有机化学的发展和应用

有机化学的发展和应用（通用7篇）

有机化学的发展和应用 篇1

摘要：随着工业化的快速发展, 人们在从事各项工作中无时不刻地获取巨大经济利益。而现如今, 生物化学作为研究生命物质性质以及结构的技术学科在很大程度上影响并且方便着人们的生活, 同时也在不断改善着人们所生存的环境。本文综述了生物化学的发展历程, 并总结了其运用的热门方向。

关键词：生物化学; 环境治理; 酶工程; 蛋白质工程;

生物化学是由生物与化学相交织形成的一门交叉学科, 它主要研究生命的物质组成及结构、生命过程中所进行的各项化学反应、以及由生命活动产生的生物大分子的结构与各项性质。随着人们对有关生物化学技术的研究的逐渐加深, 它在制药、环境治理、农业等方面的重要影响越来越受到人们的重视。

1 生物化学的发展进程。

这一学科最早起源于19世纪末期。从最初的对于植物呼吸与光合作用, 对于酵母菌的研究, 再到后来的20世纪初期对于激素, 维生素的发现。20世纪30至50年代科研人员们又对各项反应途径进行了探索, 发现了如三羧酸循环的基本代谢途径;20世纪50年代后生物化学技术进入了现代生物化学的发展阶段, 此阶段主要研究的是各种生物大分子的结构及其相互之间的联系。而这些理论的发展, 离不开生物化学的进步。

20世纪, 生物化学技术飞速发展。代的微量分析技术的发明使得科学家们发现了更多的生物分子;30年代电子显微镜的发明, 又使得人们观察到生物分子的结构;40年代发现的层析、电泳技术成为了生物化学中物质分离中的关键技术;而后来的同位素示踪技术又在各项生命活动的进行过程的研究领域起到了关键作用;70年代科研人员们迎来了基因工程的重要突破;并在80到90年代进入了基因工程发展最为辉煌的时期。而如今生物化学技术已在众多的领域得到广泛的`应用, 并且成为了相当具有前景的一门学科。

2 生物化学的应用。

2.1 环境治理。

我们生活在一个规模极为庞大、关系极复杂又极易受到环境变化的干扰的动态生态系统中。随着社会及经济技术的极速推进, 人们生活与工作的周边环境也在不断发生变化。生态环境中变化因素的不断增加给环境的保护工作带来了一定的难度, 包括水污染、空气污染、噪声污染、城市周边土地沙化等诸多资源环境问题不断发生。

生物化学技术作为与生态环境紧密的一门学科及技术, 对于环境的改善也发挥着巨大的积极作用。生物化学对环境的改造主要体现为:清除化学污染 (具体为减少农药污染) 、修复被生物或者化学药剂污染的土壤、净化污水以及减少白色污染。

2.1.1 减少农药污染。

劳动人民多年前就已经熟练掌握利用化学试剂 (农药) 对庄稼以及植物进行除虫的技术。然而一部分农药会残留在土壤中, 长时间无法降解, 对土地环境造成危害。科研人员们利用生物化学技术, 用微生物来降解土壤中的残留农药;并且广泛推广生物农药, 保护土壤环境。

2.1.2 修复土壤。

导致土壤污染的途径有很多, 其中最主要的为重金属污染。而对被重金属污染的土壤的修复也成为现今研究的热门话题。人们通过生物化学中的酶促反应技术, 将土壤中的重金属的化学形态进行改善, 在降解一部分毒性的同时将重金属进行固定, 减少其在土壤中的移动性, 最终再利用生物吸收技术减少其含量。由此改善并且修复被生物或者化学药剂污染的土壤, 防止水土流失。

2.2 酶工程。

工业化酶制剂的品质改良及新品种的开发是现代生物技术介入最多的一个领域, 并已取得令人瞩目的成果。生物大分子之中, 较为重要的就是酶。酶是由活细胞产生的一类蛋白质, 其具有较高的催化性能。由于酶的催化具有高度的专一性, 科研人员们利用这一性能可以定向合成所需的物质, 并通过相关的生物化学技术开发特殊的酶来只催化特定的多糖进行水解, 也可开发特殊的蛋白水解酶, 这一点无疑在药物的全合成中具有重要作用。同时酶的催化也具有高效性, 可大幅提高生产效率。

酶工程技术是一种利用细胞器或者细胞以及酶所具有的催化功能来生产出人类所需产品的一门新兴技术, 主要包括了酶的研制与生产、酶分子的修饰改造、细胞器或者细胞以及酶的固定化技术和生物传感器。而酶工程技术现已广泛应用于食品、轻化工业、能源开发、环境处理等领域。

2.2.1 食品保鲜方面。

现今的食品保鲜技术一直是食品行业的重头戏, 而大多数食品制造商都会利用生物酶来对食品进行保鲜工作。基于酶工程的生物酶为食品提供了一个利于保质的环境。食品制造商根据不同食品中所含的酶的种类为其挑选不同的生物酶, 使食物中所含的不利于食品保质的酶得到抑制, 降低其反应速度, 已达到保鲜的目的。

2.2.2 食品检测以及分析。

酶具有一定的特异性, 所以酶可以用于对动物以及植物材料的化合物的定量以及定性分析。例如, 用柠檬酸裂解酶测定柠檬酸的含量;采用乙醇脱氢酶测定食品中的乙醇含量等。除此之外, 在食品中加入一种或几种酶, 根据它们作用于食品中某些组分的结果, 可以评价食品的质量, 这是一种十分简便的方法。

3 结语。

从生物化学发展兴起至今, 国际以及国内有关生物化学的生命科学基础研究始终处于高速发展状态。20世纪70年代, 我国成功合成人工酵母丙氨酸转移核糖核酸 (t RNAAla) ;20世纪70年代, 国际上围绕DNA的相关研究技术迅猛发展, 科研人员们在乙肝病毒基因的研究中取得重大突破;20世纪80年代, 科学家们又成功实现了分子育种;一段时间里基因工程生产干扰素、胰岛素、白介素、生长激素、表皮生长因子等都取得了成功。由此可见生物化学一直受到社会广泛地重视, 并继续蓬勃发展。

参考文献

[1]李炜炜与陆启玉, 酶工程在食品领域的应用研究进展.粮油食品科技, .16 (3) :第34-36页.

[2]党翠茹, 生物化学工程对当前生态环境的改造.科技传播, (9) :第154-154页.

[3]生物化学工程发展问题及解决建议.

[4]陈红征, 李菊梅与杨洁, 生物化学工程研究进展及其发展趋势.新疆工学院学报, (01) :第71-74页.

有机化学的发展和应用 篇2

1 当前我国煤炭行业的发展和应用情况分析

从煤炭资源的储存总量来看, 我国是能源大国, 但是煤炭资源的总量分布大, 却全国之内分布不均衡, 这一开采现状就为我国的煤炭资源开采加大了难度, 与国外发达国家相比, 我国的煤炭资源开采技术仍然相对落后, 长期的发展模式比较传统, 再加上地域原因, 使得煤炭工业的开采率和利用率不高, 能源的浪费情况十分严重, 如何通过技术措施加强能源的开采和利用, 成为很多煤炭资源供应商重点关心的问题, 从我国的煤炭分布情况来看, 主要分布于“乌三省”地区, 也就是素有“黑金三角洲”之称的陕西省、山西省和内蒙古自治区三个重点区域, 由于这三个煤炭开采重点区域都处于我国的中西部内陆地区, 不仅煤炭资源的储存总量大, 而且煤炭资源的质量高, 从某种角度上来讲, 这三个省份的煤炭资源开采水平代表了我国全国平均的开采水平和质量, 因此, 随着工业化的不断增强, 资源开采的发展空间也越来越大, 从而为有机化学在煤炭工业的发展应用中奠定了重要基础。

2 有机化学在煤炭行业的发展和应用情况分析

首先, 当前我国煤炭工业中有机化学的应用主要表现在三个不同的方面。随着工业技术的提升, 煤焦化技术已经广泛应用到了我国的煤炭工业生产中, 所谓的煤焦化[1]就是指煤炭工业的生产技术人员通过一定的加工技术措施将煤炭资源提炼和加工为其它类型的工业原料产品的过程, 只有空气与煤炭资源完全被隔绝才能进行煤焦化作业, 在这个加工过程中加热是促进煤焦化快速进行分解的一种方法, 因此从技术原理来看, 煤焦化的过程就是对煤炭资源进行干馏, 在干馏过程中会分解出一系列的产物, 例如焦炭、焦油以及焦炉气还有精氨水等物质都是在此过程中被析出的被加工产物, 这样的加工过程一方面大大提升了我国煤炭资源的利用率, 另一方面减少了煤炭在燃烧过程中的污染问题出现, 是循环经济的体现和环保理念的实施。自从应用了煤焦化技术之后, 我国的煤炭能源总体利用情况回转, 有了可替代性原料, 从而有效缓解了我国乃至世界性能源危机。

其次, 除了上述方式之外, 当前应用较多的一种技术就是进行煤气化[2], 这种技术是将原煤燃料与气化装置设备放置在一起对二者的混合原料进行高温加热, 再经过一系列的化学反应从而释放出一种可燃性气体, 这种气体可以可以作为一种可燃性气体能源被用做日常的生活中, 在这个反应过程中主要的化学反应物质有水蒸气、二氧化碳以及空气, 这些反应气体可以与空气进行迅速反应, 在我国的煤气化过程中经常通过固定床常压气化气方式进行气化, 应用也十分广泛。

此外, 还有一种应用十分普遍的做法就是通过煤液化[3]手段来加速原煤产料的加工, 煤液化不同于煤气化, 是指将原煤放置于一定的化学反应试液中进行一定的化学反应, 从而最后获取一种液化流置产物。我国的液化反应目的是为了获取一种液态的碳氢混合物, 不断提升煤炭资源的燃烧率, 这种技术显然为我国的煤炭资源向石油资源的转化提供了良好的技术基础, 大大缓解了我国能源不足的局面。

3 结语

综上分析, 有机化学的应用具有十分广泛的应用前景和发展空间, 不但提高了我国煤炭资源的利用率, 而且石油的能源地位经过有机化学技术加工未来将会被煤炭能源所代替, 我国是一个人口大国, 因此随着工业化和经济化水平的不断提升, 能源的总需求量也会不断上升, 如何通过先进的化学工艺将煤炭资源转化为多种物质形态的工业原料, 值得每一个煤炭行业的工业技术人员思考, 在这个过程中充分发挥了人力资源的作用, 也为我国煤炭行业未来的发展奠定了有力的基础, 但是这一技术的大力应用和推广还需要不断的探索和实践, 通过完善的制度体系、先进的工业化水平, 减少我国煤炭资源开采过程中的浪费和环境污染, 大力提升煤炭资源的利用率。

参考文献

[1]赖寒.有机化学在煤炭行业的发展及应用[J].煤炭技术, 2012, 08:8-9.

[2]赖寒.以煤炭为原料的有机化学工业发展的分析与探究[J].煤炭技术, 2012, 09:256-257.

茶多酚的化学研究和应用 篇3

关键词 茶多酚 提取 研究 应用 前景

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）13-0010-02

茶叶作为中华民族的传统保健饮料已有四五千年的历史。开发茶叶的新用途，开展茶叶的综合利用，尤其是利用低档茶叶或茶叶加工的下脚料生产高附加值的精细化学品，目前已成为一个具有重要意义的研究课题。20世纪60年代初，日本科学家发现茶叶提取物中含有一种抗氧化活性成分，之后各国科学家相继对此深入研究，证明它是一类多酚化合物，即茶多酚（简称TP）。茶多酚是茶叶中具有生物活性的重要成分之一，是一类存在于茶叶中的多羟基酚类化合物的混合物。

研究表明，茶多酚不仅是一种天然的无毒抗氧化剂，也是一种理想的天然药物，具有多种保健功能和药理作用，可以清除自由基，具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗紫外线照射、防治心血管病、除臭、延缓衰老、护齿、抗肿瘤、多药耐药性逆转和抗辐射等作用，在食品加工、医药、化妆品、农用化学品等领域具有重要的应用和广阔的前景。

一、茶多酚的制备方法

无论是绿茶、红茶（发酵茶）、乌龙茶（ 半发酵茶）或者速溶茶，甚至是鲜叶茶，都可以提取茶多酚。茶多酚的提取方法主要有溶剂萃取法、离子沉淀法、树脂吸附法。

1. 溶剂萃取法

溶剂萃取法是传统的提取工艺。茶叶萃取溶液中，除茶多酚外，还含有咖啡因、色素、有机酸、酯质、胶质、糖类、蛋白质及悬浮物，茶多酚含量仅为30%～40%，所以多数工艺还用乙酸乙酯、氯仿等有机溶剂反复萃取的方法进一步去杂，纯化，精制。

溶剂萃取法的缺点：①有效成分含量和提取率较低。通过以上工艺获得的茶多酚含量通常只能达到50%～70%，即使采用由我国农科院茶叶研究所开发的专利方法—冷冻静置除杂，使茶多酚含量提高85%，还是难以满足对纯度要求极高的医药和日化等行业的要求；②使用多种有机溶剂，且用量大，有些甚至是有害的溶剂（如氯仿），难为食品和医药等行业所接受；③需多次加热、蒸馏，工序多，操作步骤复杂，生成成本高。

2.离子沉淀法

离子沉淀法是利用茶多酚在一定介质条件下可与某些无机碱、盐形成沉淀的特性，富集提取茶多酚，再用酸溶沉淀使茶多酚游离析出。溶液酸碱度对茶多酚氧化的影响较大，随着碱性的相对增强，茶多酚易被氧化而不易被萃取。茶多酚是一类强还原性物质，在碱性条件下极不稳定，易被空气中的氧气氧化为醌类物质，在提取过程中应控制好pH值，使茶多酚尽可能沉淀完全又尽量避免氧化损失。

离子沉淀法的特点：①选择性强，因而有效成分含量和提取率都较高，有效成分的含量>95%，有高达99.15%②使用有机溶剂较少工艺比较简单，成本低；③产品色泽好、水溶性好的优点，茶叶经热水浸提后，加入沉淀剂即可得茶多酚与金属离子的结晶性沉淀物，不必浓缩浸提液，这也在一定程度上降低了能耗。

3.树脂吸附法

树脂法提取茶多酚的研究1998 年以后才有文献报道，其分离原理是用吸附树脂对多酚类有机物有选择性吸附的特性。

树脂吸附法提取茶多酚有以下特点：①工艺简单，能耗少；②提取方法无污染；③树脂再生容易，可反复利用，提取效率高。目前该方法已被人们所认同， 可进一步完善为工业化提取的方法， 在未来几年里， 树脂法必将成为茶多酚提取的主要方法。

此外，提取茶多酚的方法还有超临界流体萃取法、低温纯化酶提取法、超声波提取法、超滤膜分离法等。

二、应用

1.茶多酚在食品工业上的应用

茶多酚是一种新型的天然抗氧化剂。茶多酚的抗氧化性比BHA、BHT高2～3倍，且安全无毒。可广泛应用于动植物油脂、油基食品、焙烤食品、糕点、乳制品、肉制品、水产品等作为抗氧保鲜剂。

2.茶多酚在医药保健中的应用

现代医学研究认为，人体内过量的自由基是引起人体衰老、致病、致癌的重要因素之一，而茶多酚能清除人体过剩的活性自由基，提高人体抗衰老、抗辐射、抗肿瘤的能力。茶多酚还有去脂减肥，降低胆固醇和血糖、血脂，防止动脉粥样硬化，预防心血管疾病等多种药理功能。因此，目前国内外正研究将茶多酚制成医疗保健药品，以提高人体的抗衰老、增强免疫能力和新陈代谢作用。

3.茶多酚在日用化学品中的应用

茶多酚在日用化工业的应用也有极为广泛的发展前景。作为防晒露添加剂，茶多酚的黄烷醇类化合物在波长200～300nm处有较多的吸收峰，有紫外线过滤器之美称，可减少紫外线引进的皮肤黑色素形成。作为花露水添加剂具有抗菌消炎等功能，对皮炎和蚊虫叮咬也有一定疗效。茶多酚具有维生素P的作用，可降低毛细管的通透性和脆性。在唇膏中，用于预防唇的干裂和干燥感，同时改善口唇的柔软度。茶多酚还能增强酪氨酸酶的活性，能抑制酪氨酸脱羧酶的活性。可用作皮肤品的调理剂和增白剂。除此之外，国外己开发利用茶多酚作为香烟解毒剂。由于茶多酚具有极强的还原性和消除自由基作用，可以使烟矸和烟雾诱变，降解有害物质，且不影响香烟口味和兴奋作用。

4.茶多酚在农业上的应用

在农业中， 茶多酚对农作物的病原细菌有独特的抑制作用， 可作为一种新型的生化激素农药和植物生长促进剂， 对水稻、豆类、胡萝卜和番茄等都有明显的增产和抗病虫害的作用。日本已研究出利用茶叶中儿茶素抑制烟草花叶病毒的方法，取得了良好的防治效果。

三、茶多酚在我国的生产发展前景

随着人们日益对生活用品安全性和天然性要求认识提高，市场对茶多酚的需求量与日俱增，茶多酚的工业生产量不断上涨。我国茶多酚市场尚未处于萌芽阶段，而在饮料、化妆品、保健品等领域，茶多酚逐渐取代原有的化学原料。在畅谈欲实现绿色化学的21世纪，茶多酚正应了其宗旨，极具发展潜力。目前，国内对茶多酚及以茶多酚为主要成分的保健品需求非常大，在化妆品中添加茶多酚等绿色天然提取物已经成为国际化妆品发展的主流。

茶多酚作为天然有机物产品，主要提供给食品、医药、化妆品、保健品四类行业，由于环境恶化，人们追求环保产品的意识逐渐增强，使用天然产品的观念逐渐强化，茶多酚将被越来越多的利用和利用到发展生产中，取代原来那些严重破坏生态环境的化学产品。因此，人们对这类环保型产品偏爱有加。茶多酚的发展优势有三点。首先，茶多酚作为添加剂加入的产品将占领竞争优势，取得更大的发展市场，赢取更多的消费者的青睐。茶多酚替代人工合成的抗氧化剂，将大大的提高市场竞争力，发展潜力相当大。第二，人们生活水平，保健是人们重点谈论的话题。茶多酚是天然保健品，对人体副作用小，而且能够预防疾病，所以，茶多酚的价值体现尤其突出，利用前景光明。另外，茶多酚是茶叶中提取的物质，我国茶叶资源非常丰富。由农副产品而开发的新型天然产品在我国受到越来越多的重视，工业生产茶多酚的动力强，对其发展利用非常有利。

目前，我国的茶叶市场低迷，每年有大量茶叶滞销。再加上茶叶加工过程中产生的大量下脚料无法利用，造成资源的巨大浪费。相信随着科学研究的深入，对茶多酚的性能，及提取工艺的改善，其应用领域将进一步扩大和加深。可为我国许多行业提供一种新的天然原料，创造更多的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]陈荣义.茶多酚的提取纯化及其改性的研究[D].成都：四川大学生命科学学院，2005.

[2]程书均，王志远，何其傥.绿茶提取物抑制茶多酚TPA促癌作用及其机制研究[J].中国医学科学院学报，1989，11（4）：259.

有机化学的发展和应用 篇4

刘永宏（2016211539）

（西北师范大学化学化工学院，甘肃兰州730070）

摘要：随着对分析测试仪器的需求不断地增长，我国的电化学分析仪器的研制开发有了很大发展。本文通过对恒电位仪、极谱仪、分析测试系统三大主要电化学仪器进行分析，综述了电化学分析测试仪器的现状和发展趋势。关键词：电化学分析测试系统；恒电位仪；极谱仪；发展趋势

1引言

随着国家对食品安全、环境、能源、新材料和人类健康的重视，对分析测试仪器的需求不断地增长，同时对分析测试仪器的要求也越来越高。分析测试仪器的发展除了继续追求更低的检出限、更高的灵敏度和分辨率外,有如下一些特点:小型化和便携式；自动化和智能化；通用型和专用型；联用；原位、在线；快速、高通量。

近代电分析化学的研究不仅能对组成和形态进行分析，而且对电极过程理论，对生命科学、能源科学、信息科学和环境科学的发展有重要作用。而恒电位仪、极谱仪恒电位仪、极谱仪、电化学分析测试系统是进行电化学分析、测试、研究的基本工具。PC微机的迅速普及和发展为电化学分析测试系统的微机化提供了非常好的应用平台,使电化学分析测试仪器更加广泛地应用于化学、生物学、材料学、环境科学等领域,也使现代电化学仪器步入了新的发展阶段。

2电化学分析仪器的发展现状

经过多年发展, 目前, 我国电化学分析仪器工业已经具有一定的研究、开发和生产能力, 但主要产品总体技术水平与国际先进水平还有一定的差距。目前生产和使用的国产电化学测量仪器的种类很多, 但是性能比较单一, 准确度也不高, 具体表现在技术系统性差、集成度不够、持续创新能力不强等方面。约73%的分析测试仪器需要进口, 其中电化学高档精密仪器进口比例份额还要更高。

随着电化学测量的应用越来越广泛, 对测量仪器的要求也逐步提高, 高灵敏度、专一性、低成本、速度快、取样少、简易便携的电化学分析测量仪器是研究和展的方向。近年来, 随着计算机和集成模块的大量使用, 仪器更新换代的速度也逐渐加快, 大量自动快速新型的测量仪器不断问世。从酸度计的发展历程来看, 20世纪80年代前后, 为指针式仪表, 准确度低, 误差大;进入20世纪90年代后期, 数显式酸度计逐渐取代了指针式的仪器;近几年酸度计更是快速发展, 集成模块的应用使操作更加简单, 使测量数据更加准确。

为此本文拟从恒电位仪、极谱仪、微机化电化学分析测试系统等三个方面综述国内电化学分析测试仪器的发展现状。

2.1 恒电位仪

恒电位仪是电化学测试中最重要的仪器,其性能的优良直接影响电化学测试

结果的准确度。恒电位装置在教学、科研、冶金、石油化工、原子能、医药等领域有着十分广泛的应用。早起由于半导体集成技术相对落后，恒电位仪主要由大量的分立元件构成，存在体积庞大、机构复杂、恒电势控制差等不足，限制了其应用范围，随着微电子和计算机技术的蓬勃发展，恒电位仪在便携性、低功耗、精度方面有了很大进步，涌现出一批新型的恒电位仪，比如基于无线遥控技术的双通道恒电位仪和高性能芯片级恒电位仪。

溶液电阻R的存在是造成恒电位仪电位控制误差的主要因素。许多课题组从不同方面研究了消除R引起的电势误差的方法。从样品溶液阻抗角度出发，一般可以用增加样品溶液的浓度或降低其黏度等方法来提高介质的电导率，以减小溶液的总电阻进而降低R值；另外，研究表明，移动参比电极的位置，使其尽可能地接近工作电极，可以使R所占比例减小。Bruckenstein等人提出并验证了使用微电极的优越性，主要是因为使用微电极产生的电流非常小，这样不仅简化了实验设计，而且无须考虑参比电极的位置，可以极大地减R值，进一步降低了电势控制误差。以上这些解决方案在实际应用上都难以推广，一方面由于检测对象的多样化和复杂性，只针对某一测试体系设计检测溶液，不可能满足通用测试的需求；另一方面微电极制作不仅造价昂贵，而且受制造工艺水平的限制，难以在实际应用中推广。

目前许多研究者更偏向于运用电子学手段对溶液电阻R进行补偿，这种方法具有设计灵活、制作简易，成本低、恒定控制效率高等优势。

随着超大规模集成(VLSI)技术和微机电系统(MEMs)技术的发展，芯片级恒电位仪开始见诸报道。这类芯片有别于传统的恒电位仪电路，它功耗低，具有超高灵敏度，稳定性好，能最大限度地降低器件本身的耦合噪声，同时可以结合微电极阵列，搭建一先进的微型检测系统。Prakash等人基CMO工艺技术设计出芯片级恒电位仪(见图1a)，它主要由电压跟随器O P1、基于运放OP2和R1的反馈电路、基于运放OP3与反馈电阻Rf的电流跟随器等三部分组成。要达到恒电位仪的设计性能，运放部分必须满足如下要求；高增益(>50dB)，以实现电位恒定；轨对轨输入输出，尽量满足输入输出动态变化范围；具备大电流处理能力，从而驱动传感器阵列发生电化学反应。但是基于CMOS技术集成的芯片供电电源电压通常比较低，一般采用0.18µm CMOS技术设计的标准单端型恒电位仪，其最大供电电压为1.8V，将无法驱动大部分样品溶液发生电化学反应。针对这问题，Martin等人基CMOS技术设计一种新型的全差分恒电位仪(见图1b)，主要利用全差分运放OP6来动态控制工作电极与辅助电极之间的电压，达到增大信号摆幅的目的。

图1 基于CMOS技术的恒电位仪电路原理图

在使用同样供电电源的条件下，全差分型恒电仪的信号摆幅几乎是标准单端型恒电位仪的两倍，极大地提高了检测范围。除此之外，在低电压电源条件下，不仅整个电路功耗低，而且有效地抑制了共模噪声，这种设计非常适合微型电化学检测系统的要求。

2.2极谱仪

自从1922年海洛夫斯基提出极谱法,极谱分析很快成为电分析化学中最重要和最成功的一种分析方法。极谱仪的应用也更加广泛,并成为测量微量元素的常用分析仪器。它能测量纯金属中的杂质,检测有机物、无机物中金属类微量元素(如金、银等)和非金属微量元素(如砷、硅等)的含量。

近二十年来,人们围绕极谱仪的改进与微机化开展了许多工作。1980年代初,极谱仪的记录方式发生重大改变,从原始的人工记录转变为记录仪记录或示波器显示,如慢扫的笔录式极谱仪和快扫的示波极谱仪。随着微电子技术的不断发展,数字式、微机化的示波极谱仪也就孕育而生了。裘民洲研制了可直接读取元素含量的数字快速极谱测定仪。吕民达等人将JP-2型示波极谱仪与紫金-ÒB微机进行联机,不仅减轻了劳动强度,而且提高了分析速度。龚学贤采用Z-80Ò型单板计算机控制方波极谱分析仪,使测量速度提高,输出结果直观,自动化程度提高,尤其是保证了方波电压、固体开关的通断和采样三者之间严格的时序关系,使电容电流的影响减到最小。这种方法是常规仪器较少采用的。但是,以Z-80Ò型单板计算机控制的极谱仪仍然存在局限性,功能单一,数据分析效率低,仪器体积大,操作复杂。在这样的背景下,1990年代的极谱仪又派生出许多新技术和新方法。如天津职大研制的MC98-A型多功能极谱仪采用了STD标准总线结构和宽带放大器,把新极谱法和方波、微分脉冲技术结合起来,提高了仪器的灵敏度,并集多种功能为一体。李申等研制了CP-A微机极谱仪。成都仪器厂的JP-303极谱仪是专用微机控制自动分析仪,其可靠性、稳定性、重现性和准确度较好;江苏电分厂的XJP-821新极谱仪的最小检测电流可达10pA,具有扫描幅度宽、扫描速度快等特点;国土资源部南京地质矿产研究所的JPS全微机化极谱仪和江苏金坛市荣华仪器制造有限公司生产的AD系列极谱仪也有其特点。此外,采用APPLE II和PC微机的多功能电位溶出分析仪则是溶出分析检测不断发展的结果,微机化的计时库仑仪、XHX-1型便携式电化学分析仪等也有所报道。

2.3 微机化电化学测试系统

电化学分析测试方法主要包括:恒电位、恒电流、线性扫描、脉冲、方波、交流技术、阻抗测试等,人们使用这些测试方法可以得到电化学体系较全面的信息。若不用微机来组成包含这些技术的电化学综合测试仪则是相当复杂的。1980-1990年代PC微机在国内的普及,大大地加快了电化学综合分析测试系统的微机化进程,20世纪80年代初期,江苏电分析仪器厂与中国科学技术大学合作开发和生产的MEC-12A多功能微机电化学分析仪是我国自行研制的第一代微机化电化学分析系统,并在1990-2000年出现了研制开发智能化、多功能、微机自动控制电化学综合分析测试系统的一个小高潮。1997年,中国科学技术大学化学系研制的KD586微机电化学分析系统通过成果鉴定,其主要性能已达到国际同类产品的先进水平。

自1990年以来,我国在电化学测试仪的微机化方面进行了大量工作,将微机化电化学分析与微机化电化学测试有机结合,研制出可满足不同需求的多功能微机电化学分析测试系统。例如:朱迎春将MEC-12A多功能微机电化学分析仪与APPLE-Ò型微型计算机配套应用于腐蚀中;许荣达研制的微机化多功能电化学分析仪还可进行(多扫描)电位溶出和计时电位溶出实验;还有计算机化的多功能超微电极电化学仪器、计算机控制的腐蚀电化学测量与分析系统、智能电化学分析系统等。

在电化学测试仪的微机化过程中,曾出现以单片机为前端机,结合HDV-7恒电位仪研制的微机化电化学测试系统,电位分辨可达0.1mV,输出信号放大10倍。但是,从微机化电化学分析测试系统的实用性和商业化的角度来看,单板机控制恒电位仪的电化学测试系统仍然存在问题:首先单板机的支持软件少;其次,系统是利用自制专用接口与计算机连接,但这些接口一般是针对某种机型的计算机设计的。因此,人们又改进了微机化电化学分析测试系统,于是形成了现在以单片机为下位机,以微机为上位机的二级系统。单片机进行数据的采集与存贮,微机进行数据的管理和分析处理。例如,于庆泽等研制了适应性广的腐蚀电化学测试分析系统,并配置有专门研制的恒电位/恒电流仪。

到1990年代末期, 我国的微机化电化学分析测试系统不断完善, 逐步走向成熟, 如天津兰力科公司生产的LK98 系列微机电化学分析系统。他们首先推出的主要是用于电化学分析的LK98A, 恒电位范围为±4V, 电流为100mA, 电流检测下限≤200pA;随后与长春应化研究所研制的ECS2000电化学测试系统相结合又推出LK98B微机电化学分析测试系统，恒电位范围提高到±10V。随着电子技术的不断进步和软件开发力度加大, 他们生产的LK98ǁ系统能够进行30多种不同方法的电化学与电分析化学测试，系统稳定，性能上也有明显的改进，恒电流范围达到±500mA，电流灵敏度也可达到≤50pA , 软件的数据处理功能明显增强。另外，还有江苏电分仪器厂MEG-12B多功能微机电化学分析仪、中腐公司的PS-168系列电化学测量系统、郑州杜甫仪器厂的DF-2002电化学工作站等，这都展现出我国微机电化学分析系统已迈向自动化、智能化。

交流阻抗测定是微机化电化学综合分析测试系统的重要组成部分。在研究复杂电极表面动力学行为、金属腐蚀等方面，交流阻抗技术是强有力的手段。国外的微机化交流阻抗测试仪相对成熟，但价格较高。国内的电化学分析测试系统中也逐渐融入交流阻抗测试技术，如林广等研制的电化学暂态联机测试、隋青美等研制的微机自动控制电化学测试系统等。另外，人们对独立的交流阻抗测定系统也做了大量研究工作，例如，张小武等发明了采用LAPLACE变换的交流阻抗微处理机测量系统(0.01kH-10kHz，董泽华等基于高速数据采集并采用计算机拟合研制了频域法的阻抗测试系统, 徐和春等则提出一种高精度测量阻抗实部的新方法。总之, 交流阻抗测试的研究引起广泛关注, 但进一步提高频率测量范围和准确度、缩短在低频区的测量时间和改进仪器设备将是这一领域的主要发展方向。电化学分析仪器发展趋势

业内专家认为，21世纪分析仪器的发展将向在线分析倾斜，并向综合、联用、信息网络化方向发展，同时更趋微型化和智能化。近期行业的发展重点将围绕科研、生产、人类环境三大领域的需求以基础工业和支柱产业的产品质量控制及环保、医疗等领域需要的分析仪器和技术含量高的中档产品为主。重点开发的

产品将包括在线检测与质量控制仪器，人类健康与环境检测仪器等。快速、准确、便携将成为电化学测量的宗旨。有专家预测，作为中国仪器仪表工业重要组成部分的电化学分析仪器，将在未来几年内快速发展。

主要表现在以下几个方面：

(1)采用新技术、电子集成化新型电化学测量仪器。目前，字图像处理式的电化学计量仪器正在开发和试用中。其可通过计算机控制器和数字模型进行数据采集、运算、统计、分析、处理，提高了分析仪器的数据处理能力。

这些仪器大多采用微电脑处理系统和数字显示，在分析信号处理的方法上，引入小波分析(wavelet analysis)，为分析信号的压缩、去噪、分辨及背景肖除等带来了新思路和新方法。从近年来此方面的研究成果看，我国在分析信号处理的研究方面处于国际先进水平。用这些方法生产的测量仪器量程宽泛、线性好、重现性高、价格低廉、维修方便。

(2)特殊行业使用的电化学测量仪器的开发。这些仪器可以测量非水溶液的电化学指标，测量误差小、便于测量不确定度的估算。

(3)“测量过程控制”方法的引用，测量和控制一体化。可以从根本上实现生产的自动化和实时监控。大量在线仪器的使用。使计量控制一体化得以真正的实现。此外，还可通过生产过程的监控，实现参数反馈，从而提高产品质量．减少人为误差，提高生产效率。

(4)适应新型仪器的计量标准和检测方法将出台，并可以进行量值传递与溯源。结论

综上所述, 电化学测量的发展前景是乐观的, 测量仪器的研发和使用会更加宽泛、精密和便捷, 操作也会更加简单方便。虽然目前有些计量检定的方法和仪器的发展还不同步, 个别计量检定和测试项目还不能满足测量仪器的需要, 尤其是在线仪器的计量检定和实际工作还有一定的距离, 但是随着我国电化学测量的发展, 在广大化学计量工作者的共同努力下, 相信在不远的将来, 电化学测量技术将会发展到一个更高的层次。

参考文献

[1] 汪正范.从第13届BCEIA看分析测试仪器进展,中国分析测试协会

[2] 朱果逸, 张月霞.国外电化学分析仪器进展, 现代科学仪器, 1992,(2):19-21 [3] 陈昌国, 刘渝萍, 吴守国.国内电化学分析测试仪器发展现状, 现代科学仪器, 2004,(3):8-11 [4] 张蓓.我国电化学测量仪器的现状和发展趋势, 中国计量, 2006,(4):16-17 [5] Harrar J E, Stephens F B, Pechacek R E.Analytical Chemistry, 1962, 34:1036-1037 [6] Rocchitta G, Migheli R, Dedola Sonia, etal, Sensores and Actuators B, 2007,126(2):700-709 [7] Britz D.Journal of Electroanalytical Chemistry, 1978, 88(3):309-352 [8] Bruckenstein S.Analytical Chemistry, 1987, 59(17):2098-2101 [9] 钟海军, 邓少平.恒电位仪研究现状及基于恒电位仪的电化学检测系统的应用, 2009(2):1-5 [10] Prakash S B, Abshire P, Urdaneta M, etal.Circuits and Systems, 2006:5555-5558 [11] Martin S M, Gebara F H, Strong T D, etal.Circuits and Systems, 2004, 4: 892-895 [12] 龚学贤.采用单板计算机控制的方波极谱分析仪.上海海运学院学报, 1 98 9,(4): 7 0-75 [13] 蒋敦斌, 付植桐.MC98-A 型多功能极谱仪研制.分析测试技术与仪器, 1995, 1(3): 2-6 [14] 李申,张溪,宋义民.CP-A型微机极谱仪的研制.齐齐哈尔师范学院学报(自然科学版), 1995, 15(4): 19-21

有机化学的发展和应用 篇5

摘要：各种性能优良的胶黏剂在国民经济和日常生活中有着广泛的应用, 是一类重要的精细化工产品。综述了日常生活中常见的瞬干胶、湿气固化胶、热熔胶及无机胶等类型的胶黏剂, 探讨了胶黏剂的基本概念与分类、主要用途、粘接机理及粘接化学反应和发展方向等研究进展。

关键词：胶黏剂; 粘接机理; 粘接化学反应;

前言

各种性能优异的胶黏剂, 在建筑、汽车、电子、航空航天、包装、医疗设备及日常生活中都有着广泛的用途, 扮演着重要的角色。本文尝试对不同类型的粘接剂的产品种类、化学反应类型及粘接机理进行归纳总结, 为生活中选用合适类型的粘接剂提供参考, 同时研究了其中的粘接化学及相关机理的物理化学理论。

1 胶黏剂概述

胶黏剂分类方法有多种, 按照基体成分可分为无机胶黏剂和有机胶黏剂, 如上述提到的灰浆就属于无机胶黏剂;按照胶黏剂形成固体的过程中是否发生化学反应, 可分为固化型胶黏剂和非固化型胶黏剂, 如早期常用的浆糊为非固化型胶黏剂;按照胶黏剂的包装形式, 可分为单组分胶黏剂和双/多组分胶黏剂;按照固化反应的温度, 可分为常温固化胶黏剂和高温固化胶黏剂;按照胶黏剂固化反应的化学类型, 又可分为湿气固化胶黏剂、UV固化胶黏剂、 (硅氢) 加成型胶黏剂、厌氧胶黏剂和压敏胶黏剂/胶带等。

2 日常几种重要的胶黏剂产品及粘接化学

2.1 瞬间固化胶黏剂 (瞬干胶)

以502为代表的瞬间固化胶黏剂, 其固化几乎可以在短至数秒的时间内完成, 因此被广泛应用于日常生活中, 甚至还出现在央视春晚的节目中, 以至家喻户晓。1958年, 美国伊斯特曼化学品公司在测定α-氰基丙烯酸酯折射率时, 发现可以瞬时固化, 随后出现了以其为主要成分的瞬干胶产品Eastman910[1]。瞬干胶产品由于可以极短时间内固化, 对多种材料粘接良好, 因此广泛应用于日常生活、工业生产中对塑料、玻璃、金属及橡胶等材料的粘接, 以及医用对皮肤等部位的粘接等。

瞬干胶产品的主体成分是α-氰基丙烯酸酯单体及其它改性剂成分, 其粘接固化反应为α-氰基丙烯酸酯单体在空气中少量水分的催化作用下, 进行双键的加成聚合反应, 反应方程式如式 (1) 所示。

由于瞬干胶固化后形成的分子结构存在耐热性差、耐水差、易变黄、发白等问题, 因此对其改性研究、新产品的更新换代等持续进行。研究[2]发现, 通过添加耐热性的共聚反应活性单体的醚类改性剂N, 可以降低共聚结构的结晶度、提高交联密度, 因此可以进一步提高耐热性、耐水性能及韧性。汉高公司最近推出一款新型瞬干胶产品Loctite401, 可以实现更快的固化速度、更长的储存期和更高的强度[3]。

尽管502为代表的.瞬干胶的毒性小、对皮肤刺激小, 但502使用中由于不慎进入眼睛造成伤害的新闻经常见诸报道。502进入眼中引起伤害, 包括固化过程中吸收眼中的水分, 产生的结块异物刺激出现炎症反应, 另外固化物产生的碎块, 揉眼时容易造成角膜上皮损伤[4]。因此, 502的防护应当首先佩戴防护眼罩, 谨慎使用, 如一旦进入眼内, 则切忌揉眼或粗暴操作, 建议先用温生理盐水冲洗患部, 降低胶水黏附性后, 再轻松剥离异物 (胶水固化物) 。然后用油脂性眼膏及抗生素眼液治疗胶水刺激造成的炎性反应。

2.2 湿气固化胶黏剂

湿气固化的胶黏剂是指胶黏剂中通常含有硅氧烷基团、异氰酸酯基、脲烷基团等反应性基团, 与水汽进行缩合交联反应, 形成粘接作用。

据统计, 我国汽车产销量已达到2500万辆, 郑州宇通汽车公司是国内较为有名的大巴汽车生产厂家, 年产量超过100万辆, 年聚氨酯密封胶用胶量超过万元, 据了解, 各种漂亮的大巴汽车上的玻璃的粘接均是使用聚氨酯类型密封胶, 通过人工或机械手臂自动涂胶施工, 将侧面和前面的挡风玻璃粘接固定到汽车车体上。此外, 聚氨酯密封胶在船舶、水利工程、交通运输等方面也有广泛的应用。然而, 高性能的聚氨酯密封胶仍然依赖进口, 90%以上的高端市场仍被国外公司产品占领[5]。其中, 国内聚氨酯密封胶在粘接强度、固化速度、挥发分含量等关键性能方面与国外进口产品仍然有较大的差距[6~8]。

聚氨酯密封胶由聚氨酯预聚体、填料、触变剂、粘结力增强剂、催化剂等制备而成, 在预聚体合成阶段进行的化学反应为:

聚氨酯密封胶的固化反应机理是由NCO封端的预聚体与空气中的湿气反应而固化为具有网络结构的弹性体[9], 因此, 聚氨酯的固化反应与空气中的水气含量、水分在胶体中的含量及迁移速度紧密相关。

浴室洗手池缝隙、卫生间隔断玻璃等部位密封所使用的有机硅密封胶, 俗称硅酮密封胶, 也是湿气固化胶黏剂的典型代表。

2.3 热熔胶黏剂

热熔胶黏剂是一种通过加热熔化后进行涂胶、压合, 冷却固化后对基材产生黏附力的一类胶黏剂。热熔胶含有100%固体物质, 具有环保、固化快、可反复使用等优点, 广泛应用于包装、书籍装订、卫生用品、木材加工、服装及鞋帽的成型、装饰、汽车制造等多个领域。中国热熔胶行业从1985年开始起步, 经过30多年的快速发展, 目前已步入成熟和转型的阶段, 市场竞争也越来越激烈。

热熔胶是由基础树脂、增黏剂、增塑剂、抗氧化剂、填料等熔融混炼而成, 按照基础树脂化学组成不同可分为乙烯—醋酸乙烯 (EVA) 热熔胶、聚酯 (PET) 热熔胶、聚氨酯 (PU) 热熔胶等。其中, EVA热熔胶应用范围最广、用量最大, 约占热熔胶总量的41.8%, 但其粘接强度较低, 热稳定性不好, 不适合大面积粘接[10];PET热熔胶熔融黏度较高, 固化速度慢, 产品储存易降解, 因此其发展和应用受到了一定限制;PU热熔胶成品气泡多、操作复杂、需要真空浇铸, 因此在一定程度上制约了其在某些方面的应用。

热熔胶最终的粘合力是界面的范德华力和胶本身的内聚力共同作用的结果[11]。热熔胶粘接失败的影响因素很多, 就目前人们所知道的就不少于二十种, 但真相只有一个, 就是没有形成足够的范德华力。所以热熔胶黏剂要产生粘接力首先必须要有足够浸润性, 使热熔胶和被粘材料之间有足够接触部分并且距离在范德华力作用范围内才能产生有效粘接。

目前针对热熔胶产品的不足, 众多研究者投身其中, 为提升热熔胶产品性能做出了不懈的努力。研究表明, 用马来酸酐[12]、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯 (SIS) [13]等改性的EVA热熔胶, 其粘接强度和热稳定性都有一定提高;通过外交联型改性、内交联型改性、机械共混型改性、化学共聚型改性和助剂改性等[14]都可以达到提高PU热熔胶粘接性和操作性的目的。

2.4 无机胶黏剂

无机胶黏剂即指形成的粘接层物质为无机物, 无机化合物相对有机化合物的最大特点是耐热性能良好, 如常见的玻璃、石英砂等成分可以承受超过1000℃的高温[15]。无机胶黏剂原料易得, 价格低廉, 使用方便, 且具有不燃烧、无污染、固化过程不收缩、耐高温和耐久性好等特点, 因此, 可以被广泛应用于粘接金属、陶瓷、玻璃、石材等材料的粘结。

现有的无机胶黏剂主要分为磷酸盐和硅酸盐两大系列, 研究发现磷酸-氧化铜类型的无机胶黏剂在生活中有着广泛的用途[16]。磷酸盐无机胶黏剂的内聚力, 包括氢键、范德华力以及磷酸盐高分子聚合物与氧化铜颗粒间形成了具有一定硬度和粘接能力的固体, 并进一步指出提高磷酸的聚合程度可以提高粘接强度[17]。

李子东, 等[18]采用磷酸二氢铝为主剂, 氧化锆和氧化锌混合物为固化剂, 制得了一种耐1300℃高温的无机胶黏剂, 可用于粘接修补陶瓷和耐高温材料制造。此外, 据考证[19], 秦俑博物馆中出土的大型彩绘铜车马的修复工作, 应用了磷酸盐无机胶黏剂。

虽然无机胶黏剂在耐高温方面明显优于有机胶黏剂, 但是其不耐酸、碱, 耐水性较差, 脆性较大, 不耐冲击, 拆卸困难[20], 因此限制了无机胶黏剂在一些特殊领域 (如高酸、高碱、潮湿等) 的应用。

3 总结与展望

一花一世界, 一胶一天地, 小小的一块胶黏剂内部却有一个大世界。理解不同类型胶黏剂的粘接原理, 正确把握不同类型胶黏剂的结构特点, 对于选择合适的胶黏剂产品至关重要。站在理论的高端, 我们才能更清楚的了解胶黏剂、被粘基材、粘接工艺等之间的内在联系, 才能更好的把握粘接, 以及在生活中合理利用粘结技术。

参考文献

[1]李金林.胶粘剂技术与应用手册[M].北京:宇航出版社, 1991.

[2]王勃, 邸明伟, 郭金彦, 等.α-氰基丙烯酸酯胶接性能的改进[J].粘接, 2000 (2) :17~19.

[3]汉高乐泰 (中国) 有限公司.汉高乐泰新型瞬干胶Loctite401[J].电声技术, , 10:75.

[4]李新章.瞬干胶致眼部损伤18例报告[J].眼外伤纸业眼病, 2004 (4) :283.

[5]武金笔.单组分湿气固化聚氨酯汽车密封胶的制备[D].郑州大学, .

[6]沈春林, 金伟康, 玉峰.一种湿气快速固化的单组分聚氨酯密封胶及其制备方法:中国, 102690626[P].-09-26.

[7]黄海.一种高弹性、导热、环保型聚氨酯密封胶:中国, 102504749[P].2012-06-20.

[8]王金良.一种低挥发性催化剂的聚氨酯密封胶:中国, 103102859[P].-03-05.

[9]黄应昌, 吕正芸.弹性密封剂与胶黏剂[M].北京:化学工业出版社, , 41.

[10]张令华.不同增粘树脂对热熔胶性能影响的研究[D].济南大学, , 05.

[11]殷锦捷.马来酸酐接枝改性EVA热熔胶的研究[J].中国胶粘剂, 2005 (5) :18~23.

[12]鲁俊, 张军.SIS改性EVA热熔胶的研制[J].粘接, 2006 (4) :12~13.

[13]方舟, 周萌, 仲建峰, 等.聚氨酯胶黏剂的改性研究进展[J].聚氨酯工业, 2012 (4) :60~67.

[14]王慧慧.无机粘合剂对耐高温低发射率涂层附着力的影响因素研究[D].南京航空航天大学, .

[15]徐秀梅, 吴限, 张松年.氧化铜-磷酸盐无机胶黏剂的粘接机理及在生产实践中的应用[J].辽宁化工, (10) :442~444.

[16]尹建国曹新民杨茂林, 等.氧化铜-磷酸盐无机胶黏剂粘接机理的探讨[J].粘接, (6) :5~7.

[17]夏文干.我国秦代胶接银片胶粘剂的初步分析[J].粘接, 1984, 5 (6) :25~26.

[18]李子东.中温固化耐高温无机胶[J].粘接, 2008 (11) :9.

[19]卓龙海, 寇开昌, 吴广磊, 等.耐高温胶黏剂研究进展[J].中国胶黏剂, (1) :53~57.

有机化学的发展和应用 篇6

生物有机肥主要指农业和畜牧业的废弃物或有机垃圾经有益微生物发酵、加工而成的有机肥料, 其含大量有机质和有益微生物及微生物代谢产物, 兼有微生物接种剂和有机肥料的效用, 是21世纪最具发展潜力的新型肥料之一。传统畜禽粪有机肥生产成本低, 应用效果好, 施用后不仅增产, 而且能提高或改善作物品质, 在我国农业可持续发展中占有重要的地位[1~2]。但其生产方式落后, 堆肥过程麻烦, 劳动强度大, 有效养分含量低, 体积庞大施用不便, 且存在“湿、臭、脏”污染大等缺点, 不能适应现代农业和商品经济的发展。

蚯蚓粪是蚯蚓以禽畜粪或其他有机废弃物为饵料, 经过蚯蚓体内消化代谢后的排泄物, 其富含多种微生物及其代谢产物。蚯蚓粪表面上是黑色、均一、有自然泥土味的细碎类物质, 具有良好的孔性、通气性、排水性和高的持水量, 蚯蚓粪具有很大的表面积, 并具有良好的吸收和保持营养物质的能力, 使得很多微生物得以生存[3]。蚯蚓粪与其饵料畜禽粪类相比, 可溶性盐含量、阳离子交换性能和腐殖酸含量有明显增加, 大部分有机质转化为稳定的腐殖质类复合物质, 尤其在微生物新陈代谢过程中分泌有机酸, 使得偏碱性的畜禽粪经过蚯蚓处理而趋于中性, 成为多数植物更适宜的生长环境 (p H值6.0~6.5) [4]。

自然界的各种有机废弃物经发酵后, 在蚯蚓消化系统蛋白酶、脂肪酶、纤维酶和淀粉酶的作用下, 迅速分解, 转化成为自身或易于其他生物利用的营养物质, 经排泄后成为蚯蚓粪。因此, 蚯蚓粪从本质上讲是大自然的产物, 真正能全面地满足植物生长的各种需求和营养成分, 对植物有难以置信的神奇肥效[5~6]。生物学家达尔文曾说, 蚯蚓是“地球上的第一劳动者和最有价值的生物”, “除了蚯蚓粪粒之外没有沃土”。试想, 在化工肥料出现以前, 农田、森林的一片沃土中, 都有着辛劳的蚯蚓在活动, 使土壤变得更加松散有序, 更重要的是, 蚯蚓活动产生了大量的微生物, 协同一起使土壤更快更多地转化为富含腐殖酸的沃土。可见, 蚯蚓对地球的贡献真是功不可没, 达尔文也因此会有上面的评价。

蚯蚓在其生命活动中大量吞食有机物质, 通过砂囊的机械研磨、并在微生物的协同作用下促进有机物质的分解、转化和C、N循环。蚯蚓粪中富含细菌、放线菌和真菌等微生物。通过蚯蚓粪里有益微生物的生命活动, 可解析土壤中不能利用的化合态磷和钾为可利用态的磷、钾及微量元素等;通过有益微生物的生命活动, 可分泌生长素、细胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素, 促进作物生长, 调控作物代谢;通过有益微生物在根际繁殖, 产生粘多糖, 与植物分泌的粘液及矿物胶体、有机胶体相结合, 形成土壤团粒结构, 增进土壤蓄肥、保水能力;蚯蚓粪中的大量微生物增加了土壤中的微生物数量和活性, 增强了病土中与病原菌进行营养和能源竞争的微生物的竞争力, 限制了病原菌繁殖潜力的充分发挥[7~8]。蚯蚓粪与其饵料畜禽粪类相比, 可溶性盐含量、阳离子交换性能和腐殖酸含量有明显增加, 大部分有机质转化为稳定的腐殖质类复合物质, 尤其在微生物新陈代谢过程中分泌有机酸, 使得偏碱性的畜禽粪经过蚯蚓处理而趋于中性, 成为多数植物更适宜的生长环境[4]。实践证明, 蚯蚓粪作为育苗基肥、作物追肥在不同程度地提高多种作物 (包括谷物、豆科植物、花卉、蔬菜及其他大田作物) 的种子发芽率, 促进其生长, 提高产量, 改善品质[9]。

资料表明, 蚯蚓粪含有丰富氨、磷、钾、微量元素、激素、酶等, 含有23%以上有机质, 有23种氨基酸, 是有机、绿色、无公害农产品的最佳肥料。蚯蚓粪除了具有丰富的各类营养之外, 其最大优势便是蚯蚓粪中含有大量的有益微生物。蚯蚓粪中的有益微生物还能产生拮抗活性强、抗菌谱广的抗生素, 限制病原菌的生长, 使植物土传病害得到抑制[7]。

综上所述, 蚯蚓粪可作为新型的生物肥料及生物防治剂等, 但对于蚯蚓粪的各项研究仍处于初期阶段, 国内的大多数研究还停留在试验阶段。蚯蚓粪作为蚯蚓养殖的副产品, 目前国内的深加工不足, 多数企业仅对蚯蚓粪进行简单加工即出售, 这对于蚯蚓养殖业发展的长期稳定发展和营运不利。对蚯蚓粪的深入研究、开发和加工应用, 使其成为可适用不同植物的专用育苗基质和肥料, 使生物肥料行业和蚯蚓养殖业都发生突破性的发展。

2 蚯蚓粪生物有机肥的发展前景

蚯蚓粪有机肥与普通有机肥的根本区别: (1) 普通有机肥因未完全发酵, 存在施用后二次发酵而导致烧苗的问题, 而且有异味, 甚至异臭, 而蚯蚓粪不存在这些问题; (2) 普通有机肥未把各种营养成分全部转化成简单、易溶于水的简单物质, 各种养分是无规律的混合, 不易被植物摄取, 而蚯蚓粪极易被植物吸收; (3) 蚯蚓粪是坚固的团粒结构, 保水性、排水性强, 长期使用不会分散压密, 这是普通有机肥无法办到的; (4) 蚯蚓粪富含腐殖酸和大量的有益微生物菌、18种氨基酸和多种微量元素, 而这些在普通有机肥中含量都很少; (5) 蚯蚓粪中含拮抗微生物, 可抑制土传病害, 而有普通有机肥不存在有这种微生物。

但是, 蚯蚓粪一般只作为蚯蚓养殖的副产品, 对其研究也不够彻底。目前国内多数企业仅对蚯蚓粪进行简单加工即出售, 这对于蚯蚓养殖业发展的长期稳定发展和营运不利。对蚯蚓粪的深入研究和加工应用, 开发可适用不同植物的专用育苗基质和肥料, 对生物肥料行业和蚯蚓养殖业都有积极的意义[10], 而这些问题尚都处于试验阶段。目前蚯蚓养殖主要停留在有经济价值的少有的几个品种, 而对本地种研究开发不足。不同蚯蚓品种养殖的经济用途不同, 而作为蚯蚓粪的生产, 又要能够改善本地土壤功能, 提高土壤生物活性和土壤自我修复能力, 选择本地蚯蚓种蚓粪是非常值得探索和研究的。

蚯蚓粪生物有机肥集微生物肥、有机肥、无机肥特点于一体, 具有多功能、多效和全价养分的特点, 且市场潜力大, 投资回报率高。蚯蚓粪有着不同于其他饵料粪便的特点和效用, 其作为生物有机肥的技术开发潜力很大。对蚯蚓粪的深入研究和加工应用、开发可适用不同植物的专用育苗基质和肥料, 对生物肥料行业和蚯蚓养殖业都有积极的意义。

蚯蚓粪含有丰富氨、磷、钾、微量元素、激素、酶等, 含有23%以上有机质, 有23种氨基酸, 是有机、绿色、无公害农产品的最佳肥料。同样, 还可开发成氨基酸、叶面肥、氨基酸农药、动物饲料的添加物等, 其开发潜力和开发价值非常大, 经济效益可观。

蚯蚓粪生物有机肥是一种多元的新型微生物有机复混肥, 除有高效的固氮、解磷、解钾活性微生物外, 还含有丰富的有机质和微量元素。它既有无污染、无公害, 肥效持久, 壮苗抗病, 改良土壤, 提高产量, 改善作物品质等优点, 又能克服大量使用化肥、农药带来的环境污染, 生态破坏等弊端。且蚯蚓生物有机肥项目建设期短、投资回报高、风险小、回收期短, 是一项经济效益、环境效益、社会效益俱佳的好项目。

参考文献

[1]曾思坚, 何小霞.广东省生物肥料的现状与发展前景[J].生态环境, 2004, 13 (1) :129-131.

[2]汤海雄, 龚鹏博.生物有机肥在烟草生产上的应用现状及发展趋势[J].广东农业科学, 2010, 37 (2) :86-88.

[3]Edwards CA and Neuhauser EF.Earthwo-rms in waste and environmental management[M].The Hague, Netherlands:SPB Academic Press, 1988:21-32.

[4]Ndegwa PM, Thompson SA, Das KC.Effects of stocking density and feeding rate on ver-micomposting of biosolids[J].Bioresource Tec-hnology, 2000, 71:5-12.

[5]龚鹏博, 郭明昉, 李健雄.蚯蚓在环境中的净化作用[J].生物学通报.2007, 42 (12) :20-22.

[6]黄初龙, 张雪萍.蚯蚓环境生态作用研究进展[J].生态学杂志, 2005, 24 (12) :1466-1470.

[7]胡艳霞, 孙振均, 孙永明, 等.蚯蚓粪对黄瓜炭疽病的系统诱导抗性作用[J].应用生态学报, 2004, 15 (8) :1358-1362.

[8]Arancon NQ, Ewards CA, Bierman P.Influ-ences of verm icomposts on field strawberries:Part2.Efleets on soil microbiological a nd chemical properties[J].Bioresource Tec hno-logy, 2006, 97:831-840.

[9]Arancon NQ, Ewards CA, Bierman P, et a1.Influences of verm icomposts on field straw-berries:1Effects on growth and yields[J].Bioresource Technology, 2004, 93 (2) :145-153.

有机化学的发展和应用 篇7

关键词 化学免费师范生；专业发展；态度；行为

一、调查对象与方法

本研究以西南大学首届化学免费师范生为调查对象。所谓的化学免费师范生，就是化学专业依照免费师范教育政策所招收的师范生。化学免费师范生教师专业发展，就是指职前教育阶段，化学免费师范生在各种因素作用下，逐渐具备未来教育教学所必须的各种专业素质，逐步从一个高中毕业生成长为一个准教师的过程。本研究采用《化学免费师范生教师专业发展影响因素现状调查问卷》，赋有分值的试题满分为5分。采用分层随机抽样调查，共发放问卷170份，回收有效问卷161份。

二、调查结果与分析

1.化学免费师范生教师专业发展的态度

对于“你是否重视提高自身的教师专业素质”一题，选择“十分重视”和“比较重视”的化学免费师范生共计占统计人数的95.5%，平均分4.44分。可见，绝大部分化学免费师范生重视提高自身的专业素质，专业发展态度好。由于专业发展态度对化学免费师范生专业发展有着重要的影响，首届化学免费师范生专业发展的态度必然有利于提高化学免费师范生的专业素质和促进化学免费师范生的专业发展。

2.化学免费师范生教师专业发展的现状

对于“你是否积极采取了措施提高自身专业素质”一题，选择“十分积极”和“比较积极”的化学免费师范生占统计人数的72.7%。这表明大部分化学免费师范生积极采取措施进行了专业发展，但仍有27.3%的化学免费师范生没有积极采取措施进行专业发展。据访谈得知，化学免费师范生积极采取提高自身专业素质的措施基本上是进行教学设计和讲课训练。而在教师专业发展的三个重要途径（反思、合作交流和教育科研）方面，表现较差。有接近一半的化学免费师范生不经常反思自己在教师专业素质方面的不足，有超过一半的化学免费师范生不经常与他人合作交流，化学免费师范生个体进行教育科研的平均次数为仅0.52次。其中，没有进行过教育科研的化学免费师范生占统计人数的68.2%，进行过3次及以上教育科研的化学免费师范生仅占统计人数的5.2%。教育科研障碍统计中，化学免费师范生进行科研的最大障碍是缺乏引导，其次是自身科研素质不高，第三是缺少进行教育科研的机会。另外，在课外时间合理利用方面，接近60.0%的化学免费师范生不能很好地利用课外时间。访谈得知，不少化学免费师范生在大一期间和大四找工作期间勉强能够合理利用课外时间，但在其他阶段都不能很好地的利用课外时间，恋爱和玩电脑成了课外时间的重点。调查也表明，课外学习、合作交流和教育科研对化学免费师范生专业发展的影响力不大，反思对化学免费师范生专业发展影响很大。

三、结论和建议

1.结论

综上分析可知，化学免费师范生专业发展态度很好，但化学免费师范生专业发展行为与专业发展的态度存在差距，化学免费师范生的专业发展较多的停留在思想层次，专业发展行为水平低于专业发展的意识水平。在专业发展行为中，科研少、合作交流少和不能合理利用课外时间是导致科研、合作交流和课外学习情况对化学免费师范生专业发展的作用偏小的主要原因；反思对化学免费师范生教师专业发展的影响很大，对于接近一半的化学免费师范生不能够很好地进行反思，要极其重视。

2.建议

（1）合理利用课外时间。化学免费师范生要合理利用课外时间。进入大学以后，与以前的求学之路相比，少了任课教师和学校的强制管理，课外时间骤然增多，面对这种情况，化学免费师范生要明确自己的职业发展目标，加强对自己课外时间管理，合理规划课外时间，有目的、有计划地利用课外时间提高自己的教师专业素质。

（2）积极进行教育科研。教育科研是促进教师专业发展重要途径，也是促进化学免费师范生专业发展的重要途径。化学免费师范生要正确认识教育科研的价值，纠正认识上的误区，做到以下几点：①强化自身的教育科研意识，明确教育科研对自己教师专业发展的重要价值。②积极学习教育科研知识，掌握教育科研的步骤和方法，树立严谨、认真的科研态度。③要积极阅读教育类期刊杂志，研究他人的研究成果，从中汲取经验和教训。④要尝试着进行教育科研，积累教育科研的经验。⑤要主动向教师或有教育科研经验的同学寻求帮助。

（3）善于进行反思。经验+反思=成长，反思是连接教师实践经验与教学行为的桥梁，没有反思的经验毫无价值。化学免费师范生要学会反思，把经验升华成理论，逐步向反思型教师转变。为了有效地进行反思，化学免费师范生必须做到以下两点：①强化反思意识，将反思养成习惯。②掌握几种反思的方法，如撰写教学日记，利用日记反思教学中的成功或不足；也可以利用教学录像进行反思。