硫酸锰溶液（精选9篇）
硫酸锰溶液 篇1
1 引言
在锰矿冶金中, 硫酸锰是生产电解锰产品、锰氧化物以及其他锰盐的重要中间物料, 硫酸锰的纯度决定了后续锰系产品的质量。同时, 硫酸锰还是一种基础锰盐产品, 广泛应用于化工、制药、食品、养殖等行业[1]。我国的硫酸锰主要通过硫酸溶液浸取锰矿后再经除杂而成, 所用矿种一般有软锰矿、硬锰矿和菱锰矿等。其中, 软锰矿含锰品位较高, 焙烧后净化除杂较容易, 是目前生产硫酸锰的主要矿种;菱锰矿中镁、钙等杂质含量较高, 虽然可直接浸出, 但由于镁、钙去除困难, 制备的硫酸锰纯度不高, 仅能做低档应用。我国锰矿资源大多为贫杂矿, 富矿资源短缺。由这些低品位的菱锰矿制成的硫酸锰产品杂质含量高, 特别是钙、镁、铁和其他重金属杂质含量高, 因此去除钙、镁、铁、及其他重金属杂质, 制备高纯硫酸锰产品, 一直是硫酸锰生产工业的难题。针对这些问题, 许多学者进行了大量研究, 现总结如下。
2 除杂方法
锰矿中含有大量铁矿及高岭土等, 在锰矿的硫酸浸取过程中, 矿石中铁、铝会溶解进入到溶液当中, 同时锌、铜、铅等重金属离子通常也会伴随着矿石的溶解进入到硫酸浸取液中, 这些金属离子的存在会严重影响电解锰的沉积, 造成电流效率下降。因此, 目前硫酸锰除杂的工序主要是除铁和重金属杂质[2]。另外, 根据不同的锰系产品对杂质含量要求的不同, 硫酸锰还需做深度除杂。
例如为了提高碱性锌锰电池的放电容量和储存性能, 要求电解二氧化锰中钼的含量须小于0.5μg/g, 为此, 制备电解二氧化锰的硫酸锰溶液要进行深度除钼。对于采用生物质如废糖蜜等为还原剂浸出软锰矿的工艺, 有机还原剂降解形成的有机酸和醛等小分子有机物对电解效率会造成一定影响, 因此, 有必要降低硫酸锰浸出液中这些有机物含量。利用高纯硫酸锰合成锰酸锂正极材料是近几年国内锰行业研究的热点。这种锂离子电池材料对杂质要求十分高, 特别是其中钾、钠、钙、镁等杂质的含量必须控制在50 ppm以下, 为此, 作为原料的硫酸锰必须进行深度除杂, 才能满足电极材料的要求。以下分别对这几种除杂方法进行介绍。
2.1 采用粉体电解二氧化锰作为硫酸锰溶液净化除钼的吸附剂
电池无汞化使钼成为电解二氧化锰的有害杂质之一。为此, 要求用于制备电解二氧化锰的硫酸锰溶液中钼的浓度不能超过0.03mg/L, 才能保证电解二氧化锰中钼的含量符合产品纯度要求。由于二氧化锰对金属离子有着较强的吸附能力, 夏文堂等[2]采用粉体电解二氧化锰作为硫酸锰溶液净化除钼的吸附剂, 考察了吸附剂加入量、溶液p H值、反应时间及温度等因素对二氧化锰吸附除钼的影响。
结果表明反应温度对除钼效果没有明显影响, 主要影响因素为吸附剂加入量、溶液初始p H值及除钼时间。在优化工艺条件下除钼后硫酸锰溶液的钼含量低于0.02 mg/L, 达到电解二氧化锰质量要求。
2.2 氟化沉淀法除镁
氟化沉淀法是电解锰溶液深度净化时最常用的方法[3,4,5], 该工艺直接以NH4F为沉淀剂, 与溶液中的镁形成沉淀从而将镁离子去除掉。张彭汝等[6]在此基础上研究了以Mg F2晶种为成核剂, NH4F为沉淀剂去除硫酸锰中杂质镁的新方法。考察了Mg F2晶种加入量、NH4F加入量、结晶率、温度、反应时间和p H等条件对镁沉淀率的影响, 得出了最佳工艺操作条件。在此方法中NH4F的加入量会影响镁的化合物形态。只有当溶液中的氟离子浓度适当, 才能使得最终产物生成Mg F2沉淀, 从而去除掉。如果氟离子浓度太低, 则杂质无法除干净, 另一方面, 如果氟离子浓度过高, 则会形成胶体难以沉淀, 镁离子和氟离子则形成一系列配合物如:Mg F3-, Mg F42-, Mg F53-等。
2.3 以Mn F2为沉淀剂的除杂工艺
包新军等[7]研究了工业硫酸锰深度净化去除钙、镁、铁的工艺。该方法采用Mn F2作为沉淀剂去除钙和镁, 以高锰酸钾作为氧化剂优先氧化Fe2+, 然后再氧化溶液中1%的Mn2+生成具有较高化学活性的Mn O2, 从而吸附钙、镁的氟化物沉淀及铁的水解产物氢氧化铁胶体。由于Mn F2难溶于水, 作者提出Mn F2先溶成浆再两步加料的方法。Mn F2实际加入量为理论用量的1.2倍, 加料前先将Mn F2搅拌成浆, 然后先将一半用量加入反应体系, 待反应一个小时后再加入另外一半。实验结果表明采用这种加料方法, 镁离子沉淀率从原来的76.85%迅速增加到96.06%, 钙离子沉淀率则一直保持在95%以上。
由于高锰酸钾氧化Fe2+反应的标准平衡常数远大于氧化Mn2+反应的标准平衡常数, 溶液中的Fe2+优先于Mn2+被氧化。因此高锰酸钾加入硫酸锰溶液后, 优先将Fe2+氧化成Fe3+, Fe3+随即水解生成Fe (OH) 3絮凝物从而被去除掉。
研究结果表明, 采用该除杂工艺, 钙、镁、铁离子的沉淀率都达到了97%以上, 净化除杂效果明显。以该工艺制备得的硫酸锰为锰源, 采用液相共沉淀法可以合成出结晶性良好的四方晶系α-Mn O2。
2.4 复盐沉淀深度净化的方法
直接法制备锰锌软磁铁氧体技术的关键在于硫酸锰浸出液的深度净化。这种复杂的硫酸锰体系要求深度净化过程必须除去多种杂质成分 (如Si, Ca, Mg等) , 同时保留多种有用组分 (如Fe, Mn, Zn) 。彭长宏等[8]提出的复盐沉淀技术成功实现了上述体系中多种有用成分的一步深度净化。该技术先用NH4F作为沉淀剂除去硫酸锰浸出液中的钙、镁离子, 然后再用复盐沉淀深度净化浸出液。
复盐沉淀深度净化的原理是利用硫酸铵与金属离子Me2+ (Me代表Fe, Mn, Zn) 形成复盐沉淀析出, 实现有用组分Fe2+, Mn2+, Zn2+与Si等其他杂质的一步分离。复盐沉淀的主要目的是对Si深度去除。试验结果表明, 硫酸铵的浓度和溶液酸度是复盐沉淀深度除Si的关键。该方法可以得到很高的钙、镁、硅去除率。
2.5 独特除杂剂多步净化制备高纯硫酸锰
锂离子电池正极材料需要用到高纯硫酸锰, 而由低品位菱锰矿制成的硫酸锰产品中钾、钠、钙、镁含量较高。为获得符合产品质量要求的高纯硫酸锰, 陈丽鹃等[9]研究采用独特的除杂剂多步除杂, 其关键在于采用硫酸铁除钾、钠和以氟化锰除钙、镁两部分, 最后再采用硫化钡去除其他重金属制得高纯硫酸锰。此过程主要发生了以下反应:
反应式 (8) 中M代表金属离子, 可以为Co、Ni、Zn、Cu、Pb或Cd。经此工艺净化得到的硫酸锰产品中重金属含量极低, K、Na、Fe含量均低于50ppm, 且Ca、Mg含量低于50 ppm, 达到锂电池正极材料用高纯硫酸锰的质量标准。
2.6 Mn S作为硫化剂去除重金属的新工艺
用于制备锰酸锂正极材料的高纯硫酸锰对钴、镍、镉、铅等重金属有及其严格的要求, 一般传统生产中是用硫化剂去除重金属, 常用的硫化剂有福美钠 (S.D.D) 、硫化氨、硫化钠、硫化钡等, 但是生产实践中发现硫化钡在高纯硫酸锰生产过程中效果并不太理想, 采用其他硫化剂又会引入Na+、NH4+等杂质, 因此陈飞宇等[10]研究使用自制的Mn S作为硫化剂脱除重金属。为了进行对比, 实验还研究了采用高品位Mn S矿、工业级Ba S作为硫化剂去除重金属。三种硫化剂中Mn S矿活性较低, 而工业级Ba S要求在较高酸度下才能反应完全, 综合考虑Mn S去除重金属的效果较为理想。实验通过优化反应温度、硫化剂添加量及反应时间等工艺操作条件, 获得了较高的重金属去除率, 达到高纯硫酸锰的产品质量要求。
2.7 生物质还原浸锰液净化制备硫酸锰
自然可再生植物粉料法还原锰矿制备硫酸锰是一种成本低、节能环保、资源利用合理的工艺。但这种工艺将硫酸、植物物料、锰矿直接混合湿法浸出, 浸出液中有机质、铁、色素等杂质含量严重超标, 达不到硫酸锰产品质量要求。余丽秀等[11]利用多种含纤维素的植物副产品, 如玉米秸秆、麦麸、稻糠等, 作为还原剂还原浸出锰矿, 然后用吸附剂处理生物质浸出液, 净化后制得硫酸锰。这种吸附剂是一类价廉、具有层状或孔洞状结构的天然硅酸盐类矿物, 对有机质和新生铁沉淀等具有较好的吸附作用。将这种吸附剂与轻质碳酸钙及硫化钡相结合使用, 可以获得较好的净化效果, 硫酸锰质量可以达到工业级和饲料级的硫酸锰标准, 解决了生物质浸锰液制备硫酸锰产品杂质含量高的难题。
2.8 吸附法去除硫酸锰溶液中残余有机物
生物质如废糖蜜等可作为还原剂还原浸出软锰矿。但是由于浸出液中含有大量有机还原剂降解形成的有机酸和醛等小分子有机物, 降低了锰矿冶金的电解效率, 因此限制了该工艺的工业应用。王雨红等[12]探索利用粉煤灰、活性炭、膨润土等吸附剂吸附硫酸锰浸出液中的有机物, 重点以改性膨润土为研究对象。从实验结果可以看出膨润土对硫酸锰浸出液中有机物的吸附能力优于粉煤灰和活性炭, 但总的来看这几种吸附剂对有机物的脱除率并不高。因此考虑对膨润土进行改性以强化其化学活性。研究结果显示改性膨润土对有机物的去除率比未改性的原土高, 且酸化改性膨润土的吸附效果比热化改性膨润土的好。
3 结论
高纯硫酸锰的用途非常广泛, 除了可用于制备一系列的锰系产品外, 还是一种重要的化工产品和其他工业的中间物料, 是农业、畜牧和饲养行业必须的微量元素。另外随着煤、石油等一次性能源的日益枯竭, 世界各国逐渐重视新能源技术的研发。锂离子电池可用于储存太阳能、风能等清洁能源, 可望在未来成为一种主流的能源动力系统, 因此用于制备锂电池正极材料的高纯硫酸锰的市场前景被广泛看好。根据近期市场调研, 目前我国电池级高纯硫酸锰的需求量约10000t, 随着我国新能源技术的推广和应用, 高纯硫酸锰的需求量在未来几年必将大幅增长。虽然我国锰矿资源非常丰富, 但大部分锰矿品位较低, 生产的硫酸锰产品跟不上市场的需求, 所以研究开发高纯硫酸锰生产新工艺及深度除杂工艺, 尤显必要。
参考文献
[1]余丽秀, 张然, 宋广毅, 等.生物质还原浸锰液净化制备硫酸锰工艺研究[J].矿冶工程, 2011, 31 (3) :73-75.
[2]夏文堂, 赵中伟, 任正德.电解二氧化锰生产过程中硫酸锰溶液深度除钼的试验研究[J].中国锰业, 2008, 26 (4) :30-33.
[3]刘洪刚, 朱国才.氟化锰沉淀脱除还原氧化锰矿浸出液中钙镁[J].矿冶, 2007, 16 (4) :25-28.
[4]罗昌璃, 龙海平, 农德连.高纯硫酸锰的工业生产实践[J].中国锰业, 2007, 25 (4) :50-52.
[5]冯茹, 童张法, 陈志传.氯化锰浸出液的净化除杂研究[J].中国锰业, 2011, 29 (1) :20-23.
[6]张彭汝, 王文磊, 杨超, 等.硫酸锰溶液氟化沉淀法除镁的研究[J].有色金属, 2012, (12) :1-4.
[7]包新军, 王志坚, 刘吉波, 等.工业硫酸锰深度除钙、镁、铁的试验研究[J].矿冶工程, 2013, 33 (3) :90-94.
[8]彭长宏, 唐谟堂, 黄虹.复杂MeS04体系初步除杂和深度净化[J].过程工程学报, 2006, 6 (6) :894-898.
[9]陈丽鹃, 刘大为, 彭天剑, 等.硫酸锰溶液净化工艺研究[J].企业技术开发, 2012, 31 (4) :128-130.
[10]陈飞宇, 吴烽.高纯硫酸锰制备中除重金属新工艺的研究[J].中国锰业, 2012, 30 (2) :26-28.
[11]余丽秀, 张然, 宋广毅, 等.生物质还原浸锰液净化制备硫酸锰工艺研究[J].矿冶工程, 2011, 31 (3) :73-76.
[12]王雨红, 粟海锋, 文衍宣.吸附法脱除硫酸锰溶液中残余有机物[J].有色金属, 2013, (3) :4-7.
硫酸锰溶液 篇2
关键词：硫酸铜与氢氧化钠溶液的反应；实验条件探究；化学实验教学
文章编号：1005–6629（2014）2–0049–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
人教版九年级化学教材中有这样一个实验[1]：2 mL氢氧化钠溶液中滴加硫酸铜溶液，观察现象；再用酒精灯加热，观察现象。这个实验似乎很简单，实验预期现象为产生蓝色絮状氢氧化铜沉淀，加热后氢氧化铜分解生成黑色氧化铜。但从文献[2～4]中发现，硫酸铜和氢氧化钠的用量不同，发生的反应不同，通常有三种情况：
教材中设定该实验的目的是让学生掌握基本的实验操作，学会观察、记录实验现象，初中阶段实验教学中应避免（1）、（3）两种复杂情况的出现。而教材中并无对反应物质量分数的规定，导致硫酸铜和氢氧化钠的用量不确定。中学实验中硫酸铜溶液的质量分数通常为2%，因此固定硫酸铜溶液的质量分数为2%，通过改变影响实验的两个主要因素：氢氧化钠的质量分数、反应物的滴加顺序来探究实验的适宜条件，以期为教师实验教学提供参考。
1 实验内容
（1）配制2%的硫酸铜溶液，2%、4%、6%、8%、10%、20%的氢氧化钠溶液。
（2）A组：取10支试管编号①～⑩，分别装2 mL 2%的氢氧化钠溶液，再依次滴入2%的硫酸铜溶液1～10滴，从滴加瞬间、振荡、静置、水浴加热四个时刻观察并记录实验现象。
B组：将A组试剂反滴，即向10支装有2 mL 2%的硫酸铜溶液试管中依次滴加1～10滴2%氢氧化钠溶液。
（3）依次用4%、6%、8%、10%、20%的氢氧化钠溶液，重复第（2）步操作。
2 实验结果及讨论
2.1 氢氧化钠溶液中滴加2%的硫酸铜溶液
从表1看出，2%～4%的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%～8%的氢氧化钠溶液中滴加3～10滴2%的硫酸铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀。实验时滴加1～2滴硫酸铜溶液，生成的蓝色Cu（OH）2沉淀少，最好滴加3滴以上。
此外，在A组实验中还出现两个意外现象，下面针对这两个现象展开讨论：
（1）在2 mL 2%氢氧化钠溶液中滴加2～5滴2%硫酸铜溶液，振荡静置后出现少量绿色沉淀。另外，笔者做过4 mL 0.5 mol/L氢氧化钠分别和3.0、3.5、4.0、4.5 mL 0.5 mol/L硫酸铜溶液（质量分数：NaOH～2.0%；CuSO4～7.4%）混合未振荡静置的实验，出现蓝色絮状、浅蓝色、绿色三种沉淀。在此出现的绿色沉淀是何物质，推测有以下两种情况：①氢氧化铜与溶解在溶液中的二氧化碳生成绿色的碱式碳酸铜沉淀；②碱式硫酸铜属于碱式盐，通式为Cux（OH）ySO4·nH2O，绿色沉淀可能是碱式硫酸铜的一种。
（2）在2 mL 20%氢氧化钠溶液中滴加2%硫酸铜溶液，未振荡，上层生成蓝色絮状沉淀，中层形成亮蓝色环，下层是未参与反应的无色氢氧化钠的溶液。氢氧化钠溶液浓度高、黏度大，硫酸铜溶液滴入后与上层氢氧化钠生成蓝色Cu（OH）2絮状沉淀，沉淀逐步向下扩散与中层高浓度的氢氧化钠生成亮蓝色Na2[Cu（OH）4]溶液。理论上推测，再滴加适量的硫酸铜溶液使上层硫酸铜过量，静置一段时间，上层会出现浅蓝色的Cu4（OH）6SO4沉淀层，从而在一个试管中依次呈现浅蓝色、蓝色、亮蓝色三个色层，让学生形象直观地看出氢氧化钠与硫酸铜能发生三种反应，因而此实验具有进一步挖掘的价值。
2.2 2%的硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液
从表2看出，2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴20%氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%的硫酸铜溶液中滴加3～10滴6%～20%的氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀。
此外，在2 mL的2%的硫酸铜溶液中滴加4%的氢氧化钠溶液5滴，生成Cu（OH）2沉淀和浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，Cu（OH）2沉淀分解生成黑色的CuO，而碱式硫酸铜水浴加热不分解；滴加6滴，生成较多的Cu（OH）2沉淀和较少的浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，加热后生成的黑色的CuO较多，不分解的浅蓝色的碱式硫酸铜较少，较多黑色和较少浅蓝色综合呈灰黑色。在2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加2%的氢氧化钠溶液10滴，加热后也呈灰黑色，表明有少量浅蓝色的碱式硫酸铜未分解。
3 实验结论
综上所述，得出如下结论：
（1）2 mL的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液，都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠溶液的质量分数应为2%～4%；3～10滴都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠的质量分数应为2%～8%。
（2）2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴氢氧化钠溶液，都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠溶液的质量分数应为20%；3～10滴都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠的质量分数应为6%～20%。
（3）对于滴加顺序，取决于氢氧化钠溶液的质量分数的大小。当氢氧化钠溶液的质量分数较小时，则2 mL氢氧化钠溶液中滴加2%硫酸铜溶液；当质量分数较大时，则2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液。
参考文献：
[1]胡美玲主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2006：28
[2]段昌平.几个被误读的实验现象[J].化学教学，2012，（1）：79～80.
[3]朱鹏飞，马宏佳，杜静.利用传感技术对硫酸铜与氢氧化钠反应的实验研究[J].中学化学教学参考，2008，（9）：34～36.
[4]刘怀乐.对Cu（OH）2制备实验的研究[J].化学教育，2004，（10）：53.
摘要：探究了影响硫酸铜和氢氧化钠溶液反应的两个主要因素：氢氧化钠的质量分数、反应物的滴加顺序，最终总结出硫酸铜和氢氧化钠溶液反应的适宜实验条件。同时分析讨论了探究过程中出现的意外现象。
关键词：硫酸铜与氢氧化钠溶液的反应；实验条件探究；化学实验教学
文章编号：1005–6629（2014）2–0049–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
人教版九年级化学教材中有这样一个实验[1]：2 mL氢氧化钠溶液中滴加硫酸铜溶液，观察现象；再用酒精灯加热，观察现象。这个实验似乎很简单，实验预期现象为产生蓝色絮状氢氧化铜沉淀，加热后氢氧化铜分解生成黑色氧化铜。但从文献[2～4]中发现，硫酸铜和氢氧化钠的用量不同，发生的反应不同，通常有三种情况：
教材中设定该实验的目的是让学生掌握基本的实验操作，学会观察、记录实验现象，初中阶段实验教学中应避免（1）、（3）两种复杂情况的出现。而教材中并无对反应物质量分数的规定，导致硫酸铜和氢氧化钠的用量不确定。中学实验中硫酸铜溶液的质量分数通常为2%，因此固定硫酸铜溶液的质量分数为2%，通过改变影响实验的两个主要因素：氢氧化钠的质量分数、反应物的滴加顺序来探究实验的适宜条件，以期为教师实验教学提供参考。
1 实验内容
（1）配制2%的硫酸铜溶液，2%、4%、6%、8%、10%、20%的氢氧化钠溶液。
（2）A组：取10支试管编号①～⑩，分别装2 mL 2%的氢氧化钠溶液，再依次滴入2%的硫酸铜溶液1～10滴，从滴加瞬间、振荡、静置、水浴加热四个时刻观察并记录实验现象。
B组：将A组试剂反滴，即向10支装有2 mL 2%的硫酸铜溶液试管中依次滴加1～10滴2%氢氧化钠溶液。
（3）依次用4%、6%、8%、10%、20%的氢氧化钠溶液，重复第（2）步操作。
2 实验结果及讨论
2.1 氢氧化钠溶液中滴加2%的硫酸铜溶液
从表1看出，2%～4%的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%～8%的氢氧化钠溶液中滴加3～10滴2%的硫酸铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀。实验时滴加1～2滴硫酸铜溶液，生成的蓝色Cu（OH）2沉淀少，最好滴加3滴以上。
此外，在A组实验中还出现两个意外现象，下面针对这两个现象展开讨论：
（1）在2 mL 2%氢氧化钠溶液中滴加2～5滴2%硫酸铜溶液，振荡静置后出现少量绿色沉淀。另外，笔者做过4 mL 0.5 mol/L氢氧化钠分别和3.0、3.5、4.0、4.5 mL 0.5 mol/L硫酸铜溶液（质量分数：NaOH～2.0%；CuSO4～7.4%）混合未振荡静置的实验，出现蓝色絮状、浅蓝色、绿色三种沉淀。在此出现的绿色沉淀是何物质，推测有以下两种情况：①氢氧化铜与溶解在溶液中的二氧化碳生成绿色的碱式碳酸铜沉淀；②碱式硫酸铜属于碱式盐，通式为Cux（OH）ySO4·nH2O，绿色沉淀可能是碱式硫酸铜的一种。
（2）在2 mL 20%氢氧化钠溶液中滴加2%硫酸铜溶液，未振荡，上层生成蓝色絮状沉淀，中层形成亮蓝色环，下层是未参与反应的无色氢氧化钠的溶液。氢氧化钠溶液浓度高、黏度大，硫酸铜溶液滴入后与上层氢氧化钠生成蓝色Cu（OH）2絮状沉淀，沉淀逐步向下扩散与中层高浓度的氢氧化钠生成亮蓝色Na2[Cu（OH）4]溶液。理论上推测，再滴加适量的硫酸铜溶液使上层硫酸铜过量，静置一段时间，上层会出现浅蓝色的Cu4（OH）6SO4沉淀层，从而在一个试管中依次呈现浅蓝色、蓝色、亮蓝色三个色层，让学生形象直观地看出氢氧化钠与硫酸铜能发生三种反应，因而此实验具有进一步挖掘的价值。
2.2 2%的硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液
从表2看出，2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴20%氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%的硫酸铜溶液中滴加3～10滴6%～20%的氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀。
此外，在2 mL的2%的硫酸铜溶液中滴加4%的氢氧化钠溶液5滴，生成Cu（OH）2沉淀和浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，Cu（OH）2沉淀分解生成黑色的CuO，而碱式硫酸铜水浴加热不分解；滴加6滴，生成较多的Cu（OH）2沉淀和较少的浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，加热后生成的黑色的CuO较多，不分解的浅蓝色的碱式硫酸铜较少，较多黑色和较少浅蓝色综合呈灰黑色。在2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加2%的氢氧化钠溶液10滴，加热后也呈灰黑色，表明有少量浅蓝色的碱式硫酸铜未分解。
3 实验结论
综上所述，得出如下结论：
（1）2 mL的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液，都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠溶液的质量分数应为2%～4%；3～10滴都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠的质量分数应为2%～8%。
（2）2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴氢氧化钠溶液，都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠溶液的质量分数应为20%；3～10滴都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠的质量分数应为6%～20%。
（3）对于滴加顺序，取决于氢氧化钠溶液的质量分数的大小。当氢氧化钠溶液的质量分数较小时，则2 mL氢氧化钠溶液中滴加2%硫酸铜溶液；当质量分数较大时，则2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液。
参考文献：
[1]胡美玲主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2006：28
[2]段昌平.几个被误读的实验现象[J].化学教学，2012，（1）：79～80.
[3]朱鹏飞，马宏佳，杜静.利用传感技术对硫酸铜与氢氧化钠反应的实验研究[J].中学化学教学参考，2008，（9）：34～36.
[4]刘怀乐.对Cu（OH）2制备实验的研究[J].化学教育，2004，（10）：53.
摘要：探究了影响硫酸铜和氢氧化钠溶液反应的两个主要因素：氢氧化钠的质量分数、反应物的滴加顺序，最终总结出硫酸铜和氢氧化钠溶液反应的适宜实验条件。同时分析讨论了探究过程中出现的意外现象。
关键词：硫酸铜与氢氧化钠溶液的反应；实验条件探究；化学实验教学
文章编号：1005–6629（2014）2–0049–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
人教版九年级化学教材中有这样一个实验[1]：2 mL氢氧化钠溶液中滴加硫酸铜溶液，观察现象；再用酒精灯加热，观察现象。这个实验似乎很简单，实验预期现象为产生蓝色絮状氢氧化铜沉淀，加热后氢氧化铜分解生成黑色氧化铜。但从文献[2～4]中发现，硫酸铜和氢氧化钠的用量不同，发生的反应不同，通常有三种情况：
教材中设定该实验的目的是让学生掌握基本的实验操作，学会观察、记录实验现象，初中阶段实验教学中应避免（1）、（3）两种复杂情况的出现。而教材中并无对反应物质量分数的规定，导致硫酸铜和氢氧化钠的用量不确定。中学实验中硫酸铜溶液的质量分数通常为2%，因此固定硫酸铜溶液的质量分数为2%，通过改变影响实验的两个主要因素：氢氧化钠的质量分数、反应物的滴加顺序来探究实验的适宜条件，以期为教师实验教学提供参考。
1 实验内容
（1）配制2%的硫酸铜溶液，2%、4%、6%、8%、10%、20%的氢氧化钠溶液。
（2）A组：取10支试管编号①～⑩，分别装2 mL 2%的氢氧化钠溶液，再依次滴入2%的硫酸铜溶液1～10滴，从滴加瞬间、振荡、静置、水浴加热四个时刻观察并记录实验现象。
B组：将A组试剂反滴，即向10支装有2 mL 2%的硫酸铜溶液试管中依次滴加1～10滴2%氢氧化钠溶液。
（3）依次用4%、6%、8%、10%、20%的氢氧化钠溶液，重复第（2）步操作。
2 实验结果及讨论
2.1 氢氧化钠溶液中滴加2%的硫酸铜溶液
从表1看出，2%～4%的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%～8%的氢氧化钠溶液中滴加3～10滴2%的硫酸铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀。实验时滴加1～2滴硫酸铜溶液，生成的蓝色Cu（OH）2沉淀少，最好滴加3滴以上。
此外，在A组实验中还出现两个意外现象，下面针对这两个现象展开讨论：
（1）在2 mL 2%氢氧化钠溶液中滴加2～5滴2%硫酸铜溶液，振荡静置后出现少量绿色沉淀。另外，笔者做过4 mL 0.5 mol/L氢氧化钠分别和3.0、3.5、4.0、4.5 mL 0.5 mol/L硫酸铜溶液（质量分数：NaOH～2.0%；CuSO4～7.4%）混合未振荡静置的实验，出现蓝色絮状、浅蓝色、绿色三种沉淀。在此出现的绿色沉淀是何物质，推测有以下两种情况：①氢氧化铜与溶解在溶液中的二氧化碳生成绿色的碱式碳酸铜沉淀；②碱式硫酸铜属于碱式盐，通式为Cux（OH）ySO4·nH2O，绿色沉淀可能是碱式硫酸铜的一种。
（2）在2 mL 20%氢氧化钠溶液中滴加2%硫酸铜溶液，未振荡，上层生成蓝色絮状沉淀，中层形成亮蓝色环，下层是未参与反应的无色氢氧化钠的溶液。氢氧化钠溶液浓度高、黏度大，硫酸铜溶液滴入后与上层氢氧化钠生成蓝色Cu（OH）2絮状沉淀，沉淀逐步向下扩散与中层高浓度的氢氧化钠生成亮蓝色Na2[Cu（OH）4]溶液。理论上推测，再滴加适量的硫酸铜溶液使上层硫酸铜过量，静置一段时间，上层会出现浅蓝色的Cu4（OH）6SO4沉淀层，从而在一个试管中依次呈现浅蓝色、蓝色、亮蓝色三个色层，让学生形象直观地看出氢氧化钠与硫酸铜能发生三种反应，因而此实验具有进一步挖掘的价值。
2.2 2%的硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液
从表2看出，2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴20%氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%的硫酸铜溶液中滴加3～10滴6%～20%的氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀。
此外，在2 mL的2%的硫酸铜溶液中滴加4%的氢氧化钠溶液5滴，生成Cu（OH）2沉淀和浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，Cu（OH）2沉淀分解生成黑色的CuO，而碱式硫酸铜水浴加热不分解；滴加6滴，生成较多的Cu（OH）2沉淀和较少的浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，加热后生成的黑色的CuO较多，不分解的浅蓝色的碱式硫酸铜较少，较多黑色和较少浅蓝色综合呈灰黑色。在2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加2%的氢氧化钠溶液10滴，加热后也呈灰黑色，表明有少量浅蓝色的碱式硫酸铜未分解。
3 实验结论
综上所述，得出如下结论：
（1）2 mL的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液，都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠溶液的质量分数应为2%～4%；3～10滴都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠的质量分数应为2%～8%。
（2）2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴氢氧化钠溶液，都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠溶液的质量分数应为20%；3～10滴都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠的质量分数应为6%～20%。
（3）对于滴加顺序，取决于氢氧化钠溶液的质量分数的大小。当氢氧化钠溶液的质量分数较小时，则2 mL氢氧化钠溶液中滴加2%硫酸铜溶液；当质量分数较大时，则2 mL 2%的硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液。
参考文献：
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[3]朱鹏飞，马宏佳，杜静.利用传感技术对硫酸铜与氢氧化钠反应的实验研究[J].中学化学教学参考，2008，（9）：34～36.
如何减小标定硫代硫酸钠溶液误差 篇3
一、实验部分
1. 仪器和试剂
(1) 仪器:电子天平、烘箱、电炉子、干燥器、称量瓶、滴定管、三角瓶、滴瓶、量筒。
(2) 试剂:硫代硫酸钠 (分析纯) 、重铬酸钾 (基准试剂) 、碘化钾 (分析纯) 、硫酸 (分析纯) 、淀粉 (分析纯) 、无水碳酸钠 (分析纯) 。
2. 实验方法
(1) Na2S2O3标准溶液的配制:称取26g Na2S2O3·5H2O, 加0.2g无水碳酸钠, 溶于1000m L水中, 煮沸10min, 冷却。储存于棕色玻璃瓶中, 置于暗处, 两周后过滤待标定。
(2) Na2S2O3标准滴定溶液的标定:用差减法称取0.17-0.19g于 (120±2) ℃干燥至恒重的基准试剂重铬酸钾, 置于500m L碘量瓶中, 加25m L水溶解, 加2g碘化钾及20m L硫酸 (20%) 溶液, 摇匀, 于暗处放置10min。加150m L水, 用配制好的Na2S2O3标准滴定溶液滴定, 近终点时加2m L淀粉指示液, 继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。记录读数V, 平行标定四次, 计算平均值。
二、结果与讨论
1. 淀粉加入时间对标定结果的影响:
淀粉是碘量法的专属指示剂, 加入的时间对标定结果影响较大。为了验证淀粉加入的最佳时间, 我们分别在滴定开始、终点前深绿色、终点前亮绿色, 分为三点进行标定, 结果见表1。
从表1中的测定数据可以看出, 淀粉指示液的加入时间不同, 标定的结果不同。加入的越早, 标定结果越高。这是由于淀粉指示液吸附了第一步化学反应的I2, 而使终点提前到达, 并且到达终点后, 放置一段时间溶液颜色又变为黑色, 这是因淀粉指示液将吸附的I2释放出来, 遇到淀粉指示液的颜色。
2. 第一反应放置时间对标定结果的影响
第一反应是:Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O
该反应速度慢, 需要放置一段时间才能反应完全, 并且反应完全后, 也不能放置过长时间, 因第一步反应的产物是I2, 并且I2极易挥发, 如放置时间长I2会损失。而第二步反应是:I2+2Na2S2O3=2Na I+Na2S4O6
用待标定的Na2S2O3溶液滴定第一步反应生成的I2, 这样势必造成误差。
为了观察第一反应的放置时间对标定结果的影响, 我们分别在没有放置、反应后10分钟、反应后30分钟三点进行比较, 结果见表2。
从表2中的结果可以看出, 因第一反应的放置时间的差异, 标定的结果误差也很大, 没有放置的样品由于第一反应没有反应完全, 没有定量反应生成等量的I2, 从而使第二步反应Na2S2O3溶液消耗体积减少, 使标定结果偏高。放置30分钟时间的, 第一步反应完全, 但由于放置时间长, 因I2的挥发性, 而使I2减少, 也使标定结果偏高。
3. 滴定速度对标定结果的影响
根据以往的实验经验, 滴定开始时的速度要快滴慢摇, 快滴也不能象水一样流下, 这样会使Na2S2O3分解, 滴速在8-10滴/分钟即可, 慢摇是为了避免I2的挥发。而近终点加入淀粉指示液后, 要快摇这是因为淀粉指示剂容易吸附I2, 快摇是为了使I2释放出来与Na2S2O3溶液反应。
为了观察滴定速度对标定结果的影响, 我们分别以快滴, 正常滴速, 慢滴为三点进行标定, 并将标定结果进行比较, 结果见表3。
从表3中的结果可看出, 快速滴定结果偏低, 这是因为滴定速度过快, 溶液过热, 部分Na2S2O3分解造成的;慢速滴定, 滴定过程延长, 而使I2挥发损失, 使标定结果偏高。
4. 储存条件对标定结果的影响
另外又经过多次试验考察了储存条件对标定结果的影响, 从结果可看出, 置于白色玻璃瓶经光照后Na2S2O3标准溶液的浓度比置于棕色玻璃瓶未光照的数值要偏小, 主要原因是Na2S2O3与空气中的氧发生反应使浓度降低。
因此Na2S2O3标准溶液应保存在棕色玻璃瓶中, 配好后的溶液均应保存在温度接近20℃并没有阳光直射的地方, 贮存溶液的瓶子瓶口要严密, 每次取用时应尽量减少开盖的时间和次数。
结论
1.淀粉指示液的加入时间掌握非常重要, 近终点的控制要准确, 最好控制近终点至终点在6滴以内, 以减少误差。
2.第一反应要放置10分钟, 并要水封瓶口在暗处放置。
3.滴定速度开始时要快滴 (不能成水流, 但可连滴滴下去) 慢摇, 加入淀粉后要慢滴快摇, 终点后30秒钟不变色为终点。
4.配好后的Na2S2O3标准溶液要置于棕色玻璃瓶中, 置于暗处, 且放置两周后再标定。
摘要：硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定有它的特殊性, 反应中产生的I-在酸性溶液中易被氧化, I2易被日光照射分解和单质挥发。要确保整个过程的稳定性和准确度, 必须着重过程的各个细节以及常规的滴定操作的必要调整, 而达到要求。本文通过大量多次的试验, 总结出标定硫代硫酸钠溶液的误差主要来源:淀粉加入时间、滴定速度、第一反应放置时间、储存条件。针对实验数据, 提出有效规避措施。
关键词：硫代硫酸钠,标定,滴定,误差来源,对策
参考文献
[1]GB/T 5009.1-2003食品卫生检验方法理化部分总则.
[2]GB/T 601-2002化学试剂标准滴定溶液的制备.
[3]刘珍.化验员读本 (上册) [M].北京:化学工业出版社, 2003:262-264.
[4]武汉大学.分析化学 (上册) [M].北京:高等教育出版社, 2005:247-248.
硫酸锰溶液 篇4
【关键词】 电解稀硫酸 电极材料 异常现象 探究
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2015）06-027-02
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众所周知，电解水得到氧气与氢气的体积比约为1∶2，实验数据与理论相符。然而，我们实验得到的结果说出来你都不信，但事实确实发生了（如图所示）。按照开学初拟定的实验教学计划，我们把普通高中新课程标准实验教科书化学必修1P13页科学探究——【电解水】选定为学生实验，我实验室使用学校自购的H型水电解器（仪器编号：26002）作为电解水装置，用1∶40的稀硫酸作为电解质溶液，学生实验前，我们实验教师已经进行过实验预演，使用的电解器是2000年“普实”配送的仪器（仪器编号：2606），无异常实验现象发生。但是，到学生实验时，无一台不是得到氧气与氢气的体积比为1∶5且接电源正极的玻璃管内溶液变为紫红色（类似稀的高锰酸钾溶液颜色），虽然实验教师敷衍搪塞的回答了学生的疑问，但是几位实验教师感到奇怪，课后我们几位实验教师立即对这两个异常现象展开实验探究。
一、对学生实验异常现象的探究
猜想1：可能是电解质的纯度、电解质溶液的浓度、溶液的酸碱度的影响。
设计实验方案一：
试剂和仪器
工业浓硫酸、分析纯浓硫酸、氢氧化钠固体、蒸馏水
烧杯、量筒（10mL200mL）、托盘天平、H型水电解器（26002型）等
实验过程：分别用工业浓硫酸、分析纯浓硫酸各配制1∶50、1∶100稀硫酸200mL，配制0.1mol.L-1、0.2mol.L-1氢氧化钠溶液各200mL，将配制好的溶液分别注入6台H型水电解器（26002型）里，直流电压均为6V，接通直流电源，5分钟后比较水电解器内发生的现象，结果见表：
由实验现象可推知，使溶液变红、氧气与氢气的体积比约为1∶5的现象与电解质溶液显酸性有关，但是，在学生实验前教师用同样的酸进行过实验预演，实验现象无异常，不同的是使用的水电解器是2000年“普实”配送的仪器（仪器编号：2606），于是我们有如下猜想：
猜想2、可能是受电极材料的影响，才使溶液变红、氧气与氢气的体积比约为1∶5的现象。
设计实验方案二：该实验方案同于方案一，其它条件不变，改变电极材料，5分钟后比较水电解器内发生的现象，结果见表：
实验结果分析：
由实验一、二结果看，无论是用工业品硫酸还是分析纯硫酸作电解质，在电解器内发生的异常现象与电极材料有密切关系。
那么，我校实验室自购的这种水电解器里的电极材料是什么材料呢？有人猜想它是一种合金，可能含有铁、锰、铬等金属或合金，也有老师说：“看它的颜色是银白色的，硬度也大，可能是不锈钢”。于是，我们结合我校实验室现有的条件对电极材料组成成分进行肤浅的探究。
二、对电极材料组成成分的探究
实验1取出水电解器的电极材料放在桌面上，用磁铁吸引两根电极材料均被磁铁吸取，但吸引力较弱，说明电极材料是含铁或铬的合金。
实验2分别取出正、负极玻璃管内电解后的溶液约3毫升置于两支试管中，向试管中滴加0.05mol·L-1的硫氰化钾溶液，结果只有从接电源正极玻璃管内取出的溶液立即变得鲜红，实验说明溶液中含有Fe3+。再取正、负极管内的内溶液各5毫升置于试管中，使手电筒光从试管一侧照射溶液，可以看到从正极管内取出的红色液体形成一条光亮的“通路”（如图所示）。实验说明该溶液是胶体溶液。
实验1、2说明电极材料为铁的合金。
三、对学生实验中产生的溶液变红以及氧气与氢气的体积比约为1∶5的现象分析
假如该电极材料是铁的合金（不锈钢），不锈钢的主要成分是铁，用正极接钢发生正极反应Fe—2e→Fe2+，Fe2+易被氧气氧化成Fe3+，负极反应2H++2e→H2↑，因为是稀硫酸估计酸不够，马上负极反应就变成中性溶液中的反应O2+2H2O+4e→4OH-，OH-移动到正极管内发生反应：Fe3++3OH—→Fe（OH）3红褐色，少量不是沉淀是胶体，所以看到溶液变红。由于负极发生有氢气生成的电极反应，所以得到的氢气的体积增多。
实验启示：
硫代硫酸钠标准溶液标定方法改进 篇5
现行硫代硫酸钠溶液需要标定, 标定方法是使用重铬酸钾或碘酸钾作为基准试剂。通常的重铬酸钾和产物Cr3+离子均有毒, 滴定产生的废液会对环境产生污染, 高校开设本课程的同时或大量分析时, 会产生大量的有毒废液, 直接排放对环境压力较大, 收集处理费用较高;碘酸钾因价格较高, 使用较少。本文探索用高锰酸钾标准溶液替代重铬酸钾的标准试剂, 取得较好的效果。
1 药品和仪器
药品:五水硫代硫酸钠固体、重铬酸钾、硫酸、可溶性淀粉、高锰酸钾、草酸钠, 以上试剂都为分析纯。
仪器:电热炉、电子分析天平、干燥箱、酸式滴定管 (50ml) 、4号玻璃滤埚等。
2 实验部分
2.1 重铬酸钾法
2.1.1 原理
反应分两步进行:
第一步反应:
反应后产生定量的I2, 加水稀释后用硫代硫酸钠标准溶液滴定。
第二步反应:
以淀粉为指示剂, 当溶液变为亮绿色即为终点。
计算公式如下:
式中:cNa2S2O3———硫代硫酸钠标准溶液的物质的量浓度, mol/L;m———重铬酸钾的质量, g;V———硫代硫酸钠溶液之用量, L;MK2Cr2O7———重铬酸钾的摩尔质量, g/mol。
2.1.2 硫代硫酸钠标定
精确称取0.10g已在120±2℃干燥至恒重的基准物重铬酸钾。置于碘量瓶中, 加入50mL蒸馏水溶解, 再加入2g碘化钾及20mL 20%的硫酸溶液, 摇匀, 于暗处放置10min, 加150mL蒸馏水, 用配制好的硫代硫酸钠标准溶液滴定, 近终点时加3mL淀粉指示液 (5g/L) , 继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。同时做空白试验。做平行试验10组。
2.2 高锰酸钾法
2.2.1 原理
在强酸性溶液中, 以高锰酸钾自身作指示剂, 用高锰酸钾溶液滴定草酸钠, 反应式:
由高锰酸钾溶液的用量及基准Na2C2O4的质量, 就可求出KMnO4溶液的浓度。
第一步反应, 高锰酸钾与碘化钾反应方程式如下:
第二步反应同重铬酸钾法。
计算公式:
使用草酸钠为基准试剂, 标定的高锰酸钾标准溶液浓度, 滴定数据、计算公式及结果如下:
式中:c (1/5KMnO4) ———高锰酸钾标准溶液的物质的量浓度, mol/L;m———草酸钠的质量, g;V———高锰酸钾溶液的用量, L;MKMnO4———高锰酸钾的摩尔质量, g/mol。
硫代硫酸钠标准溶液浓度计算公式如下:
式中:cNa2S2O3———硫代硫酸钠标准溶液的物质的量浓度, mol/L;c (1/5KMnO4) ———高锰酸钾标准溶液的物质的量浓度, mol/L;V高锰酸钾标准溶液的用量, mL;V′———硫代硫酸钠标准溶液的用量, mL。
2.2.2 高锰酸钾标准溶液的标定
精确称取0.2g, 已于105~110℃烘至恒重基准物草酸钠, 用100mL 10%硫酸溶液在250mL烧杯中溶解, 另用400mL烧杯盛取80℃左右的热水适量, 将250mL烧杯放入其中保温, 用配制好的高锰酸钾溶液滴定。滴定过程中保持温度在65-80℃之间。滴定时先慢后快, 至溶液呈粉红色保持30s, 同时做空白试验。做平行试验。
2.2.3 标定
用移液管准确移取20.00mL标定过的高锰酸钾溶液于碘量瓶中, 其余步骤同硫代硫酸钠标法。
3 结果与讨论
3.1 重铬酸钾法标定硫代硫酸钠标准溶液的结果
由公式1计算结果见表1:
3.2 高锰酸钾法标定硫代硫酸钠标准溶液的结果
3.2.1 高锰酸钾标准溶液的标定结果
草酸钠标定高锰酸钾标准溶液结果见表2。
3.2.2 高锰酸钾法标定硫代硫酸钠标准溶液结果
根据公式4计算硫代硫酸钠标准溶液浓度, 结果见表3:
3.3 F检验法检验精密度
3.3.1 F计算
(1) 计算两种方法的标准偏差S1和S2:
得到重铬酸钾法的标准偏差S1=0.00078;高锰酸钾法标准偏差S2=0.00089。
(2) 计算F值:
(3) 依据f大=9与f小=9, 从95%置信度的F值, 得到F表=3.18。
(4) 比较F计算与F表。F计算
3.3.2 t检验法检验平均值
(1) 计算t值:
由上文相关结果和S小=0.00078代入公式
得到t计算=0.3。
(2) 依据f=n1+n2-2=18与置信度P=95%, 查t值 (表) 得到t表=2.09 (f=20时) 。
综上所述, 得出结论:高锰酸钾法可以代替重铬酸钾法标定硫代硫酸钠标准溶液。
4 结论
(1) 高锰酸钾法可以代替重铬酸钾法标定硫代硫酸钠标准溶液, 高锰酸钾法的标准偏差为0.00089, 与重铬酸钾法0.00078的标准偏差相比较大, 可能是由于高锰酸钾具有一定的不稳定性, 造成的, 在精确度上较重铬酸钾稍差, 但也可以满足实验需要。
(2) 如果用于教学或检检测量较大场所, 为了节省时间, 可一次标定大量高锰酸钾溶液, 缩短实验或检测时间。
(3) 与重铬酸钾相比, 高锰酸钾在实验室中更为常用且更安全, 并且对操作人员和环境的毒性相对小, 产生的废液可调节pH值使Mn2+沉淀空气氧化成MnO2。
摘要：硫代硫酸钠标定通常是以重铬酸钾作为基准物, 过程中产生大量含铬废液, 直接排放对环境造成污染。为了实现实验绿色化, 减少含铬试剂的使用或含铬废液产生, 用高锰酸钾标准溶液被用来代替重铬酸钾基准物, 通过实验证明两种方法标定的硫代硫酸钠浓度相差不大, 并将多次实验数据用F, t法检验, 证明此两种方法的结果没有明显差别。
关键词：化学,绿色化学,硫代硫酸钠标准溶液,高锰酸钾
参考文献
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硫酸锰溶液 篇6
ρ (SO42-) 的测定方法有很多[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11], 而对于不同的工业过程, 其测定方法与手段也各有区别。经典的SO42-重量法准确度高, 测定方法成熟, 但因其耗时过长且操作过程繁琐, 在脱硫过程中无法满足测定要求;分光光度法和比色法对实验设备要求较高, 不适合广泛使用;以茜素红为指示剂、用BaCl2直接滴定的方法要求p H为4.0~5.0, 而在碱式硫酸铝脱硫的过程中, 溶液p H低于该法的测定下限, 因此也不适用。
本工作以铬黑T为指示剂, 用过量BaCl2消耗溶液中的SO42-, 再用乙二胺四乙酸二钠 (EDTA) 反滴定剩余BaCl2, 以此测定溶液中ρ (SO42-) , 同时分析了各种可能会引起误差的因素。该法操作简捷, 测定结果准确、可靠。
1 实验方法
1.1 试剂
实验所用试剂均为分析纯;氨-氯化铵缓冲液:p H为10;铬黑T指示剂:质量分数为0.5%的水溶液。
1.2 ρ (SO42-) 的测定
1) 将66.642 g Al2 (SO4) 3·18H2O溶于适量高纯去离子水中, 定容至1 L, 则ρ (SO42-) 为28.800 g/L, 作为待测试样。
2) 将待测试样稀释至不同稀释倍数。准确移取稀释后待测试样50.00 mL, 滴加3滴盐酸, 在电炉上加热煮沸1 min。在不断摇动下加入0.001 3mol/L BaCl2溶液, 微沸10 min。冷却后, 加入5.00mL MgCl2 (0.010 0 mol/L) 溶液, 混匀。加入三乙醇胺, 摇匀后加入10.00 mL氨-氯化铵缓冲溶液, 5滴铬黑T指示剂溶液, 用EDTA标准滴定液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色。记录消耗EDTA标准溶液的体积 (V1, mL) 。
3) 将待测试样稀释至不同稀释倍数。准确移取稀释后的待测试样50.00 mL, 加入三乙醇胺, 摇匀后加入10.00 mL氨-氯化铵缓冲溶液, 5滴铬黑T指示剂溶液, 用EDTA标准溶液滴定至纯蓝色。记录消耗EDTA标准溶液的体积 (V2, mL) 。
4) 准确移取10.00 mL BaCl2溶液和5.00 mL MgCl2溶液于250 mL锥形瓶中, 加去离子水50.00mL, 再加入10.00 mL氨-氯化铵缓冲溶液及5滴铬黑T指示剂溶液, 用EDTA标准溶液滴定至纯蓝色。记录消耗EDTA标准溶液的体积 (V3, mL) [12]。按式 (1) 计算ρ (SO42-) (g/L) 。
式中:c为EDTA浓度, mol/L;M为SO42-摩尔质量96.08 g/mol;K为稀释倍数。
2 结果与讨论
2.1 稀释倍数对测定结果的影响
文献指出[13], 使用EDTA滴定法测定溶液中ρ (SO42-) , 滴定时溶液中的ρ (SO42-) 应控制在一个合理的范围内。当BaCl2加入量为10 mL、三乙醇胺加入量为0.10 L/L时, 不同稀释倍数对测定结果的影响见表1。由表1可知:当稀释倍数为1时, 测定结果会出现较大偏差, 当稀释倍数到达2 000时, 稀释后ρ (SO42-) 过小, 也会引起误差;当稀释倍数为250~1 000时, 相对误差较小, 此时对应的ρ (SO42-) 为0.025 0~0.100 0 g/L。
2.2 煮沸对测定结果的影响
由于碱铝溶液在配制中会产生大量的CO2, 以及暴露在空气中也会吸收CO2, 所以溶液中的CO2以及由此电离的CO32-和HCO3-就会增多, 当加入BaCl2后, 溶液中就会形成难溶物BaCO3, 从而使测定结果偏大。当稀释倍数为500 (即ρ (SO42-) 为0.057 g/L) 、BaCl2加入量为10 mL、三乙醇胺加入量为0.10 L/L时, 加入BaCl2前是否煮沸对测定结果的影响见表2。由表2可见, 加入BaCl2前不进行煮沸处理, 相对误差会高达4.7%, 远大于煮沸后的误差。因此, 在加入BaCl2前必须先对试样进行煮沸处理。
2.3 BaCl2与过量程度对测定结果的影响
由于直接用EDTA反滴定过量BaCl2的终点不敏锐, 故需加入一定量的MgCl2使得滴定终点清晰。当稀释倍数为500 (即ρ (SO42-) 为0.057 g/L) 、三乙醇胺加入量为0.10 L/L时, BaCl2加入量对测定结果的影响见表3。由表3可见, 当BaCl2加入量过少或过量率达100%~200%时, 引起的误差较大;当BaCl2过量范围控制在25%~100%时, 相对误差较小。
2.4 Al3+对测定结果的影响
由于溶液中的Al3+会与EDTA反应, 且有文献指出, 当溶液中存在Al3+时会使滴定终点无法发生颜色突变[12], 故需设法掩蔽Al3+。三乙醇胺作为一种螯合剂可很好地掩蔽金属离子。当稀释倍数为500 (即ρ (SO42-) 为0.057 g/L) 、BaCl2过量率控制在25%~100%时, 三乙醇胺加入量对测定结果的影响见表4。由表4可知:当三乙醇胺加入量为0时, 溶液不显色;而随着三乙醇胺加入量的增加, 相对误差增大。故实验中选取三乙醇胺加入量为0.10 L/L。
2.5 方法回收率与精密度
称取5份分析纯Al2 (SO4) 3·18H2O试样, 每份约66.642 g, 定容至1 L, 每隔15 min由不同的操作人员测定试样的ρ (SO42-) , 当稀释倍数为500、BaCl2过量率控制在25%~100%、三乙醇胺加入量为0.10L/L时, 通过理论计算与实际测定值计算方法回收率与精密度, 结果见表5。
由表5可知, 该组实验的回收率在98.90%~100.72%, 平均回收率99.86%, 相对标准偏差 (RSD) 小于1%。该测定过程在60 min内完成, 实验结果准确可靠、数据稳定。
3 结论
硫酸锰溶液 篇7
1 实验
1.1 原材料
采用小野田水泥厂生产的42.5硅酸盐水泥, 比表面积为350m2/kg, 密度3.1g/cm3。营口粉煤灰, 45μm筛筛余21%, 需水量102%, 属二级粉煤灰。鞍钢粒化高炉水淬矿渣, 比表面积400m2/kg。挪威埃肯公司产硅灰, 比表面积为2.3×104m2/kg (BET法) 。石英质江砂, 细度模数为2.6, 属中砂, 密度为2.65g/cm3。采用化学纯无水MgSO4试剂配制硫酸盐溶液。
1.2 实验方案
配制了如表1所示的3种砂浆, 每种砂浆成型尺寸为40×40×160mm的棱柱体试件若干组, 试件成型后1d拆模, 放入标准养护室水养。到28d龄期时, 将试件取出分组浸泡在3个装有2%MgSO4溶液的密封容器中, 控制3个容器溶液温度分别为5℃恒温、20℃恒温、5℃下3d+20℃下3d的冷热交替条件, 溶液温度控制误差为±0.5℃。每3个月换1次溶液, 并保持溶液与试件的体积比为2:1左右。到达规定龄期观察试件外观变化、测试强度并取样进行XRD分析。
2 结果与分析
2.1 外观变化
各砂浆件在5℃、20℃条件下经硫酸盐溶液浸泡1年后的外观破坏情况各不相同。环境温度为5℃时, 纯水泥砂浆O的棱、角和表面出现了明显的开裂、起皮、脱落现象, H1、H2砂浆的所有棱、角处也有明显的脱落、开裂现象, 但它们的破坏程度远小于O砂浆, 且H2受破坏程度大于H1。当环境温度为20℃时, O砂浆试件的破坏更加严重, 试件整体酥软、用手一抓便成为碎块, 强度几乎完全丧失;但是加掺合料的H1、H2砂浆受腐蚀则较轻, 只有部分棱角处有少量的起皮、脱落现象。因此, 在同一侵蚀环境下, 各砂浆的抗腐蚀能力从大到小依次为H1>H2>O。而同一砂浆在不同温度下的腐蚀程度相比较, 较高温度使纯水泥砂浆的侵蚀破坏加重, 但却对加掺合料砂浆的侵蚀有一定减缓作用。
2.2 强度变化
各砂浆经不同温度硫酸盐溶液浸泡后的强度变化如图1～图3所示。由图1可见, 在三种硫酸盐溶液中浸泡120d后, 砂浆O的抗压、抗折强度并没有降低。随着浸泡时间的延长, 砂浆强度开始大幅度降低, 到210d时, 5℃恒温、5℃和20℃冷热交替、20℃恒温条件下砂浆O的抗压强度损失率分别29.6%、36.0%、46.2%, 抗折强度损失率分别为23.8%、40.2%、54.5%;到360d时, 5℃恒温、5℃和20℃冷热交替条件下砂浆O的抗压强度分别损失72.2%、82.3%, 抗折强度损失率分别为51.3%、77.4%, 而20℃恒温条件下的砂浆已经严重破损、溃散, 无法测试强度。
图2、图3结果显示:加掺合料砂浆H1、H2在开始浸泡120d后强度均有所增长, 且温度越高增长越明显。随着浸泡时间的延长, H1砂浆强度开始逐渐降低, 到360d时, 5℃恒温条件下H1的抗压、抗折强度分别比浸泡前降低了23.2%和13.3%, 另外两种温度条件下的强度虽然比120d时强度有所降低, 但与浸泡前相比并没有明显损失。对于砂浆H2来说, 浸泡120d后, 除5℃恒温下砂浆强度开始降低外, 另外两种温度条件下砂浆强度还继续增长。到210d时, 5℃和20℃冷热交替条件下砂浆H2的抗压、抗折强度比浸泡前分别增长24.9%和13.0%;20℃恒温条件下的抗压、抗折强度增长率分别为28.1%和17.5%。到360d时, 5℃条件下H2砂浆抗压、抗折强度分别降低了21.5%和13.1%;而在另外两种温度条件下的砂浆强度仍明显高于浸泡前, 且温度20℃条件下强度最高, 其抗压、抗折强度分别比浸泡前增加了19.1%和11.4%。
由以上分析可见, 尽管矿物掺合料的掺入降低了砂浆28d强度, 但会使砂浆强度随龄期不断增长, 同时由于改善了水泥水化产物, 因而在三种温度条件下加掺合料砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能都明显优于纯水泥砂浆。H1砂浆中由于掺入5%硅灰和25%矿渣粉, 矿物掺合料活性较高, 砂浆强度较高, 但强度增长期短;H2砂浆中掺入15%粉煤灰和25%矿渣粉, 掺合料掺量大, 同时由于粉煤灰活性较低, 需要更长时间发挥其火山灰活性, 强度增长期长, 因而尽管H2砂浆强度较低, 但在常温20℃下其强度在硫酸盐溶液中浸泡210天内都在不断增长, 因而最终强度仍明显高于28d强度, 使砂浆受硫酸盐侵蚀破坏程度比5℃条件下显著减轻。因此, 对于纯水泥砂浆, 提高温度加快了硫酸盐侵蚀速率, 使砂浆破损程度和强度损失率增加。对于加矿物掺合料砂浆, 提高温度使砂浆的硫酸盐侵蚀破坏程度减轻, 强度损失率减少, 而且掺合料掺量越大、矿物掺合料活性期越长, 温度的这种作用效应越显著。
3 结论
3.1 对于纯水泥砂浆, 环境温度越高, 硫酸盐侵蚀速率越快, 水泥石腐蚀后生成的钙矾石与石膏晶体越多, 导致水泥砂浆的强度损失和外观破坏越严重。
3.2 对于加矿物掺合料水泥砂浆, 环境温度越高, 越有利于矿物掺合料火山灰活性的发挥, 从而使其强度和致密性不断提高, 硫酸盐侵蚀速率减缓, 砂浆强度损失和破损程度减轻;而且使用活性较低、活性期越长的矿物掺合料时, 环境温度的这种作用效应越显著。
3.3 硅灰+矿渣复掺、矿渣+粉煤灰复掺均能改善水泥胶砂抗硫酸盐侵蚀性能, 且在较高温度环境中使用其抗硫效果更明显。
摘要：研究不同配比胶砂件在5℃、20℃、5℃和20℃冷热交替三种温度的硫酸盐溶液中浸泡1年后的外观、强度和矿物成分变化。结果表明:温度对硫酸盐侵蚀过程的影响与胶凝材料组成有关。温度越高, 纯水泥砂浆的硫酸盐侵蚀破坏越快, 砂浆中生成了更多的钙矾石与石膏晶体;但温度越高越有利于矿物掺合料火山灰活性的发挥, 反而使加掺合料砂浆受侵蚀程度减轻;且使用活性较低、活性期越长的矿物掺合料时, 这种温度效应越明显。
关键词：水泥砂浆,硫酸盐侵蚀,温度,矿物掺合料
参考文献
[1]胡曙光, 覃立香, 丁庆军等.矿渣对混凝土抗硫酸盐侵蚀性的影响[J].武汉工业大学学报, 1998, 20 (1) :1-3.
硫酸锰溶液 篇8
目前, 国内外对除铁方法的研究很多主要有高锰酸钾氧化沉淀法、亚铁氰化钾和铁氰化钾沉淀法、 有机伯胺萃取法和有机络合沉淀法等［2］。有机络合沉淀法是一种新的除铁方法, 其操作简单, 易于控制, 成本低。本试验研究了在粉煤灰酸浸法提铝过程中, 采用有机络合沉淀法除铁的工艺条件。
1试验部分
1. 1试验原理
由于该有机络合沉淀剂的分子结构中含有氮、 硫等原子, 能与二价铁和三价铁有效地结合, 并生成不溶于水的络合物, 从而达到除铁的目的。
1. 2试验设备与药品
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 ( 河南豫华仪器有限责任公司) ; 722型可见光分光光度计 ( 上海欣茂仪器有限公司)
硫酸铝 ( 粉煤灰提铝后浸出液) ; 0. 1% 邻二氮菲; 10% 盐酸羟胺; 醋酸-醋酸钠缓冲液;
福美钠又名N, N-二甲氨基二硫代甲酸钠, 由二甲胺与二硫化碳加成得到二甲氨二硫代甲酸 ( [79-45-8]) , 再与氢氧化钠溶液成盐而得。熔点120 ~ 122 °C, 密度1. 17, 储存条件0 ~ 6°C。福美钠纯品为鳞片状白色结晶, 极易溶于水, 用析晶法得到的结晶含有2. 5个分子的结晶水, 加热到115℃ 时失去2分子结晶水, 130℃完全失去结晶水。工业中间体为15% 水溶液, 为微黄或草绿色透明液体, 相对密度为1. 06, p H=9 ~ 11。
质量浓度30% 有机络合剂配制: 取30g福美钠于100m L烧杯中, 加入水70m L, 微热使福美钠溶于水中。
1. 3硫酸铝溶液中铁离子含量的测定
将待测定用的硫酸铝溶液稀释若干倍, 使其最终测定液的吸光度落在工作曲线范围内。取约5m L的稀释液于50m L容量瓶中, 加入盐酸羟胺、邻菲啰啉液、p H=5的乙酸-乙酸钠缓冲液, 定容。于室温下放置10min后, 在波长510nm下测其吸光度值, 计算铁离子含量［3］。
1. 4硫酸铝除铁
将取回来的硫酸铝溶液100m L ( 含铁离子约346. 7μg / m L, 质量分数7. 05% , 密度1. 06g / cm3) 于500m L的烧杯中, 常温下, 加入一定量30% 的有机络合沉淀剂 ( 福美钠) 水溶液, 搅拌反应后, 即有棕黑色的沉淀物生成, 过滤, 除去生成的沉淀, 得到硫酸铝溶液, 分析测定其中的铁离子含量。
2结果与讨论
2. 1沉淀剂用量对除铁效果的影响
有机络合沉淀剂加入量的除铁效果见图1。
由图1可见, 加入3m L质量分数30% 的有机络合沉淀剂水溶液, 即可达到除铁的目的。如果加入量不够, 除铁效果不好; 加入的量太多, 造成有机络合沉淀剂的浪费。
2. 2有机络合剂与铁离子作用时间的影响
有机络合剂与铁离子作用时间对除铁效果影响见图2。
由图2可知, 其作用时间在5min时即可达到除铁的目的。
2. 3反应温度对沉淀效果的影响
反应时间为5min, 有机络合沉淀剂用量为3g时, 反应温度对沉淀效果的影响见图3。
由图3可见, 在30℃ 以下, 有机络合剂的除铁效果最好, 当反应温度升高时, 产品中的铁离子反而会升高, 说明随着反应温度的升高, 形成的铁离子络合物的溶解度有所增大。
3社会经济效益分析
根据目前原料的市场价格计算, 生产1t无铁硫酸铝的原料所需的沉淀剂的费用为70 ~ 80元, 而每吨无铁硫酸铝比有铁硫酸铝的市场价格高出200 ~ 300元, 因此, 具有较高的社会经济效益。
4结论
( 1) 用质量浓度30% 左右的有机络合剂作为硫酸铝溶液的除铁剂, 取得了良好的效果
( 2) 该工艺条件简单, 于常温下即可反应生成沉淀, 生成的沉淀颗粒大, 易于过滤除去, 不污染环境, 该沉淀物见光或高温下会分解掉, 是一项较有应用前景、值得推广的技术。
参考文献
[1]张金山, 彭艳荣, 李志军.粉煤灰提取氧化铝工艺方法研究[J].粉煤灰综合利用, 2012.
[2]贾丽慧, 刘安昌, 温玉萍.中国硫酸铝除铁技术的研究进展[J].无机盐工业, 2006.
硫酸锰溶液 篇9
关键词：硫酸铜,蚕豆,微核,香蕉皮,抗突变性
铜 (Cu) 作为一种重金属元素对人体健康有很大的影响。人体摄入过量的Cu会引起一系列的病变[1], 如肾功能障碍、心血管疾病、高血压、肺气肿及癌症等。随着矿业开采的迅速发展, 一些废矿石、尾矿因为处理不当, 导致Cu2+被雨水冲刷后释出, 污染水源和土壤, 从而对人类的健康造成严重的危害。前人的研究发现, 香蕉皮具有吸附的作用, 在含有Cu、Co、Mn、Zn和Pb的污水中, 其金属离子的浓度在5～25 mg·L-1时, 可在30℃的条件下进行吸附[2]。经干燥粉碎后的香蕉皮与铜离子模拟废水振荡吸附7 h后, 其吸附率可达95%以上[3], 并证实随吸附时间的延长, 香蕉皮粉末的吸附效果加强。世界香蕉年产量达7 000多万t, 大量香蕉皮遭废弃, 给环境造成严重污染。因此, 该文以蚕豆根尖微核为监测材料, 研究经香蕉皮粉末处理后硫酸铜溶液对蚕豆根尖微核率的影响。
1 材料与方法
1.1 材料
蚕豆 (Vicia faba Linn.) 购买于福州市上渡农贸市场, 选择大小一致、没有病虫害、比较饱满的蚕豆作为试验材料。香蕉 (Musa nana Lour.) 购买于福建师范大学学生街。试验所用的所有试剂药品均为国产分析纯。
1.2 方法
1.2.1 蚕豆的催芽
蚕豆种子浸种48 h, 每12 h换1次水, 充分吸胀后, 置于内有湿沙的塑料盆内, 在28℃培养箱中催芽。待蚕豆主根长到约2.0 cm时将其切掉, 再培养至须根长约0.5 cm时, 用于染毒试验。
1.2.2 试验溶液的制备
用去离子水将硫酸铜配制成浓度为100、200 mg·L-1的溶液, 待用。香蕉皮粉末溶液制备:将香蕉皮用水洗净, 于60℃烘箱干燥至恒重, 用粉碎机粉碎, 而后置于干燥器中保存备用。分别称取粉碎干燥好的香蕉皮粉末, 在配制好的硫酸铜溶液中按照15 g·L-1的量添加。而后将配好的溶液分装于锥形瓶中, 在ZHWY摇床上按照恒温30℃, 110 r·min-1振荡7 h后澄清过滤, 再置于Xiang Yi H-1650型离心机上按照恒温4℃, 4 000 r·min-1离心20 min, 取上清液, 待用。
1.2.3 染毒试验
先对蚕豆根尖进行不同硫酸铜浓度的染毒试验, 根据试验结果选出达到显著性水平的浓度, 进行经香蕉皮粉末处理后的硫酸铜溶液对蚕豆根尖微核率的影响研究。
硫酸铜对蚕豆的染毒试验:分别挑选长势良好、根长约0.5 cm的蚕豆置于浓度为100、200 mg·L-1的硫酸铜溶液中水培, 染毒时间段分别为24、48 h, 每隔24 h换1次溶液。每个处理3次重复。分别用试验组Ⅰ、试验组Ⅱ表示2种不同浓度的处理。用去离子水作阴性对照组。
香蕉皮粉末处理硫酸铜溶液对蚕豆根尖微核率影响试验:挑选长势良好的蚕豆置于用香蕉皮粉末吸附处理过的硫酸铜溶液中水培, 染毒时间分别为24、48 h, 每隔24 h换1次溶液。每个处理3次重复。用试验组Ⅲ表示15 g·L-1香蕉皮粉末处理200 mg·L-1硫酸铜溶液对蚕豆根尖微核率的影响试验。
1.2.4 制片镜检
切取经染毒处理的蚕豆根尖, 用新配的卡诺氏固定液固定24 h, 转移至70%乙醇中保存, 用时取出根尖漂洗数次, 再用1 mol·L-1HCl水解8～12 min, 水洗数次后, 用改良石碳酸品红溶液染色5～10 min后, 压片观察。
微核计数采用吴若菁等的方法[4], 即每次随机观察计数2 000个以上根尖细胞, 统计微核细胞数, 每个处理3次重复。
微核千分率/‰=微核细胞数/观察的细胞总数×1000
蚕豆根尖细胞微核的识别标准参照陈光荣等所使用的方法[5,6]。
1.2.5 数据分析
对试验所得数据采用SPSS13.0软件进行方差分析和LSD分析。
2 结果与分析
2.1 不同浓度硫酸铜对蚕豆根尖微核的影响
在试验中, 用硫酸铜处理的蚕豆根尖会产生染色体断片 (见图1) 和微核现象 (见图2) 。从图3可见, 当用硫酸铜浓度为100和200 mg·L-1处理24 h时, 微核率分别达到0.67‰和4.67‰;当时间延长到48 h时, 微核率升高到1.33‰和6.00‰。因此, 与对照组相比, 试验各处理组均能诱发蚕豆根尖微核率的提高;不同浓度的硫酸铜溶液处理, 随着浓度的加大, 处理时间的延长, 蚕豆根尖微核率出现上升趋势。
对48 h数据进行LSD检验发现, 当硫酸铜溶液浓度为100 mg·L-1 (试验组Ⅰ) 时, 与对照相比, 微核率有上升, 但没有达到显著差异;当硫酸铜浓度为200 mg·L-1 (试验组Ⅱ) 时, 与对照相比, 微核率上升明显, 达到极显著差异 (P<0.01) (见表1) 。
注:*表示在0.05水平差异显著;**表示在0.01水平差异极显著。
2.2 香蕉皮粉末处理硫酸铜溶液对蚕豆根尖微核率的影响试验
从图4可以看出, 处理24 h时, 阴性对照的微核率为0, 未加入香蕉皮粉末的200 mg·L-1的硫酸铜溶液处理组 (试验组Ⅱ) 的微核率为4.67‰, 而在200 mg·L-1的硫酸铜溶液中加入15 g·L-1香蕉皮粉末的处理组 (试验组Ⅲ) 微核率为2‰。处理48 h时, 试验组Ⅲ的微核率降至0.67‰, 与阴性对照组的 (0.33‰) 接近, 而试验组Ⅱ的微核率 (6.00‰) 仍以上升的趋势在增加。可见, 香蕉皮粉末对硫酸铜的抗突变性在48 h时的效果比24 h的显著。
对48 h的数据进行LSD检验可以发现, 在200 mg·L-1的硫酸铜溶液中加入15 g·L-1香蕉皮粉末 (试验组Ⅲ) 与未加入香蕉皮粉末 (试验组Ⅱ) 相比, 其微核率下降水平已达到极显著差异 (P<0.01) (见表2) ;与对照组相比, 其微核率已无差异 (见表2) 。说明:一定浓度的香蕉皮粉末具有显著抑制硫酸铜致突变的作用。
注:*表示在0.05水平差异显著;**表示在0.01水平差异极显著。
3 结论与讨论
3.1 Cu2+对细胞染色体的损伤机理
研究表明, Cu的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态稳定性差, 容易被植物吸收利用, 是Cu有效或较为有效的形态[7,8], 对植物的潜在危害较大。其机理可能是:重金属离子可以催化过氧化物产生高度活性的·OH自由基, 这些活性自由基对糖残基的攻击引起DNA的碎裂、碱基丢失和有末端糖残基片段的链断裂, 导致产生染色体断片。此外, 若断裂的DNA链不能及时修复, 则会影响DNA的功能, 从而引发基因毒性, 影响微管蛋白合成、微管组装以及着丝粒的结构, 使染色体和纺锤体连接发生障碍, 结果则出现染色体分离异常, 产生落后染色体, 最终这些断片和落后染色体形成了微核[9,10]。该试验的结果也证明Cu2+胁迫处理下, 蚕豆根尖细胞产生的微核是来自于染色体断片。
3.2 香蕉皮粉末的抗突变机理
试验结果表明, 经过香蕉皮粉末处理过的硫酸铜溶液, 其蚕豆根尖细胞的微核率水平明显下降, 且与对照相比, 已无差异。表明一定浓度的香蕉皮粉末具有显著抑制硫酸铜致突变的作用。其机理可能是:香蕉皮中的多糖、酚类、黄酮类、几丁质类、没食子儿茶酸和多巴胺也具有较强的抗氧化性[11,12]。 这些抗氧化功能的物质, 可以清除DPPH·自由基和·OH自由基。因此具有抑制突变的作用。
香蕉皮粉末具有显著抑制硫酸铜致突变作用的发现, 不仅有助于进一步解决铜离子对植物造成的危害, 而且充分利用了废弃的香蕉皮, 防止香蕉皮造成的环境污染, 如果进一步开发将拥有广阔的应用前景。
参考文献
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