范文一：扩散作用和渗透作用

擴滲-P.1

擴散作用和滲透作用

I. 擴散作用 ( diffusion )

- 擴散作用是指份子從 ____ 濃度的區域移向低濃度的區域的淨移動作用(net

movement) 。這種份子的移動是順著 __________ (concentration gradient) 而

進行的。擴散作用是 ______的;就是說,細胞利用擴散作用來運輸物質是 ______消耗能量的。

- 籍著這個作用,細胞能從它們的周圍獲得或排散細小的份子:

例:氧、葡萄糖、二氧化碳和水份子等物質,會溶解在人體血液中並和細胞交換

例:阿米巴變形虫的排泄作用和呼吸作用都是倚賴擴散作用

II. 透析作用 ( dialysis )

-透析作用是粒子利用擴散作用通過一層半滲透的薄膜 (semi-permeable membrane):

例:葡萄糖在小腸裏被吸收到血液中

II. 主動運輸 ( active transport )

- 如粒子的移動是與 __________ 相反;例如粒子由 ____ 濃度區域移動到 ____ 濃度區域

時;______是會被消耗以抗拒濃度差的。

例:在小腸吸收食物的過程中,能量一定會被消耗才可以將食物粒子從低濃度區域拉到高

濃度區域。

IV. 滲透作用 ( osmosis )

- 滲透作用是 _________ 通過一層半滲透性膜,由 _____ 濃度區域到 _____ 濃度區域

的移動。

- 一般半滲透性膜:

細胞膜 ( cell membrane )

透析管 ( dialysis tubing )

植物纖維 ( plant tissue )

- 當兩種溶液由一層半滲透性膜分隔,只有水的份子可通過。

- 這兩種溶液的 _______ 會影響水份子移動的速度和方向。

- _______有最高的水潛能。

- 溶液的濃度與它的水潛能成反比,即是,溶液的濃度越高,它的水潛能就越 _____。

- 水份子會從___水潛能區域(region of high water potential) 移動到 _____ 水潛能區域。

- 所以,經過滲透作用,水份子會從純水移動到溶液;而水份子會從 ________ 溶液移動

到 ______ 溶液。

- 兩種溶液中,水潛能的差距會決定水份子移動的速度。

擴滲 - P.2

V. 植物細胞

- 在低滲溶液、等滲溶液、高滲溶液中,植物細胞的變化。

A. 低滲溶液 ( hypotonic solution )

- 具有的水潛能較細胞質為 _____,即是溶液的濃度較細胞質為低。

- 因為滲透作用,水份子會由 _____________ 移動到 _______。

- 細胞會出現 _______ ( turgid )。

- 當水份進入細胞時,細胞質便會膨脹和壓向細胞壁。由於細胞壁

是硬的,它會阻止細胞繼續膨脹和使細胞中產生一種壓力,此時

細胞被稱為硬脹。

- 當細胞壁再不能伸展時,細胞便會停止繼續膨脹,細胞內產生的

壓力變得很大,足以阻止更多的水份進入細胞,此時的細胞處於

完全硬脹的狀態。

B. 等滲溶液 (isotonic solution)

- 是具有與細胞質 _____水潛能的溶液。

- 溶液與細胞質有相等的濃度。

- 水份子從溶液進入細胞的速度等如水份子從溶液進入細胞的速度;所以,細胞的大小與

形狀 _______ 改變。

C. 高滲溶液 (hypertonic)

- 是具有較細胞質的水潛能為 ______ 的溶液,或是濃度較細胞質為 ______ 的溶液。

- 因為滲透作用,水份子會由 _______ 移動到 ______________。

- _____________ (plasmolysis) 會發生而細胞變得柔軟及處於 _________ ( flaccid )狀態。

- 當水份離開植物細胞時,細胞內的壓力會不斷地一減小,最後細胞膜和細胞質會縮離細胞

壁。

- 在顯微鏡下,細胞處在質壁分離狀態。

- 細胞失去硬脹度,變成軟縮。

VI. 動物細胞

- 在低滲溶液、等滲溶液、高滲溶液中,動物細胞的變化。

A. 低滲溶液 ( hypotonic solution )

- 水份子 _______ 細胞。

- 細胞質體積增大。

- 當胞膜不能再抵抗膨脹力時,細胞會 ________。

擴滲 - P.3

B. 等滲溶液 (isotonic solution)

- 水份子從溶液進入細胞的速度 _________ 水份子從細胞進入溶液的速度。

- 所以,細胞的大小與形狀沒有改變。

C. 高滲溶液 (hypertonic solution)

- 水份子________細胞。

- 細胞質體積減小。

- 細胞會變得萎縮。

實驗:紅血球在鹽水中的變化。

準備:

結果:

擴滲 - P.4

VII. 滲透作用對動植物的重要性

- 動物細胞沒有________,所以它們是較易受到外界溶液濃度的影響。

- 滲透調節 (osmoregulation) 是十分重要。

例:哺乳類動物會倚靠腎臟作出滲透調節的功能。

- 在植物中,硬脹力是草本植物,木本植物幼苗和樹葉的主要支撐力,可以令牠們可直立在

地上。

實驗:薯條在不同濃度的溶液中,長度與重量的改變。

實驗:植物利用硬脹力作為支撐。

范文二：渗透与自由扩散

渗透作用是宏观的，发生的条件是半透膜和细胞内外的浓度差

而自由扩散属于物质的跨膜运输，是物质通过细胞膜出入的方式，应该是微观的 自由扩散是物质通过质膜进出细胞的方式之一。物质从高浓度一侧通过质膜向低浓度一侧的扩散，不需要载体也不消耗能量。物质的自由扩散速度，与物质的脂溶性程度、膜两侧溶质浓度差、溶质分子大小和电荷性质等有关。由于脂类双分子层构成质膜的基本骨架，脂溶性物质能够溶于膜脂内，因此能优先通过细胞膜进出细胞。大量实验表明，许多物质通过质膜的扩散速度都与其脂溶性程度成正比。水几乎不溶于脂，水分子可以经过质膜上的小孔自由进出细胞。但是，水和脂溶性物质分子的移动方向和速度，决定于浓度梯度。物质的扩散取决于浓度梯度，溶质浓度差愈大，扩散速度愈快。此外，某些溶于水的无机离子也能通过自由扩散进出细胞，它们不但受浓度梯度的影响，还受电荷性质的制约。细胞内有一些浓度高又不能扩散出细胞的阴离子，因此，带正电荷的离子较易进入细胞，带负电荷的离子则较难进入细胞。

渗透吸水是植物细胞吸水的一种方式。具有液泡的细胞主要靠渗透作用吸水。渗透作用是溶剂分子通过半透膜的扩散作用。在长颈漏斗口上紧扎着一块半透膜，漏斗内装有蔗糖溶液，将漏斗倒置于盛有纯水的烧杯中，开始漏斗内外液面相等。由于纯水的水势高，蔗糖液的水势低，所以烧杯中的水就会通过半透膜向漏斗内移动，漏斗内液面上升。溶液上升到一定高度后就不再上升。这一现象就是渗透作用。因此渗透作用是水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。渗透作用的发生需要有两个条件：一是半透膜，一是半透膜两边有水势差（或渗透压）。成熟的细胞含有大液泡，液泡中有一定浓度的细胞液，液泡外是原生质层，在讨论细胞吸水时，常把它当作一半透膜。这样一个细胞放在水或溶液中时，如果原生质层两边有水势差，就具备了进行渗透作用的条件。当外界溶液水势高于细胞液的水势时，细胞就通过渗透作用吸水。一般情况下，土壤溶液的水势是比较高的，因此根系可从土壤中吸水。但当外界溶液水势低于细胞液的水势时（如一次施用过量的化肥），细胞不仅不能从外界吸水，反会使细胞中的水分外流，从而造成对植物不利的影响。由于一株植物的全身细胞大都是成熟细胞，所以植物吸水，以渗透吸水为主。 白色体是指囊状结构内，不含色素的物质，有色体是有含色素囊状结构，什么色素的就是什么色体。液泡中有色素，所以不算白色体有色体有色体是含有色素的质体。叶绿体也是有色质体，但习惯上将叶绿体以外的有色质体叫做有色体或杂色体。有色体主要功能是积累淀粉和脂类。 1．叶绿体叶

绿体是含有叶绿素的质体，主要存在于植物体绿色部分的薄壁组织细胞中，是绿色植物进行光合作用的场所，因而是重要的质体。

2．有色体有色体是含有色素的质体。叶绿体也是有色质体，但习惯上将叶绿体以外的有色质体叫做有色体或杂色体。

有色体内含有叶黄素和胡萝卜素，呈红色或橙黄色。它存在于花瓣和果实中，在番茄和辣椒（红色）果肉细胞中可以看到。有色体主要功能是积累淀粉和脂类。

3．白色体白色体不含可见色素，也叫无色体。在贮藏组织细胞内的白色体上，常积累淀粉或蛋白质，形成比它原来体积大很多倍的淀粉和糊粉粒，成了细胞里的贮藏物质。白色体在积累淀粉时，先从一处开始形成一个核心叫做脐，以后围绕核继续累积，形成围绕脐的同心轮纹。由于一天内日照有强弱、温度有高低，往往使淀粉粒出现偏心轮纹。如观察马铃薯淀粉粒，可以看到。

有些细胞的白色体含有无色的原叶绿素，见光后可转变成叶绿素，白色体变绿，所以有人认为白色体也能变成叶绿体。

范文三：1-18-2自由扩散和渗透吸水有什么区别？

1-18-2

自由扩散和渗透吸水有什么区别？

徐以润 江苏省灌南县高级中学（222500）

自由扩散是物质通过质膜进出细胞的方式之一。物质从高浓度一侧通过质膜向低浓度一侧的扩散，自由扩散也不需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量。物质的自由扩散速度，与物质的脂溶性程度、膜两侧溶质浓度差、溶质分子大小和电荷性质等有关。由于脂类双分子层构成质膜的基本骨架，脂溶性物质能够溶于膜脂内，因此能优先通过细胞膜进出细胞。大量实验表明，许多物质通过质膜的扩散速度都与其脂溶性程度成正比。水几乎不溶于脂，水分子可以经过质膜上的小孔自由进出细胞。但是，水和脂溶性物质分子的移动方向和速度，决定于浓度梯度。物质的扩散取决于浓度梯度，溶质浓度差愈大，扩散速度愈快。此外，某些溶于水的无机离子也能通过自由扩散进出细胞，它们不但受浓度梯度的影响，还受电荷性质的制约。细胞内有一些浓度高又不能扩散出细胞的阴离子，因此，带正电荷的离子较易进入细胞，带负电荷的离子则较难进入细胞。自由扩散是一种简单的运输方式。这种方式与主动运输相比，叫做被动运输。 进行自由扩散常见的物质：①气体：CO2\O2 ②脂质类：甘油，脂肪酸（相似相容） ③小分子有机物：乙醇、苯、尿素

渗透吸水是植物细胞吸水的一种方式。具有液泡的细胞主要靠渗透作用吸水。渗透作用是溶剂分子通过半透膜的扩散作用。在长颈漏斗口上紧扎着一块半透膜，漏斗内装有蔗糖溶液，将漏斗倒置于盛有纯水的烧杯中，开始漏斗内外液面相等。由于纯水的水势高，蔗糖液的水势低，所以烧杯中的水就会通过半透膜向漏斗内移动，漏斗内液面上升。溶液上升到一定高度后就不再上升。这一现象就是渗透作用。因此渗透作用是水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。渗透作用的发生需要有两个条件：一是半透膜，一是半透膜两边有水势差。成熟的细胞含有大液泡，液泡中有一定浓度的细胞液，液泡外是原生质层，在讨论细胞吸水时，常把它当作一半透膜。这样一个细胞放在水或溶液中时，如果原生质层两边有水势差，就具备了进行渗透作用的条件。当外界溶液水势高于细胞液的水势时，细胞就通过渗透作用吸水。一般情况下，土壤溶液的水势是比较高的，因此根系可从土壤中吸水。但当外界溶液水势低于细胞液的水势时（如一次施用过量的化肥），细胞不仅不能从外界吸水，反会使细胞中的水分外流，从而造成对植物不利的影响。由于一株植物的全身细胞大都是成熟细胞，所以植物吸水，以渗透吸水为主。

范文四：Osmosis and Diffusion渗透和扩散

Osmosis and Diffusion

1. Define Diffusion:

2. One example that Mr. Jeffery used in class to explain diffusion was

_______________.

3. All living things need water in order to survive. All cells are surrounded by and

filled with fluids that are made up of mostly water.

The diffusion of water across a cell membrane is called osmosis. Not all things

are allowed to pass through the cell membrane.

4. Pure water has the highest possible concentration of water particles. To lower

the concentration you would add something to it such as _______________.

5. Water molecules will move from areas of _________ concentration to areas of

_________ concentration.

6. Example: The following two pictures are of two jars of water separated by a

barrier. The side with the higher concentration will try to balance itself with the

lower side to make the concentrations more equal.

** In osmosis the water particles move to where they are ______ more/less concentrated.

7.Example: Draw a picture of what a blood cell might look like in each of the two different conditions.

- a blood cell dripped into pure water. - A blood cell found in normal

conditions.

8. Thinking of the two different conditions above, what would happen if you placed a grape in a dish mixed with a large amount of salt? Why?

Demonstration

Description: The two jars are filled with two different kinds of solutions. Each of the Jars has a certain concentration. You will need to determine what will happen to each of Two different jars.

Question:

Hypothesis: I think that …

Summary:

范文五：微波作用下磷酸和硫酸的扩散渗透性研究

微波作用下磷酸和硫酸的扩散渗透性研究

1, 2 1 2 2 1 汤建伟, 钟本和, 许秀成, 张宝林, 张允湘, 何大 2超 ()1. 四川大学 化工学院, 四川 成都 610065; 2. 郑州大学 化工学院, 河南 郑州 450002

[ 关键词 ] 微波; 磷酸; 硫酸; 扩散; 渗透; 研究 + [ 摘 要 ] 通过微波和加热非等温条件下的磷酸分子和硫酸的 渗透性实验对比, 发现微波作用不仅存在“热 H

效应”, 而且也有“非热效应”, 微波场提高了酸分子的电离程度, 因而促进了酸分子或离子在固体介质中的扩散渗透

能力。 这一特性或许对过磷酸钙生成反应速率的提高有积极意义。

() 0008 04 [ 中图分类号 ] TQ 442. 11 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1007 6220 200303

Studyo n d if f us ion perm eab il ity of PA an d SA un der the ac t ion of m icrowav e

1, 2 1 2 2 1 2, , , , , TANG J ian w e iZHON GB en heXU X iu chengZHAN G Bao linZHANG Yun x iangH E D a chao ()1. S ich u an U n iv e rs ity , C h eng d u , S ich u an 610065, C h ina; 2. Z h eng z h ou U n iv e rs ity , Z h eng z h ou , H enan 450002, C h ina

() () : ; ; ; ; ; Key word sm ic row avep ho sp ho r ic ac id PA su lfu r ic ac id SA d iffu sio np e rm eab ilitystu dy +: A bstra c tB y co n t ra st o f exp e r im en t s o n th e d iffu sio n p e rm eab ility o f m o lecu le s in p ho sp ho r ic ac id o r H

, io n s in su lfu r ic ac id u n de r th e ac t io n o f m ic row ave o r h ea t in g w ith no n iso th e rm a l co n d it io n th e re su lt s

show th a t th e re a re th e rm a l an d no n th e rm a l effec t s u n de r th e ac t io n o f m ic row ave, w h ich b r in g s a st ro n g + ?e lec t ro ly t ic d isso c ia t io n o f ac id an d re su lt s in h igh cap ac ity o f th e d iffu sio n p e rm eab ility o f m o lecu le sH

. io n s to so lid agen tT h e ch a rac te r ist ic m ay b e h e lp fu l to im p ro ve th e reac t ive ra te fo r th e p ro du c t io n o f .SSP

2+ 2- 众所周知, 过磷酸钙生成反应分 2 阶段进行, 第 浆中的 SO 4 、C a却很多, 溶液的过饱和度大, 结

+ 1 阶段的反应式如下:( ) 晶 速度快; 又由于 离子半径小, 步骤 1的扩散 H

() 2+ 5+ 10C a5 PO 43F H 2SO 4H 2O ()速度也快; 而溶解速度最慢的是步骤 3。 1 6+ 10? ?+ 2?H 3PO 4C aSO 4H 2O H F 1 2+ 2 因为 C a的扩散速度慢, C aSO 4 ? H 2O 的结 2 这是 1 个多相、放热、不可逆反应。1 种液相与 1 晶主要在磷矿表面形成。利用电子显微镜可观察到, 种固相反应, 生成另一种液相与另一种固相, 并伴有

硫酸钙微晶体最初在磷矿表面形成彼此孤立的小突 气体逸出。

点。 随着溶解过程的进行, 微晶先将磷矿表面的空 湿磨后的磷矿粉在混合器中的溶解过程经历如

穴、裂缝处填满, 并逐渐在磷矿表面扩展, 形成 1 层 下主要步骤:

1 + 2+ + 2-4 ? 2结晶膜。该膜对 向内扩散, 、C aSO O H C a H ( ) 向磷矿表面润湿层 1料浆中的 H 、SO 4 2 - H 2 PO 4 向外扩散均产生附加的阻力。当生成的结晶 扩散;

+ 膜致密, 对离子扩散的透过性差时, 可导致溶解过程 ()2 H 与磷矿表面的碱 扩散至磷矿表面的

2+ 中止。这种透过性差的膜又称为“钝化膜”; 当生成的 性 成分 C aO 、M gO 等反应。 磷矿溶解, 生成 C a、

2+ - 结晶膜结构疏松, 对离子扩散的透过性好, 称为“可 、等离子, 并逸出 、等气体; M gH 2 PO 4 H FCO 2

2+ 2+ - 透性膜”。 某些厂过磷酸钙成品分解率低, 在普通显 ()磷矿表面的 C a、M g、H 2 PO 4 等离子, 3

微镜下放大 100 倍, 也可看到过磷酸钙成品中存在 扩散通过磷矿周围的液膜, 并向液相主体扩散;

2+ 2- 许多被硫酸钙结晶包裹的, 未分解完全的磷矿。可以 ( )4 C a在液相中与 SO 4 结合, 生成 C aSO 4 1 ? 2结晶。H O [ 收稿日期 ] 2003 01 22 2 ( ) [ 作者简介 ] 汤建伟 1964 , 男, 广东梅州人, 四川大学化工学 ( ) 研究表明: 步骤 2类似于酸碱中和反应, 反应 院博士生, 郑州大学化工学院副教授, 磷肥与复肥研究所副所长, 主 () 速度很快; 步骤 4, 由于硫酸钙的溶解度很小, 而料要从事微波磷化工研究开发。

( )[ 基金项目 ] 河南省自然科学基金项目 011031400

2003 年

第 18 卷第 3 期 ?9? 汤建伟等 微波作用下磷酸和硫酸的扩散渗透性研究 认为, 生成可透性硫酸钙结晶膜是确定混合器最佳 , 它是将反应器直接放入微波 非等温渗透实验装置

腔中, 通过在计算机上设定微波辐射功率和时间, 以 工况的依据。 当磷矿分解率达 70% 左右时, 过磷酸 控制微波反应器中的反应液始终处于恒定功率条件 钙生成的第 1 阶段反应完成, 这时“鲜钙”大约含有

() 占质量 57% 的硫酸钙结晶, 25% 的磷酸溶液, 18%下; 图 2 是程序升温渗透实验装置, 由程序升 控温

未反应的磷矿, 开始第 2 阶段反应, 其反应式为仪和夹套式电炉组成。

() C aPO F + 2H PO + 5H O5 43342

() 5C a H 2PO 42?H 2O + H F ? + 第 2 阶段反应中, 磷酸的 [] 必需渗透穿过磷 H

矿表面大量覆盖的硫酸钙结晶层, 才能到达尚未反

应完全的磷矿表面。 因此, 第 2 阶段的反应速度受 + + () []浓度及 扩散 渗透速度控制。 研究增加磷 H H + + 酸溶液中 的离解程度及强化 渗透能力就可 H H

能加速过磷酸钙生成反应的速度。

开发过磷酸钙生产新工艺, 采用新技术改造传

统产业, 需开展某些基础性研究。本文拟研究微波电

() 磁场对硫酸 或磷酸分解磷矿的液固化学反应速率

的影响, 探讨微波电磁场对液体反应物在固相扩散

渗透过程中的作用, 从而弄清微波对液固反应的微

观作用机理。

() 在对照 无微波场且程序升温条件下和恒定微

( ) 波功率场作用下, 1采用放射性核素示踪技术, 对

( 磷酸溶液体系的 分子渗透性进行研究 分子 H 3 PO 4

) () 渗透性研究; 2采用常规酸碱滴定法, 对硫酸溶液 + ( ) 体 系的 渗透性进行研究 离子渗透性研究, 从 H

而探讨恒定微波功率作用下促进磷矿分解反应的微

观机理。 13 实验步骤和分析 ?

实验 1: 准确称取 5 g 经预先筛 分 的 0. 147, 1 实验部分

) ( ) (0. 175 mm - 80+ 100 目的硫酸钙 分析纯, 然后 11 原料 ? 将其装入在一定高度开有 2 个对称取样口的渗透 硫酸 (分析纯, 98% ) ; 磷酸 (分析纯, 85% ) ; 硫酸

32 32 (取样玻璃管中 管下部用耐酸滤布封好, 管侧部取样 钙 ( 分析纯) ; 5分子筛; 示踪剂 (? A P N a2H PO 4

)口用胶带封好。 为保证取样高度和装填密度一致, 2溶液)。 H 2O

重复前述步骤, 准备若干个具有同样高度取样口并 12 实验仪器和装置 ? ( ) 装有同等硫酸钙 分析纯粉末高度的渗透 取样玻

() 璃直管备用, 或准确称取若干份 10 颗 随机选出经

) ( 预先筛分的< 0.="" 833="" -="" 20="" 目的分子筛球形颗="" mm="">

粒, 并放入三颈瓶中备用。 对分子渗透性研究, 需配

( 程控微波源 含微 制 200 、质量分数 40% 的 溶液, 并加实验仪器: 高稳定功率 1 kW m lP 2O 5 H 3 PO 4

) 波反应器、计算机控制系统, 电子科技大学制; 程序 32 32 () 溶液备 入 1, 2 滴 P 示踪剂 N a2H PO 4 ?2H 2O ( ) 升温控制装置 含电加热套, 河南思达电子技术公 用; 对离子渗透性研究, 需配制 300 m l、60% 质量分 ( ) 自动定标器 含闪烁探头计数器, 408 司 制; H F 数的硫酸溶液备用, 调节程控微波源辐射功率及反 北京核分析仪器厂; 500 m l 三颈瓶; 渗透 取样玻璃 应时间参数以控制微波反应器的条件。 将装有硫酸 直管, 自制; 分析天平。 ( ) ( )钙 分析纯粉末的渗透 取样玻璃直管 有定位箍 用于分子或离子渗透实验的容器为 500 m l 的 , 并放入微波反应器中, 再将配 插入三颈瓶的中间口三颈瓶, 其 2 个边口分别用于测温和加料, 中间口用 好的磷酸或硫酸溶液通过预热达到相同的初始温度于放置装有一定高度和一定质量硫酸钙的渗透 取 ( ) 20?后倒入三颈瓶中, 同时按下计时器并开启微 ( ) 管下部用耐酸滤布封好, 或在三颈瓶 样玻璃直管 波反应器。 到达设定的时间后迅速插入温度计并记 中放入已称量的若干颗同粒径的分子筛, 三颈瓶内 录溶液温度, 然后取出盛有磷酸或硫酸溶液的三颈 盛有一定体积和浓度的待测磷酸或硫酸溶液。 实验 瓶, 在室温下冷却一段时间后取样分析。 装置如图 1 和图 2 所示, 图 1 是能够施加微波场的

2003 年

第 18 卷第 3 期 ?10? 磷 肥 与 复 肥

表 1 硫酸钙粉末的渗透示踪分析 () 分析: 将装有硫酸钙 分析纯粉末的渗透 取样

玻璃直管取出, 揭开管侧部取样口胶带并用取样勺 时间 微波 程升 时间 微波 程升 ??????1111 ) ( )) ( )( ( m in # ?g # ?g m in # ?g # ?g 取出少许硫酸钙试样, 置于分析天平上称量, 再用 60 14 581. 92 12 367. 55 120 8 843. 72 15 256. 71 () 408 自动定标器做记数分析 重复测定 30 次, FH

75 15 826. 39 12 392. 33 135 12 336. 19 11 549. 10 ( ) 取平均值并换算成单位质量的辐射计数 # ?g ; 对 90 10 651. 93 13 059. 60 150 12 496. 04 12 437. 50 于分子筛载体, 将渗透处理过的分子筛颗粒从三颈 105 9 091. 42 14 103. 23

平底烧瓶酸溶液中过滤取出, 随即放入烧杯中浸泡、

本实验反映了微波后的溶液对多孔固体粉末的 取出、抽滤并用蒸馏水洗涤以去除分子筛颗粒表面 扩散润湿作用及微波场撤消后的介电弛豫作用。 从 的放射性吸附物后, 用 自动定标器做记数 408 FH

表 1 看出: () 分析 重复测定 30 次, 以后步骤同上。

()1 微波后的磷酸在 75 m in 后达到渗透最大 为比较微波和加热对渗透过程的不同影响, 设

值, 而程序升温加热却要到 120 m in 后才达到渗透 计了与上述微波实验相对照的程序升温实验。 根据

最大值, 2 个渗透最大值数值接近。 从在同一时刻, 上述微波实验所得到反应体系温升与时间的关系,

扩散到同样高度的多孔固体粉末的不同计数, 或达 () 将其输入程序升 控温仪表中, 整定各控制参数, 使

到同样的渗透最大值, 需要不同的时间来看, 微波作 程序升温曲线能较好地模拟微波升温曲线。 待程序

用明显提高了分子的扩散渗透速度。 ( ) 升 控温装置调试完成后, 仿照微波实验步骤重新

()2 无论微波作用, 还是程序升温, 在扩散渗 进行实验和分析。 不同之处在于此时三颈瓶反应器

透达到了最大值之后, 示踪值就逐渐降低, 这主要是 是放置于夹套式电炉中, 体系升温完全依靠程序升

当渗透达到最大值后, 由于润湿过程已经完成, 改变 () 控温电炉加热来实现。

了固体粉末之间微孔结构, 在重力作用下, 渗入粉末 实验 2: 按照实验 1 步骤, 准备若干个具有同样

间毛细管中的溶液又开始向溶液主体回流, 示踪值 () 高度取样口并装有同等硫酸钙 分析纯粉末高度的 就逐渐开始下降。 渗透 取样玻璃直管备用。量取 100 、质量 m lH 2 SO 4

( )微波作用和程序升温下渗透的平均值是 3 分数 60% 的硫酸溶液倒入反应器中, 选择微波 100

11 614. 88 # ?g, 13 023. 72 # ?g , 标 准 偏 差 分 别 是 功率, 同样在微波和对应的程序升温条件下, 将 W 2 479. 39 # ?, 1 164. 98 # ?, 表明在 60, 150 ggm in( ) 装有硫酸钙 分析纯粉末的渗透 取样玻璃直管放

范围, 程序升温是一个渐进式的扩散润湿过程, 渗透 , 再将反应器辐射或加热升温一段时 入该反应器中

平均值与渗透最大值差异不大, 渗透围绕着平衡值 间 (3 , 5 , 8 和 10 ) 取出。 m in m in m in m in 小幅波动, 而微波作用下在其扩散过程提速后, 由于 () 分析: 将装有硫酸钙 分析纯粉末的渗透 取样

固体粉末之间微孔结构发生改变, 导致渗透达到最 玻璃直管从反应器中取出, 揭开管侧部取样口胶带

并用取样勺取出少许硫酸钙试样, 置于分析天平上 大值后, 经过较大震荡才逐渐达到稳定平衡。 称量, 然后转移到烧杯中, 加入 100 蒸馏水搅拌 m l ( )4 在 150 m in 后, 2 个 渗 透 平 衡 值 数 值 接 浸提, 静置一段时间后, 得到澄清液和沉积于底部的 近, 表明向溶液主体回流的已渗入毛细管中的溶液 硫酸钙固体, 用移液管移出 10 澄清液, 再用标准 m l + 与溶液主体逐渐达到平衡后就不再有大的变化, 微 溶液滴定, 计算出 的浓度, 将微波和程序 N aO H H + + 升温 2 种情况下的 浓度值相比, 从而表征 的 H H 波作用的体系在一定时间后已与常规作用体系无太 渗透能力。 大差异, 微波的影响逐渐消除。

2 结果与讨论 ( )5 微波作用下示踪值从最高值下降到平衡 21 硫酸钙粉末的渗透示踪分析 ?() 值的转变过程经历 75 m in 75, 150 m in , 而 0 程序

由实验 1, 200 m l、P 2O 5 质量分数 40% 的 H 3 PO 4 升温条件下转变过程经历 30 ( 120, 150 ) , m in m in 32 溶液 ( 含示踪剂) , 初始温度 20?, 微波功率 200 P 表明微波作用下的磷酸分子在毛细管中向溶液主体 , 辐 射 时 间 10 , 经 微 波 辐 射 作 用 后 升 温 到 W m in 回流过程中的反向迁移阻力较大, 正向渗透能力较

80?, 在室温下冷却放置 60、75、90、105、120、135 和高, 此现象也进一步表明了微波对溶液分子的特殊 150 后取样分析, 并换算成单位质量的辐射数 m in 作用。

( )6 微波和程升 2 组数据是在相同升温速率

) (, 产生的这些差异表明, 微波与纯粹的加 条件下测得# ?g; 模拟微波的升温速率, 在程序升温控制装置

热过程并不完全一致, 有其“非热效应”特殊性存在,上, 按上述条件重复实验并分析, 结果见表 1。

2003 年

第 18 卷第 3 期 ?11? 汤建伟等 微波作用下磷酸和硫酸的扩散渗透性研究

差异缩小。 在微波场撤除后, 其残留作用仍要持续一段时间后

+ 才能消除。23 的渗透能力分析H ? 由实验 2 得到的微波和对应程序升温作用下的 22 分子筛的渗透示踪分析 ?+ 浓度的比值 如图 3 所示。 溶 液 H R 200 m l、P 2O 5 质 量 分 数 40% 的 H 3 PO 4

32 ( ) 含P 示踪剂, 初始温度 20?, 微波功率 100 W ,

辐射时间分别为 5, 8, 10 和 12 , 经微波辐射作 m in

用后溶液升温, 辐射到一定时间后, 将分子筛取出,

放入盛有 150 蒸馏水中浸泡 10 , 经抽滤洗涤 m l m in

3 次后用自动定标器分析, 并换算成单位质量的辐

() 射数 # ?模拟微波的升温速率, 在程序升温控制; g

装置上, 按上述条件重复实验并分析, 结果见表 2。

表 2 分子筛的渗透示踪分析 + ( ) 从图 3 可以看出: 1H 质量分数的比值 R 都 程升 微波??时间 温度 相对渗透率 ???+ 11大于 1, 表明微波作用下, 的渗透能力明显要高 H ( )( )? # ?g # ?g % m in + ( ) 于程序升温加热条件下的 的渗透能力; 2随着H 5 45 358. 88 259. 87 72. 41 + 8 59 209. 38 123. 66 59. 06 时间的延长, 微波与程序升温加热条件下的 的 H 10 74 303. 43 150. 52 49. 61 渗透能力的差异有继续扩大的趋势。 12 79 369. 02 311. 74 84. 48 该实验证明了微波存在“非热效应”, 微波作用

+ 促进了 溶液 的电离, 随着微波辐射时间 本实验反映了微波和加热在升温速率相同的条 H 2 SO 4 H

+ 分子筛孔径相匹配下 的延长, 溶液中 的电离程度逐渐加深, 同 件下, 溶液中的分子对与 5A H 2 SO 4 H

+ 毛细管的渗透作用。 从表 2 看出: 时微波也强化了 的渗透能力。H

( )微波作用下的渗透值均高于加热条件下 1 3 结论

( )的渗透值; 1 微波作用与加热作用对介质渗透的影响

()2 在微波辐射功率一定的条件下, 相对渗透 不同, 微波作用既有“热效应”, 也有“非热效应”。

() ()率 程升渗透值微波渗透值随着辐射时间的延?2 微波作用与加热作用比较, 提高了分子的 长, 活度和自由运动的分子数目, 同时也促进了磷酸分 先减小后又上升, 表明约 10 , 两者的渗透值差 m in 子的电离程度, 因而促进了磷酸分子或离子在多孔 别最大。 介质和分子筛中的渗透能力。

可以认为, 由于微波作用, 破坏了极性分子间的 ( )3 随着微波辐射时间增加和溶液温度逐渐 氢键作用, 由氢键形成的分子集团的减少使单个分 升高, 微波作用与加热作用所产生的渗透特性差异 子的独立运动能力增强, 提高了分子的活度和自由 已经由热效应所掩盖, 这种“非热效应”所产生的特 运动的分子数目, 也减小了每个运动单元的体积。同 性差异也就逐渐不明显。

时微波作用也促进了磷酸分子的电离程度, 这些都 本研究表明: 借助微波的辐射作用, 有可能加速促进了磷酸分子在分子筛中的渗透能力。因此, 在微 过磷酸钙的生成反应速度, 在新工艺过程的特定阶 波开始作用的一段时间内, 随着辐射时间增加, 渗透 段, 以微波处理反应料浆, 有可能缩短过磷酸钙生产 作用也逐渐增强, 微波与加热作用的渗透差异也呈 的熟化期。

现扩大的趋势。 然而, 随着辐射时间延长, 微波的热

[ 参考文献 ] 效应作用逐渐明显, 溶液温度不断升高, 微波所产生

的上述一些“非热效应”特性差异, 已经由热效应取 1 顾惕人, 等. 界面化学[M . 北京: 科学出版社, 1999. 代, 因此, 其“非热效应”特性差异也就不很明显了。 汤建伟, 等. 微波作用下的结晶过程分析[J . 化工矿物与加工, 2 ( ) 2002, 31 11: 7 11. 从该实验得到这样一个规律: 对同温度下的磷 汤建伟, 等. 微波作用下促进磷矿分解反应的研究 [ J . 化工矿 3 物与加工, 2001, 30 ( 5) : 13 17. 酸溶液, 在较低温度范围内, 微波和加热作用下的渗

透能力表现出较大差异, 在较高温度下, 其渗透能力

转载请注明出处范文大全网 » 扩散作用和渗透作用