聚丙烯酰胺对草酸钙结晶的调控作用.pdf

《聚丙烯酰胺对草酸钙结晶的调控作用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、孙海波(大庆煤化公司聚合物一厂聚合物研究所，黑龙江大庆163000)摘要：采用x射线粉末衍射、生化培养及扫描电子显微镜等方法研究聚丙烯酰胺对草酸钙结晶的影响及调控作用，主要分析与讨论草酸钙的结晶与溶液酸碱度、聚丙烯酰及草酸钙过饱和的关系，二水草酸钙在聚丙烯酰胺的影响下会生成晶体，其晶体形态也会随之改变，同时也会改变一水草酸钙的晶体形态。在草酸钙中加入浓度为5．09／L的聚丙烯酰胺，可诱导形成30％(w、w)的草酸钙晶体及较为少见的聚集体，并且使草酸钙晶体的菱角变得圆钝。本文通过分析聚丙烯酰胺中羧基与钙离子的相互作用、聚丙烯酰胺的

2、分子结合、聚丙烯酰胺在不同酸碱度下的水解差异等内容，研究对草酸钙结晶的调控作用。关键词：聚丙烯酰胺；草酸钙；结晶；调控作用草酸钙一般情况下呈白色晶体粉末状，弱酸性，与水和醋酸不相溶，溶于浓盐酸或浓硝酸，遇灼烧会发生化学反应，生成碳酸钙或氧化钙，并具有一定的毒性。在自然界矿物的形成均可通过特殊的反应介质、细胞或有机质在动物体、微生物及植物体内完成，生物矿化是经过界面分子识别、细胞加工、有机大分子预组织、生长调控等措施完成的，而有机基质中无机矿物的生长及成型则是通过立体学匹配、经典匹配、几何匹配等措施完成的，通过各种措施促使生物矿物

3、具有更优异的物理性能和形貌。近几年，相关研究人员受生物矿化的启示，以有机大分子作为模板，在其基础上进行分子操纵，将各种无机功能材料合成为有机材料和生物，本文的研究主要是以聚丙烯酰胺为模板，制定草酸钙有机晶体。+cHf—CH七r—C20NH2图1聚丙烯酰胺分子结构式1实验部分1．1试剂：本次试验中所需试剂为草酸钾、氯化钙、聚丙烯酰胺及二次蒸馏水。1．2仪器：本次试验中所需仪器为扫描电子显微镜、x射线粉末衍射仪、pH仪器及生化培养箱。X射线粉末衍射仪的测试条件为：采用配有40KV，20mA的石墨弯晶单色器进行Cu靶Ka辐射l扫射狭缝

4、为：DS，l。，RS，0，15mmol／L，lo，X射线扫面范围为20为60-650。随后采用x射线粉末衍射光谱进行分析，首先制定一水草酸钙和二水草酸钙的标准反应曲线，然后计算二水草酸钙的质量百分含量。1．3试验方法首先准备不同浓度的聚丙烯酰胺各20．0ml，不断的搅拌聚丙烯酰胺溶液，在搅拌下均匀加入1．0ml浓度为25．0mmol／L的草酸钾溶液，搅拌2min使聚丙烯酰胺与次酸钾溶液均匀相溶，随后加入1．0ml浓度为25．0mmol／L的氯化钙溶液，均匀搅拌后加入二次蒸馏水对混合溶液进行稀释，直至混合溶液容量至25．0ml，最

5、后将其放入温度为37℃的生化培养箱中，使其静置生长1天。1天后就会有晶体出现，将晶体取出在干燥的环境下首先用一般显微镜进行观察，随后用扫描电子显微镜和x射线粉末衍射观察各个晶体的特征。2结果和讨论2．1草酸钙与聚丙烯酰胺浓度的关系当草酸钙的浓度为1．0mmol／L，不添加聚丙烯酰胺及任何化学溶液时，草酸钙会生成聚集状、拉长六边形的叉生草酸钙晶体，通过在x射线粉末衍射定量计算及光谱对照所生成的晶体特征只类似于一水草酸钙晶体特征。实验表明，在上述混合溶液中加入不同浓度的聚丙烯酰胺后，草酸钙晶体的尺寸、晶相及晶状都会随之发生变化，此结

6、果可以说明聚丙烯酰胺的浓度对草酸钙结晶有一定的调控作用。首先在以上溶液中加入浓度为5．0e扎的聚丙烯酰胺后，六边形的一水草酸钙晶体的棱角变得圆钝，并且晶状变得如花生状。发生此变化主要是因为聚丙烯酰胺发生水解形成羧酸根离子，离子间相互排斥使聚丙烯酰胺分子呈舒展状态，从而使聚丙烯酰胺分子与一水草酸钙中的钙离子发生发应，使一水草酸钙的钙离子离解平衡，并不断的溶解钙离子，被溶解的钙离子沉积在一水草酸钙表面，从而产生棱角圆钝的六边形晶体。由于聚丙烯酰胺发生水解后可抑制二水草酸钙晶体正电荷晶面的生长，而未被水解的聚丙烯酰胺则会沉积在一水草酸

7、钙不带电荷的晶面，并抑制其正常生长，未被抑制的晶面则会正常生长，从而形成花生状的一水草酸钙。用x射线粉末衍射定量计算其结果为，添加聚丙烯酰胺溶液所形成的一水草酸钙晶体衍射峰比未添加聚丙烯酰胺的晶体衍射峰强度大。惩≥一争一@囤U-'，图2一水草酸钙的晶体变化模拟图实验结果显示，向溶液中不断的增加聚丙烯酰胺的浓度，二水草酸钙的含量也会随之增加，聚丙烯酰胺在抑制一水草酸钙生长的同时促进了二水草酸钙的形成，引起这种变化的主要原因是，随着聚丙烯酰胺浓度的增加，溶液中的羧基根离子增加，并不断的与钙离子发生反应，从而形成较多的核位点，在核位点

8、基础上会形成较多尺寸小表面的晶体，在反应过程中这些晶体会聚集在一起，降低表面能，增加其稳定性，从而诱导生成二水草酸钙。(下转第133页)2015年9月化工彳醒I131智能控制技术包括以下几方面，模糊控制、专家系统以及神经网络。应该依据实际的采煤情况，自动化控制大