范文一:药代动力学参数的测定
教 案
(实验课用)
课程名称 机能实验学 授课教师 职称 副教授 授课对象 本科各 专业 年级 班(组) 授课时间 年 月 日 节 计划学时 3学时 实验课题:
磺胺肽在兔体内的药代动力学参数测定
实验目的与要求:
1.了解药物血浆半衰期的临床意义。
2.掌握分光光度法测定磺胺肽血药浓度~通过测定单次快速静脉注射磺胺肽后在家兔体内不同时间的血药浓度~并根据血药浓度求算半衰期等药物动力学参数的方法。
教学重点、难点:
1.本实验系定量比较~故每次抽取血样或试液的容量必须准确。
2.顺利地采集足够量的血液是保证实验成功的关键~应具备娴熟的取血技术。
3.如从家兔耳缘静脉取血~可使用二甲苯涂擦皮肤~充分扩张家兔耳血管。 教学法:讲授与实际操作相结合
实验手段、器材:家兔1只
实验教学内容提要、步骤及时间分配:
一、讲述,20min,:
1 讲授分光光度法测定药物浓度的原理和半衰期计算方法。
2 分组进行家兔取血、给药、测定等实验过程。
3 根据实测结果计算半衰期。
4 讨论半衰期的临床意义。
二、学生自做实验,110min,
三、小 结,20min,
【实验结果】
1. 将测定数据及计算数据填入下表:
试管号 光密度(Y) K值 实测浓度
(ug/ml)
1号(对照管)
2号(标准管)
3号(0,10min给
药管)
4号(30,60min
给药管)
0.301t1/2,,lgX,lgX,t122.根据公式计算t: = 1/2
式中X和X分别为两次的血药浓度值~?t为两次取血的间隔时间。 12
3.做图法求t:在半对数坐标纸上~以时间为横坐标~血浆药物浓度对数值为1/2
纵坐标~将两次测算的X和X作点连线~既为药物时量曲线~在此线上找出血浆药12
物浓度下降一半所对应的时间~即为该药的半衰期。
思考题:
1.测定血药浓度的一般步骤有哪些,
2.如何根据两次不同时间测定的血药浓度计算药物的血浆半衰期,
3.知道药物的半衰期有何临床意义,
参考书:《医学机能实验学》第二版
执
行
教
案
的
自
我
分
析
教或
研观
室摩
指教
导学
教意
师见
磺胺肽在兔体内的药代动力学参数测定
1.实验原理:
多数药物在体内按一级动力学的规律消除~静脉注射给药后~测定不同时间的血浆药物浓度~并以血浆药物浓度的对数值为纵坐标~时间为横坐标~其时量关系常呈直线。
klglgC,C,tt02.303该直线的方程式为:
0.693t,1/2k血药浓度的半衰期(t): (以h或min计) 1/2
2.实验方法:
1.家兔1只~称重~充分拨去耳缘静脉处被毛~剪去家兔左胸及剑突下被毛。
2.试管4只~按1、2、3、4的顺序编号~并各加入10%三氯醋酸3.5ml。
3.用0.5%肝素钠溶液润湿注射器和长针头的内腔后~心脏穿刺取血2ml~1号管(对照管)和2号管(标准管)各推入1ml~摇匀静置。
4.由耳缘静脉缓慢注射10%水杨酸钠溶液2ml/kg。
5.静注水杨酸钠后的0,10min和30,60min期间~从心脏或其他血管各取血1ml~分别置于3号管(给药管1)和4号管(给药管2)~摇匀静置~记录取血的准确时间。
6.在2号管内加入0.02%水杨酸钠1ml~其他3支管各加入蒸馏水1ml~摇匀静置。
7.对4只管进行离心5min~转速2500r/min~然后从每一个管精确吸取上清液3ml~分别置于另一组有相对应编号的试管中~每管各加入10%三氯化铁0.5ml~摇匀后可显色。
8.在分光光度计520nm波长下~以1号管为对照校零~然后测定其余各管的光密度值。
9.由标准管的光密度值,Y,和浓度,X,求比值K~即K=X/Y~再根据X=KY~由Y1,0,10 min给药管光密度值,和Y2,30,60min给药管光密度值,求得X1和X2~然后代入公式求出t。 1/2
3.实验注意事项:
1)本实验系定量比较~故每次抽取血样或试液的容量必须准确。
2)顺利地采集足够量的血液是保证实验成功的关键~应具备娴熟的取血技术。3)
如从家兔耳缘静脉取血~可使用二甲苯涂擦皮肤~充分扩张家兔耳血管4.实验
【实验结果】
1.将测定数据及计算数据填入下表:
试管号 光密度(Y) K值 实测浓度
(ug/ml)
1号(对照管)
2号(标准管)
3号(0,10min给
药管)
4号(30,60min
给药管)
0.301t1/2,,lgX,lgX,t122.根据公式计算t: = 1/2
式中X和X分别为两次的血药浓度值~?t为两次取血的间隔时间。 12
3.做图法求t:在半对数坐标纸上~以时间为横坐标~血浆药物浓度对数1/2
值为纵坐标~将两次测算的X和X作点连线~既为药物时量曲线~在此线上找12
出血浆药物浓度下降一半所对应的时间~即为该药的半衰期。 半衰期:half life
范文二:小鼠脑中丙泊酚的药代动力学参数的测定
小鼠脑中丙泊酚的药代动力学参数的测定
北京大学第三医院麻醉科 100083
关雷 李群 蒋建渝
目的:通过对小鼠尾静脉单次推注丙泊酚后,检测脑组织丙泊酚浓度的变化,测定脑组织中的丙泊酚药代动力学参数。
方法:选择小鼠140只,分为14组,每组10只。以32mg/kg的剂量,单次推注丙泊酚。给药后1min,2 min,3 min,4 min,5 min,6 min,7 min,8 min,9 min,10 min,15 min,30 min,45 min,60 min时,断头取全脑。采用高效液相色谱检测法测定丙泊酚浓度。丙泊酚具有很强的亲脂性,故脑组织可视为中央室。而尾静脉注射给药的方式,对以脑组织为中央室的房室模型来说,中央室丙泊酚浓度上升有一个滞后现象,因而可将此种方式视为非血管途径给药。以脑组织作为中央室,采用药物代谢动力学软件3p97计算其药代动力学参数。经计算,该实验数据符合非血管途径用药的三室模型。
结果:以脑组织作为中央室药代动力学参数:t1/2α为1.18?0.17 min ,t1/2β为9.26?0.35 min,t1/2γ为9.6?0.5 min,
-1AUC为108.41?20.94 (μg)g))min, CL为0.0074?0.0026 kg
-1-1)min,Vc为0.022?0.010 kg,Ka为1.00087?0.00062min,Tl为0.5565?0.0682 min,t1/2Ka为0.6926?0.1124 min。
结论:脑组织不能完全等同于效应室,但脑组织的实测浓度应该更接近于效应室的实际药物浓度,所以通过测量脑组织的药物浓度可以接近反映出效应室浓度。由于目前效应室消除半衰期都是由药效学间接推算出来的,而由脑组织药物浓度计算出来的药代动力学参数应
1
更能准确地反应出药物在效应部位的代谢情况。
本实验中测得丙泊酚在脑组织中的分布半衰期为1.18min,而Dutta S在实验中对42只大鼠使用静脉输注丙泊酚的给药方式,对比研究了脂溶的和乳剂的丙泊酚在脑及肺中的分布,期间直接采样测得丙泊酚在大鼠脑的分布半衰期为2.4min。两者差距较大,考虑原因为:?鼠的品种不同。Dutta S的实验中使用的是大鼠,而本实验中使用的是昆明小鼠。由于实验动物的生理条件不同,丙泊酚达峰时间可能就发生了改变,造成分布半衰期的不同;?给药方式不同。Dutta S采用的是持续静脉输注的给药方式,本实验采用的是静脉单次推注的给药方式。
2
3
范文三:无机纳滤膜动力学参数的测定
实验十二 无机纳滤膜动力学参数的测定
一、实验目的:
1、通过实验加深对无机膜技术理论的理解和认识。 2、通过实验认识无机陶瓷膜并测定无机膜动力学参数。 3、考察不同温度、不同压力下的膜通量。
二、无机膜分离技术的基本原理和特点(陶瓷膜)
1、无机纳滤膜
无机膜是固态膜的一种,它是由无机材料,如金属、金属氧化物,陶瓷,多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。无机分离膜可以分为致密膜和多孔膜两大类,致密膜主要有各类金属及其合金膜,如金属钯膜、金属银膜以及钯-镍、钯-金、钯-银合金膜,这类金属及金属合金膜主要是利用其对氢的融解机理而透氢,用于加氢或脱氢膜反应以及超纯氢的制备。另一类致密膜则是氧化物膜主要是经三氧化二钇稳定的ZrO 2膜。
纳滤膜在其分离应用中表现出下列两个显著特征:一是其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,为200~2000;另一个是纳滤膜对无机盐有一定的截留率,因为它的表面分离层由聚电解质所构成,对离子有静电相互作用。从结构上来看纳滤膜大多是复合型膜,即膜的表面分离层和它的支撑层的化学组成不同。根据其第一个特征,推测纳滤膜的表面分离层可能拥有1nm 左右的微孔结构,故称之为“纳滤”。
2、无机膜分离系统及工艺流程 无机膜分离系统包括膜组件、原料输送系统、压力流量测量控制系统等。采用的主要是错流过滤方式。与终端过滤不同的是,错流过滤中存在着两股流出液体:一股是渗透液(或称滤液) ;另一股是用于提供膜表面冲刷作用的循环流体。示意图见图1。
3、膜通量计算公式:J =
渗透液
图1 错流过滤示意图
V
S ?t
3
其中:J代表膜通量,单位为
m /m.s ;V 代表水量,单位为m ;t 代表出水用时,单位为s ;S 代表膜面积,单位为m 。由上述公式不难看出,因为S 一定,只需知道V 和t ,可求出J 。
3
2
2
二、实验设备
实验设备主要是无机陶瓷膜装置。其中:膜组件为两只,膜孔径分别为50nm 和30nm ,一只工作,一只备用。膜面积为0.1m ,膜组件约长40cm ,直径约4cm ;分离动力为压力,所用泵的规格为: Q为4.5m /h H为28m 功率为1080W ;100毫升和250毫升量筒各一只,精确度分别为1毫升和5毫升;机器上自带温度计和压力表,精确度分别为2℃和0.01MP 。秒表、温度计、量筒等。
3
2
三、实验操作:
实验数据由以下方法获得:打开机器,待运行稳定后,调整阀门使压力变为测量条件时的值。关出水阀,开回流阀,待水质均匀后,关回流阀,开出水阀,查看温度,当温度达到
一整数值时,用秒表计10秒出水量。温度一定而不同压力下的膜的出水量及压力一定而不同温度下的膜通量。具体步骤如下:
(1).实验准备:开机前使阀门V2,V4,V5,V6,V11关闭。保证阀门V1,V7,V10,V12为开启状态。阀门V3半开。
(2).开机运行:加入料液,接通电源,启动循环泵,调整V3,V12至所需流量和操作压力(压力为上下两个压力表的平均数)。系统稳定后,开始在出水口接水。测一定时间间隔下的出水量。
(3).实验记录:记录出水量、压力、室温、一定时间间隔后的水温变化(由温度表读出)。
(4).实验结束后停机,打开阀门V1,V2,V4,V5,V10,V11排空设备中的料液。 (5).反冲洗:将V8通过皮管与空压机相连,打开V6,关闭V2,V7,V10,V11。打开操作面板上的“反冲洗”开关,启动空压机及循环泵,运行一段时间结束后将系统内的料液排出。
四、结果及分析
根据要求做实验,如实填写实验记录。
温度对膜通量有一定影响。
五、实验中问题及分析
在实验过程中,由于水箱的体积比较小(约15L ),而泵的功率相对较大,使泵常会出现严重的气蚀现象,并且会使压力极其不稳定,从而会造成很大的误差。所以在操作过程中,最好使水箱中始终保持12L 以上的水,以防严重气蚀现象的发生。
另外对清水的出水阀门,不要频繁的开闭,因为一旦闭上此阀,就会导致出水管道积水,而排除此部分积水所用时间是很长的,这在一定的程度上也会影响数据的精确度。
六、对学生实验的要求:
1、 由于学生人数多。我们的实验设备套数少,仅一套无机膜实验设备。所以,要倍加
爱护实验设备。
2、 要求学生掌握无机膜动力学参数测定。
3、 将实验数据填入表中。(学生可以自己设计实验记录表格)
将数据进行数据处理。绘制有机膜在一定温度下不同压力的膜通量。找出在同一温度下,不同压力随时间的无机膜通量变化规律。
范文四:碱性磷酸酶动力学参数的测定
题目:碱性磷酸酶动力学参数的测定
(创新实践活动论文)
2015年4月24日·北京
不同缓冲液对碱性磷酸酶动力学参数的影
响
摘要 酶促反应动力学主要研究酶催化的反应速率以及影响反应速率的各种因素,为了更好的发挥酶的高效性,就必须准确把握酶促反应的条件。本文重点研究不同缓冲液所配制的酶液对酶促反应的影响。实验利用碱性磷酸酶溶解在TRIS,碳酸钠,去离子水等缓冲液中为酶液,磷酸苯二钠为基质,进行实验,得到去离子水为最适缓冲液的结果,表明以去离子水为缓冲液所配制的酶液能使酶发挥最好的效果,具有研究意义。 关键词:碱性磷酸酶;缓冲液;动力学参数;
本试验以碱性磷酸酶为催化剂,磷酸苯二钠为底物,在一定温度、pH及酶量的条件下,碱性磷酸酶催化磷酸苯二钠转化为苯酚;利用分光光度计测定在不同底物浓度下苯酚的生成量。通过实验可以加深对有关酶促反应动力学基本知识的理解和记忆;并熟记利用双倒数法测定酶Km值的原理,熟悉试验方法。
1 实验材料、试剂与仪器
1.1 材料与试剂
实验中使用的主要试剂有
磷酸苯二钠:国药集团化学试剂有限公司 分析纯 醋酸镁:天津市永大化学试剂开发中心 分析纯 醋酸:北京化工厂 分析纯 碱性磷酸酶:北京化工厂 分析纯
4-氨基安替比林:天津市永大化学试剂有限公司 分析纯 铁氰化钾:北京化工厂 分析纯 硼酸:北京化工厂 分析纯
苯酚:天津市福晨化学试剂厂 分析纯
三羟甲基氨基甲烷(Tris):北京化学试剂公司 分析纯 NaOH:北京化工厂 分析纯
碳酸钠:天津光复科技发展有限公司 分析纯 碳酸氢钠:天津市福晨化学试剂厂 分析纯
实验中使用的主要溶液有
(1)0.1 mol/L碳酸盐缓冲溶液(pH=10):碳酸钠1.5875 g,碳酸氢钠0.84 g,蒸馏
水溶解至250 mL。
(2)0.04 mol/L基质溶液:磷酸苯二钠0.436 g(无结晶水),用煮沸冷却的蒸馏水溶解至50 mL,盛于棕色瓶,冰箱内保存。
(3)0.1 mol/L醋酸镁溶液:醋酸镁1.0725 g,蒸馏水溶解至50 mL。
(4)pH 8.8Tris缓冲溶液:Tris 1.21 g,蒸馏水溶解至100 mL,取此溶液10 mL,加蒸馏水80 mL,再加0.1 mol/L醋酸镁10 mL,混匀后用1%的醋酸调节pH值至8.8,用蒸馏水稀释至100 mL即可。
(5)0.5 mol/L NaOH溶液:NaOH 5 g,蒸馏水溶解至250 mL。
(6)酶液:碱性磷酸酶1.25 mg,用pH 8.8的Tris 缓冲溶液配制50 mL,冰箱内保存。碱性磷酸酶1.25 mg,用pH=10的碳酸钠缓冲溶液配制50 mL,冰箱内保存。碱性磷酸酶1.25 mg,用去离子水为缓冲溶液配制50 mL,冰箱内保存。
(7)0.3%4-氨基安替比林液:4-氨基安替比林液0.3 g,碳酸氢钠4.2 g,蒸馏水溶解至100 mL。
(8)0.3%铁氰化钾溶液:铁氰化钾1.25 g,硼酸3.75 g,,各溶于100 mL蒸馏水中,溶解后混合至250 mL,盛于棕色瓶,冰箱内保存。
(9)酚标准溶液:苯酚1.5 g,溶于0.1 mol/L盐酸至1000 mL,为储备液。取此储备液25 mL,标定后用蒸馏水稀释至0.1 mg/mL 作为标准溶液。 1.2 仪器
烧杯(100 mL)6量筒,移液管,试管,试管架 分光光度计 型号UV2300 上海天美科学仪器有限公司
电子天平 型号 AL204-IC 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司 恒温水浴等 型号 DF-101S 金坛市晶玻实验仪器厂
2 试验方法与步骤
2.1 标准曲线的制备
取酚标准液0.00、0.05、0,10、0.20、0.30、0.40 mL于6支试管中,分别加蒸馏水至2.00 mL后,37℃水浴中保温5 min,然后各加入0.5 mol/L NaOH溶液1.00 mL、0.3%4-氨基安替比林液1.00 mL、0.3%铁氰化钾溶液2.00 mL,混匀后室温放置17 min,510 nm
波长处比色,并绘制标注准曲线。各管酚含量分别为0、5、10、20、30、40μg。 2.2 动力学参数确定实验
取干净试管9支,编号,按表1,表2,表3正确操作。
表1 动力学参数测定试剂用量1
试管号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
水/mL 0.04mol/L基质液
/mL
0.9 0.1 0.85 0.8 0.75 0.7 0.6 0.2 - 1.0
0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.8 1.0 -
碳酸盐缓冲液/mL 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
pH8.8Tris 缓冲溶液配制酶液/mL
0.1
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
最终基质浓
度/
(mmol/L)
2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 16.0 20.0 -
表2 动力学参数测定试剂用量2
试管号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
水/mL 0.04mol/L基质液
/mL
0.9 0.1 0.85 0.8 0.75 0.7 0.6 0.2 - 1.0
0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.8 1.0 -
碳酸盐缓冲液/mL 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
pH=10碳酸最终基质浓钠缓冲溶液度/
配制酶液/mL (mmol/L)
0.1 2.0
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 16.0 20.0 -
表3 动力学参数测定试剂用量3
试管号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
水/mL 0.04mol/L基质液
/mL 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.6 0.2 - 1.0
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.8 1.0 -
碳酸盐缓冲液/mL 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
去离子水为缓冲溶液配制酶液/mL
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
最终基质浓
度/
(mmol/L)
2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 16.0 20.0 -
加入酶液后,立即计时37℃水浴中保温15 min。保温结束后,立即加入0.5 mol/L NaOH溶液1.00 mL以终止反应。
各管分别加入0.3%4-氨基安替比林液1.0 mL及0.3%铁氰化钾溶液2.0 mL,充分混匀,放置10 min以9号管为对照,在510 nm处比色,并计算各管的酶活性。用双倒数作图法,在坐标纸上作图,求该酶的Km值。
3 结果与讨论
3.1 标准曲线的绘制
用分光光度计测量每个试管的透光率,再依据公式-logT计算吸光度的值,具体数值见表4
表4 标准曲线参数值
酚含量(μg)
透光率T% 100
吸光度(ABS)
5 38.6 0.413
10 30.2 0.52
20 18.9 0.724
30 11.2 0.951
40 7.9 1.102
依据表4的数据绘制标准曲线见图
1
图1 标准曲线图
得到公式y=0.0312x。
相关系数较小的可能原因为:标准样受到污损,人为操作有误,一起不稳定等。 3.1.2 动力学参数确定实验
按照2.2进行动力学参数测定试验,实验结果见表5,并依据表5的结果进行数据处理,处理结果见表6,7,8。利用表6,7,8的数据,以底物浓度的倒数为横坐标,酶促反应速率的倒数为纵坐标作图,见图2,3,4。计算出动力学参数,得到动力学方程1/V=Km/(Vmax*Cs)+1/Vmax。
表5 不同酶液的T%
pH 8.8 Tris 缓冲溶液配制
的酶液的T% 0.711
0.702 0.675 0.667 0.677 0.64 0.629 0.617 1
pH=10的碳酸钠缓冲溶液配
制的酶液的T%
0.691
0.682 0.658 0.647 0.636 0.623 0.591 0.584 1
去离子水为缓冲溶液配制的
酶液的T% 0.720
0.709 0.706 0.705 0.685 0.666 0.655 0.645 1
表6 pH 8.8 Tris 缓冲溶液配制的酶液的数据
T 0.711 0.702 0.675 0.667 0.677 0.64 0.629 0.617 1
ABS 0.148 0.154 0.171 0.176 0.169 0.194 0.201 0.210 0
D 4.740 4.926 5.481 5.641 5.417 6.218 6.442 6.731 0
C 0.790 0.823 0.914 0.940 0.903 1.036 1.074 1.122 -
1/Cs 0.5 0.33 0.25 0.2 0.16 0.125 0.063 0.05 -
1/V 18.9 18.2 16.4 15.9 16.7 14.5 14 13.3 -
图2 pH 8.8 Tris 缓冲溶液配制的酶液的双倒数图
让y=0,则x=-1.085,Km=0.9217mmol/l。
表7 pH=10的碳酸钠缓冲溶液配制的酶液的数据
T 0.691 0.682 0.658 0.647 0.636 0.623 0.591 0.584 1
ABS 0.161 0.166 0.182 0.189 0.197 0.206 0.229 0.234 0
D 5.160 5.321 5.833 6.058 6.314 6.603 7.340 7.500 0
C 0.860 0.887 0.972 1.010 1.052 1.101 1.223 1.250 -
1/Cs 0.5 0.33 0.25 0.2 0.16 0.125 0.063 0.05 -
1/V 17.5 16.9 15.4 14.9 14.3 13.7 12.2 12.0 -
图3 pH=10的碳酸钠缓冲溶液配制的酶液的双倒数图
让y=0,则x=-0.935,Km=1.0695mmol/l。
表8 去离子水为缓冲溶液配制的酶液的数据
T 0.720 0.709 0.706 0.705 0.685 0.666 0.655 0.645 1
ABS 0.143 0.149 0.151 0.152 0.164 0.177 0.184 0.190 0
D 4.583 4.776 4.840 4.872 5.256 5.673 5.897 6.090 0
C 0.764 0.796 0.807 0.812 0.876 0.946 0.983 1.015 -
1/Cs 0.5 0.33 0.25 0.2 0.16 0.125 0.063 0.05 -
1/V 19.6 18.9 18.5 18.5 17.2 15.9 15.2 14.7 -
图4 去离子水为缓冲溶液配制的酶液的双倒数图
让y=0,则x=-1.3504,Km=0.7405mmol/l。 3.2 动力学参数测定实验结果与讨论
以上结果表明:用去离子水为缓冲溶液配制的酶液最合适,用pH 8.8的Tris 缓冲溶液配制的酶液次之,用pH=10的碳酸钠缓冲溶液配制的酶液最不合适。此次实验,受限于
实验环境,设备条件,人为操作等因素的影响,对于这三种酶液的具体情况还有待研。 3.3 体会
通过这次试验,我更加深入的了解了不同缓冲液配置的酶液对于酶促反应速率的影响,且对于反应操作也更加得心应手,不足之处在于酶液的配置及保存都有很严格的要求,
受外界环境因素的影响较大,导致实验结果出现偏差, 希望之后通过文献的查阅,实验条件的改善,人员操作的谨慎能更加准确的测定其效果。
参考文献
[1] 史凌云,周婷,徐成,张媛媛,赵小峰,高梦,於露,贺玲 .正交实验法对碱性磷酸酶活性测定的优化[J].生物学通报,2014,49(7):50-52
[2] 洪 新,唐克,牟晓刚,朱海燕 .耐酸性α-淀粉酶酶促反应动力学研究[J].辽宁工业大学学报,2010,30(2):116-118
[3] 周毅 .浅谈酶促反应方法与影响酶促反应速率的因素[J].中国卫生标准管理2014,5(23):71-72
[4] 王秋颖 .碱性磷酸酶特性及其应用的研究进展[J].中国畜牧兽医,2011,38(1):157-160 [5] 陈银霞 .影响酶促反应速度的外因研究[J].现代农业科技,2008,18:238-239
范文五:酸岩反应动力学参数的测定
一、 酸岩反应动力学参数的测定
1. 试验的基本理论
利用旋转岩盘试验仪,可以确定恒温、恒压、恒转速条件下的酸岩反应动力学参数以及酸液中氢离子的传递规律,根据前节确定的盐酸浓度,研究酸液浓度与反应速度的关系,分析各种因素对反应速度的影响,为酸化设计提供数据。 (1) 酸岩反应动力学参数的确定
碳酸盐岩油气层,其主要矿物成分为碳酸钙和碳酸钙镁。碳酸盐岩油气层通常用盐酸酸化,其酸岩反应方程式为:
灰 岩: 2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O
白云岩: 4HCl+MgCa (CO3) 2=CaCl2+ MgCl2+2CO2↑+H2O
酸岩反应速度可用单位时间内酸液浓度的降低值来表示。根据质量作用定律:当温度、压力恒定时化学反应速度与反应物浓度的适当次方的乘积成正比。由于酸岩反应为复相反应,岩石反应物的浓度可视为定值。因此,酸岩反应速度可表示为: -(4.1)
酸岩反应是复相反应,面容比对酸岩反应速度的影响较大。因此,实际试验数据处理时,采用面容比校正后的反应速度: J =(-?C ?t
?C ?t
=K s C m
) ·V (4.2)
S
则(4.2)式变为:
J =KC m (4.3)
式中:J ?反应速度(物流量),表示单位时间流到单位岩石面积上的物流量 (mol/s.cm2);
V ?参加反应的酸液体积,(L); S ?岩盘反应表面积,(cm2) ;
K ?反应速度常数,[(mol/L)-m ·mol/s.cm2]; C ? t 时刻的酸液内部酸浓度,(mol/L);
m ?反应级数,无因次。
利用旋转岩盘试验仪可测得一系列的C 和t 值,绘制成关系曲线,采用微分法,确定酸岩反应速度,即:
(C 2-C 1) V
? (-) ·=
?t S ?t S
?C
V
对(4.1)式两边取对数,得:
lg J =lgK +m lg C (4.4)
因为反应速度常数K 和反应级数m 在一定条件下为常数,因此,用lg J 和lg C 作图得一直线,此直线的斜率为m ,截距为lg K 。根据试验取得酸岩反应浓度和反应时间数据,采用最小二乘法,对lg J 和lg C 进行线性回归处理,求得m 和K 值,从而确定酸岩反应动力学方程。
(2) H有效传质系数的确定
运动液体中的离子传递有两种完全不同的过程:
液体中的离子在浓度差的作用下发生运动,这个过程称为扩散过程,它使离子由高浓度区向低浓度区运动。
液体中的离子,在液体运动时被液体带动一起运动,称为对流传递过程。 这两个过程的传递通称为对流扩散过程。
酸岩反应时,氢离子(H+) 的传递过程就是对流扩散过程。
岩盘作旋转运动时,将带动反应釜内的酸液以一定的角速度旋转,紧靠岩面处的酸液几乎和盘面一起旋转,远离盘面的酸液将不发生转动,仅向岩面流动,即发生对流传递;另一方面,由于岩盘表面反应降低了H +的浓度,使岩盘表面与酸液内部间存在离子浓度差,H +受扩散作用不断向岩盘表面传递。由此可见,旋转试验时,高压釜体内的酸液将作三维流动。在柱坐系中,任意一点M 的酸液流速可用径向速度分量Vr ,切向速度分量V Φ,垂直速度分量Vy 表示,即:
Vm =Vm (Vr , V Φ,Vy )
各点速度用奈维—斯托克斯方程和连续性方程联合表示。
根据质量守恒定律可建立定常条件下酸液旋转时的对流扩散偏微分方程: Vr
?C ?r
+
+
V ?r
?
?C ??
+Vy
?C ?y
=De (
?C ?y
2
2
+
?C ?r
2
2
1?C 1?C +?+2?2
r ?r r ??
2
)
(4.5)
假设酸浓度分布只与垂直距离y 有关,而与r ,?无关 ,则对流扩散偏微分方程变为: Vy
?C ?y
=D e
?C ?y
2
2
(4.6)
式中:Vy ?垂直于盘面方向上的速度分量; C ?酸液浓度;
D e ?氢离子(H+) 有效传质系数。
在给定的边界条件下,求解方程(4.6)得解析解为: J =D e (
?C ?y
) y =0. 62De
2?ν
-6
?ω
?C t (4.7)
式中:J ?单位时间流达单位岩面上的物质量,J =(- V ?参加反应的酸液体积,cm 3; S ?岩盘反应表面积,cm 2; D e ?H +有效传质系数,cm 2/s; ν?酸液平均运动粘度,cm 2/s; ω?旋转角速度,s ;
C t ?时间为t 时酸液内部浓度,mol/L。 由(4.7)可得: D e =(1. 6129ν
6
-3
?C ?t
) ·
V S
;
-1
?ω
2
?C t
-1
?J )
2
(4.8)
由上式可知,H +有效传质系数与旋转角速度ω有关,即与酸液流态有关。
试验时,在给定的岩盘直径下,测定J 、C t 、ν和ω,利用(4.8)式可求出D e 值。
(3) 酸岩反应活化能的确定
实际地层温度,各地区、各油田,甚至同一油田各油气层,深度不同,产层温度也不相同。室内研究结果表明,温度对酸岩反应速度影响显著。因此,实际酸化施工设计时,应对不同地层温度采用相应的温度条件下的酸岩反应参数,建立实际地层条件下的反应动力学方程。 根据阿累尼乌斯理论,反应速度常数与温度的变化规律可用下列方程表示: K =K 0?e
-E a
RT
(4.9)
-m
2
式中:K —反应速度常数,(mol/L)·mol/s.cm;
-m 2
K 0—频率因子,(mol/L)·mol/s cm ;
E a —反应活化能,[J/mol];
R —气体常数,R =8.314[J/mol·K]; T —温度,[K ]。 将方程(4.9)代入(4.1)式得: J =K 0?e
-(E a
RT
)
?C
m
(4.10)
对(4.10)两边取对数得:
lg J =lg(k 0C )-(E a /2.303R ) ·(1/T ) (4.11) 由(4.11)可知,在浓度不变的条件下,将lg J 对1/T 作图应为一直线。直线斜率为-(E a /2.303R ) ,截距为lg(k 0C m ) ,从而可求出E a 、k 0值。
2. 试验研究成果
根据现场提供的塔河油田3#区块S47井、4#区块T401井和6#区块S67井的碳酸盐岩储层岩芯,制成直径为2.5cm 的圆盘,利用旋转岩盘试验仪进行试验,确定储层岩芯与酸液的反应动力学方程和H +有效传质系数。试验采用的酸液为胶凝酸配方。 (1) 酸岩反应动力学参数的确定 试验条件:
试验岩样:3# 区块S47井、4#区块T401井、6#区块S67井岩芯 试验温度:60℃ 试验压力:7MPa 反应时间:120s 反应转速:500rpm
岩样面积:4.9063cm
酸液反应状态:考虑同离子效应
酸液配方:20%HCl+10%XHY-2(胶凝剂) +2% XHY-6(缓蚀剂) +1% XHY-4(助排剂) +1% XHY-7(粘土稳定剂)+1% (XHY-10) 铁稳定剂+2%XHY -9(破乳剂)
1) 3#区块S47井酸岩反应动力学参数确定
地层条件下酸岩反应,酸液浓度逐渐降低,酸液中反应生成物Ca 2+、Mg 2+、CO 2逐渐增多,反应物和反应生成物均存在于同一反应系统中。因而,酸岩反应速度受生成物的影响,即同离子效应的影响。为此,试验采用预先加入CaCO 3进行预反应制得不同浓度的余酸,模拟其同离子效应的影响,然后测定不同浓度余酸与储层岩芯反应的反应速度关系数据,确定反应动力学方程。试验条件:温度:60℃、压力7MPa 、转速500rpm 、反应时间120s ,试验结果如表4.1和图4.1。
表4.1和图4.1是3#区块S47井岩芯与胶凝酸反应试验结果。由结果可见,其反应速度与浓度的关系在对数坐标上为一直线。
表4.1 胶凝酸酸配方酸反应动力学试验结果
2
m
根据表4.1中数据,采用最小二乘法线性回归得酸岩反应动力学参数:
反应级数: m=0.9739
反应速度常数: K=8.6584×10-6
求得60℃时常规酸的反应动力学方程为:
J =8.6584×10-6·C 0.9739
(4.12) 2) 4#区块T401井酸岩反应动力学参数确定
表4.2和图4.2是4#区块T401井岩芯与20%胶凝酸反应试验结果。由试验数据在对数坐标上作图,同样得一直线。
图4.2 4#区块T401井岩芯与20%胶凝酸反应动力学关系曲线
采用线性回归得反应动力学参数: 反应级数: m=1.0199
-5
反应速度常数: K=1.4652×10 求得60℃时胶凝酸的反应动力学方程为: J
=
1.4652
×
10
-5
·C
1.0199
(4.13)
3) 6#区块S67井酸岩反应动力学参数确定
表4.3和图4.3是6#区块S67井岩芯与20%胶凝酸反应试验结果。由试验数据在对数坐标上作图,得一直线。
表4.3 胶凝酸酸配方酸反应动力学试验结果
采用线性回归得反应动力学参数: 反应级数: m=0.8266
反应速度常数: K=1.0131×10-5
求得60℃时胶凝酸的反应动力学方程为: J
=
1.0131
×
10
-5
·C
0.8266
(4.14)
(2) 酸岩反应活化能的确定
在一定的酸液浓度和反应条件下,测定不同温度时的酸岩反应速度。利用阿累尼乌斯方程求出酸岩反应活化能。
试验条件:
试验岩样:3# 区块S47井、4#区块T401井、6#区块S67井岩芯 试验温度:20℃、40℃、60℃和80℃ 试验压力:7MPa 反应时间:120s 反应转速:500rpm 岩样面积:4.9063cm 2
酸液配方:20%HCl+10%XHY-2(胶凝剂) +2% XHY-6(缓蚀剂) +1% XHY-4(助排剂) +1% XHY-7(粘土稳定剂)+1% (XHY-10) 铁稳定剂+2%XHY -9(破乳剂) 1) 3#区块S47井酸岩反应活化能的确定
试验岩芯为3#区块S47井岩芯,在不同温度下采用20%胶凝酸反应,试验结果如表4.4和图4.4所示。
根据试验结果进行线性回归,求得:
反应活化能:Ea =25432 J/mol 频率因子: k 0=8.0178×10-2 变温度下的反应动力学方程为:
J =8.0178×10exp(-25432/RT)·C (4.15)
表4.4 酸岩反应活化能测定结果
-2
0.9739
2) 4#区块T401井酸岩反应活化能的确定
试验岩芯为4#区块T401井岩芯,在不同温度下采用20%胶凝酸反应,试验结果如表4.5和图4.5所示。
表4.5 酸岩反应活化能测定结果
频率因子: J =
3) 6#区块S67井酸岩反应活化能的确定
试验岩芯为6#区块S67井岩芯,在不同温度下采用20%胶凝酸反应,试验结果如表4.6和图4.6所示。
表4.6 酸岩反应活化能测定结果
图4.6 6#区块S67井岩芯反应速度与温度关系曲线
根据试验结果进行线性回归,求得: 反应活化能:Ea =22626 J/mol 频率因子: k 0=3.6119×10-2
变温度下的反应动力学方程为: J =3.6119×10-2exp(-22626/RT)·C 0.8266 (4.17) (3) 酸岩反应氢离子有效传质系数D e 的确定 氢离子有效传质系数是酸压设计的重要参数。酸压时,酸液沿裂缝流动反应,浓度逐渐降低,氢离子有效传质系数D e 将发生变化。要科学地指导酸压施工设计,必须确定氢离子有效传质系数。根据试验数据,利用(4.8)式可计算出酸液氢离子有效传质系数。 试验条件:
试验岩样:3# 区块S47井、4#区块T401井、6#区块S67井岩芯 试验温度:60℃ 试验压力:7MPa 反应时间:120s
反应转速:500rpm 岩样直径:2.5cm
酸液配方:20%HCl+10%XHY-2(胶凝剂) +2% XHY-6(缓蚀剂) +1% XHY-4(助排剂) +1% XHY-7(粘土稳定剂)+1% (XHY-10) 铁稳定剂+2%XHY -9(破乳剂) 1) 3#区块S47井酸岩反应氢离子有效传质系数De 的确定
采用3#区块S47井岩芯,在一定温度下与20%胶凝酸反应,当鲜酸降至一定浓度的余酸时,氢离子有效传质系数De 的试验结果如表4.7所示。
表4.7 胶凝酸配方氢离子有效传质系数测定结果
2) 4#区块T401井酸岩反应氢离子有效传质系数De 的确定
采用4#区块T401井岩芯,在一定温度下与20%胶凝酸反应,当鲜酸降至一定浓度的余酸时,氢离子有效传质系数De 的试验结果如表4.8所示。
表4.8 胶凝酸配方氢离子有效传质系数测定结果
3) 6#区块S67井酸岩反应氢离子有效传质系数De 的确定
采用6#区块S67井岩芯,在一定温度下与20%胶凝酸反应,当鲜酸降至一定浓度的余酸
时,氢离子有效传质系数De 的试验结果如表4.9所示。
表4.9 胶凝酸配方氢离子有效传质系数测定结果
4) 三区块酸岩反应动力学参数对比
不同区块岩石,由于矿物成分的差异,所测定的酸岩反应动力学参数也存在着较为明显的不同,下面列表进行对照,便于施工设计时选用。酸岩反应动力学参数(反应级数、反应速度常数、酸岩反应活化能),H +有效传质系数对比如表4.10。
表4.10 三区块胶凝酸酸岩反应动力学参数对比表(60℃)
表4.11给出了三区块岩芯在不同温度下20%
胶凝酸的氢离子有效传质系数De 值。
表4.11 不同温度下胶凝酸酸岩H +传质系数对比表
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