耦合培养法

耦合培养法（共7篇）

耦合培养法 篇1

紫杉醇( paclitaxel) 和多西他赛( docetaxel) 是抗癌药物市场上销量最大的药物种类之一[1],被广泛用于治疗肺癌、卵巢癌、乳腺癌等,并具有良好的疗效。紫杉醇和多西他赛在工业上是通过半合成法生产的,即先从红豆杉枝叶中分离提取得到10 - 去乙酰基巴卡亭Ⅲ( 10 - DAB) 作为紫杉醇或多西他赛结构的母核,然后通过化学合成法得到的紫杉醇或多西他赛结构所需的C - 13 侧链———( 2R,3S) - N -苯甲酰基- 3 - 苯基异丝氨酸[2],再化学合成10 -DAB和C - 13 侧链得到紫杉醇或多西他赛[3]。但用于提取10 - DAB的红豆杉生长缓慢且紫杉烷类物质含量较低,导致紫杉醇和多西他赛的价格相对较高[4]。

自1993 年Stierle A首先从太平洋红豆杉中发现并分离出产紫杉醇内生真菌[5]以来,人们一直致力于寻求能够生产紫杉烷类的微生物和用于组织培养的红豆杉细胞系以减轻对红豆杉植株的过度依赖[6]。成功分离获得的产紫杉醇菌株有Pestalotiopsis spp.[7]、Kitasatospora sp.[8]、Fusarium solani[9],还有产10 - DAB的菌株,诸如Gliocladium sp.[10]、Trichoderma sp.[11]等。由于紫杉醇是一种诱导剂,可调控某些酶基因的表达致使细胞凋亡[12],也确实存在着紫杉醇浓度与细胞凋亡呈抛物线型的正相关规律[13],严重限制了利用产紫杉醇内生菌直接发酵生产紫杉醇方法的应用。程龙等为解决这一限制采用耦合培养法生产紫杉醇[14],该方法大幅提高了紫杉醇的产量,尽管与由10 - DAB半合成法生产紫杉醇还有一定差距,但是提供了耦合培养可使菌株与宿主细胞互通有无、提高目标产物产量,还可有效减弱或避免菌株退化的新思路。

基于充分利用半合成法生产紫杉醇和多西他赛生产工艺,和降低紫杉醇对菌株凋亡的影响,10 -DAB的来源成为合成紫杉醇的关键。耦合发酵法生产10 - DAB是最具开发潜力的方法之一,但其究竟有多大优势尚未见报道。本研究以作者实验室分离的产10 - DAB菌株Trichoderma sp.[11]与红豆杉枝条、组培细胞系为研究对象,采用分别培养和耦合培养的方法生产10 - DAB,利用HPLC - MS、HNR等检测手段,比较分析各种培养方法及组合10 -DAB的产率,旨在探讨耦合培养对发酵生产10 -DAB的影响,为微生物发酵生产10 - DAB,进而降低紫杉醇和多西他赛成本奠定基础。

1 材料与方法

1. 1 材料

1. 1. 1 实验材料

红豆杉枝条采自太行山野生南方红豆杉经扦插栽培3 年生苗[15]; 产10 - DAB菌株Trichoderma sp.是作者实验室筛选保存菌株。

1. 1. 2 试剂

10 - DAB( 纯度≥95% ) 购自Sigma - Aldrich公司; 甲醇( AR级) 、乙醇( 95% ,AR级) 、二氯甲烷( AR级) 、乙腈( HPLC级) 等有机试剂均购自天津光复试剂厂。

1. 1. 3 仪器

Shimadzu GC - 2010 型高效液相色谱; Finnigan LCQ Advantage型液质联用仪; Re - 52AA型旋转蒸发仪; JB - CJ - 2B型超净工作台; SIGMA 3 - 18K型高速冷冻离心机; JFSD - 100 型粉碎机。

1. 1. 4 培养基

PDA培养基[16]。

1. 2 方法

1. 2. 1 红豆杉枝条的采集与粉碎

选取3 年生幼嫩枝条,剪切成1 cm长小段,先用75 % 酒精消毒0. 5 min,然后用0. 1 % 升汞消毒7min,再用无菌水冲洗3 遍,50℃ 烘干,粉碎机粉碎成粉末,密封包装置于4℃冷柜备用。

1. 2. 2 红豆杉细胞系的培养

外植体采自太行山红豆杉( Taxus,chinensis) ,按杨靖[17]的方法略有修改。在基本液体MS培养基上,另按0. 25 mg /L IBA、0. 05 mg /L 6 - BA、0. 3 mg /L GA3 加入,接种后的培养瓶放入恒温摇床中,于25± 2℃ ,相对湿度85 ± 5% 下培养,光培养和暗培养以12 h交替进行,在培养30 d时继代1 次,连续培养54 d。

1. 2. 3 产10 - DAB菌株的液体培养

先将分离纯化后得到的Trichoderma sp. 在室温下活化,活化后选取5 块每块约5 × 5 mm的固体培养基,接种于含150 m L PDA液体培养基的500 m L三角瓶中扩大培养3 d,摇床转速100 r/min,温度23~ 25℃ ; 然后按每10 m L液体培养再转入含250 m L PDA液体培养基的1 L三角瓶中继续培养7 d,摇床转速100 r/min,温度23 ~ 25℃。

1. 2. 4 产10 - DAB菌株和红豆杉枝条粉末的耦合培养

真菌培养方法同1. 2. 3,在10 m L液体培养基转入1 L三角瓶后,称取0. 5 g、1 g、1. 5 g、2 g、2. 5 g5 个红豆杉枝条粉末样品分别加入5 个三角瓶中耦合培养7 d,设3 次重复。

1. 2. 5 产10 - DAB菌株和红豆杉组培细胞系的耦合培养

方法同1. 2. 4,红豆杉枝条粉末替换为组培细胞系粉末,也设3 次重复。

1. 2. 6 10 - DAB的提取

植物组织中10 - DAB的提取: 取方法1. 2. 1 中红豆杉枝条粉末和方法1. 2. 2 中组培细胞系粉末每次重复各2 g于三角瓶中,加入20 m L甲醇,封口膜密封,100 Hz超声30 min。4 层纱布过滤提取液,滤液部分用20 m L二氯甲烷萃取一次,固相部分用20m L二氯甲烷超声抽提,合并两次二氯甲烷的提取物,于旋转蒸发仪上50℃ 条件下减压蒸馏至干,用10 m L色谱级甲醇重溶,0. 22 μm微孔滤膜过滤置于4℃ 下保存待检,检测前再用0. 22 μm微孔滤膜过滤。

发酵液中10 - DAB的提取: 对方法1. 2. 3 中单独菌株发酵、方法1. 2. 4 耦合发酵和方法1. 2. 5 耦合发酵中各个重复的发酵液,用4 层纱布过滤,滤液用5 倍体积的二氯甲烷/甲醇( 3∶ 2,V/V) 混合液提取,充分震荡后收集有机相; 菌丝经液氮研碎,也用5 倍体积的二氯甲烷/ 甲醇( 3 ∶ 2,V / V) 混合液提取,超声30 min,真空抽滤收集有机相。合并两次收集的有机相,于50℃下减压旋转蒸发至干,再用10 m L色谱级甲醇重溶,0. 22 μm微孔滤膜过滤置于4℃下保存待检,检测前再用0. 22 μm微孔滤膜过滤。

1. 2. 7 10 - DAB的检测

对方法1. 2. 6 中5 组10 - DAB的提取液用HPLC检测。日本岛津HPLC 2010CHT色谱仪,固定相: VP - ODS柱( D 4. 6 mm × 250 mm; 5 μm) ; 流动相: 乙腈∶ 水( V/V) ,梯度洗脱: 0 ~ 15 min,乙腈体积比例( 下同) 由25% 升至28% ,15 ~ 30 min乙腈由28% 升至35% ,30 ~ 40 min,乙腈由35% 升至40% ,40 ~ 60 min乙腈由40% 升至45% ,60 ~ 68 min乙腈由45% 升至47% 。进样量10 μL,柱温35℃,流速1m L / min,检测波长266 nm。

10 - DAB标准品溶解于色谱甲醇中,浓度分别为: 0. 001 25 μg /m L、0. 002 5 μg /m L、0. 005 μg /m L、0. 007 5μg / m L、0. 01μg / m L,检测条件同上。 根据10 - DAB的浓度及对应峰面积,用Origin 8. 0 绘图软件制作标准曲线,并计算各样品的浓度。

1. 2. 8 10 - DAB的光谱分析

通过方法1. 2. 6 对5 组提取液中10 - DAB的HPLC保留时间加以确定,在保留时间内的液体,用Finnigan液质联用系统对其进行ESI - MS / MS分析。全范围扫描40 ~ 2000,壳气为70 单位,辅助气为15 单位,ESI电喷雾源电压5k V,加热毛细管温度300℃。

2 结果与分析

2. 1 红豆杉枝条粉末、细胞系、内生菌单独发酵以及耦合发酵中10 - DAB的鉴定

根据上述方法,分别对红豆杉枝条粉末、红豆杉细胞系、产10 - DAB内生真菌单独发酵的发酵液、红豆杉枝条粉末与内生真菌耦合发酵的发酵液、红豆杉细胞系与内生真菌耦合发酵的发酵液中的10- DAB分别提取,并对提取液进行HPLC - MS光谱学鉴定。HPLC结果如图1 所示,a、b、c中箭头所指即为10 - DAB峰,保留时间为13. 7 ± 0. 1 min。MS结果如图2 所示,10 - DAB的分子量为544. 6,a和b中箭头所指即为10 - DAB峰。图1 和2 说明,耦合发酵均可产生10 - DAB。

a为10-DAB标准品图;b为红豆杉枝条粉末与菌株耦合发酵提取液中10-DAB的检测图;c为红豆杉红豆杉细胞系与菌株耦合发酵提取液中10-DAB的检测图。a is authentic 10-DAB;b is the extract isolated from fermentation broth of endophytic fungi and branches;c is the extract isolated from fermentation broth of endophytic fungi and taxus cell lines.

2. 2 红豆杉枝条粉末、细胞系、内生菌单独发酵以及耦合发酵中10 - DAB的浓度检测

通过HPLC方法对红豆杉枝条粉末10 - DAB的提取液、红豆杉细胞系10 - DAB的提取液、内生真菌发酵液的10 - DAB的提取液、红豆杉枝条粉末和内生真菌耦合发酵液的10 - DAB的提取液、红豆杉细胞系和内生真菌耦合发酵液的10 - DAB的提取液5 组样品中10 - DAB的检测,其保留时间是13. 3 min ~ 14. 3 min,通过与标准品比较,得出各组样品中每个重复的10 - DAB含量并取平均值,其中耦合培养需减去所加入的枝条或细胞系中所含10- DAB的量,结果分别对应图3 中的样品1、2、3、4、5,浓度分别为: 274. 6 μg / m L、154. 3 μg / m L、189. 4μg /m L、887. 5μg /m L、684. 7 μg /m L,含量最高的是样品4,即: 红豆杉枝条粉末和内生真菌耦合发酵液,比枝条粉末中10 - DAB含量和内生真菌发酵液单独发酵10 - DAB含量都要高。

a为标准品的质谱图;b为红豆杉枝条粉末与菌株耦合发酵提取液中10-DAB的质谱图。a is the mass spectra of authentic 10-DAB;b is the extract isolated from fermentation broth of endophytic fungi and branches,the diagnostic mass spectral fragment are(M+H)+=545,(M+Na)+=567,and(M+K)+=583.

a为标准曲线;b为各样品的检测浓度。a is standard curve;b is concentration of five samples.

3 讨论

市售紫杉醇和多西他赛主要是由半合成法获得的,其结构母核来自10 - DAB[2,3],其原因是植物材料中10 - DAB的含量要远高于紫杉醇[18,19],C13侧链合成价格便宜,且通过半合成所得的紫杉醇或多西他赛还可进行结构修饰从而增加溶解性达到更好疗效。红豆杉中紫衫醇的含量要远低于10 - DAB等前体物质的原因可能是紫杉醇通过调控细胞的基因表达和一些酶的合成诱导细胞发生凋亡[12,13],这与张翔宇[20]等通过研究组织培养和紫杉醇含量的关系所得到的规律相符,即紫杉醇的含量随着愈伤组织的生长而呈现S型曲线式的增加,增加到一定程度不再增加且出现褐变。因此通过微生物发酵法直接生产紫杉醇受到很大限制,为降低紫杉醇或多西他赛成本,10 - DAB越来越受关注。

10 - DAB主要是从红豆杉枝条中提取获得,但红豆杉作为观赏树种价值越来越高,且生长缓慢,致使10 - DAB枝条价格也居高不下,因而通过发酵法生产10 - DAB成为一条重要途径。Junzeng Zhang等[21]证实了红豆杉内生真菌能够参与其活性成分的合成或者转化,为发酵法生产10 - DAB奠定了理论基础,但同时也发现一些诸如菌株退化、产量不够稳定等问题,其原因究竟是基因丢失或是环境胁迫等仍需要进一步研究。本实验得出了红豆杉枝条和内生真菌耦合发酵生产10 - DAB比单独发酵的产量要高,其原因到底是因为10 - DAB的前体物质诱导了合成10 - DAB酶的活性而使10 - DAB产量增大,还是因为10 - DAB的前体物质在合适条件下发生了向产生10 - DAB的方向转化还不得而知。

4 结论

利用红豆杉枝条与产10 - DAB菌株耦合发酵生产10 - DAB的产量要比菌株单独发酵的产量高出2. 2 倍。这将使10 - DAB的来源又多了一个途径。

耦合培养法 篇2

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪 (Optima 2100DV, PE) , 功率1.3k W, 冷却气15m L/min, 辅助气0.2m L/min, 雾化器0.8m L/min, 测定波长Pb 220.353nm。主要试剂:高氯酸 (GR, 天津市科密欧试剂有限公司) , 硝酸 (GR, 天津市科密欧试剂有限公司) , 浓硫酸 (GR, 天津市科密欧试剂有限公司) , Pb标准溶液1000 ug/m L (GSB G 62011-90, 国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院) 。

1.2 实验方法

1.2.1 样品溶液的制备

准确移取2.5m L汽油样品至消化用烧杯中, 加入20m L硝酸至烧杯中, 置于加热板上, 慢慢消化, 待溶液冒白烟, 取下稍冷, 加入5m L高氯酸和5m L浓硫酸, 继续消化至近干, 取下冷却后, 用蒸馏水转移至25m L容量瓶中, 定容, 摇匀待测。

1.2.2 标准溶液的配制

取铅的标准溶液逐级稀释为浓度为50mg/L的标准贮存溶液, 分别移取0, 0.5m L, 1.0m L, 2.0m L, 3.0m L标准贮存液至50m L容量瓶中, 加入0.5m L盐酸, 用蒸馏水定容至刻线, 摇匀待用。该标准工作溶液每升含Pb元素分别为0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0mg。

2 实验结果

2.1 标准曲线

配制Pb浓度范围为0-3.0mg/L的标准溶液, 使用电感耦合等离子发射光谱 (ICP-OES) 对溶液在选定的工作条件下进行测试, 每个溶液连续测定三次, 取平均值, 以测得的发射强度数值 (A) 为纵坐标, 以标准溶液的浓度为横坐标 (c) , 得到发射强度对浓度的线性方程A=17200c+272.3, 相关系数为0.9994, 完全满足测试的需要。

2.2 精密度

本文考察了122个汽油样品的铅含量, 样品覆盖车用汽油、M85甲醇汽油、乙醇汽油、组分油等多种汽油, 结果发现通过酸消解法进行汽油的前处理工作, 效果理想, 样品中的有机物完全分解, 包含待测元素的溶液转变为无机相, 完全溶于水, 相对于萃取的方式, 该法简单易行, 损失小;结果还显示, 所有122个汽油样品中均不含铅, 本实验使用不同的汽油自行配制了含铅的样品作为试样考察方法的精密度, 如表1所示, 数据表明该方法适用于不同的汽油样品, 方法的RSD范围在2.63%-8.42%。

2.3 回收率

以组分油、乙醇汽油、甲醇汽油为实验对象, 分别选取三个浓度点做加标回收实验, 考察方法的回收率情况, 实验数据如表2所示, 三组实验的加标回收率均处于92.30%-115.25%之间, 满足实验需要。

3 结语

使用酸消解法对汽油样品进行前处理, 操作简单、快捷, 避免使用大量有机试剂, 弥补了原子吸收光谱法火焰不稳定的缺陷, 减少对实验人员的身体伤害, 减少环境污染。实验的方法学数据表明, 该法测试汽油中的铅结果准确, 回收率良好、再现性好, 是一种省时高效的检验方法。

参考文献

[1]GB/T 8020-1987汽油中铅含量测定法 (原子吸收光谱法) [S].

[2]胡华北.原子吸收光谱法测定汽油中铅含量[J].河北化工.2008 (02) .

[3]陈信悦, 吴建国, 孙延伟, 于孝展, 张颖炎.电感耦合等离子体发射光谱法测定汽油中铅, 锰, 铁和磷[J].光谱实验室, 2009 (05) .

[4]沈洪久, 施旭宁.汽油中铅的分析方法研究进展[J].内蒙古石油化工, 2008 (17) .

[5]徐兰, 曹永江.汽油含铅量测定方法的研究——石墨炉原子吸收法[J].中国标准化, 2001 (07) .

[6]邵波, 谢怀中, 金孝纯.应用MIBK-冰醋酸体系改进无铅汽油中铅含量的测定[J].光谱实验室, 2000 (02) .

耦合培养法 篇3

框剪结构是指在框架中设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同抵抗水平荷载的双重抗侧力结构。在框剪结构中框架与剪力墙是受力性能不同的两种结构形式,目前主要的计算方法是在平面假定下将框架和剪力墙看作总框架和总剪力墙进行协同分析及考虑扭转时剪力的修正问题。本文基于哈密顿理论提出了在刚性楼板假定下框剪结构计算的一种新方法,具有一定参考价值。

1基本假定与计算模型

主要假定如下:采用平面假定,将正交布置的每一榀框架或剪力墙看作是一个抗侧力构件,考虑各构件弯曲、扭转和剪切变形,忽略其平面外刚度;楼板看作刚性的,将楼板作用沿高度连续化;忽略地基变形;当水平荷载作用时考虑结构的扭转。计算简图及坐标系见图1,整体坐标系原点为结构断面的形心,局部坐标系原点为各构件断面的形心。图中所示竖向布置的剪力墙也可以是框架水平方向布置的框架也可以是剪力墙。

假定结构共有r个抗侧力构件(i=1,2,…,r)通过刚性楼板连接,结构沿x方向、y方向的侧移为u0、v0;第i个构件截面绕x轴、y轴的转角为θxi、θyi;结构绕z轴的扭角为ϕ;扭转时的翘曲为θi。

2弯扭分析的哈密顿体系

根据符拉索夫刚周边假定、库尔布鲁纳和哈丁对翘曲位移的假设及弯曲时的平断面假设,第i个构件断面任意点轴向位移为两个方向弯曲引起的位移及扭转引起的翘曲位移之和,即:

wi(s,z)=yi(s)θxi(z)-xi(s)θyi(z)-ωi(s)θi(z) (1)

切向位移为:

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式中,s为构件断面薄壁中心线的自然坐标;hi为构件断面上任意点切线到构件扭心的距离;(xsi,ysi)为构件断面扭心在整体坐标系下的坐标。

第i个抗侧力构件断面上任意点的正应变和切应变为:

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根据薄壁杆件约束扭转的一致性理论,框架—剪力墙结构弯扭耦合分析时的应变势能为:

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将公式(3)和(4)代入公式(5)经过整理后得到框剪结构弯扭耦合分析的形变势能:

undefinedundefined (6)

外力势能:

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式中,Ixi,Iyi,Iωi,JBi分别为第i个构件截面绕xi、yi轴扭转的惯性矩,扇性惯性矩,布雷特扭转惯性矩;qx,qy,m分别为结构受到的沿x轴,y轴的水平分布力和沿结构高度的分布扭矩;Axxi,Ayyi,Axyi,Asxi,Ssyi分别为第i个构件截面沿xi轴、yi轴的剪切面积,混合剪切面积,沿xi轴、yi轴的剪切静矩。

框剪结构的总势能为形变势能与外力势能之和:

Π=Π1+Π2 (8)

结构的总势能密度即拉格朗日函数,其矩阵形式为:

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式中:q=(u0,v0,φ,θx1,…,θxr,θy1,…,θyr,θ1,…,θr)T其物理意义为广义位移;g=(qx,qy,m,0,…,0,0,…,0,0,…,0)T为结构受到的外力。

其中K22、K21、K11的具体表达式为:

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其中,

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(13)

其中:

f11=[GAxy1,…,GAxyr]1×r; f12=[-GAxx1,…,-GAxxr]1×r;

f13=[-GSsx1,…,-GSsxr]1×r

f21=[GAyy1,…,GAyyr]1×r; f22=[-GAxy1,…,-GAxyr]1×r;

f23=[-GSsy1,…,-GSsyr]1×r

f31=[GAyy1xs1+GSsy1-GAxy1ys1,…,GAyyrxsr+GSsyr-GAxyrysr]1×r;

f32=[GAxx1ys1-GSsx1-GAxy1xs1,…,GAxxrysr-GSsxr-GAxyrxs1]1×r;

f33=[-GIp1+GJB1-GSsy1xs1+GSsx1ys1,…,-GIpr+GJBr-GSsyrxsr+GSsxrysr]1×r

由勒让德变换引入原变量q的对偶变量p(广义力):

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从而:

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引入哈密顿函数:

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消去undefined,可得哈密顿函数表达式:

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其中:A=-KundefinedK21,D=Kundefined,B=K11-K12K22-1K21,hq=[0,…,0]undefined,hp=-g

于是得到框架-剪力墙结构弯扭耦合分析的哈密顿正则方程,其矩阵形式为:

undefined (18)

其中:

根据两端边值问题的精细积分法,运用MATLAB编制相应程序可求得各抗侧力构件的广义力p和广义位移 q,进而求得各构件的内力和位移。

3算例

框剪结构[3]平面布置如图2所示上部结构层高h=3.0m,共10层。构件尺寸:柱0.5×0.5(m);梁0.3×0.7(m);墙厚0.15 m材料性质:E=3.25×105MPa,G=1.3×104MPa。荷载为倒三角形分布荷载,荷载集度如图2所示,沿结构高度作用有均布扭矩m=720kN·m/m。

水平荷载单位(kN·m),扭矩单位(kN·m)长度单位(m)

构件划分:沿y方向布置的框剪与剪力墙从左往右依次为1-7,沿x方向布置的框架从左下往上依次为8-11。

当只考虑水平荷载不考虑扭转作用时本文计算方法得到的结果与其它方法结果对比如下:

由表1对比可以看出当考虑框架抗弯刚度和剪力墙抗剪时本文方法得到的侧移值比手算方法得到的数值要大。并且经过计算,将本文计算模型中框架抗弯刚度和剪力墙抗剪刚度取无穷大得到的侧移值与手算方法得到的结果相差不到2%。从而可以验证本计算方法的正确性。

考虑框架抗弯刚度和剪力墙抗剪,同时考虑扭转作用时本文计算结果:

以下分别为构件1(一榀剪力墙)与构件2(一榀框架)的剪力和弯矩图:

4结论

本文基于哈密顿对偶求解体系建立了框剪结构弯扭耦合分析的哈密顿正则方程,运用两端边值问题的精细积分法和MATLAB程序编程计算得出了结构内力和位移的高精度数值解,给出了一套框剪结构静力计算的新方法。同时,本方法也可用于变截面结构如底框剪力墙结构的分析计算。通过算例对比,表明本文方法具有较高的可行性。

摘要：将哈密顿求解体系应用于框架-剪力墙结构的弯扭耦合分析。假定楼板作用沿高度连续化,将框剪结构的抗侧力单元简化为同时考虑扭转、弯曲和剪切变形的悬臂梁的计算模型,通过刚性楼板的连接共同受力,能较好的反映建筑结构的受力情况,结合精细积分法得出结构内力和位移的高精度数值解,算例表明本方法可行性较高。

关键词：哈密顿求解体系,框架-剪力墙,悬臂梁,精细积分法

参考文献

[1]胡启平,涂佳黄,梁经群.组合断面薄壁杆件弯扭耦合分析[J].工程力学,2010,27(7):52-55.

[2]钟万勰.应用力学的辛数学方法[M].北京:高等教育出版社,2006.

耦合培养法 篇4

近年来,又随着接触问题[5]越来越受到关注,一些通过数值方法分析接触问题成为学者研究的对象。本文通过分析对比无网格法与有限元法的本质区别,提出了广义单元的概念,并建立了基于广义单元的无网格伽辽金—有限元耦合方法,并把广义单元耦合法引入求解弹性接触[6]问题中,通过算例分析,证明了本文方法的可行性。

1 广义单元耦合法

1.1 有限元法与无网格法的本质区别及广义单元思想

无网格法和有限元法的本质区别在于形成形函数的方法不同:

1)有限元法的核心在于剖分插值,它是将所研究的连续场分割为有限个单元,然后用比较简单的插值函数来表示每个单元的解,因此有限元子空间的形函数取决于单元的几何形状,可见有限元法的单元不仅是数值意义上的,也是几何意义上的,其几何意义表现为几何网格,这些几何网格实际上决定了高斯点的坐标,高斯点影响域的大小、形状及所包含的高斯点。

2)无网格法的基本思想是在计算域上用一些离散的点由移动最小二乘法来拟合场函数,从而摆脱了单元的限制,它的形函数以及形函数的偏导数仅与结点坐标有关。因此无网格法的“单元”则是数值意义上的,是按照某种原则选择的一定数目结点的集合,即结点或积分点的影响域。单元的大小、形状及所包含的结点与采用的选取原则有直接关系。

从以上分析可以知道,两种方法的区别集中在是否存在几何网格及单元形函数的具体构造上。因此可以构造一种数值意义上的单元,结合两种方法。

我们把有限元、无网格中数值意义上的单元定义为广义单元,即利用在每一个单元里的形函数来分片的表示全求解域上待求的未知场函数,这样一来,无网格法和有限元法只是在求解单元内的形函数时有所区别,二者可以看作不同种类的广义单元。

1.2 刚度方程推理

将整个求解域用无网格单元和有限元单元离散,得到的离散模型的系统位能是各单元的位能之和,即:

$\begin{array}{l}\pi {}_{{\rm P}}={\displaystyle \sum _e(}u{}^{e\text{Τ}}{\displaystyle {\int }_{\Omega e}\frac{1}{2}}B{}^{\text{Τ}}DBt\text{d}x\text{d}ya{}^e)-\\ {\displaystyle \sum _e(}u{}^{e\text{Τ}}{\displaystyle {\int }_{\Omega e}\frac{1}{2}}{\rm N}{}^{\text{Τ}}ft\text{d}x\text{d}y)-{\displaystyle \sum _e(}u{}^{e\text{Τ}}{\displaystyle {\int }_{\Omega e}\frac{1}{2}}{\rm N}{}^{\text{Τ}}{\rm T}t\text{d}x\text{d}y)(1)\end{array}$

将各单元结点位移ue用结点位移u表示,并令:

${\displaystyle {\int }_{\Omega e}\frac{1}{2}}B{}^{\text{Τ}}DBt\text{d}x\text{d}y={\rm K}{}^e,{\displaystyle {\int }_{\Omega e}{\rm N}}{}^{\text{Τ}}ft\text{d}x\text{d}y+{\displaystyle {\int }_{\Omega e}{\rm N}}{}^{\text{Τ}}{\rm T}t\text{d}x\text{d}y={\rm P}{}^e$ (2)

代入式(1),得:

$\pi {}_{{\rm P}}=u{}^{\text{Τ}}\frac{1}{2}{\displaystyle \sum _e(}G{}^{\text{Τ}}{\rm K}{}^{e}G)u-u{}^{\text{Τ}}{\displaystyle \sum _e(}G{}^{\text{Τ}}{\rm P}{}^e)$ (3)

由δπ=0得到刚度方程:

Ku=P (4)

其中,${\rm K}={\displaystyle \sum _{e}G}{}^{\text{Τ}}{\rm K}{}^{e}G$;${\rm P}={\displaystyle \sum _e(}G{}^{\text{Τ}}{\rm P}{}^e)‚G$为单元结点转换矩阵,决定了单元刚阵在总刚中的位置。

1.3 数值实现方法

与无网格伽辽金—有限元耦合方法相比,广义单元耦合法少了过渡区域,在模型划分上只存在有限元区域和无网格法区域。

在实际计算中,分别计算得有限元区域的刚度矩阵ESTIFF和无网格区域刚度矩阵ESTIFE,然后根据结点的全局编号把ESTIFE,ESTIFF装入总刚矩阵,求解刚度方程,得到位移值。但这里要强调的是,在求解K1,K2的过程中使用的是局部结点编号,组装过程中用的是全局结点编号,在共用结点上每个结点有两个局部编号,只有一个全局编号,而且在离散模型时,必须保证耦合的公共边上只有共用结点。与EFG-FE耦合方法相比,广义单元耦合法在程序上简化不少,减少了求解过渡区域刚度的子程序STIFPSI,并且程序中没有过渡区域刚度矩阵ESTIFI的参与,根据结点的全局编号,把有限元区域的刚度矩阵ESTIFF、无网格区域的刚度矩阵ESTIFE装入总刚矩阵。

2 弹性接触问题

2.1 弹性接触问题基本方程

1)平衡方程。

两弹性接触体的初始间距为z,在载荷Q作用下,其弹性趋近量为δ,产生的接触区域为Ac,此时接触应力应满足以下方程:

∫Ac∫σ(x,y)dxdy=Q (5)

其中,Q为作用载荷;σ为接触应力;Ac为接触区域。

2)变形协调方程。

$\frac{1}{\pi E^{\prime }}{\displaystyle \int A}{}_c{\displaystyle \int \frac{\sigma (x^{\prime },y^{\prime })\text{d}{x}^{\prime }\text{d}{y}^{\prime }}{\sqrt{(x-x^{\prime }){}^2+(y-y^{\prime }){}^2}}}=\delta -z(x,y)$ (6)

$E^{\prime }=\frac{1-v{}_1{}^2}{E{}_1}+\frac{1-v{}_2{}^2}{E{}_2}$ (7)

其中,δ为接触体之间的弹性趋近量;z为接触表面之间的初始间距;E1,E2分别为两弹性体的杨氏模量;v1,v2分别为两弹性体的泊松比。这两个方程是求解弹性问题的基础。

2.2 接触问题的数学模型

对于无摩擦接触问题,当两个物体Ω1和Ω2在力P作用下发生接触时,存在如下关系:

位移条件:

其中,u(x)为物体接触表面的变形位移;s0(x)为物体的初始间隙,它们都是空间坐标x的函数;α为接触体中心的刚体平动位移。

力平衡条件:

∫AcP(x)dAc=P (9)

其中,P(x)为接触区域内反作用力分布;Ac为接触面积;P为外荷载。

2.3 弹性接触问题的线性规划法

在接触问题的数值解法中,一般先在接触表面上排布n个可能接触的结点,对这些结点进行求解,最后得出接触表面的整体特性。离散形式如下:

位移条件:

-u+αe+yI=s0 (10)

力平衡条件:

RTce=P (11)

其中,u为接触表面可能接触结点的位移;e为单位向量;y为松弛向量;I为单位矩阵;s0为可能接触结点的初始间距;Rc为各可能结点的接触反力。u可以表示为:

u=L·Rc (12)

L为由各可能接触结点的柔度系数组成的柔度矩阵,它可以通过可能接触结点的刚度矩阵求逆得到:

L=K-1 (13)

式(10)中引入了一个松弛向量y,以简化接触条件的判定:

式(10),式(11)和式(14)组成了带有附加条件关于Rc的线性方程组,可用线性规划法求解。

在应用线性规划法求解接触问题时,关键在于求出可能接触结点的柔度矩阵L。在本文计算中,应用广义单元耦合法计算接触模型可能接触点的柔度系数,利用线性规划法求解可能接触结点的接触反力,建议套用相应的材料应力—应变关系对接触问题进行求解,得出接触模型各结点的位移、应变和应力。

3 算例分析

本文拟研究表面光滑的圆柱体与刚性平面的接触问题。根据经典的赫兹接触性问题有以下假设:接触材料均匀连续,各向同性,在接触区内只产生服从胡克定律的弹性变形,接触区相比接触体表面很小且在其附近的表面是光滑的,压力垂直于物体接触面,接触面上的摩擦力忽略不计。各参数为:圆柱体半径R=0.5 m,弹性模量E=200 GPa,泊松比μ=0.3,属于平面应变问题,P=500 N。

1)接触反力的计算。

无网格区域采用广义单元耦合法,并考虑到模型的对称性,采用半圆柱进行计算,采用如图1所示的结点排布方式,其中无网格区域分布19×22=418个结点并采用2×2高斯积分,有限元区域16×18=1 098个结点,在有限元与无网格相连的边界上排布61个共用结点。无网格区域采用20×25背景网格,选取a=3.5c,其中,a为权函数影响半径;c为背景网格的特征长度。

在可能接触表面半带宽上设置10个结点,由接触反力的计算结果可以看出:利用广义单元耦合—线性规划法所求出的接触反力与理论解耦合较好,说明本文的求解方法适合求解弹性接触问题。

2)背景网格高斯积分点数目的选择。

在无网格区域取a=3.5c,分别在背景网格中使用2×2,3×3和4×4的高斯积分。经计算,采用2×2高斯积分计算精度较高,因此建议计算时采用低阶的高斯积分更加精确。

4 结语

本文通过对比有限元法与无网格法的本质区别,提出了广义单元的概念,并建立了基于广义单元的无网格—有限元耦合的新方法,该方法只需在耦合边界设置一些公用结点,使得程序处理比较简单。结合线性规划法提出广义单元耦合—线性规划法求解接触问题,通过圆柱与刚性平面接触算例分析,验证了本文方法应用于求解接触问题的可行性。

摘要：无网格法与有限元法的耦合是一种新的耦合方法,如何处理无网格法子域与有限元法子域界面上的变量关系,是这种新耦合方法所要解决的主要问题,并对该方法在求解接触问题中的应用进行探讨。

关键词：无网格法,广义单元,耦合方法,接触问题

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耦合培养法 篇5

1 材料与方法

1.1 试剂

硝酸(优级纯);标准溶液:各种单元素标准溶液和混合标准溶液(国家标准物质中心提供),质谱调谐液(PerkinElmer公司生产)。

1.2 仪器

Elan9000电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)(PerkinElmer公司生产),计算机工作站。

1.3 仪器条件

用调谐液调整仪器各项指标,使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等指标达到要求。电感耦合等离子体质谱最佳测定条件:射频功率1 000W;载气流速0.89L/min;采样深度11mm;采样锥与截取锥类型为镍锥。

1.4 分析方法

1.4.1样品预处理

对于浑浊度<1NTU(美国ASTM的浊度单位)的清洁水样,直接用2%硝酸溶液稀释1倍;对于天然水样需经0.45μm滤膜过滤,并用2%硝酸溶液稀释1倍。

1.4.2 标准溶液配制

1.4.2. 1 Sc、Y、In、Ge、Bi混合内标储备液

准确移取Sc、Y、In、Ge、Bi各1.0ml于100ml容量瓶中,用1%硝酸溶液定容,摇匀,配成质量浓度为10.0mg/L的混合内标储备液。使用前用1%硝酸溶液稀释至1.0mg/L。

1.4.2. 2 各元素标准储备溶液

选用相应浓度的混合标准溶液、单元素标准溶液,用1%硝酸溶液稀释到所需浓度。

1.4.2. 3 混合标准使用溶液

取适量混合标准储备溶液或各单元素标准储备溶液,用1%硝酸溶液逐级稀释至相应浓度,配制成下列浓度的混合标准使用溶液:B、Ba(ρ=5.0mg/L);Be、Sb、Ag、Mo、Ni、Tl和15种稀土元素(ρ=1.0mg/L)。

标准曲线的制备:移取上述混合标准使用液,用1%硝酸溶液配制成B、Ba浓度为0、5.0、10.0、50.0、100.0、500.0μg/L;Be、Sb、Mo、Ni、Tl、Ag和15种稀土元素浓度为0.5、1.0、10.0、50.0、100.0μg/L。

1.4.3 标准曲线、样品的测定及计算公式

在仪器最佳条件下,进行ICP-MS分析。以标准系列质量浓度为横坐标计数值为纵坐标绘制标准曲线。由工作站直接计算出待测溶液中金属元素质量浓度,并由计算公式计算出水样中金属元素质量浓度。计算公式如下:

式中:ρ﹙M﹚-水样中金属元素的质量浓度,mg/L;ρ1-仪器测定的金属元素质量浓度,μg/L;V1-取样体积,ml;V-定容体积,ml。

2 结果与讨论

2.1 内标元素的选择

内标元素可用于:(1)监测和校正信号的短期漂移;(2)监测和校正信号的长期漂移;(3)可校正一般的基体影响。基于各元素的性质,笔者选择In做Ba、Ag、Mo、Sb的内标,选择Sc做B、Ni的内标,选择Bi做Tl的内标,选择Re和Rh做水样中稀土元素部分的内标。

2.2 方法的检出限、定量限和线性范围

分别测定1%(V/V)硝酸空白溶液11份,计算空白溶液测定值的标准差方法检出限以倍空白溶液标准差计算,定量限以10倍空白溶液标准差计算。结果见表1。对比EPA 200.8对水样中所有元素的检出限,可以看出,本方法检出限均能满足推荐值。

2.3 方法的精密度和加标回收率实验

在水样中分别加入低、中2个浓度的金属元素标准溶液,测定样品的加标回收率,测定结果见表2。由表2可知,各元素加标回收率在92.5%～105.0%之间。同时重复测定含23种元素的中浓度加标水样7次,不同元素检测RSD均<6.1%。

注:“-”为未检出。

2.4 标准物质测定

采用本方法测定了国家环境保护总局提供的含Mo、Ag、Ni、Ba标准质控样品,测定结果见表3。由表3可知,实验测得的标准参考物测定值均在标准范围内,证明所建分析方法对未知样品的测量准确可靠。

注:“-”为未检出。

2.5 实际样品的测定

采用本方法测定了哈尔滨市生活饮用水共计102份,未检测到此23种金属元素的超标情况,表明本市生活饮用水状况良好。其中6份水的测定结果见表4。

本实验采用干扰方程和内标方法校正干扰,通过线性范围、检出限、精密度、加标回收率、标准质控样品测定等实验证明,本方法线性范围宽、检出限低、精密度好、灵敏度高,适合多种元素的同时测定。实验结果令人满意,为水质的质量监督提供了参考依据。

摘要：目的 建立电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定水中23种元素。方法 用2%硝酸溶液将水样稀释1倍,直接用ICP-MS同时测定水中23种元素。结果 23种元素的线性范围在0.5～500.0μg/L,相关系数>0.999 8。方法 的回收率在92.5%～105.0%之间,RSD均<6.1%。结论 本方法简便、快速、准确、灵敏,可用于水中多种金属元素的测定。

关键词：电感耦合等离子体质谱法,23种元素,水,测定

参考文献

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[2]丁亮,周志荣,张淼,等.尿中12种金属元素的电感耦合等离子体质谱测定法〔J〕.环境与健康杂志,2009,26(4):353-354.

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[4]Divjak B,Novic M,Goessler W.Determination of bromide,bro-mate and other anions with ion chromatography and an inductivelycoupled plasma mass spectrometer as element-specific detector〔J〕.J Chromatogr A,1999,862:39-47.

耦合培养法 篇6

1 材料与方法

1.1 仪器和工作条件

美国热电Thermo Elemental公司的X series 2型电感耦合等离子体质谱, 自动进样装置, 仪器工作参数见表1。可调式电热板Labtech EH20A plus, MARS微波消解仪 (美国CEM公司) , Millli-Q超纯水器 (美国密理博公司) , DV4000型精确控温电热消解器, 电子天平。

1.2主要试剂

鱼粉样品为中国合格评定国家认可委员会组织的鱼粉中重金属含量的测定 (CNAST0744) 能力验证样品, (Cd中位值0.127 mg/kg, 山东出入境检验检疫局技术中心提供) ;Cd标准溶液1 000μg/ml (国家标物中心) ;Li、Co、In、U调谐液10 mg/L (国家标物中心) ;In内标液1 000mg/ml (国家标物中心) ;硝酸 (BVⅢ级, 北京化学试剂研究所) ;高氯酸 (优级纯, 北京化工厂) ;超纯水 (实验室自制) ;纯氩气 (长春巨洋气体销售中心) 。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的前处理

准确称取混匀试样0.5 g左右 (精确到0.000 1 g) 置于三角烧瓶中, 同时做试剂空白。加入硝酸10.0 ml, 高氯酸1.00 ml, 加一小漏斗在电热板上由低温至高温 (200℃左右) 加热消解, 不时缓缓摇动使之均匀, 消解至冒白烟, 消解液呈淡黄色。冷却后, 加10 ml超纯水在电热板上200℃赶酸, 浓缩消解液至1.00 ml左右, 冷至室温后定量转移至25 ml具塞比色管中, 用超纯水定容至刻度, 备用。

1.3.2 仪器工作条件

样品经消化定容后, 按表1的条件进行测定。进样采取双蠕动泵模式, 分别引进待测试液 (包含空白溶液, 标准溶液, 样品溶液) 和内标溶液。

2 结果与讨论

2.1 仪器的优化

进样前使用稀释好的调谐液 (含Li、Co、In、U各1μg/L) 对仪器的灵敏度进行调谐, 调至灵敏度最佳;调节氧化物和双电荷信号为最低。

2.2 内标液的引入

考虑到较长时间进样仪器的稳定性以及样品基质的复杂性, 实验过程中引用10μg/L的In作为内标物质。内标采用双蠕动泵进样体系引入。

2.3 前处理条件的选择

实验室通常使用的前处理消解方法包括干式消解法、微波消解法和湿法消解3种。由于鱼粉样品基质比较复杂, 试验中干式消解法和微波消解法处理的样品检测结果与能力验证样品中位值偏差比较大, 回收率比较低, 因此, 不建议采用干式消解法和微波消解法对鱼粉进行消解前处理。而湿法消解能使鱼粉样品充分消解, 样品检测回收率较好, 且检测结果与能力验证样品中位值比较相近, 检测结果比较理想。

2.4 线性范围及检出限

在优化的实验条件下, Cd的线性范围是0~10μg/L, 线性相关系数r为0.999 9。同时用试剂空白连续测定11次得出检出限, 使用公式CL=3σ计算方法的检出限, 若取0.5g左右样品, 消化后定容至25 ml, 则本方法检出限为0.09μg/kg, 具体结果为111Cd的标准系列0.00、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00μg/L, 线性方程:y=403.460 3x+3.963, 相关系数r=0.999 9, 检出限为0.018μg/L。

2.5 精密度和准确度

对鱼粉样品 (能力验证样品CNAS T0744 Cd中位值0.127 mg/kg, 山东省出入境检验检疫局技术中心提供) 测定6次, Cd含量平均值为0.122 mg/kg, 测定结果的相对标准偏差为3.35% (n=6) , 表明该方法的精密度良好。见表2。

2.6 加标回收试验

在鱼粉样品中分别加入2种不同浓度镉标准溶液1.00μg/L和3.00μg/L于样品中, 进行加标回收试验, 样品的加标回收率在94.0%~98.6%之间, 表明本法测量准确度较高见表3。

2.7 结论

采用湿法消解对样品进行前处理, 应用电感耦合等离子体发射光谱法测定鱼粉中镉的含量, 相关系数r>0.999 9, 样品的加标回收率在94.0%~98.6%之间, 相对标准偏差RSD为3.35%, 有良好的精密度和准确性。是一种简便、快速和准确有效的分析方法。

参考文献

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[3]李朝霞, 才洪美, 孙卫华, 等.鱼粉中砷消解方法的优化[J].饲料研究, 2011, (12) :39-42.

[4]汪娌娜, 高志杰, 舒青青.微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定水产品中痕量镉[J].中国卫生检验杂志, 2011, 21 (5) :1083-1084.

耦合培养法 篇7

这些重金属中,毒性最大的当属六价铬(Cr6+)。Cr6+是公认的致癌物质,长期与皮肤接触,会对人体皮肤、神经系统和内分泌系统产生毒害,对儿童伤害尤为严重。Cr6+易被皮肤吸收而产生长期不愈的皮疹和溃疹,被细胞摄取后可因其诱变效应而致癌,因此铬的调查分析显得尤为重要。

随着人们对卫生和环保意识的不断增强,欧盟、美国、日本等国家对皮革制品中的重金属的限量进行了严格控制[1],这些法规指令在很大程度上限制了我国皮革制品的出口,成为我国皮革制品出口的“技术壁垒”[2~3],所以皮革中残留铬已成为摆在制革行业面前的严峻问题。本文采用电感耦合等离子体光谱法测定童鞋中铬含量[4],对结果进行分析研究,提出解决的措施和方法,为提高产品质量,促进产业转型升级提供参考依据。

1 材料与方法

试验用样品购自超市、销售商及小摊点。

1.1 仪器设备

i CAP6300电感耦合等离子体光谱仪(CID检测器),美国Thermo Fisher公司;AE200电子分析天平,梅特勒———托利多仪器(上海)有限公司;MDS-2003F微波消解仪,上海新仪微波化学科技有限公司。

1.2 试剂

单元素铬溶液成分分析标准物质(1.000 mg/m L)GBW08614(样品编号10081,定值日期2010.09,有效期5年)购自国家标准物质中心;

硝酸:优级纯,广州化学试剂厂生产。

实验中所有玻璃器皿及坩埚均用均经20%的硝酸溶液浸泡24 h以上,再用蒸馏水、超纯水冲净后晾干备用[5]。

1.3 样品预处理

按照QB/T 2706的要求进行取样[6],将皮革样品剪成尽量小的小块,称取剪碎、均匀的试样2.0 g左右(精确到0.001 g)于聚四氟乙烯罐中,加硝酸4 m L浸泡过夜。加30%过氧化氢2 m L(总量不得超过罐容积的1/3)。盖好内盖,旋紧不锈钢外套,放入微波消解炉中,设置微波消解加热程序。冷却至室温,将消化液滤入25 m L容量瓶中,用水少量多次洗涤罐,洗液并于容量瓶中并定容至刻度,混匀备用。同时做样品空白和加标回收试验。

1.4 溶液配制

将标准储备液按照逐级稀释原理,依次配置质量浓度为0.000、0.100、0.200、0.300、0.400、0.500 mg/L的6个标准点,储存备用。

1.5 试样测定

测定空白溶液及试样溶液中铬的光谱强度,从工作曲线上计算出相应的浓度,对于元素含量超过标准曲线浓度范围的样品溶液,可按照稀释原则进行稀释测定。

2 结果与讨论

2.1 仪器参数的确定

根据仪器性能的参数要求,调整仪器工作条件使光强最大而背景噪声最小,即信背比最大。本文确定的最佳仪器工作条件见表1[4]。

2.2 标准曲线及工作方程

电感耦合等离子体光谱法线性范围较宽,本文选用0~0.500mg/L的线性范围为标准曲线范围,每个标准点测量三次取平均值,由仪器自带的软件进行计算标准曲线和相关系数。

试验结果表明,在此浓度范围内,标准曲线的线性良好,回归方程为Y=32101.1428C+232.0476,相关系数可达0.9995,线性拟合见图1。

2.3 精密度试验

应用上述样品处理方法,进行精密度实验。对10个不同厂家生产的29个样品进行测定,每个样品重复测定6次,计算样品的平均值和相对标准偏差,具体结果见表2。

由表2中数据可知,29份样品铬的含量在6.45~305.51 mg/kg之间。为了保证结果的精度,对每份样品均进行了6次测定,相对标准偏差均在10%以内。铬含量高的样品精密度试验相对标准偏差较大,分析主要原因是由于样品处理或测定过程出现多次稀释,造成样品损失而导致结果稍有差别,但均在标准的精密度要求范围内。

2.4 准确度试验

根据样品测得的本底值大小,在实际样品中分别加入高(100.0 mg/kg和200.0 mg/kg)、中(20.0 mg/kg和50.0 mg/kg)、低(10.0 mg/kg)5个不同浓度的铬标准溶液,采用同样的样品处理方法处理29份样品,进行加标回收准确度实验,具体结果见表3。

为了考察方法的可靠性,使用规定的实验方法,测定样品中的铬含量。在试样中加入适量的铬标准溶液,测定其回收值,计算方法的回收率。经过测定铬的回收率在75.0%~100.3%,回收率较为合理。但由于样品处理不完全、试液经多次稀释等原因,导致回收率有略微差别。

2.5 结果分析

由图2可以清楚的看到,若按照HJ/T 305-2006的规定,鞋中六价铬的含量应小于10 mg/kg,抽查样品中铬含量合格率仅为7.0%;由于该实验测的是样品中的总铬含量,因此将指标设定为20 mg/kg,而抽查样品中总铬含量超过20 mg/kg的也仅占抽查产品总数的45%,最高含量达305.51mg/kg,可见铬含量是我国鞋类产品质量存在的较大问题,影响了我国鞋类在市场的信誉,制约了我国鞋类产品的出口。

3 结论与讨论

由表2和图2的数据可以得知,目前,市场上销售的童鞋质量参差不齐,尤其是重金属铬的含量相对较高,部分产品的铬含量明显超过了有关国家标准的要求,对人身健康安全具有潜在的危害性。建议消费者在购买童鞋时,要选择大型的、质量有保证的企业或超市;另外要索取有关票据,以便日后产品有问题时可以投诉或索赔,保护消费者的合法权益。

皮革中六价铬铬含量超标主要由于一是部分制革材料如铬粉在制备中未被完全还原,部分颜料也含有六价铬,即部分原料的使用导致成品含有六价铬;二是制革或存放过程中,铬鞣中的部分三价铬被氧化而使成品中含有六价铬。厂家可以在皮革中加入抗氧化剂,可有效地降低六价铬的产生;也可以采用其他的鞣剂来代替铬鞣;另外可以通过改进合成工艺、开发新型染料和助剂,从源头上减少产品的重金属污染问题。

由于现行国家限定的指标是六价铬,而本文检测的是总铬含量,考虑到三价铬的存在,而且三价铬可被氧化为六价铬,因此在对结果进行分析时将含量扩大2倍,按20 mg/kg的指标进行了分割,该结果对生产厂家的生产可提供了一定的参考。

同时检测数据也表明,一些流动摊点上销售的童鞋等产品存在一定的质量问题,建议消费者到一些正规的店铺购买儿童用品,保障儿童的健康安全。

参考文献

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