金属加工液（精选7篇）
金属加工液 篇1
国内有色金属加工企业对有色金属材料进行热轧加工时大量使用冷却润滑液（乳化液）。所用乳液为循环使用，但使用一段时间后会“老化”，国外乳液使用寿命一般为几年或十几年，然而，国内乳液使用寿命一般为半年左右。失效后的废乳液呈灰白色，静置后液面有黑色油层，水质分析表明，水中含有有机物、油等多种污染物。“老化”后的乳化液，在有色金属加工企业俗称“废乳液”，一直是严重污染环境却又未能有效解决的难题。笔者就某乳化液废水处理工程实例简要介绍乳化液废水的处理技术。
1 乳化液废液的来源及危害
1.1 主要来源
金属及其合金材料在加工成各种机械零部件过程中都需要使用各种润滑剂。无屑成型过程使用的润滑剂叫金属成型润滑剂，有屑成型过程中使用的润滑剂称为切削润滑液。
金属加工润滑剂分为油基型和水基型两大类。油基型润滑剂是以矿物油、动植物油或两者的混合物为主加入各种添加剂形成的。水基型润滑剂包括可溶性油、半合成液和合成液三种。可溶性油（又称乳化液）是由矿物油（或植物油）、水、乳化剂、添加剂组成的乳状液。其废液处理比较困难，常造成许多问题。本为提及的乳化液实际指的就是可溶性油（乳化液、半合成液和合成液）。产废的主要行业是机加工行业，涉及的行业包括机电、有色金属加工、冶金、锻造和铸造等。
1.2 主要有害成分及危害性
金属加工过程中使用的乳状液形成的润滑剂（可溶性油）主要成分包括油、乳化剂和添加剂。
切削液以水为主体，但产生的废液中含有废皂液、乳化油/水、烃/水混合物、乳化液（膏）、切削剂、冷却剂、润滑剂等有害物，而且在使用过程中由于细菌作用会发生腐败，所以它的毒性和污染性大大增加。不同润滑剂乳状液情况差异很大，一般属于含有机物和油多、COD值和BOD值均大的废水，而且废水中含有金属屑、砂粒等多种污垢，会严重污染水源。因此，切削废液储存与处理不当，将严重威胁市民的身体健康，影响城市形象和环境。
2 设计参数
车间轧机定期排放“老化”后的乳化液，3个月～6个月排放1次，每次最大量50m3。排放水质及要求处理后的标准（国家污水综合排放一级标准）详见表1。
3 处理工艺流程及选择
3.1 常用工艺
目前国内常用的乳化液处理工艺有：
1)物化+生化
见工艺流程图1。该法适用于大多数乳化液。优点是适应性强，出水水质好；缺点是运行管理相对复杂，对操作人员要求高。
2)物化+膜过滤
见工艺流程图2。该法是目前国内新兴的一种工艺。优点是操作稳定，系统本身不产生污泥，可回收的废油浓度较高，设备紧凑，占地小，维护管理方便；缺点是一次性投资大，浓缩液与反洗水难处理，膜孔易堵塞。
3.2 工艺选择
经过对上述工艺的分析比较及乳化液处理的小型试验结果（见表2），本着安全性、经济性、适用性的原则，选用物化+生化处理工艺。
4 破乳剂的选用及投加
前面叙述的乳化液的主要成分为矿物油（或植物油）、水、乳化剂、添加剂等，其化学性能非常稳定。因此，处理的难点就在于破坏其化学稳定性，这就要投加破乳剂。乳化液废水多为水包油型，乳化剂上的亲水端在水中会离解而带负电荷，造成油珠无法聚析，因此破乳剂应使用以高电荷阳离子为主体的絮凝剂，同时应设法加强絮体的密实度及强度，便于沉淀或气浮处理。乳化剂的种类不一样，选用的破乳剂也不尽相同，在实际选用中，要根据乳化剂的结构和性质进行实验分析。
通常铁盐或铝盐的混凝作用能有效地对乳化液进行破乳，如近来有报道说，采用聚合硫酸铁-聚硅酸复合絮凝剂处理高浓度乳化液废水有优良的破乳效果，有较宽的pH值适用范围，药剂耗量低，但铁和铝的沉淀为难脱水的氢氧化物污泥，增加了油泥的处理难度和处理成本。目前，国内乳化液处理多采用的是有机破乳剂，普遍反应有机破乳剂破乳效果好，适应乳化液的品种范围广，但运行费用较高。除选择适用的破乳剂外，破乳剂的投加点在不同的位置，也会直接影响破乳的效果。这是因为，破乳剂与乳化液废水发生的化学反应时间不一，无机破乳剂反应时间较长，通常15 min～30min；有机破乳剂反应时间较短，通常5 min～10min。
根据本工程乳化液废水的实际情况，选用的破乳剂是聚丙烯酰胺水溶性高分子絮凝剂和水合氯化铝无机盐。经试验证明，其破乳效果较好。
5 主要设施
调节池1座：有效容积50m3，钢筋混凝土结构，内涂玻璃钢防腐；
中间水池1座：有效容积50m3，钢筋混凝土结构，内涂玻璃钢防腐；
油水分离器1台：处理水量3 m3/h;
气浮处理机1套：处理水量3 m3/h，含破乳剂投加、絮凝剂投加、破乳装置、气浮装置、油过滤装置、加压泵等；
曝气生物碳过滤装置1套：处理水量1 m3/h，含布水、曝气、活性炭等；
板框压滤机1台：过滤面积30m2。
6 运行效果及经济效益分析
含乳化液废水经上述工艺处理后，出水可达到国家污水综合排放标准的一级标准排放。处理系统从调试完毕至今运行稳定。
按日处理24 m3废水计算，则直接运行费用如下：
总装机容量为6kW，油水分离器、气浮处理机、板框压滤机共5kW，工作8h；曝气生物碳过滤装置1kW，工作24h。则日耗电量64kW·h，按0.6元/（kW·h）计，则吨水电费为1.6元。运行费用尚可。
参考文献
[1]GB50014-2006室外排水设计规范[S].
[2]给水排水设计手册第二版编委会.给水排水设计手册第6册工业排水[K].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3]宜宁,胡伟.钢铁企业冷轧厂乳化液废水的几种处理方法[J].冶金动力,2004(5):58-63.
金属加工液 篇2
该新技术成果有以下几个方面的优点:
优点一是绿色环保, 无毒无味无三废排放! 该镀膜液中不含有汞、镉、铅、铬、砷等从环境污染方面生物毒性显著且危害严重的重金属, 也不含有苯、甲苯、三氯甲烷、四氯化碳等有机有毒物质, 已经通过国家环保方面的测试, 属于国家大力推广的绿色环保新工艺。
优点二是装饰效果好, 光亮如镜!使用该镀膜液镀制的产品, 基材平整度好些的镀件, 镀好之后的表面能够达到镜面效果, 其光泽度能够到达L2或8-11个Δ。
优点三, 便于操作和掌握, 一泡即成! 使用该镀液进行镀膜, 镀液的性能稳定, 能够不断添加有效成分便于维护, 镀液可反复使用。不需要直流电源, 可以直接将表面干净的镀件放置于镀液中, 浸泡20—40分钟, 表面即可形成光亮照人的镜面效果, 神奇的将铁变成了不锈钢!
优点四是镀膜的功能性强, 采用金属镀膜液镀制的产品, 镀膜和金属基体结合的强度能够达到350-400Mpa以上, 大大的超过电镀铬、镍等。不起皮, 不脱落, 即保持了镀件的机械性能又增加了耐磨性。镀膜的镀态硬度为550HV, 经过适当的处理后, 镀膜形成非晶态非磁性的混合物, 硬度高达1200HV。镀层具有优良的自润滑性, 摩擦系数小, 非粘着性好。另外工件镀膜的表面是一种无机晶界的非晶态镀层, 所以抗腐蚀性能特别强, 永不生锈!
优点五是镀膜液能够没有死角没有拐角的均匀镀膜, 特别是一些复杂工件, 比如模具内腔, 如果使用电镀根本没有办法将一些拐角或空洞的内腔进行镀膜, 而金属镀膜液恰好能够解决这样的难题。
优点六是镀膜范围广, 该镀膜液能够对所有易生锈的各种钢铁及铁合金工件和各种铜及铜合金工件进行镀膜加工。
优点七投资可大可小, 适合财力不同的人投资生产, 并且容易在较短的时间内把该项目做大!可以说是立竿见影!生产工艺简单, 只需将化工原料按照配方比例溶解混合, 就可以变成镀膜液产品。只要有业务, 投资即可赚钱。
优点八是成本低廉, 利润空间很大。按照我们的技术和配方, 生产一吨镀液的成本只有1070元, 目前市场上一吨镀膜液的卖价在10000-30000元之间, 不同的地区售价有所不同, 比如在上海、浙江和江苏一带, 一吨镀液市场卖价25000元, 利润空间巨大。按照每天生产销售3吨镀液, 利润丰厚。当然自配镀膜液自己进行施镀, 效益也很可观。
据不完全统计, 我国目前拥有电镀厂3万余家, 各类金属制品生产厂数万家, 在金属表面处理时均采用传统电镀工艺 , 而金属与非金属制品表面处理产品已进入航空、机械、电子、五金等各个领域, 其用量及应用范围十分喜人, 而本产品以无污染, 不用直流电源, 使用方便, 成本低廉耐蚀耐磨, 硬度高等优越性能, 可替代不锈钢制品, 淘汰现行的电镀生产工艺已是势不可挡, 同时该技术作为材料表面保护工业领域的一项尖端科学, 将主宰着表面处理技术的航向。
金属镀膜液技术含金量高, 技术含量高是一个企业的兴衰成败的关键, 凭借较高的技术含量才能矗立于市场竞争的制胜点, 本产品以低投入、高技术含量服务于人类社会, 有统领国际该行业市场的趋势, 能为经营该项目的企业带来无限的商机。
综上所述, 金属镀膜液以成本低廉, 使用方便, 工艺简单, 镀层集装饰、防腐、耐磨性能于一体 , 是现行电镀的理想替代品, 适合于各电镀厂、五金制品厂、中小企业及个人投资的理想项目, 成熟的技术必将给广大厂家带来丰厚的经济效益回报!
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金属加工液 篇3
关键词：线切割,水基切削液,过滤精度,渗透流量
1引言
线切割液是电火花线切割加工的必要条件, 线切割液的好坏, 直接影响到所切割工件的表面质量, 切割速度及钼丝的寿命[1]。其中线切割液的脏污程度对工艺指标也有较大影响, 线切割液太脏, 会降低加工的工艺指标。线切割液太脏时, 悬浮的加工屑太多, 使间隙消电离变差, 且容易发生二次放电, 对放电加工不利[2]。现在常用的线切割机床过滤系统通常采用平面编织金属丝网进行过滤, 这种过滤介质在使用过程中具有过滤面积大, 渗透率大等优点, 可以满足切削液供应量上的需求, 但是过滤精度低, 最小截留颗粒尺寸只有75µm, 只能满足一般机械加工需求, 不能满足对于表面粗糙度有特殊要求的高精度加工。
金属橡胶作为一种特殊的橡胶, 它即具备像金属丝网进行大面积过滤的表面积, 又具备多孔介质深层过滤的特性。研究证明, 小孔隙、丝径和一定厚度的金属橡胶对于深度污染的流体具有良好的过滤精度[3], 本文就金属橡胶这种新型过滤材料对水基线切割液进行渗透性试验研究, 以探索其结构参数对渗透率的影响, 判断其是否能够满足线切割机床的使用需求。
2 试验
2.1 试验元件
金属橡胶采用奥氏体不锈钢0Cr18Ni9材料, 外形为圆柱形, 滤材直径为20mm。螺旋卷直径与金属丝直径之比为10。
2.2 金属橡胶过滤器
金属橡胶过滤器主要是由冲压活塞、过滤器体、压紧器和压紧盖组成。过滤器体两侧制有螺栓孔, 用来连接压紧盖和器体。金属橡胶安装在安装室里, 通过压紧器压紧, 通过调整压紧器的长度, 可以安装不同厚度的金属橡胶。
2.3 试验系统组成
试验系统主要由油箱、水泵、安全阀、过滤器和流量计组成。试验液体采用1L水基线切割液+10L水混合而成。污染物采用可可粉, 污染物含量为20mg/L。水泵流量为6L/min。
3 结果与分析
1.不同孔隙度、相同厚度和丝径的金属橡胶渗透流量分析
可以得出四个结论: (1) 不同孔隙度的金属橡胶的初始渗透流量和稳定渗透流量都不一样, 孔隙度不同, 流体在金属橡胶流动过程中的压力降也不同, 损失的能量不同, 造成渗透后的流量不同, 孔隙度大的金属橡胶比孔隙度小的金属橡胶具有良好的渗透性能; (2) 从曲线中还可以看出孔所有金属橡胶渗透流量的变化都遵从一个缓慢变化——急速变化——稳定的过程, 缓慢变化过程是过滤起始阶段, 杂质颗粒随水基线切割液经过金属橡胶介质时沉积在干净的金属橡胶表面, 但没有形成连续的过滤层, 压降很少, 急速变化过程是过滤中间阶段, 金属橡胶表面的各个杂质粒子不断堆积, 形成连续的过滤层, 即滤饼, 此时过滤孔径变小, 压降迅速增高, 稳定过程是过滤稳定阶段, 滤饼完全形成, 压降几乎不变; (3) 孔隙度不同的金属橡胶形成滤饼的时间不一样, 表明孔隙小的金属橡胶表面因为孔径小的原因, 更容易拦截小的颗粒粒子, 从而使小颗粒粒子堆积成滤饼的时间短。
2.不同厚度、相同孔隙度和丝径的金属橡胶渗透流量分析
可以得出以下二个结论: (1) 在实验条件和其它参数均相同的情况下, 不同厚度的金属橡胶初始渗透流量和稳定渗透流量不同, 厚度小的金属橡胶的初始渗透流量和稳定渗透流量均大于厚度大的金属橡胶。厚度越小的金属橡胶渗透后的流量就越大, 这是因为金属橡胶内部是各种弯弯曲曲的孔道和孔隙, 流体在通过这些孔道和孔隙时, 通过各种碰撞和孔隙的阻拦, 会降低自身的流速。厚度越大的金属橡胶, 流体通过它就要消耗越多的能量, 形成的压降也就越大, 渗透后的流量就越小。 (2) 不同厚度的金属橡胶在过滤过程中的三个阶段的渗透流量变化曲线十分相似, 因为除了厚度不同, 三个金属橡胶其它参数均相同, 孔隙度相同, 表面积相同, 流体在流过金属橡胶表面形成滤饼的时间也就大概相同。
3. 不同丝径、相同孔隙度和厚度的金属橡胶过滤精度分
可以得出以下二个结论: (1) 在实验条件和其它参数均相同的情况下, 不同丝径的金属橡胶初始渗透流量和稳定渗透流量不同, 丝径大的金属橡胶的初始渗透流量和稳定渗透流量均大于丝径小的金属橡胶。丝径越大的金属橡胶渗透后的流量就越大, 这是因为丝径大金属橡胶, 在孔隙度一定时, 平均孔径大于丝径小的金属橡胶, 形成的通道和孔隙大于丝径小的, 流体通过它就要消耗越少的能量, 渗透后的流量就越大。 (2) 大丝径的金属橡胶形成的稳定过滤时间小于小丝径的金属橡胶, 因为大丝径的金属橡胶平均孔径大, 流体在流过金属橡胶表面形成滤饼的时间晚于小丝径的金属橡胶。
4 结论
孔隙度、丝径、厚度对金属橡胶的渗透流量有着直接的影响, 其中孔隙度和丝径越大, 厚度越短, 金属橡胶的渗透流量就越好;另外通过渗透流量的试验还可以为下步选配不同结构参数的金属橡胶作为不同机床的过滤介质打下铺垫。例如DK7732型数控电火花线切割机床的工作需求流量为1.5L/min, 通过过滤试验可知试验元件除了孔隙度为0.2的金属橡胶渗透后的流量不满足需求外, 其余均满足。如果只考虑过滤精度的需求, 选择孔隙度为0.3、厚度10mm、丝径0.10mm的金属橡胶为过滤件, 如果需考虑纳污能力和精度的双重需求, 则需要选择孔隙度0.5、厚度30mm、丝径0.10mm的金属橡胶作为过滤介质。
参考文献
[1]吴娟.水基切削液对线切割加工的影响[J].工艺与装备.2009, 11:70~72
[2]张晓燕, 魏引焕, 任威.快走丝线切割加工中工作液性能对加工质量的影响[J].模具制造技术.2004, 9:63~64
金属加工液 篇4
一、垃圾渗滤液中重金属去除方法的研究
目前,国内外研究垃圾渗滤液中重金属去除方法主要为吸附法、生物法、混凝吸附法、植物修复法等。
1. 吸附法
吸附法是利用吸附剂来实现渗滤液中重金属从液态水中向固态吸附剂中迁移转化的过程。去除效果的好坏与吸附剂的正确选用有直接关系。吸附法之所以能高效、迅速的去除垃圾渗滤液中的重金属,原因就在于吸附剂分子中存在各种活性基团(如羟基、巯基、羧基、氨基等),通过与吸附的重金属离子形成离子键或共价键,达到吸附重金属离子的目的;可与氢键也可与盐键形成具有类似网状结构的笼形分子,可对许多重金属离子进行螯合,因此能有效的吸附溶液中的重金属离子。
活性炭因其比表面积大、吸附能力强被广泛应用于各种水处理中。Magda Cotman研究用粉末活性炭处理渗滤液中的重金属,当粉末活性炭的投加量为50g/L时,对重金属Cr和Fe的去除率可达50%和79%以上。活性炭虽吸附效果好,但价格昂贵、再生困难,限制其成为垃圾渗滤液中重金属去除的合理吸附剂。
粉煤灰作为火力发电厂的一种废弃物,具有较大的吸附能力,能去除污水中各种污染物,以粉煤灰为吸附剂处理垃圾渗滤液中重金属的环境效益和经济效益都很高。安晓雯、孙道玮等的实验室小试结果表明,在1L的垃圾渗滤液中加入粉煤灰64g,搅拌75分钟,沉淀30分钟,对重金属Cu、Cd、Zn、Pb、Cr的去除率均可达到90%以上。
此外,膨润土、钙硅材料等都被应用于处理渗滤液中重金属的研究。张富韬等研究用“组合”改性(酸改性+有机改性)后钙基膨润土处理北京安定垃圾卫生填埋场渗滤液;经过混凝吸附实验(改性膨润土投加量6.667g/L,吸附时间30min),得出其对Hg、Cd、Cr、Pb的去除率分别可达80.97%,76.36%,88.02%,98.44%。韦旭用钙硅材料对广西南宁生活垃圾填埋场渗滤液进行预处理,结果表明当投加量为100g/L,振荡时间为24h,对Mn、Pb、Ni、Zn、As、Fe的去除率分别为100%、100%、89%、87%、54%、99%,出水中重金属浓度达标排放。在中试研究方面,Emma Nehrenheim在瑞典某垃圾填埋场做了以松树皮和高炉矿渣为滤料的过滤方式处理垃圾渗滤液,发现松树皮比高炉矿渣对Cu、Zn、Pb、Ni的去除效果要好。
相比较而言,吸附法具有简便、高效、选择性强等优点,对于处理像垃圾渗滤液这种成分复杂、重金属含量变化较大的废水是一种较好的选择。虽说目前使用的吸附剂价格昂贵,吸附法受到了一定限制,但人们正在努力开发各种廉价、高效的吸附剂,前景乐观。
2. 生物法
生物法主要是依靠微生物的生物学性质对废水溶液中的重金属离子进行生物去除和生物体内积累,然后通过一定的方法使金属离子从生物体内释放出来,以降低重金属离子的浓度,从而消除重金属离子对环境的污染。
Ismail Trabelsi在实验室采用缺氧+好氧+粉末活性炭的方式处理突尼斯某垃圾填埋场渗滤液,得出生物处理阶段(缺氧+好氧)对Ni、Pb、Fe、Zn的去除率分别为:53.3%、100%、85.4%、6.8%。杨志泉通过现场的同时好氧-厌氧生物反应器中试验处理广州大田山垃圾填埋场渗滤液中的重金属,结果表明在所测出的10种优先控制污染物中,Cr、Zn、As、Pb、Se的去除率均达到60%以上;而Ni、Cu、Cd、Sb、Ti的去除率皆在35%以下。
生物法去除渗滤液中的重金属有运行费用低、无二次污染等优点,但是其对重金属浓度的适应性较差、且对某些重金属离子的去除率不高,不能单独作为去除重金属的工艺使用,需与其他工艺联用以满足排放标准的要求。
3. 混凝吸附法
混凝吸附法去除垃圾渗滤液中的重金属是指通过向渗滤液中投加混凝剂或投加混凝剂和吸附剂,通过混凝沉淀和吸附作用达到去除重金属离子的目的。混凝吸附法靠混凝剂对水中呈胶体状态的重金属离子的电性中和、吸附架桥和卷扫作用去除少部分重金属,靠吸附剂高效、稳定的吸附大部分重金属。
汤红妍研究用改性硅藻土和PAC复配制备成复合混凝剂,用于垃圾渗滤液的预处理。结果表明,复合混凝剂中PAC含量80%,投加量3g/L,反应时间40min,搅拌强度200r/min,沉淀时间50 min的条件下,对渗滤液中Zn和Pb的去除率分别达57.5%和39.3%。桑义敏等用中试设备研究自主研制的镁铝脱色复合絮凝剂(PMAS)处理生化反应出水的渗滤液。结果表明当优化处理量为100L/h、搅拌速度为170r/min、投药量为体积分数10%时,重金属去除效果整体上优于其它市售液体絮凝剂,除了Pb、Zn去除率分别为88%和95%之外,As、Cr、Cu的去除率均为100%。
混凝吸附法通常作为垃圾渗滤液的预处理或者是二级生化出水的深度处理;这一方法具有处理效果好、操作简便、易于运行管理等优点。但是,对于处理像垃圾渗滤液这种成分复杂的废水,过多的投加混凝剂、吸附剂会产生大量的污泥,对环境造成二次污染。
4. 植物修复法
植物修复法就是利用植物的积累或超积累从渗滤液中吸取和富集有毒金属离子,进一步降低重金属离子活性,从而减少扩散到外界环境中的重金属离子。
侯晓龙通过培养实验,研究水浮莲、浮萍、水葫芦3种水生植物对垃圾渗滤液中重金属的吸附能力,得出水浮莲的吸附能力最强,对Ni、Zn、Cr、Cd、Pb、Mn的最高吸附率分别可达50.21%、50.92%、100%、73.27%、89.99%、88.52%。
植物修复法去除渗滤液中的重金属具有一定的效果,而且其处理成本低,生态效益良好。但是,植物修复法用于处理垃圾渗滤液中的重金属还有许多不足。如:对环境的要求比较严格、专一性强、需占有大量土地资源等。
二、现阶段重金属废水的治理技术可应用于垃圾渗滤液处理的分析
目前,治理重金属废水的技术主要有:化学法、反渗透法、蒸发浓缩法、电解法、电渗析法等。化学法处理水中重金属的应用技术简单、容易实现,但是对于垃圾渗滤液这种成分异常复杂,处理难度大的废水来说,化学反应药剂会受许多因素的干扰,势必会影响处理效果,因此化学法多用于渗滤液的预处理或二级生化出水的后处理部分。反渗透法适用于各种难处理的废水,对于含有复杂成分的垃圾渗滤液也不例外。S.Renou研究指出,反渗透技术对垃圾渗滤液中重金属的去除率可以达到99%。国内也有好多垃圾填埋场渗滤液处理站采用反渗透法作为出水水质达标的保证。蒸发浓缩法就是通过对水体加热,使水分子变为水蒸气,然后又通过冷凝的方式回收处理后水的过程。蒸发浓缩法需要不断的供热,对于垃圾渗滤液中的重金属去除来说,耗能太大,不经济;可考虑与其它方法联合使用。电解法是利用直流电对溶质进行氧化还原反应的过程。这种方法能很好的吸出溶液中的重金属单质,但是工艺要求复杂,需要严格控制各种运行条件。因此,用电解法处理垃圾渗滤液中的重金属还有待进一步的研究。电渗析法是指在外加直流电场的作用下,利用离子交换膜的选择透过性使水中阴、阳离子做定向迁移,从而达到从水中分离离子的一种物理化学过程。电渗析法用于废水处理时,需要通过过滤和活性炭吸附处理,以去除水中残留的悬浮物和有机物。由于其运行条件对水质的要求比较高,不是处理垃圾渗滤液中重金属的一个好方法。
三、结语
金属加工液 篇5
关键词：土壤腐蚀,接地金属材料,模拟液,耐蚀性
0 前 言
金属在土壤中的腐蚀受土壤含水量[1]、含盐量(包括Cl-,SOundefined,COundefined,NO-4等)、电阻率、pH值、氧化还原电位、细菌等因素的影响,情况十分复杂。土壤腐蚀过程的控制方法主要有阳极控制、阴极控制、电阻控制等。接地电极材料是电力系统输配电安全的重要保障,常用的有钢、铜、镀锌钢等,深埋于地下常遭受腐蚀。目前已有接地金属土壤腐蚀行为研究的报道[2,3,4],但对陕西中部土壤中H62黄铜、Q235钢、镀锌钢等接地材料腐蚀行为的研究还未见系统的报道。
本工作研究了电力系统接地材料H62黄铜、Q235钢、镀锌钢在陕西中部土壤模拟液中的腐蚀行为及规律。
1 试 验
1.1 接地材料
接地材料分别为Q235碳钢(主要成分0.160%C, 0.610%Mn,0.200%Si,0.018%S,0.009%P,Fe余量)、H62黄铜(主要成分61.560%Cu, 38.430%Zn, 0.006%Pb)、镀锌钢(基体为普通碳钢,镀锌层的成分是在99.85%锌中添加了0.15%铝)。
1.2 腐蚀介质
依据陕西土壤的组成,用分析纯NaCl,Na2SO4,NaHCO3,NaNO3和去离子水配制模拟溶液,成分如下:0.089 0%Cl-,0.376 0%SOundefined,0.564 0% HCO-3,0.007 6%NO-3;用H2SO4或NaOH将pH值调整为 8.23。
1.3 测试分析
将试样线切割成10 mm×10 mm×3 mm和40 mm×20 mm×4 mm 2种尺寸。前者用于电化学测量,在试样背面点焊引出铜导线,用环氧树脂将试样包封在聚四氟乙烯中,露出测试面积10 mm×10 mm,用SiC水砂纸逐级打磨至2 000号,并进行抛光,然后用无水乙醇和去离子水清洗后吹干待用;后者用砂纸打磨至2 000号,并进行抛光,用于失重试验及腐蚀形貌、成分分析。
将3种接地材料浸泡在土壤模拟液中一定时间,并外加30 mA的直流电流,以模拟实际环境中可能存在的杂散电流。取出试样后,用Quanta 250扫描电镜(SEM)和D/MAX-RB型X射线衍射仪(XRD)分析表面腐蚀产物的形貌及成分;刮去试样表面的腐蚀产物,用除锈液(盐酸+六次甲基四胺溶液)去除余下的产物,用蒸馏水和无水酒精清洗并吹干后放在干燥器中充分干燥,用分析天平称量,计算试样质量损失及腐蚀速率。
电化学测试仪器为PAR VMP3,采用三电极体系,辅助电极为铂片,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),所有的电位均相对于参比电位。电化学阻抗谱(EIS)测试中,选取频率范围为1×(10-2~105) Hz,测量信号是振幅为10 mV的正弦波,用ZSimpWin 3.10软件拟合分析数据,采用循环阳极极化方法,当阳极电流密度达到100 μA/cm2后自动回扫至开路电位附近,扫描速率为0.5 mV/s。
2 结果与讨论
2.1 腐蚀速率
图1为3种接地材料在模拟溶液中浸泡不同时间后的腐蚀失重。从图1可以看出:Q235钢浸泡40 d腐蚀速率较高,浸泡时间延长时腐蚀速率明显下降,这可能与形成的腐蚀产物覆盖在表面有关;一般来说,镀锌钢在没有电流的作用下腐蚀速率较慢,但在电流作用下表面锌层严重腐蚀,破坏程度相对严重;H62黄铜腐蚀失重的变化非常小,以局部腐蚀为主,其在模拟溶液中的耐腐蚀性能优于其他2种接地材料。
2.2 腐蚀产物形貌及成分
3种接地材料在模拟溶液中浸泡40 d后腐蚀产物的SEM形貌见图2,XRD谱见图3。
从图2a和图3可知:H62黄铜始终以局部腐蚀为主,浸泡时间延长时,表面失去了金属光泽,逐渐生成红色腐蚀产物,主要是CuO,Cu2O,CuCl2。
Q235钢在模拟溶液中浸泡不足0.5 h就出现了黑色锈点,随后逐渐扩大,最后连成一片,在溶液底部出现了红棕色的沉淀物,浸泡40 d后试样表面几乎全部覆盖着黑色的腐蚀产物。从图2b和图3可以看出:Q235钢的腐蚀以局部腐蚀为主,随时间延长发展为不均匀的全面腐蚀,腐蚀产物出现较明显的分层,外层为大小不均匀的疏松块状锈层,存在较多裂纹,保护作用较弱,内层锈层分布均匀,与基体金属结合较好,对抑制基体金属的腐蚀有一定的作用[5];腐蚀产物主要为α-FeOOH,β-FeOOH 和Fe3O4。
从图2c和图3可知:镀锌钢起初以局部腐蚀为主,随浸泡时间延长发展为全面腐蚀,部分出现点蚀;表面腐蚀产物主要为ZnO,Zn(OH)2,Zn5(CO3)2(OH)6,FeOOH。锌在碱性溶液中容易形成难溶于水的Zn5(CO3)2(OH)6,附着在锌层表面,抑制进一步腐蚀[6]。
2.3 电化学性能
2.3.1 开路电位
图4为3种接地材料在添加了不同浓度NaCl的
模拟液中的开路电位曲线。从图4可以看出:NaCl浓度升高,H62黄铜的电位变化不大,维持在-0.2 V左右;Q235的电位随着NaCl浓度的升高有略微下降的趋势;镀锌钢的自腐蚀电位变化最大,随着NaCl浓度的升高,其耐腐蚀性有所下降。
2.3.2 极化曲线
图5为3种接地材料在添加了不同浓度NaCl的模拟液中的极化曲线,拟合的腐蚀电流密度见表1。
从图5a可以看出:H62黄铜在模拟液中出现明显的钝化现象,能进一步抑制腐蚀;H62在没有添加NaCl的模拟液中的点蚀电位最高,抗腐蚀性能最好;当NaCl浓度从0.1 mol/L升高至0.3 mol/L时,钝化区宽度陡然变窄,点蚀电位下降非常明显,材料的抗腐蚀能力明显下降。
从图5b可以看出:Q235钢在没有添加NaCl的模拟液中的极化曲线比较光滑,基本处于活化的状态,未出现钝态现象;当模拟液中加入不同浓度NaCl后,阳极曲线在-650~-400 mV出现明显变化,电流密度随电位的增大反而变小;随后电流密度再次增加,表明此时Q235钢发生了钝化,存在点蚀电位,当高于此电位时,点蚀迅速发生发展。在腐蚀发生初期[7,8],腐蚀优先在钢电位较低的部位如夹杂物、位错等缺陷处发生,由于这些腐蚀产物薄而且不均匀,没有完全覆盖金属表面,对基体的保护作用较弱;随着腐蚀反应的进行,腐蚀产物膜厚度增加,并结成连续的保护膜;在反应后期,生成的锈层进一步增厚,最外层锈层疏松多孔而大量脱落,锈层厚度减小,致密性降低,所以腐蚀速率再次增大。
镀锌钢表面锌层的覆盖能提高基体的抗腐蚀能力,当腐蚀发生时镀锌层先被腐蚀破坏,对基体产生保护作用,镀锌钢在溶液中的腐蚀反应的阳极过程为活化控制,阴极过程为活化和扩散过程共同控制。由图5c可知:当往模拟液中添加NaCl时,镀锌钢表现出一定的钝化行为;当添加的NaCl浓度超过0.3 mol/L时,镀锌钢的点蚀电位迅速下降,耐腐蚀性能降低,随着极化的进行表面镀锌层逐渐被破坏,基体发生腐蚀。
从腐蚀电流密度的角度考虑,在不同腐蚀介质中,H62黄铜的耐腐蚀性能最好,镀锌钢的耐腐蚀性能次之,Q235钢的耐腐蚀性能较差。
2.3.3 交流阻抗谱
3种接地材料在添加了不同浓度NaCl的模拟液中的Nyquist谱见图6,拟合等效电路见图7,拟合电化学参数见表2。图7中,Rs表示模拟溶液电阻,CPEdl表示电化学反应的非理想电容,Rct表示电荷转移电阻,CPEfilm表示工作电极表面腐蚀产物的电容,Rfilm表示腐蚀产物的电阻[9]。
从图6可以看出:在相同腐蚀介质中,H62黄铜的耐腐蚀性能最好;随着NaCl浓度的增加,3种接地材料的耐腐蚀性能均逐渐下降。
将极化电阻Rp定义为Rct和Rfilm之和[10],极化电阻越大,发生腐蚀的速率越小。从表2可算出:H62黄铜的极化电阻最大,镀锌钢的次之,Q235的最小。此外,ndl越小,腐蚀越严重[11],ndl数据与上述结果一致。
3 结 论
(1)在陕西中部土壤模拟液中,接地材料Q235随浸泡时间延长,腐蚀速率逐渐变慢;镀锌钢在外加电流的作用下,表面镀锌层很快被电解腐蚀,腐蚀加剧;H62黄铜随浸泡时间延长腐蚀速率的变化不明显。
(2)在外加电流模拟液中浸泡后,Q235表面腐蚀产物主要为α-FeOOH,β-FeOOH和Fe3O4;H62黄铜腐蚀产物主要为CuO,Cu2O和CuCl2;镀锌钢腐蚀产物主要为Zn(OH)2,ZnO,FeOOH,Zn5 (CO3)2(OH)6。
(3)在含相同NaCl浓度的模拟液中,H62黄铜的耐腐蚀性能最好,镀锌钢的次之,Q235碳钢的最差。
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金属加工液 篇6
化学镀镍溶液的成分直接影响镀层的质量,其中金属微量元素的影响尤为显著。目前对其微量元素的分析方法主要有原子吸收(AAS)法[1]、电化学分析法[2]、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)法[3]和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法[4],其中ICP-MS法以灵敏度高、检出限低、线性范围宽等特点而广泛应用,但质谱干扰是质谱分析中所面临的严重问题。质谱干扰的校正方法主要采用数学公式校正法、冷等离子体技术、双聚焦磁质谱技术和碰撞/反应池(CRC)技术[5,6,7,8]。其中,数学公式校正法不能真正削除干扰;冷等离子体技术会导致高电离能元素的灵敏度显著降低,难熔元素的氧化物增大,受ICP中易电离元素的影响严重;双聚焦磁质谱技术仪器昂贵、操作条件复杂,不能分辨所有干扰元素和待测元素,在高分辨模式下会降低离子的传输效率,影响待测元素的灵敏度和检出限;CRC法是目前去干扰能力最强的质谱校正技术,结合高效的炬屏蔽技术和动能歧视(KED)模式可消除多原子离子和基体对待测元素的干扰[9],改善待测元素的灵敏度和检出限,应用十分广泛[10,11,12]。本工作采用硝酸消解试样后直接进样,利用带CRC技术的ICP-MS法测定碱性化学镀镍液中的10种微量金属元素,具有操作简单、快速等特点,能实现碱性化学镀镍液中微量金属元素的准确测定。
1 试验
1.1 设备与试剂
7500cx电感耦合等离子体质谱仪,采用仪器调谐优化后的工作参数:功率1 500 W;等离子气流量14.5L/min,辅助气流速0.95 L/min,氦气流量5.2 mL/min,氢气流速5.8mL/min;采样深度7.8 mm,重复采样3次,同位素选择46Ti,52Cr,55Mn,56Fe,59Co,65Cu,66Zn,111Cd,121Sb,208 Pb。
混合标准溶液由1 000μg/mL Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Cu,Zn,Cd,Sb,Pb单元素标准溶液(购自国家标准物质中心)以5%硝酸(市售,优级纯)溶液稀释而成。内标混合溶液(1.0μg/mL)由1 000 mg/L Sc,Ge,Y,In,Bi单元素储备溶液(市售)以5%HNO3溶液配制而成。水为去离子超纯水(电阻率≥18.2 MΩ·cm,由Milli-Q超纯水机制得),所有器皿均用20%HNO3 (体积分数)浸泡24 h以上,用超纯水冲洗5次,备用。
试验所用化学镀镍液组成:硫酸镍30 g,次亚磷酸钠20 g,柠檬酸铵50 g,余量为水,溶液总体积1 L。
1.2 化学镀镍液中微量金属元素的测定
取10.0 mL硫酸镍化学镀镍液置于50 mL容量瓶中,加入2.5 mL硝酸(1:1,体积比)消解,用超纯水定容后按ICP-MS仪器调谐优化后工作参数,并通过在线加入1.0μg/mL的Sc,Ge,Y,In,Bi内标混合溶液,直接上机进行测定,同时做试剂空白进行参照。
2 结果与讨论
2.1 背景值分析
试样分析中部分元素的含量较低,仪器背景值以及试剂空白均有可能给试样测定带来本底污染。超纯水和5%硝酸空白溶液中10种微量元素的计数值(CPS)见表1。由表1可见:超纯水中测元素的计数值均很低,5%硝酸中部分待测元素的计数值略偏高,表明硝酸的加入对待测元素的分析带来了一定的背景值,但相对于试样中待测元素的浓度而言,硝酸所带入的各待测元素的本底值极低,可以忽略不计。
2.2 干扰及消除
ICP-MS分析过程中存在的干扰分质谱干扰和非质谱干扰。质谱干扰主要有同量异位素、多原子离子、双电荷离子、氧化物离子等4类,其中多原子离子干扰是质谱分析中最复杂、最严重的干扰,是影响质谱分析结果准确度和精密度最重要因素。试验中虽采用了炬屏蔽系统,但仍然存在多原子离子质谱干扰。为此,采用CRC系统,通过氦碰撞模式和氢反应模式有效地消除了多原子离子质谱干扰。
非质谱干扰主要来源于试样镀液对待测元素产生抑制作用的基体效应,消除基体效应的主要方法有稀释样品、内标校正、标准加入、基体分离等[13]。用1.0μg/mL Sc,Ge,Y,In,Bi混合溶液作内标在线监测信号变动情况,加入内标前后2 h内10种待测元素的相对标准偏差(RSD,每10 min测定一次,共12次)见图1。图1结果表明,混合内标元素的加入能有效克服待测元素信号的漂移,确保了测定过程的稳定。
2.3标准曲线和检出限对
0,10.0,20.0,50.0,100.0,200.0,500.0μg/L混合标准溶液系列建立标准曲线,其相关参数及检出限见表2。由表2可见,各待测元素在0～500.0μg/L内线性关系良好,线性相关系数均不低于0.999 6;取样品空白溶液测定11次,以3倍标准偏差所对应的各待测元素的浓度为检出限,各待测元素的检出限为0.011～0.218μg/L,完全可满足化学镀镍液中10种待测元素的分析要求。
2.4 方法的精密度与准确度
向化学镀镍液中加入一定量的待测元素标准溶液,按上述条件和步骤连续进行10次平行测定,并采用加标回收试验考察方法的准确度和精密度,结果见表3。由表3可见,各元素的加标回收率在89.89%～107.61%,相对标准偏差在1.70%～4.81%,准确度高,精密度好。
2.5 实际镀镍液的分析
分别测定来自重庆市某电镀企业的3个化学镀镍液样品(编号1,2,3)中的微量金属元素Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Cu,Zn,Cd,Pb,每批连续进行11次平行测定,并与ICP-OES法测定结果相比较,结果见表4。由表4可知,不同试样中金属元素的含量差异较大,本法所测结果与ICP-OES法测定结果基本一致。
μg/mL
3 结论
金属加工液 篇7
酶解法是一种获得抗氧化酵解液的有效方式,主要有内源酶酶解法、外源酶酶解法、微生物酵解法[7,8]。微生物酵解法由于其自身的优势已经成为当下研究的热点[9]。苏云金芽孢杆菌作为一种常见微生物被广泛用来生产蛋白酶[10]。使用苏云金芽孢杆菌直接酵解大西洋鲑加工废弃物,来制取抗氧化酵解液的研究尚未见诸报道。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
实验材料、试剂和培养基:大西洋鲑加工废弃物(鱼头、鱼鳍和鱼尾);磷酸氢二钠、琼脂、葡萄糖、磷酸二氢钠、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、甲醛等(均为分析纯);总抗氧化能力(T-AOC)测定试剂盒(南京建成生物工程研究所);菌种活化培养基(牛肉膏0.3%、蛋白胨1.0%、氯化钠0.5%、琼脂2.0%、p H 6.6);种子液培养基(葡萄糖0.5%、酵母膏1%、蛋白胨0.5%、氯化钠0.2%、p H 6.6)[11]。
实验仪器:250HG型数显光照震荡培养箱(金坛市精达仪器制造厂);HYQ150生物摇床(武汉汇诚生物科技有限公司);H1650-W型台式高速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司);V-1100D型可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司);LDZM-40KCS型立式压力蒸汽灭菌器(上海申安医疗器械厂);PHS-3Cp H计(上海仪电科学仪器股份有限公司)。
1.2 实验方法
1.2.1 大西洋鲑加工废弃物主要成分测定方法
蛋白质含量:微量凯氏定氮法[12];脂肪含量:索氏抽提法[13];灰分测定:灼烧法[14]。
1.2.2 原料处理
原料处理流程[15]:原料切碎→烘干(70℃,24 h)→绞碎→第一次脱脂(乙醇原料比4∶1)→烘干(70℃,2 h)→第二次脱脂(异丙醇原料比2∶1)→烘干(70℃,24 h)→过筛网(120目)。
1.2.3 抗氧化酵解液制备
称取一定量经二次脱脂处理的鱼粉与50 m L相应p H缓冲液混合,为防止外源微生物的干扰,将混合物进行高温蒸汽灭菌,然后再控制时间、接种量、菌龄、温度进行振荡培养(120 r/min),反应结束后,将酵解液置于沸水浴中15 min灭酶,再将酵解液离心(10 000 r/min,10 min),上清液即为所需酵解液[16]。
1.2.4 酵解液生化指标及其测定方法
α-氨基氮含量:甲醛滴定法[14];样品总氮含量:凯氏定氮法[14];总抗氧化活性:使用总抗氧化能力(T-AOC)测定试剂盒,取样0.5 m L[17]。
总抗氧化能力计算公式:
式中:MT-AOC—总抗氧化能力,U;A—测定光密度(OD)值;A0—对照OD值;V1—反应液总量,m L;V2—取样量,m L;N—样本测试前稀释倍数;V3—发酵液体积,m L。
水解度计算公式:
式中:S—水解度,%;M1—上清液中氨基氮总含量,mg;M2—样品中总氮含量,mg。
1.2.5 实验设计
以总抗氧化能力和氨基氮含量为指标,考察温度、酵解时间、接种量、p H、料液比、菌龄6个因素对酵解反应的影响,并进行单因素实验,确定最适单因素条件。在单因素实验基础上,以总抗氧化能力和水解度为指标,采用L25(56)正交表进行正交实验设计,确定大西洋鲑加工废弃物的最佳酵解条件。
2 结果与分析
2.1 大西洋鲑加工废弃物鱼粉的主要成分
大西洋鲑加工废弃物制备的脱脂鱼粉中含有大量的蛋白质,可以经过进一步加工将其酶解制成抗氧化肽,以增大其综合利用价值以及水产养殖企业的经济效益,缓解水产加工原料不足的状况。脱脂鱼粉的蛋白质、脂肪和灰分的含量分别为(70.596±0.247)%、(3.074±0.071)%和(25.153±0.236)%;未脱脂鱼粉的蛋白质、脂肪和灰分的含量分别为(47.504±0.315)%、(37.322±0.412)%和(13.477±0.334)%。
2.2 单因素试验结果
2.2.1 最适料液比的确定
在固定发酵时间24 h、温度30℃、p H 6.6、接种量2%、菌龄24 h的条件下进行发酵实验,考察不同料液比对总抗氧化活性和氨基氮含量的影响(图1)。随着料液比的增大,总抗氧化活性和氨基氮含量均呈现出增长的趋势,开始时增长迅速,但在达到1.25 g/50 m L之后增速放缓。其原因是微生物释放的胞外酶酶解反应必须在水溶液中进行,因为蛋白酶必须溶解在相应的缓冲液中才能均匀分散在整个体系中,与底物接触并对其发生作用[18],底物浓度过高会导致流动性差,阻碍酶与底物接触,使反应速率降低[19]。
除此之外,由于苏云金芽孢杆菌的种内竞争作用,菌量在一定时间之后是稳定的,从而使得蛋白酶的释放量也稳定,在1.25 g/50 m L时蛋白酶处于饱和状态,所以料液比的继续增大对总抗氧化活性和氨基氮含量的影响减小。因此,确定最适料液比为1.25 g/50 m L,此时总抗氧化活性为283.05 U,氨基氮含量为20.16 mg/100 m L。
2.2.2 最适接种量的确定
为探索最适接种量,以总抗氧化活性和氨基氮含量为指标,在固定料液比1.25 g/50 m L、发酵时间24 h、温度30℃、p H 6.6、菌龄24 h的条件下进行发酵实验(图2)。
在接种量低于2%时,总抗氧化活性和氨基氮含量随着接种量的增加而增长;高于2%之后,氨基氮含量趋于稳定而总抗氧化活性略有波动。其原因是,接种的菌株前期主要是数目的扩增。接种量较低时达到饱和要耗费更多时间,接种量高于2%时可以很快增殖到饱和,菌量稳定后,释放到环境中的胞外酶量也稳定,但由于料液比已固定,所以与鱼粉反应的酶量也趋于饱和,导致氨基氮含量指标的稳定。接种量3.5%的总抗氧化活性与2.0%相比提升不多。因此,确定最适接种量为2%。
2.2.3 最适反应温度的确定
在26~42℃范围内考察发酵温度对总抗氧化活性和氨基氮含量的影响,其他条件为:料液比1.25 g/50 m L,酵解时间48 h,接种量2%,p H 7.4,菌龄24 h。温度不仅影响苏云金芽孢杆菌数目的扩增,而且影响蛋白酶的酶活。从图3可以看出,在30℃时总抗氧化活性为453.75 U、氨基氮含量为31.8 mg/100 m L,前者达到最大值,后者趋于最大值。因此,确定最适发酵温度为30℃。
2.2.4 最适p H的确定
在固定料液比1.25 g/50 m L、发酵时间24 h、温度30℃、接种量2%、菌龄24 h的条件进行发酵,当p H 5.8~6.2时氨基氮含量增长迅速,而在p H 6.2~7.8时增长放缓,但总抗氧化活性不断增长,并在p H 7.4时达到最大值。其原因是,苏云金芽孢杆菌可产生若干种胞外蛋白酶,最适p H为6.2~7.8,在此范围内,蛋白质底物均可被水解,其中p H 7.4时的蛋白酶可水解鱼粉蛋白,产生最大量的抗氧化肽。因此,确定最适p H为7.4。
2.2.5 最适酵解时间的确定
酵解时间是发酵工艺的一个重要因素。为找到最佳酵解时间,在实验固定料液比1.25 g/50 m L、温度30℃、接种量2%、p H 7.4、菌龄24 h的条件下分析不同发酵时间对总抗氧化活性和氨基氮含量的影响(图5)。总抗氧化活性总体上呈先增长后下降趋势;而氨基氮含量在前24 h随时间迅速增长,24 h之后增速放缓。这与郑毅等[20]的实验结果相同。在48 h后总抗氧化活性出现降低的情况,这可能是因为在48 h之后随着营养物质的消耗,苏云金芽孢杆菌进入衰老期,新陈代谢活动减弱,从而产酶量降低,使得氨基氮含量趋于稳定,部分抗氧化肽消耗用于缓解衰老的缘由。综合考虑,确定最适酵解时间为48 h,这时总抗氧化活性为287.82 U。
2.2.6 最适菌龄的确定
在固定料液比1.25 g/50 m L、酵解时间48 h、接种量2%、p H 7.4、温度30℃的条件下分析不同菌龄对总抗氧化活性和氨基氮含量的影响。不同菌龄的菌种处于不同的生长阶段,用对数期的菌种接种,则子代培养物的延滞期就短,反之如果用延滞期或者衰亡期的菌种接种,则子代培养物的延滞期就长。从图6中可以看出,使用菌龄24 h的种子液发酵时,总抗氧化活性为421.34 U,达到最大值,而12 h菌龄的种子液细菌相对数量较少,因此,总抗氧化活性和氨基氮含量较低。大于24 h菌龄的种子液或处于稳定期或处于衰亡期,子代均需经过较长的延滞期才能达到对数期。因此,确定最适菌龄为24 h。
2.3 正交试验优化结果
根据已知的单因素试验结果,应用正交试验对其酵解条件进行优化,确定其最佳酵解工艺条件(表1)。表中:A—料液比,g/50 m L;B—接种量,m L/100 m L;C—时间,h;D—温度,℃;E—p H;F—菌龄,h。
以水解度和总抗氧化活性(简称总抗)为指标,分析表2的正交设计方案,以确定最佳反应条件。正交实验结果分析见表2、表3、表4。
用苏云金芽孢杆菌发酵大西洋鲑加工废弃物制成的鱼粉时,以水解度为指标,从表3可以看出,6个因素对水解度均有显著性影响(P<0.05);由极差分析表2发现相关因素的影响程度依次为:发酵时间,温度,p H,料液比,菌龄,接种量;最佳实验组合为:料液比1.0 g/50m L,接种量2%,发酵时间60 h,温度34℃,p H 6.6,菌龄12 h。以总抗氧化活性为指标,从表4可以发现,6个因素对水解度均有显著性影响(P<0.05);由极差分析表2发现相关因素的影响程度依次为:温度,料液比,发酵时间,接种量,p H,菌龄;最佳实验组合为:料液比2.0 g/50 m L,接种量3%,发酵时间72 h,温度30℃,p H 6.6,菌龄48 h。
上述两个最佳组合并未出现在正交表中,需要对其进行验证实验。采用两组优化工艺参数对大西洋鲑鱼加工废弃物进行酵解反应,鱼粉水解度分别为27.25%和17.29%,二者具有显著性差异(P<0.05);总抗氧化活性分别为282.88 U和503.59 U,二者具有显著性差异(P<0.05)。与表2中的数据比对发现,优化后的水解度最优实验组合比正交表中水解度提高了14.40%,总抗氧化活性最优实验组合提高了6.62%。通过两个最优组合比较可以发现,水解度和总抗氧化活性不成正变关系。
艾冰花等[15]使用响应面法优化后苏云金芽孢杆菌鲅鱼肽制备工艺条件为:料液比2.9 g/50 m L,接种量2%,发酵时间48 h,温度30℃,p H 6.6,菌龄24 h,所得总抗氧化活性为537.73U。比较后发现,温度和p H接近,其他因素有差异,但总抗氧化活性接近。分析原因是原料的不同造成各因素间相互作用,以及微生物发酵过程中太多的不可控因素。
3 结论