超声微波法（精选9篇）
超声微波法 篇1
番茄红素是一种脂溶性天然色素, 其纯品为深红色针状晶体, 分子式为C40H56, 由11个共轭及2个非共轭碳-碳双键组成其是许多类胡萝卜素生物合成的中间体, 由于番茄红素具有较强的抗氧化活性等生理作用而备具有广阔的市场前景。目前, 浸提法、超声波法、微波法、超临界CO2萃取是我国主要的番茄红素的提取方法, 番茄红素属于脂溶性色素, 因此, 有机溶剂不易渗透穿过物质的细胞壁与细胞膜, 若直接应用浸提法, 那么提取物就不容易从细胞器中溶出, 超临界CO2萃取法的成本较贵, 所以, 本试验对超声波法和微波法进行了工艺对比, 对比各因素对提取效果的影响, 拟找出最优提取方案。
1 番茄红素简介
番茄红素是很重要的类胡萝卜素, 其主要特点有:较强的清除自由基、优异的生理功能、碎灭单线态氧的能力等。, 番茄红素是由共扼及数个非共扼碳碳双键组成的直链型碳氢化合物, 这一结构特点导致了它极不稳定, 在光、热和氧的作用下很容易被氧化降解。
番茄红素的分布很广, 多分布在成熟的红色植物果实中。番茄、西瓜、红色葡萄袖、木瓜及苦瓜籽、番石榴等食物中都有发现, 其中含量最高的是番茄果实, 可达, 且成熟度越高, 番茄红素的含量越多[1]。在秋橄榄这种浆果中番茄红素的含量相当于番茄的17倍。番茄红素也广泛分布于人体的各种器官和组织中, 如血液、肾上腺等。
2 番茄红素的作用、前景
番茄红素是一种脂溶性天然色素, 作为一种类胡萝卜素, 其抗氧化性能在类胡萝卜素中最强, 清除单线态氧的能力是VE的100倍, 另外番茄红素还具有抑制突变、降低核酸损伤等生物学特性, 能有效预防前列腺癌消化道癌及血管疾病的发生, 对防治肝硬化、高血压、高血脂、高胆固醇以及活化免疫细胞和延缓衰老等方面都有重要作用[2]。
1) 多食用番茄红素含量丰富的食物可大大降低人体患某些癌症的可能性。番茄红素已被确认为同其他类胡萝卜素一样与癌危险呈负相关, 甚至是惟一与某些癌症呈负相关的类胡萝卜素。番茄红素可以防止前列腺癌及消化道包括结肠、直肠及胃癌的产生;
2) 番茄红素对预防和治疗心血管疾病、动脉硬化和肿瘤等各种成人病以及增强人体免疫力等具有重要意义;
3) 番茄红素具有延缓肌体衰老的作用, 主要表现在人体器官中的番茄红素含量与大多数退行性疾病呈负相关;
4) 番茄红素对氧化胁迫导致的皮肤损害有保护效应。
因为与果皮相连部分果肉的番茄红素含量比果实其他部位果肉高的多, 故番茄皮中番茄红素的含量并不比果肉中的低, 从番茄皮渣中提取番茄红素不仅充分利用废弃物资源, 保护了环境, 而且摆脱季节和地域上的限制, 增加番茄产业的经济效益[3]。最近几年来, 番茄红素在人体健康及疾病防治方面的潜在作用引起了人们越来越浓厚的兴趣, 其开发前景非常广阔。
3 实验部分
3.1 主要实验仪器
TDL-5-A台式离心机;JY92-2D型超声波细胞粉碎机;lwmc-205可调功率微波化学反应器:;RE-3000A旋转蒸发器;UVmini-1240紫外可见分光光度计;电子天平;SHZ-D (III) 循环水式真空泵;DHG-9023鼓风干燥箱, T6新世纪紫外分光光度计, JYL-B050型九阳料理机, BCD-170电冰箱, KQ-A型玻璃仪器气流烘干器, XH-2008D型电脑智能温控低温超声合成萃取仪等
3.2 实验材料
无水碳酸钠、95%乙醇、丙酮、石油醚 (沸程60℃~90℃) 、正己烷均为国产分析纯、甲醇、乙腈、二氯甲烷为进口色谱纯市售番茄酱 (产地新疆) 、乙酸乙酯。
3.3 提取番茄红素的提取
3.3.1 试验流程
番茄皮渣→水洗离心→乙醇预处理→不同方法提取→滤液真空减压浓缩→紫外分光光度计检测[4]。
3.3.2 响应面分析试验及正交试验
称取适量番茄皮渣, 蒸馏水洗涤, 5 000r/min离心20min预处理离心后的番茄皮渣, 用95%vol乙醇避光处理2次, 每次20min用超声波辅助提取和微波辅助提取预处理后的番茄皮渣, 通过响应面分析试验和正交试验, 确定2种方法最佳提取工艺, 并对其进行比较[5]。
3.4 提取率及提取级数的确定
准确称取处理好的番茄皮多次浸提, 直至提取液吸光度值基本为零, 可认为已经把番茄红素全部提出分别收集各次提取液并测定其体积 (V, ml) 和吸光度值 (A) 计算各次提取率[6]。
4 结果与讨论
4.1 超声波辅助提取正交分析试验结果
1) 溶剂对番茄红素提取率的影响如表1所示:
由试验结果可知, 石油醚的提取效果明显优于其它有机溶剂;而氯仿的提取效果次之, 但氯仿毒性较大。因石油醚价格便宜且量较大, 故本试验以石油醚作为提取剂。
2) 采用石油醚做溶剂, 提取时间对番茄红素提取率的影响见下表:
由试验结果可知:采用石油醚做溶剂时, 超声提取时间取15min最好。
3) 以石油醚作为提取剂超声提取时间取15min时, 温度对提取率的影响如下表所示:
由试验结果可知:温度升高, 石油醚对番茄红素的溶解能力增大, 含量逐渐升高, 但是温度过高会改变番茄红素的结构, 故考虑单因素影响时最佳提取温度为25℃。
4) 结论
由以上实验可知采用超声波法提取番茄红素以石油醚作为提取剂, 超声提取时间取15 min, 提取温度为25℃时提取效果最佳。
4.2 微波辅助提取正交分析试验结果
1) 溶剂对番茄红素提取率的影响如表1所示:
由表1可知, 用微波提取番茄红素是用乙酸乙酯做溶剂最好。
2) 以乙酸乙酯为溶剂时, 处理时间对提取率的影响如下图:
由图可知, 以乙酸乙酯为溶剂, 处理时间为25s时最好。
3) 以乙酸乙酯为溶剂, 处理时间为25s时, 温度对番茄红素提取率的影响如下图:
由表可知, 以乙酸乙酯为溶剂, 处理时间为25s时提取温度为50℃提取效果最佳。
4) 结论
从提取溶剂、提取时间、提取温度等方面研究了利用微波技术提取番茄红素的最优工艺条件:以乙酸乙酯为溶剂在50℃是提取25s, 番茄红素的提取率最佳。
5 超声波法和微波法提取番茄红素的比较研究
由以上实验可知微波法要比超声波提取提取时间要短好多。避免因提取时间过长而造成番茄红素氧化损失, 提取率较高。此外超声波提取所用的溶剂石油醚市场价大概8 800元/顿, 而微波提取的溶剂乙酸乙酯市场价5 000元/顿, 采用微波提取就节约了生产成本, 故采用微波法提取较好。
摘要：本文简要介绍了番茄红素的重要性和前景, 并以番茄皮渣为原料, 着重比较了超声波、微波两种不同的提取方法对番茄红素提取效果的影响。试验表明, 微波提取效果优于超声波提取。微波提取番茄红素的最佳工艺条件:微波功率420W处理时间为25s时提取温度为50℃最佳。
关键词：番茄红素,超声波,微波,提取
参考文献
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[2]邓宇, 张卫强.番茄红素提取方法的研究[J].现代化工, 2006, 22 (2) :25-28.
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[4]左爱仁, 范青生.超声波萃取番茄红素的研究[J].食品工业, 2003 (5) :36-38.
[5]祝曙华.番茄红素的性质及提取方法[J].食品工业科技, 2000 (6) :25-30.
[6]李敏, 张益娜, 谢琼, 等.超声波在番茄酱中提取番茄红素的工艺研究[J].食品工业, 2008 (2) :23-26.
超声微波法 篇2
采用微波催化氧化法处理模拟甲基橙废水,考察了微波功率、辐射时间、H2O2用量、活性炭用量对甲基橙去除率的影响.在微波功率630 W、辐射时间9 min、H2O2用量10 mL/L,活性炭用量10 g/L的`条件下,甲基橙的去除率达到90%左右,并对实际染料废水、炼焦废水、炼油废水、餐饮废水进行了处理,取得了满意的结果.
作 者：严莲荷 王剑虹 潘爱芹 周申范 陈守文 作者单位：南京理工大学,水处理研究所,江苏,南京,210014 刊 名：化工环保 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 24(1) 分类号：X788 关键词：微波 催化氧化 甲基橙 废水处理
超声微波法 篇3
目前,报道的黄芩提取方法主要有煎煮法［8］、浸渍法［9］、回流法［10］、超声法［11］、微波法［12］等,其中传统的提取方法( 煎煮法、浸渍法、回流法) 存在提取时间长、效率低的缺点。微波法和超声法作为新技术在中药提取中的应用较为广泛,具有提取时间短、提取效率高的特点［13 － 14］。超声- 微波协同提取技术是近年来发展起来的一种新方法,具有快速、高效、环保、安全等特点［15］。利用超声- 微波协同提取黄芩苷的工艺研究尚未见报道。本试验利用响应面法对超声- 微波协同提取黄芩苷的工艺进行优化,旨在为黄芩苷的工业化生产提供参考。
1 材料
1. 1 药品与主要试剂
黄芩购自贵州省铜仁市药材市场,经铜仁职业技术学院梁玉勇教授鉴定为唇形科植物黄芩的根,经干燥后粉碎过60 目筛,备用; 黄芩苷对照品( 批号为110715 - 201318) ,购自中国药品生物制品鉴定所; 甲醇为色谱纯,其他试剂均为分析纯,水为重蒸水。
1.2主要仪器
高效液相色谱仪( 型号为Waters 2695) ,购自美国Waters公司; 电子分析天平( 型号为BP 211D) ,购自德国赛多利斯股份公司; 紫外- 可见分光光度计( 型号为UV - 2012PCS) ,购自尤尼柯上海有限公司;超声波清洗器( 型号为SK5200HP) ,购自上海科导超声仪器有限公司; 超声- 微波协同萃取仪( 型号为CW - 2000) ,购自上海新拓微波溶样测试技术有限公司; 旋转蒸发仪( 型号为RE - 52A) 、自动双蒸纯水蒸馏器( 型号为SZ - 93) ,购自上海亚荣生化仪器厂。
2方法
2. 1 HPLC法测定黄芩苷含量
2. 1. 1 色谱条件色谱柱为DIKMA Diamonsil C18柱( 4. 6 mm × 250 mm,5 μm) ; 流动相为甲醇- 水- 甲酸( 47∶53 ∶0. 5) ; 流速为1. 0 m L/min; 检查波长为280 nm; 柱温为25 ℃ 。理论塔板数按照黄芩苷峰计算应不低于2 500。
2. 1. 2 对照品溶液的制备精密称取60 ℃ 减压干燥4 h的黄芩苷对照品适量,加甲醇制成每毫升含黄芩苷0. 086 mg的溶液,即得对照品溶液。
2. 1. 3 标准曲线的绘制取对照品溶液,依次进样2,5,10,15,20 μL,以峰面积为纵坐标( Y) 、对照品溶液的进样量为横坐标( X) 绘制标准曲线。
2. 1. 4 供试品溶液的制备称取一定量的黄芩粉末5 g( 60 目) ,用一定浓度的乙醇在一定条件下进行超声- 微波协同提取,提取2 次,合并提取溶液,减压浓缩定容至250 m L; 精密吸取0. 3 m L至25 m L量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀,即得供试品溶液; 以HPLC法测定峰面积,并计算黄芩苷提取得率。计算公式:黄芩苷提取得率= ( 提取液中黄芩苷含量/药材质量) × 100% 。
2. 2 单因素试验设计
2. 2. 1 乙醇浓度固定料液比为1 ∶15,提取时间为8 min,微波功率为700 W,提取次数为2 次,设乙醇浓度分别为40% 、50% 、60% 、70% 、80% ,考察乙醇浓度对黄芩苷提取得率的影响。
2. 2. 2 料液比固定乙醇浓度为70% ,提取时间为8 min,微波功率为700 W,提取次数为2 次,设料液比分别为1∶5,1∶10,1∶15,1∶20,1∶25,考察料液比对黄芩苷提取得率的影响。
2. 2. 3 微波功率固定乙醇浓度为70% ,提取时间为8 min,提取次数为2 次,设微波功率分别为400,500,600,700,800 W,考察微波功率对黄芩苷提取得率的影响。
2. 2. 4 提取时间固定乙醇浓度为70% ,微波功率为700 W,提取次数为2 次,设提取时间分别为4,6,8,10,12 min,考察提取时间对黄芩苷提取得率的影响。
2. 2. 5 提取次数固定乙醇浓度为70% ,提取时间为8 min,微波功率为700 W,设提取次数分别为1,2,3 次,考察提取次数度黄芩苷提取得率的影响。
2. 3 响应面试验设计
在单因素试验基础上,采用Box - Behnken响应面设计法,以乙醇浓度( A) 、料液比( B) 、微波功率( C) 和提取时间( D) 为自变量,以黄芩苷提取得率为响应值,设计4 个因素3 个水平的响应面试验方案,响应面试验因素、编码及水平设计见表1。
3 结果与分析
3. 1 色谱图( 结果见图1) 与回归方程
由图1 可知,黄芩苷的保留时间约为15. 8 min。通过标准曲线得到回归方程为Y = 269 172X +28 947,r = 0. 999 9,结果在0. 172 ~ 1. 720 μg范围内呈良好的线性关系。
3. 2 单因素试验
3. 2. 1 乙醇浓度结果见图2。
由图2 可知,随着乙醇浓度的升高,黄芩苷提取得率随之增加,当乙醇浓度达到70% 时,提取得率达到最大值,之后再增加乙醇浓度,提取得率反而下降。这是因为黄芩苷为弱极性化合物,根据相似相溶原理,通过调节乙醇和水的配比改变乙醇溶液的极性,从而对黄芩苷提取效果有较大影响。因此,确定最佳的乙醇浓度为70% 。
3. 2. 2 料液比结果见图3。
由图3 可知,当料液比小于1∶15 时,黄芩苷提取得率随着料液比的增大而增加,在料液比为1∶15 时达到最大。随着料液比进一步增大,提取得率有所下降。这是由于溶剂过大时,超过- 微波协同的能量被提取溶剂大量吸收而不能完全作用于药材,从而影响黄芩苷的提取得率。因此,确定最佳的料液比为1∶15。
3. 2. 3 微波功率结果见图4。
由图4 可知,当微波功率小于600 W时,黄芩苷提取得率随着微波功率的增大不断增加,在微波功率为600 W时达到最大。随着微波功率进一步增大,提取得率反而下降。这是由于微波功率过大,一方面其强热效应可能破坏溶液中黄芩苷的结构; 另一方面高温使蛋白质凝固,黄芩苷不易破壁溶出。因此,确定最佳的微波功率为600 W。
3. 2. 4 提取时间结果见图5。
由图5 可知,黄芩苷提取得率随着微波时间的延长而升高,当提取时间达到8 min时,提取得率最大。随着提取时间的进一步延长,提取得率反而下降。这是由于微波时间过长造成黄芩苷的降解,从而导致提取得率下降。因此,确定最佳的微波时间为8 min。
3. 2. 5 提取次数结果见图6。
由图6 可知,随着提取次数的增多,黄芩苷提取得率增加,当提取次数超过2 次时,黄芩苷提取得率趋于平稳,考虑成本等因素,最后确定黄芩苷重复提取2 次为宜。
3. 3 响应面试验( 结果见表2)
利用Design - Expert 8. 0. 6 Trial软件对表2 中的试验数据进行多元回归拟合得到黄芩苷提取得率对乙醇浓度、料液比、微波功率、提取时间的二次多元回归模型方程: Y = 13. 04 + 0. 17A + 0. 62B + 0. 025C +0. 52D + 0. 15AB - 0. 052AC + 0. 018AD + 0. 56BC +0. 10BD + 0. 030CD - 1. 05A2- 1. 14B2- 0. 63C2-1. 26D2。二次多元回归模型的显著性检验见表3。
注: R2= 0. 963 7; 校正决定系数( Adjusted R2) = 0. 921 4; 信噪比( Adeq precision) = 7. 56。
由表3 可知,回归模型极显著,失拟项不显著,Adjusted R2= 0. 921 4 和Adeq precision = 7. 56 远大于4,说明回归方程拟合度和可信度均较高,可对黄芩苷提取得率进行较好预测。方程的一次项中乙醇浓度对黄芩苷提取得率的线性效应显著,而料液比和提取时间对黄芩苷提取得率的线性效应极显著; 二次项中乙醇浓度、料液比、微波功率、提取时间对黄芩苷提取得率的曲面效应极显著; 交互项中料液比与微波功率对黄芩苷提取得率的影响极显著。上述结果说明,各因素对黄芩苷提取得率的影响并不是简单的线性关系。响应面可直观反映各因素交互作用对响应值的影响,具体见292 页彩图7。由彩图7 可知,6 个响应面均为开口朝下的凸形曲面,说明响应值( 黄芩苷提取得率) 存在极高值。根据曲面陡峭程度可判断料液比与微波功率的交互作用对黄芩苷提取得率的影响显著。
通过对模型分析可知,黄芩中黄芩苷的最佳提取条件为: 乙醇浓度71% 、料液比1 ∶16. 64、微波功率616. 95 W、提取时间8. 44 min。在此条件下,黄芩苷的提取得率为13. 21% 。考虑到实际操作的便利,将最佳组合条件修正为: 乙醇浓度71% 、料液比1∶17、微波功率617 W、提取时间8 min。
3. 4 验证试验
为了验证响应面结果的可靠性,采用上述最佳提取条件平行提取3 次,得到黄芩苷平均得率为13. 18% ,与理论值的相对误差仅为0. 25% 。因此,基于响应面试验设计所得的最佳工艺参数准确可靠,具有实用价值。
4 讨论
动物生产中抗生素类药物的残留一直制约着畜牧业的健康发展。因此,寻求高效、无残留的绿色添加剂一直是科研工作者们不断努力的方向。黄芩苷因具有清热、抗氧化、提高机体免疫力、抑菌抗炎、改善动物生产性能等特点,在畜禽生产中有着较好的应用前景［16］。
超声- 微波协同萃取技术是直接将超声振动与开放式微波两种作用方式结合起来,充分利用超声波及微波的热效应、机械效应和空化效应等作用,使植物细胞破裂,细胞内有效成分自由流出,并加速被萃取物向萃取界面的扩散,使有效成分能在较低温度条件下以较快的速度被萃取,具有速度快、能耗小、溶剂用量小、萃取率高且不易造成物质结构破坏等优点,已被广泛用到中药提取中［17 － 19］。
微波法提取芦荟中黄酮类化合物 篇4
微波法提取芦荟中黄酮类化合物
采用微波法对芦荟中黄酮类化合物进行提取.将单因素分析与正交试验相结合,得到微波法提取芦荟中黄酮类化合物的最佳工艺条件:提取剂乙醇体积分数为80%;微波功率为560 W;提取时间为30 s;料液比(g/mL)为1:5.0.每克鲜芦荟中提取黄酮类化合物为0.52 mg,回收率为93.3%.微波法与乙醇回流法相比,提取时间由4 h减少到30 s,提取黄酮类化合物的量提高了1.6倍.与超声提取法相比,提取时间由30 min减少到30 s,提取黄酮类化合物的量提高了0.15倍.
作 者：闫蕊 尚庆坤 戴欣 YAN Rui SHANG Qing-kun DAI Xin 作者单位：东北师范大学化学学院,吉林长春,130024刊 名：东北师大学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NORTHEAST NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：40(1)分类号：O657关键词：芦荟 微波法 黄酮
超声微波法 篇5
红枣为鼠李科植物, 枣的成熟果实与桃、李、栗、杏并称为我国古代五果。始载于本经, 在我国已有4000年栽培史[1]。红枣美味可口, 营养丰富, 枣的医疗保健价值我国研究最早。红枣也常用于中药, 其具有补血、健脑、抗癌及健脾强身等功效。据资料表明, 1978年我国枣树栽培面积仅为22.6万hm2, 1997年已达61万hm2, 发展速度非常快。仅新疆红枣年产量约为18万吨[2], 近几年随着地方的大力支持产量更高, 主要外销。但由于种种原因, 销售不畅, 加之仅供食用经济效益低下, 未能使以红枣为唯一经济来源的广大果农摆脱贫困。所以, 对大枣进行深加工, 提高其品味和附加值日益受到关注。
随着红枣在国际市场的进一步开拓, 必将有力的推动国内红枣贮藏、保鲜与加工新技术的开发, 同时会涌现出新的红枣加工企业, 市场的竞争会使红枣加工企业积极的引进设备, 研究红枣深加工的新技术, 扩大规模, 提高产品档次, 结合市场需求开发生产出更深、更精的系列产品, 实施名牌战略, 到那时出现的新局面是:红枣加工企业由手工作坊转为自动化、规模化、标准化生产, 鲜枣基本上能满足人们的年需求, 枣加工品能涉及不同口味不同人群的需求;红枣功能性食品问世;复合功能红枣产品和营养强化红枣产品开发成功;大批红枣绿色食品问世[3]。红枣果中含有的色素是一种重要天然色素资源, 可广泛应用于食品、制药、化妆品等行业, 但是各天然色素生产企业一般规模都偏小, 产品单一, 在小产量、低质量、高损耗中徘徊, 经济效益不明显, 抗风险能力差。
通过本实验的研究, 把微波超声波技术用在浸取红枣方面, 能强化浸取过程, 降低生产时间、能源、溶剂的消耗以及废物的产生, 同时可以提高产率和提取物的纯度, 既降低了操作费用, 又合乎环境保护的要求, 是一种有良好发展前途的新工艺, 为红枣深加工提供科学依据。
2 实验过程
2.1 微波功率的选择
取5个500ml三角瓶中各装入2g红枣原料和40ml, 50%乙醇 (pH=3) , 分别在140W、380W、420W、560W、700W不同微波功率下提取40s, 将提取液冷却到室温后, 分别吸取1ml提取液稀释50倍, 在波长为320nm条件下测定各次的色素吸光度, 样品重复测定三次, 取平均值。
2.2 微波、超声波处理时间的选择
取6个500ml三角瓶中各装入2g红枣原料和40ml 50%乙醇 (pH=3) , 在560W的微波、50Hz超声波功率下分别萃取20s、25s、30s、35s、40s、45s, 分别吸取1ml提取液稀释50倍, 冷却到室温后, 在波长为320nm条件下测定各次的吸光度, 样品重复测定三次, 取平均值。
2.3 萃取次数的选择
在6个500ml三角瓶中各装入2g红枣原料和40ml 50%乙醇 (pH=3) , 在560W的微波、50Hz超声波功率下充分浸提35s, 至提取液无色为止, 将各次提取液吸取1ml稀释至50倍, 冷却到室温后, 在波长为320nm条件下测定各次的吸光度, 样品重复测定三次, 取平均值。
3 结果与分析
3.1 微波处理功率对红枣素提取率的影响
由图1可知, 微波功率对浸提效果影响显著, 在140W～560W的功率范围内色素提取率显著增加, 可能是因为在高温条件, 红枣色素更容易溶出。但微波处理功率在560W之后, 随功率逐渐增大, 色素提取率有下降趋势, 原因可能是红枣素在较高温条件下不稳定, 从而导致红枣色素被破坏, 因而提取率降低, 故微波功率达560W时较为合适。
3.2 微波超声波处理时间对提取率的影响
由图2可知, 随着微波超声波处理时间的增加提取率增大, 但微波提取时间大于35s后提取率随着时间的增加逐渐减小。原因可能是红枣素对热的稳定性较差, 微波加热的时间过长会引起红枣素的分解, 导致提取率下降。因此, 微波超声波处理最佳时间为35s。
3.3 提取次数的选择
由表1可知, 红枣素经过二级提取后, 总提取率达到94.6%, 三级提取后总提取率达到98.5%, 已基本提取完成, 而在第四次提取时, 提取出的红枣素已非常少, 其吸光度已接近零, 因此, 将提取级数定为三级提取较宜。
4 结论与讨论
通过试验分析可知:提取红枣素的最佳微波功率达560W时较为合适;微波超声波处理最佳时间为35s;将提取级数定为三级提取较佳。
通过实验的研究, 把微波超声波技术用在浸取方面, 发现它能强化浸取过程, 降低生产时间、能源、溶剂的消耗以及废物的产生, 同时可以提高产率和提取物的纯度, 既降低了操作费用, 又合乎环境保护的要求, 是一种有良好发展前途的新工艺。进而推动整个红枣产品步入健康高速高效的良性发展轨道
参考文献
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[2]李新岗.新疆红枣品种的区域布局[J].新疆农业, 1999, (3) :22.
超声微波法 篇6
1 实验材料与仪器试剂
1.1 仪器与试剂
UV-2550紫外分光光度计,日本岛津公司;CW-2000型超声-微波协同萃取仪,上海新拓微波溶样测试技术有限公司;AB104-N型多功能电子天平,Toledo Instr.Shanghai Ltd.;SK2510HP超声清洗仪,上海科导超声清洗仪有限公司;DHG-9053A型电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏实验设备有限公司。
芦丁对照品,中国药品生物检定所;95%乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠等均为为市售分析纯。
1.2 实验材料
昆仑雪菊(Kunlun Chrysanthemum),经新疆医科大学药学院天然药物化学/生药学教研室帕丽达·阿布力孜教授鉴定为菊科(Asteraceae)金鸡菊属(Coreopsis Linn.)多年生草本植物两色金鸡菊(C.tinctoria)同属近缘植物昆仑雪菊的头状花序。
2 实验方法与结果
2.1 芦丁标准品溶液的配制
精密称取120℃干燥至恒重的芦丁对照品106.7 mg,置100 m L容量瓶中,用少量甲醇加热溶解,放冷后甲醇定容至刻度,摇匀,即得浓度1.067 mg·m L-1的芦丁标准品溶液。
2.2 黄酮类成分的定性
分别取乙醇提取液少量,经盐酸-镁粉反应、盐酸-锌粉反应、氢氧化钠、三氯化铁、磷钼酸等试验检验,均呈阳性。根据本实验及有关资料证实,新疆昆仑雪菊的乙醇提取液中确实存在黄酮类成分[8]。
2.3 最大吸收波长的选择
精密量取芦丁标准品溶液和样品溶液各1 m L,用蒸馏水稀释至6 m L,加入质量浓度为5%的亚硝酸钠溶液1 m L,摇匀,放置6 min,加质量浓度为10%的硝酸铝溶液1 m L,摇匀,放置6 min,然后加质量浓度为4%的氢氧化钠溶液10 m L,加蒸馏水定容至刻度,摇匀,静置15 min,在200~760 nm波长范围内扫全谱,结果表明:样品与标准品溶液均在(510±2)nm处具有较强吸收,故选择510 nm为测定波长(如图1)。
昆仑雪菊样品溶液(A)、芦丁标准品溶液(B)的扫描图The picture of sample solution(A)and standard solution(B)
2.4 芦丁标准品的标准曲线的制备
精密吸取芦丁标准品溶液0.0,0.5,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4 m L分别加入到25 m L容量瓶中,分别加蒸馏水至6 m L,加入质量浓度为5%的亚硝酸钠溶液1 m L,摇匀,放置6 min,加质量浓度为10%的硝酸铝溶液1 m L,摇匀,放置6 min,然后加质量浓度为4%的氢氧化钠溶液10 m L,蒸馏水定容至刻度,摇匀,静置15 min,以不加芦丁为空白,在波长510 nm下分别测定其吸光度值(如表1),以浓度C为横坐标,吸光度A为纵坐标,得回归方程:A=0.01109 C+0.01012,r=0.9997。结果表明:芦丁标准品溶液在浓度为21.340~59.752μg·m L-1范围内浓度与吸光度的线性关系良好(如图2)。
2.5 维吾尔昆仑雪菊样品中总黄酮的提取与计算
称取一定量的维吾尔昆仑雪菊,用一定浓度的乙醇在一定条件下超声-微波协同萃取,将过滤得到的滤液定容,得供试品溶液。精确移取一定量的供试品溶液,按2.3项下进行显色,测定其吸光度,根据标准曲线计算总黄酮的提取率。
3 单因素试验
在提取溶剂确定的情况下,昆仑雪菊的粉碎度、微波功率、所用溶剂的浓度、提取时间以及物料比等因素都会对提取率产生影响,不同因素对同一提取方法的影响程度不同。本试验中微波提取法考察的因素为:提取功率、提取液浓度、物料比、提取时间。
3.1 提取功率影响试验
在提取液浓度为体积分数为65%的乙醇溶液,料液比为1∶10(W/V),提取时间为9 min的条件下,依次在20、50、60、80、100 W的微波功率下进行提取,测定其吸光度(见图3),由图3可知,最佳提取功率为80 W。
3.2 提取液浓度的筛选试验
在提取功率为80 W,提取时间为9 min,料液比为1∶10的条件下,依次在55%、65%、75%、80%、95%的乙醇浓度条件下进行提取,测定其吸光度(见图4),由图4可知,最佳提取液浓度为65%。
3.3 液料比的筛选试验
在提取功率为80 W,提取液浓度为体积分数为65%的乙醇溶液,提取时间9 min,的条件下,依次在料液比为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30的条件下进行提取,测定其吸光度(见图5),结果表明,最佳液料比1∶10。
3.4 提取时间的筛选试验
在提取功率为80 W,提取液浓度为体积分数为65%的乙醇溶液,提料液比为1∶10的条件下,依次在9、12、20、25、30、60 min的提取时间下进行提取,测定其吸光度(见图6),确定最佳提取时间为20 min。
4 正交试验
根据单因素试验结果,选取影响总黄酮提取效果各因素中主要水平做正交试验,每个因素选取3个水平(所选取各水平见表2)。
根据所选取的因素水平,采用L9(34)正交表进行试验设计,对结果进行极差分析(结果见表3)和方差分析(结果见表4)。通过直观分析表明,提取功率为误差项,三因素对提取率的影响主次顺序为提取时间>提取液乙醇浓度>料液比。方差分析结果显示:所选取的各因素对微波提取工艺的影响显著,因此最佳的提取工艺条件是:提取时间60 min,物料比1∶20,乙醇浓度50%。
5 结论
时间和乙醇浓度对提取维吾尔昆仑雪菊有显著性差异,对提取影响较大。在最佳提取工艺条件下重复三次实验得出总黄酮含量分别是20.33%,19.88%,20.78%,平均为20.33%。故最佳提取工艺为提取时间60 min,物料比1∶20、乙醇浓度50%,功率考虑为100 W。
黄酮为昆仑雪菊的主要有效成分之一,本次试验通过4因素3水平的正交试验,结合紫外分光光度法测定昆仑雪菊中总黄酮含量,通过优化提取工艺,确定最佳提取条件为提取时间60 min,物料比1∶20、乙醇浓度50%,功率考虑为100 W。实验结果表明该工艺提取得率高,重现性好,方法简便,回收率高。此法可为昆仑雪菊药效的进一步研究和资源开发利用提供科学依据。
参考文献
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超声微波法 篇7
1 资料与方法
1.1 一般资料选取本院2013年9月-2015年9月收治的肝癌患者100例,采用数字表法随机分为微波组和射频组,每组各50例。微波组男31例,女1 9 例;年龄2 1~83岁,平均(54.2±9.7)岁;平均肿瘤直径经检测为(5.7±2.1)cm;转移性肝癌2 1 例,原发性肝癌29例。射频组男33例,女17例;年龄2 0~82岁,平均(53.9±8.3)岁;平均肿瘤直径经检测为(5.3±1.8)cm;转移性肝癌2 0 例,原发性肝癌30例。两组患者对本次实验均知情同意,排除精神障碍、沟通障碍及机体其他系统伴严重疾患者,组间基线资料比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法
局麻附加肌注哌替啶,超声引导将穿刺针在肿瘤中央置入,病灶直径≤3 cm,单针穿刺,消融可1次完成;>3 cm可2针或多针穿刺,完成消融治疗。
1.2.1 微波组
治疗通过冷循环微波凝固治疗仪(MTC-3型)实施,取微波能量(脉冲式)输出主机应用,调整频率至2450 MHz,控制功率<120 W。所用电极针由微波辐射芯线、针杆、针炳组成,针炳负责连接治疗仪进出水管道和电缆;针杆长18 cm,14 G,外壳由特氟龙覆盖,内外导体之间在热疗过程中循环着冷水,使针温<20℃维持;微波辐射芯线长1.5 cm,其放置位置在尖端部,外层由四氟乙烯包裹。穿刺经12 G套管针完成,导入微波电极针,针杆内的冷水循环用循环泵行驱走处理。本组输出功率为70 W,治疗用时20~30 min,待病灶及相邻0.5~1.0 cm范围内肝脏组织表现为强回声时,治疗结束。
1.2.2 射频组
治疗经冷循环射频治疗仪(Cooltip型)实施,取射频发生器应用,调整频率为290 KHz,控制输出功率<200 W。应用射频电极及冷循环泵,穿刺针为16 G,中控,含进出水道及电极线。局麻下操作,并取镇痛剂如哌替啶肌注,超声引导下,取穿刺针放置在肿瘤中央,实施经皮肤穿刺操作,若病灶直径经检测<3 cm,需行单针穿刺1次消融,设置长轴为4.0~4.5 cm,短轴为3.3~3.5 cm。若结节>3 cm,穿刺消融至少需2针。本组中心温度90℃,治疗用时8~12 min,结束治疗指征同上组。
1.3 指标观察
(1)肝功能评估:治疗前后分别有效检测并对比两组谷丙转氨酶(ALT)、总胆固醇(TC)、白蛋白(ALB)、谷草转氨酶(AST)肝功能指标。(2)随访1年,统计存活率。(3)记录并发症情况。
1.4 疗效评定
行肝脏增强CT扫描,依据消融情况评估效果:完全消融:观察治疗区表现为低密度显像,各期在增强后均无增强,边缘规整且清晰,范围变大,但位置无移动,维持时间达6个月;消融不全:一部分治疗区经观察呈低密度显像,一些分期在增强后有增强显像,边缘欠规整、清晰,范围变小或不变,位置有移动;复发:病灶范围经病理活检示有增大,其周围出现新结节,并与之相连。
1.5统计学处理使用SPSS 13.0统计软件进行分析,计量资料采用(±s)表示,比较采用t检验,计数资料采用检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者治疗前后的肝功能变化比较
治疗前两组的肝功能指标ALT、TC、ALB、AST比较差异均无统计学意义(P>0.05);治疗后ALT均升高,与治疗前比较差异均有统计学意义(P<0.05)。AST、ALB、TBIL变化不大,两组治疗前后各指标比较差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。
2.2 两组患者的治疗效果比较
微波组患者的完全消融、消融不全、复发情况与射频组比较,差异均无统计学意义(P>0.05),见表2。
2.3 两组患者的1年存活率及并发症情况比较
微波组1年存活率经统计为90.0%,射频组经统计为88.0%,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。微波组合并感染和肝脓肿、胸水、发热情况与射频组比较,差异均无统计学意义(P>0.05),见表3。
3 讨论
微波和射频均为肿瘤热凝固治疗常用技术,两者在应用初期形成的有效热凝固坏死区均仅约1.6 cm,临床价值有限,革新热疗技术的焦点在于单次能量输出如何产生范围更大的组织凝固坏死[3,4]。射频热疗近年疗效的改善与研制出新型电极针相关,有效热疗范围经其单次能量输出,可达3.5~4.0 cm,巨块型肝癌可多点穿刺热疗,小肝癌热疗仅需1次。以往微波热疗的方法通常将单次能量输出功率设置为60 W,所需治疗用时为5 cm,获得的有效热疗区为3.7 cm×2.6 cm,热疗需2次。若需将有效热疗范围扩大,微波能量输出需增加,但随能量输出的增加,可急剧升高电极针杆温度,增加针道软组织烧伤风险[5,6]。一种新型微波电极针,即设置一个冷水循环通道在针杆和内外导体间,对电极尖端微波能量辐射未构成影响的同时,可保持针杆在室温状态,防范针道软组织在热疗过程中灼伤,可大幅提高微波输出功率,本次研究微波组输出功率达70 W,除确保病灶被完全覆盖外,还包括0.5~1 cm的安全边缘[7,8]。
超声引导下冷循环微波消融对肝癌治疗的关键点为布点进针和热场估计的精准性。应用一手进针、一手持探头引导的单人操作法,可提高微波天线与超声图像间的统一性,确保热场的有效分布和操作的精准性。对于肿瘤组织有丰富血流者,需首先对肿瘤主要滋养血管凝固后将肿瘤组织灭活,肿瘤若与胃肠道、胆囊等空腔脏器邻近,需取生理盐水局部注射,将肿瘤与胃肠道、胆囊裸露部分离,防范热场损伤。故患者胃肠道一旦受损,有穿孔等损伤出现,身体状况和肝功能均不具备外科手术修补条件,进而引发严重且致病的并发症,此为采用消融术治疗首要需防范的并发症。治疗前腹腔有大量腹水的病例时,消融天线出肝脏前,需更多对肝包膜部位和消融针道凝固,术后对腹水积极治疗。从微波消融技术层面而言,凝血酶原活动度低于40%,有腹水的肝脏肿瘤,仍可微波消融。有关研究将凝血酶原活动度≤40%和肝前区较多腹水作为消融禁忌,实践显示,只要适当处理针道,此类患者应用微波消融术安全性也居较高水平,无严重并发症发生。治疗前患者已存在难以控制的腹水,仅对肿瘤实施消融治疗,较难将腹水症状改变。针对临床收治的巨块型肝癌病例,多次分层消融治疗,可减少荷瘤,使肝包膜凝固毁损,促癌性疼痛减轻,达到改善患者生活质量的目的,但对癌肿向肝内转移、周边进展的情况无法避免。超声引导具安全、实时、无辐射、精准、价廉特点,早中期肝癌微波消融可发挥局部完全灭活作用,针对晚期肝癌实施消融治疗,可取得理想的减瘤成效,且对患者全身造成的影响较小。故针对临床收治的肝癌病例,在超声引导下实施冷循环微波消融术,可获得较为理想的预后,临床需依据患者的具体情况,对合适的治疗方案进行选择,以最大程度改善预后,增强患者远期生活质量,防范并发症发生。
微波和射频引发的组织凝固坏死区形态接近于肿瘤,横径和纵径比例与电极形状具相关性。微波或射频的尖端冷却电极引发凝固坏死区有较大纵径,呈类椭圆体形或滴水状,微波和射频在热场分布、形态、消融范围上存在差异,但均无统计意义[9,10]。经肝脏增强CT扫描,两组有相同的消融范围,微波组完全消融率为86.0%,射频组为88.0%,复发率无差异,与相关学者研究结果一致[11,12]。分析两组引起复发的原因,除受消化道气体或肺对超声形成干扰,无法清晰显示病灶,电极抵达位置不理想外,与为保护邻近脏器,被迫放弃对肿瘤边缘消融也有一定相关性。两者共同特点均为结节所处位置和大小对消融效果产生影响,可达完全消融效果的肿瘤多为直径<5 cm。现阶段冷循环微波和射频技术在应用成效上基本相近,消融不全或复发者,与结节较大或肿瘤位于膈顶等操作难度大处相关。
在远期疗效方面,通过对比两组1年存活率,差异无统计学意义(P>0.05)。肝癌患者远期治疗效果与治疗手段固然相关,肿瘤分期和患者肝功、病理分级也有密切相关性。本次研究肝功能ALT、TBIL、ALB、AST指标在治疗前两组比较差异无统计学意义(P>0.05),治疗后ALT均升高,与各组治疗前比较差异均有统计学意义(P<0.05),但AST、ALB、TBIL变化不大(P>0.05);两组治疗前后各指标比较差异均无统计学意义(P>0.05)。射频和消融均属热凝范畴,通过对病灶加热,使蛋白变性、凝固坏死,进而发挥治疗作用。射频通过高温,可将细胞凝固性坏死,是肿瘤治疗的根本机制,另外其还可对肿瘤的血管生成抑制,促肿瘤抗原的免疫活性上调,使免疫细胞凋亡减少,间接促进其分化,是射频另一机制。对消融治疗肿瘤后诱导的机体免疫效应,大部分仅从病灶内免疫细胞在治疗后增多,间接推测可能是针对肿瘤抗原产生的免疫应答。相关学者对不同部位同一患者的两个病灶之一行消融治疗,另一作对照组,发现在对一个结节治疗后,另一个未受微波热场影响的结节,免疫细胞数量也呈增多显示,细胞直径显著增大,免疫细胞表型相同[13,14]。虽本次两组在远期存活率、临床疗效上比较差异无统计学意义(P>0.05),但尚不能断言两者远期疗效的优劣,需更严格的随机对照实验证明。两种消融技术不良反应均以发热为主,其他胸心、肝脓肿均在5%以下,预防并发症需重视细致操作和认真评估病情,两者在操作难易度上也基本相当[15]。但从经济层面分析,微波国内生产技术已较为成熟,目前射频多为进口,微波成本更低,性价比更高。
综上所述,针对临床收治的肝癌病例,超声介入冷循环与冷循环射频治疗均为有效手段,两者有基本相同的治疗效果、远期存活率、并发症。
摘要：目的:探讨肝癌应用超声介入冷循环微波治疗与冷循环射频治疗效果对比情况。方法:选取本院2013年9月-2015年9月收治的肝癌患者100例,采用数字表法随机分为微波组与射频组,每组各50例。微波组给予超声介入冷循环微波治疗,射频组给予冷循环射频治疗,比较两组的临床疗效及并发症。结果:两组患者治疗前后的肝功、临床疗效、并发症比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:针对临床收治的肝癌病例,超声介入冷循环与冷循环射频治疗均为有效手段,两者有基本相同的治疗效果。
微波法合成金纳米片 篇8
由于表面原子结构、电子状态、键合能力、化学反应活性对材料的性能具有重要影响, 因此控制纳米材料的表面结构是合成的一个关键。合成金纳米片的报道很多, 微波法是近年来兴起的一种有效的合成方法, 采用微波加热不同于传统的传导式加热, 其独特的辐射加热方式可以使温度在溶剂中分布更均匀, 加热更迅速, 有效节约能源, 提高效率。
本实验采用微波加热法以极性溶剂乙二醇为溶剂和还原剂, 氯金酸为原料, PVP为表面活性剂, 葡萄糖作为辅助还原剂合成出了各种形貌的微米级金纳米片。以前相关文献中报道的反应时间过长需要长达数小时乃至数天, 或者片的尺寸只有纳米级, 本实验的微波合成法省时, 合成出的纳米片尺寸为微米级, 同时具有独特的晶体结构。通过研究金纳米片的晶体结构和各种条件对形貌的影响, 提出了合适的生长机理。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
扫描电镜 (JEOL/EO JSM-5900, 日本电子) , Bruker D8型X射线衍射仪, JEOL4000EX型透射电子显微镜, 格兰仕微波炉 (G80D23CSL-Q6, 输出功率800W) 。氯金酸 (分析纯, 沈阳有色金属研究院) , 乙二醇 (EG, 分析纯) , 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP K30, 分析纯) , 葡萄糖 (分析纯) , 均购于成都科龙试剂有限公司。
1.2 实验过程
将0.5mL (0.1mol/L) 氯金酸溶液加入到盛有15mL乙二醇的聚四氟乙烯容器中, 并加入0.03g PVP和0.144g葡萄糖, 持续搅拌3min, 溶液呈现淡黄色。将容器放入微波炉中, 将功率设为30%, 反应10min。自然冷却后取出溶液, 此时溶液呈橘红色。以8000r/min离心10min, 用蒸馏水和酒精洗涤, 离心, 洗涤连续操作3次。将样品在60℃真空干燥4h, 取出进行下面测试。
2 结果与讨论
图1为制备金纳米片的X射线衍射图。由图可见, 产物为面心立方金, 通过衍射图计算得到的晶格常数为0.40786nm, 与标准值相当接近 (a=0.4079nm, JCPDS Card No.040784) 。X射线衍射图中没有发现其他衍射峰, 说明得到的金纳米片为纯相。
图2为合成的金纳米片的扫描电镜照片。从图可以看出, 产物形貌主要有a三角形、b六边形和c截角六边形, 并夹杂着部分小颗粒。片的表面非常光滑, 多个片叠加在一起, 下面的片仍然能清晰看到, 说明片很薄。片的边长大约在2～3μm, 厚度大约为100nm (图2) 。
图3为合成的金纳米片的HRTEM照片。从图可以看出条纹非常整齐, 说明得到的产物为单晶结构, 条纹间距为0.237nm, 对应金的 (111) 面之间距离。图3中插图为垂直于金纳米片表面电子束照射得到的选区电子衍射图 (SAED) , 衍射图由衍射斑点组成, 进一步说明得到的金纳米片为单晶结构。分析表明, 衍射斑点分别为± (11-1) 、± (200) 、± (0-22) 、± (1-11) 晶面, 晶带轴方向为[11]。与其他方法得到的金纳米片上下面多为± (111) 不同[13,14,15], 我们合成的纳米片的上下面分别为± (011) 。
从以上表征的结果可以得出, 合成的产物是边长为微米级的单晶金纳米片。保持其他条件不变, 当分别不添加表面活性剂PVP和还原剂葡萄糖时, 得到的产物均为纳米颗粒, 说明PVP和葡萄糖对于合成单晶金纳米片是不可缺少的 (见图4) 。
乙二醇作为溶剂和还原剂, PVP作为表面活性剂的体系最早用来合成银纳米线。贵金属各晶面表面自由能不同导致其反应活性有差别, 在合成银纳米线的体系中, PVP被认为首先粘附在银的双晶十面体{100}侧面, 抑制侧面生长, 而留出{111}底面沉积还原出来的银原子形成银纳米线[16,17,18]。在本实验中, 可能PVP首先沉积在{011}面上, 抑制[11]方向的生长, 使得金原子沿着{011}面侧面沉积形成以 (011) 和 (0-1-1) 面为上下表面的金纳米片。金属面心立方结构中{110}面比{111}面和{100}面具有较高表面能, 因此通常金纳米片稳定的上下表面为{111}面。在我们的方法中, 微波能提供较高的能量并实现快速生长, 在PVP及还原剂的协同作用下, {110}面能够稳定地形成。 当不添加表面活性剂PVP时, 此时不能控制各晶面的生长速度, 从而导致还原出来的金原子不能实现各向异性生长, 形成不规则的小颗粒。当不添加辅助还原剂葡萄糖时, 体系的还原速度很慢, 形成的金种子与纳米片的生长不相符合, 从而各向同性生长形成金纳米颗粒。
3 结论
采用简单的微波加热法, 以极性溶剂乙二醇作为溶剂和还原剂, PVP作为表面活性剂, 葡萄糖作为辅助还原剂合成出了边长为微米级的具有独特表面 ({110}面) 的单晶金纳米片。由于其不同的表面活性, 有可能显著改善其催化、传感等性能。葡萄糖和PVP对于金纳米片形成有很大影响, PVP选择性吸附在晶种{011}面上和合适的还原速度是形成金纳米片的关键。
摘要：采用微波加热法, 氯金酸为前驱物, 乙二醇作为溶剂和还原剂, 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 作为晶面生长控制剂, 葡萄糖作为辅助还原剂调控合适的还原速度合成出了边长为微米级的单晶金纳米片。采用粉末X射线衍射, 扫描电子显微镜, 透射电子显微镜表征了产物的成分, 形貌以及晶体结构。结果表明金纳米片为面心立方单晶, 边长为2～3μm, 厚度为50～100nm, 具有独特的 (±011) 上、下面。分别考察了PVP和葡萄糖添加对形成金纳米片的影响, PVP沉积在晶种{011}面上和合适的还原速度是形成金纳米片的关键。
超声微波法 篇9
本文, 笔者采用微波消解法与国标回流法对同一标准样品和水样进行COD的测定, 通过对实验结果的比较分析, 分析微波消解法测定COD的准确性及造成误差的原因, 为COD的准确、快速测定提供一种途径。
一、实验部分
1. 主要仪器与试剂。
(1) 实验仪器。实验仪器有WMX-Ⅲ-A型微波闭式COD、TN、TP消解仪 (广东韶关科力实验仪器有限公司生产) , 氟塑消解罐, 250mL标准磨口玻璃回流装置, 50mL酸式滴定管。
(2) 实验试剂。实验试剂有0.25mol/L重铬酸钾 (1/6K2Cr2O7) 标准溶液、0.937mol/L硫酸亚铁铵标准溶液、H2SO4-Ag2SO4溶液、试亚铁灵、粉末HgCl2等。
2. 实验方法。
(1) 重铬酸钾加热回流滴定测COD的方法参照国家环境保护局《水和废水监测分析方法》 (第四版) 进行。
(2) 微波消解COD测定法。分别移取待测水样5mL、重铬酸钾溶液5mL于消解罐中, 然后缓慢加入5mL的H2SO4-Ag2SO4溶液, 摇匀, 旋紧密封盖。将消解罐均匀放入微波消解仪中, 按照消解罐数+2min设置消解时间, 启动消解仪。消解结束后取出消解罐, 冷却后将消解液转移至锥形瓶中, 用少量水冲洗罐帽和罐体内部, 将洗液倒入锥形瓶中。锥形瓶中的试样中各加入2滴试亚铁灵指示剂, 在摇动中用硫酸亚铁铵标准溶液滴定, 溶液颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为滴定终点, 记录硫酸亚铁铵溶液的用量。计算公式为
式中, V0为滴定空白所消耗的硫酸亚铁铵量 (mL) , V1为滴定水样所消耗的硫酸亚铁铵量 (m L) , C为硫酸亚铁铵的标定浓度 (mol/L) , V2为取水样的体积 (mL) 。
二、结果分析
1. 标准样品的测定比较。
采用微波消解法与加热回流法对同一标准样品进行COD测定, 并做2组平行样品, 测定结果见表1。该标准样品由环境监测站提供, 其COD标准值为 (160±7) mg/L。
mg/L
由表1可知, 微波消解法和加热回流法对标准样品的测定结果一致, 且都在样品的误差范围内。
2. 实际水样的测定比较。
取同一池塘水样进行COD测定, 测定结果如表2所示。经配对t检验, P>0.05, 差别无显著意义, 说明两种COD测定方法的可比性较好。
由表2可知, 微波消解法对实际污水样的测定结果误差较大, 这主要因为实际污水中大多含有活性或惰性有机颗粒, 这些有机颗粒通常具有较高的COD值, 是水体的重要污染物, 在测定COD以评价水体污染程度时不应过滤去除, 但是, 它们的存在往往会严重影响COD测定的准确度和精确度, 并且取样量越少, 造成的误差越大。
为了减少悬浮物取样不均造成的误差, 提高微波消解法测定COD的准确度, 操作过程中应注意以下几点。一是每次取样前应将水样充分混合均匀, 以减少取样过程中带来的误差。二是选择合适的取样仪器。对于悬浮物浓度较高的水样, 尽量选用小量程的量筒, 比如5mL或10mL量筒。若采用5mL的移液管或吸量管, 可能会由于吸口小, 悬浮物吸取量少而造成COD测定结果偏低。三是微波消解时间通常为消解罐数+2min。但如果消解水样较多 (≥6个) , 消解时间相对较长, 消解更为完全, 会使COD测定结果偏高。
三、结论
通过对微波消解法和回流法对同一水样的COD测定结果的比较分析, 可以总结归纳如下。
1. 微波消解仪法具有分析成本低、消解时间短的优点, 能够更方便、快捷地进行COD测定, 适于批量样品监测。
2. 微波消解法和回流法对标准样品的测定结果一致, 且均在样品误差的正常范围内。