到提高。而且銳孔法制備得到的微膠囊包埋率要高于傾注法制備得到的微膠囊。

實(shí)驗(yàn)也分析了復(fù)凝聚法制備得到微膠囊的包埋率，實(shí)驗(yàn)最終得到6組較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為別為:

1.殼聚糖2.0%+黃原膠0.5%；2.殼聚糖2.0%+海藻酸鈉0.5%；3.黃原膠0.5%+海藻酸鈉0.7%+明膠2.0%；4.海藻酸鈉0.5%+明膠4.0%；5.黃原膠0.5%+海藻酸鈉1.0%；6.殼聚糖2.5%+黃原膠0.3%。圖6為相對(duì)應(yīng)各組的包埋率。

 

圖6 復(fù)凝聚法微膠囊的包埋率

由圖6也可以看到銳孔法制備得到的微膠囊包埋率要高于傾注法，其中第2組（2.0%殼聚糖+0.5%海藻酸鈉）和第6組（2.5%殼聚糖+0.3%黃原膠）包埋率最高，分別是76%和78%。

3.4 微膠囊粒徑觀(guān)察

傾注法制備得到的微膠囊在光學(xué)顯微鏡下隨機(jī)測(cè)定微膠囊的粒徑，并取20次測(cè)得粒徑的平均值作為該微膠囊的粒徑。

銳孔法制備得到的微膠囊使用直尺（精度1mm）來(lái)測(cè)定粒徑，并取20次測(cè)定得到的平均值作為粒徑。

3.4.1單凝聚法制得微膠囊粒徑的測(cè)定

3.4.1.1 銳孔法微膠囊粒徑分析

 

圖7 殼聚糖為囊材銳孔法微膠囊粒徑變化趨勢(shì)

    由圖7得到1.5%殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑在3.8-4.4mm之間波動(dòng)；2.0%殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑在3.6-4.3mm之間波動(dòng)；2.5%殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑在2.8-3.5mm之間波動(dòng)。并且隨著殼聚糖濃度的升高粒徑有減小的趨勢(shì)。

 

圖8黃原膠為囊材銳孔法微膠囊粒徑分析

    由圖8得到濃度為0.3%和0.5%黃原膠制備得到的微膠囊粒徑分別在1.9-2.6mm和1.6-2.3mm之間波動(dòng)，而且隨著濃度的升高粒徑減小。

 

圖9海藻酸鈉為囊材銳孔法微膠囊粒徑分析

    圖9得到濃度為0.5%和1.0%的海藻酸鈉制備得到的微膠囊粒徑分別在2.1-3.0mm和1.8-2.6mm之間波動(dòng)。同時(shí)隨著濃度的升高粒徑減小。

3.4.1.2 傾注法微膠囊粒徑分析

 

圖10殼聚糖為囊材傾注法微膠囊粒徑分析

    圖10得到1.5%和2.0%濃度殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑分別在17-25µm和13-17µm之間波動(dòng)。

 

圖11黃原膠為囊材傾注法微膠囊粒徑分析

    由圖11得到0.3%和0.5%濃度黃原膠制備得到的微膠囊粒徑在15-25µm和9-21µm波動(dòng)。0.5%黃原膠制備得到的微膠囊粒徑波動(dòng)范圍較大。

 

圖12海藻酸鈉為囊材傾注法微膠囊粒徑分析

    由圖12得到0.5%和1.0%海藻酸鈉制備得到的微膠囊粒徑在6-9µm和8-18µm之間波動(dòng)。而且1.0%海藻酸鈉制備得到的微膠囊粒徑較0.5%海藻酸鈉的大，波動(dòng)范圍也較大。

 

圖13明膠為囊材傾注法微膠囊粒徑分析

與圖10-12相比圖13得到的以明膠為囊材得到的微膠囊粒徑較大，濃度為3.0%和4.0%明膠制備得到的微膠囊粒徑在30-48µm和29-41µm之間波動(dòng)，且波動(dòng)范圍較大。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)及分析，由圖7-13得到囊材在一定濃度范圍內(nèi)隨著濃度的升高粒徑反而減?。ǔ?xún)A注法制備得到的海藻酸鈉微膠囊）。

3.4.2復(fù)凝聚法制得微膠囊粒徑測(cè)定

表8 微膠囊粒徑的觀(guān)察

材料                                    濃度%

殼聚糖                 2.0                   2.5

黃原膠                 0.5       0.5         0.3

海藻酸鈉                         1.0                   0.5

明膠                                                   4.0

銳孔法直徑mm        3.0-4.4    1.5-2.3    3.1-4.2   1.3-2.5

傾注法直徑µm        15-30       10-20      20-30

由圖7-13和表8得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果：銳孔法和傾注法相比，傾注法能夠制備幾微米到幾十微米大小的微膠囊，而銳孔法制備得到的粒徑較大。但是通過(guò)改變銳孔法的滴加裝置，在裝置內(nèi)部施加高壓等都可以制備粒徑微小的微膠囊。

銳孔法制備得到的微膠囊比傾注法制備得到的微膠囊包埋率要高。其主要原因是銳孔法制備得到的微膠囊粒徑較大，而傾注法制備得到的微膠囊粒徑小。在相同質(zhì)量的情況下傾注法制備得到的微膠囊表面積總和較大，菌體（芽孢）粘附囊材表面而未被包埋的數(shù)量就會(huì)增多，從而造成了傾注法制備得到的微膠囊包埋率較低。

3.5 微膠囊穩(wěn)定性的分析

3.5.1微膠囊穩(wěn)定性

將以殼聚糖、明膠、海藻酸鈉、黃原膠等為囊材制備得到的微膠囊分別通過(guò)兩種方法保存。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析微膠囊的穩(wěn)定性。

3.5.1.1 固化劑中保存

將制備得到的微膠囊保存在固化劑中（明膠微膠囊保存在水溶液中），每隔一周觀(guān)察一次。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以殼聚糖、海藻酸鈉、黃原膠、瓊脂為囊材制備得到的微膠囊在保存三個(gè)月之后外觀(guān)、機(jī)械性能都沒(méi)有明顯的變化。而明膠為囊材制備的微膠囊其微膠囊表面以及固定劑中有大量的菌體生長(zhǎng)，部分明膠已經(jīng)被消耗，不適合長(zhǎng)期保存。

3.5.1.2 干燥環(huán)境保存

將制備得到的微膠囊至于鼓風(fēng)干燥箱中，30℃處理24小時(shí)，得到干燥的微膠囊，每周觀(guān)察一次。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在30℃處理24小時(shí)后，微膠囊由于脫水粒徑明顯縮小，只有原來(lái)的50-70%左右。通過(guò)三個(gè)月的觀(guān)察發(fā)現(xiàn)各種材料制得的微膠囊在機(jī)械性能、外觀(guān)上面都沒(méi)有明顯的變化。

3.5.2微膠囊化枯草芽孢桿菌的穩(wěn)定性

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各種材料的性質(zhì)、濃度、制備方法、制備條件都會(huì)影響微膠囊的制備。從微膠囊的制備方法，微膠囊的機(jī)械性能，微膠囊的穩(wěn)定性等這幾個(gè)方面綜合考慮，分別選擇：殼聚糖2.0%；殼聚糖2.5%；殼聚糖2.0%+黃原膠0.5%；這三組為囊材所制備得到的微膠囊來(lái)分析經(jīng)過(guò)微膠囊化與沒(méi)有經(jīng)過(guò)微膠囊化的枯草芽孢桿菌（芽孢）的穩(wěn)定性，見(jiàn)表9-1 1。（單位：107/g-1）

表9  殼聚糖2.0%，微膠囊化與未膠囊化穩(wěn)定性的比較

條件\處理?xiàng)l件                                  60°C

                                         起始     3d      7d     10d      15d      20d

微膠囊化（銳孔法）活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1     1.7      1.6      1.5     1.4      1.3     1.3

微膠囊化（傾注法）活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1     1.3      1.3      1.1     1.0      1.0     1.0                    

未微膠囊化活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1             47       7.8      6.4     6.0      5.9     4.7  

表10  殼聚糖2.5%，微膠囊化與未膠囊化穩(wěn)定性的比較

條件\處理?xiàng)l件                                  60°C

                                         起始     3d      7d     10d      15d      20d

微膠囊化（銳孔）活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1       2.4      2.3      2.0     2.0      1.8     1.8

微膠囊化（噴霧）活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1       2.1      2.1      2.0     1.9      1.9     1.7                       

未微膠囊化活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1             47       7.8      6.4     6.0      5.9     4.7   

表11  殼聚糖2.0%+黃原膠0.5%，微膠囊化與未膠囊化穩(wěn)定性的比較

條件\處理?xiàng)l件                                        60°C

                                         起始     3d      7d     10d      15d      20d

微膠囊化（銳孔）活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1       2.3      2.2     2.1     2.0      1.8      1.8

微膠囊化（噴霧）活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1       1.9      1.8     1.7     1.7      1.7      1.6                       

未微膠囊化活菌個(gè)數(shù)/107個(gè)/g-1             47      7.8      6.4     6.0      5.9      4.4

通過(guò)表9-11可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)微膠囊化得枯草芽孢桿菌在保存20天后活性仍然很高，存活率分別為76.5%、76.9%、75.0%、80.9%、78.3%、84.2%，平均存活率在75%以上。而未經(jīng)微膠囊化得枯草芽孢桿菌在保存7天后只存活了13.6%，20天后存活率只有9.36%。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明枯草芽孢桿菌經(jīng)過(guò)微膠囊化處理后穩(wěn)定性有了非常大的提高。

3.6 乳化劑的影響

在以殼聚糖、海藻酸鈉、黃原膠為囊材制備微膠囊時(shí)，研究了乳化劑span 85對(duì)制備的影響。實(shí)驗(yàn)得到用銳孔法和傾注法制備微膠囊時(shí)，添加span 85后使溶液的粘度降低可制得較高濃度囊材的微膠囊。且制得的微膠囊粒徑較小，形狀較穩(wěn)定。

3.7 微膠囊產(chǎn)品圖片展示

    實(shí)驗(yàn)制備了大量的微膠囊，對(duì)其進(jìn)行了機(jī)械性能、包埋率、微膠囊穩(wěn)定性以及菌體穩(wěn)定性等多因子的分析。

3.7.1銳孔法制備得到的微膠囊

    

圖14  殼聚糖2.0% 微膠囊            圖15 殼聚糖2.5%微膠囊

圖14是利用2.0%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊，平均粒徑為4.0mm，圖15是利用2.5%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊，平均粒徑為3.4mm。

由圖15可以得到以2.5%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊粒徑較一致，微膠囊的顏色較均一。而圖14所示微膠囊粒徑在3.6-4.3mm之間浮動(dòng)，顏色不夠均一。

   

    

圖16  海藻酸鈉0.5% 微膠囊         圖17  黃原膠0.5%微膠囊

    圖16、圖17分別是以0.5%海藻酸鈉和0.5%黃原膠為囊材制備得到的微膠囊。以0.5%黃原膠為囊材制備得到的微膠囊顏色均一，但是粒徑不夠均一。以0.5%海藻酸鈉為囊材制備得到的微膠囊粒徑均一性較好。

 

圖18  2.0%殼聚糖+0.5%黃原膠微膠囊

    圖18是以2.0%殼聚糖和0.5%黃原膠為囊材用復(fù)凝聚法制備得到的微膠囊。所得微膠囊顏色均一，粒徑在3.0mm到4.4mm之間。

3.7.2傾注法制備得到的微膠囊

     

圖19  4.0%明膠微膠囊                 圖20 1.0%海藻酸鈉微膠囊 

圖19是以4.0%明膠為囊材制備得到的微膠囊。所制備得到的微膠囊機(jī)械能較差，顏色不均一，微膠囊的形狀不規(guī)則。圖20是以1.0%海藻酸鈉為囊材制備得到的微膠囊，粒徑在8-18µm之間。部分微膠囊顆粒聚集成團(tuán)。

    

圖21  1.5%殼聚糖                          圖22  2.0%殼聚糖

圖21、圖22分別是以1.5%和2.0%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊。其中2.0%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊顏色較均一。以1.5%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊大部分聚集成團(tuán)。

 

圖23  0.3%黃原膠微膠囊

    圖23是以0.3%黃原膠為囊材制備得到的微膠囊，所得微膠囊顏色均一且都都單個(gè)存在。

注：圖20- 23皆為光學(xué)顯微鏡放大400倍條件下拍攝，其他為常規(guī)拍攝。

4 總結(jié)與展望

本文研究了采用銳孔法和傾注法制備微膠囊——枯草芽孢桿菌微膠囊。分別利用明膠、殼聚糖、海藻酸鈉、黃原膠、瓊脂等制備單凝聚以及復(fù)凝聚微膠囊。并從微膠囊的制備方法、包埋率、機(jī)械性能、微膠囊穩(wěn)定性以及菌體穩(wěn)定性等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究分析。并優(yōu)化促芽孢培養(yǎng)基，促進(jìn)枯草芽孢桿菌產(chǎn)芽孢，利用抗逆性能更好的芽孢最為微膠囊的芯材，以提高微膠囊的菌體穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得到以下結(jié)論：

1、通過(guò)枯草芽孢桿菌在幾種培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況，以及利用孔雀石綠對(duì)枯草芽孢桿菌進(jìn)行芽孢染色觀(guān)察得到培養(yǎng)基：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2，既能夠使枯草芽孢桿菌迅速生長(zhǎng)又能促進(jìn)枯草芽孢桿菌產(chǎn)芽孢。在12小時(shí)就有75%的菌體產(chǎn)了芽孢。

2、分別利用枯草芽孢桿菌菌體和芽孢作為微膠囊的芯材來(lái)制備微膠囊，實(shí)驗(yàn)得到選擇枯草芽孢桿菌芽孢作為制備微膠囊的芯材有利于提高微膠囊中菌體的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保存時(shí)間。

3、實(shí)驗(yàn)分別利用了銳孔法和傾注法制備枯草芽孢桿菌微膠囊，在現(xiàn)有的條件以及技術(shù)情況下，利用銳孔法制備得到的微膠囊粒徑較大（1.5-5.0mm）而利用傾注法制備得到的微膠囊的粒徑在3.0-45µm之間。在包埋率上面銳孔法制備得到的微膠囊比傾注法制備得到的微膠囊包埋率要高。

4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析微膠囊的機(jī)械性能、包埋率、穩(wěn)定性以及菌體穩(wěn)定性等性能，得到：2.0%殼聚糖2.5%殼聚糖2.0%殼聚糖+0.5%黃原膠，這三組的綜合性能最佳。

5、實(shí)驗(yàn)分析經(jīng)過(guò)微膠囊化的枯草芽孢桿菌（芽孢）和未經(jīng)微膠囊化的枯草芽孢桿菌的穩(wěn)定性，得到經(jīng)過(guò)微膠囊化的菌體在保存20天后菌體平均存活率在75%以上，而未經(jīng)微膠囊化的菌體在相同條件下保存20天后存活率只有9.36%

目前實(shí)驗(yàn)室制備微膠囊主要材料為殼聚糖，但是殼聚糖價(jià)格昂貴。為了未來(lái)的大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)，使用價(jià)廉易得的囊材如明膠、瓊脂等來(lái)制備微膠囊將是今后主要探討的。而因?yàn)槔脙煞N或者兩種以上的囊材使用復(fù)凝聚法制備微膠囊將能很大程度上提高微膠囊的機(jī)械性能以及菌體穩(wěn)定性，也是下一步重點(diǎn)研究方向[32]。

目前流化床發(fā)、多孔分離法 都是工業(yè)化制備高性能微膠囊的方法[33]。隨著生物材料和化工等技術(shù)的發(fā)展，以及微膠囊獨(dú)特的性能和優(yōu)點(diǎn)，微膠囊技術(shù)將會(huì)逐漸步入人們的日常生活。

同時(shí)，我們注意到，微膠囊在不同條件下的穩(wěn)定性也是影響其性能與應(yīng)用的重要因素，提高微膠囊的普適性，是擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的關(guān)鍵因素之一。在提高微膠囊的普適性的同時(shí)，我們也注意到，微膠囊以其獨(dú)特的性質(zhì)能適應(yīng)一些特殊的環(huán)境，所以開(kāi)發(fā)針對(duì)特殊環(huán)境的專(zhuān)用微膠囊應(yīng)該也是今后工作重點(diǎn)之 一。

致謝

在浙江科技學(xué)院的四年馬上就要?jiǎng)澤弦粋€(gè)句號(hào)。在這里感謝浙江科技學(xué)院的每一位教職工為學(xué)校建設(shè)的付出，以至于向我們提供了那么一個(gè)良好的學(xué)習(xí)、實(shí)踐的平臺(tái)。

本論文是在我的導(dǎo)師——徐暉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，徐暉老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中多次親臨指導(dǎo)，并且也多次組織同學(xué)交流匯報(bào)自己的課題，讓大家互相交流、互相學(xué)習(xí)。同時(shí)魏婄蓮老師也對(duì)我實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了多次的指導(dǎo)，在此一并表示感謝。同時(shí)非常感謝浙江科技學(xué)院生化學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室為我提供了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，感謝生化學(xué)院的老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)。也非常感謝在微生物實(shí)驗(yàn)室里面的每一位同學(xué)，你們無(wú)論在生活還是學(xué)習(xí)上，都會(huì)向我伸出溫軟的熱情之手，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也離不開(kāi)他們的幫助和配合。

在這里還要感謝丁香園論壇、小木蟲(chóng)論壇中各位資深會(huì)員在我課題設(shè)計(jì)過(guò)程中，在論文寫(xiě)作中給我的意見(jiàn)以及建議。在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中你們的意見(jiàn)和建議給我?guī)?lái)很很大的幫助。

同樣沒(méi)有任何語(yǔ)言能夠表達(dá)我對(duì)父母的感激之情，感謝你們對(duì)我傾注的無(wú)私的愛(ài)。祝你們健健康康。

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