分析据题意：
（NH4）2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O+2NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3
可见，混合物里（NH4）2SO4和NH4Cl中的氮元素经以上化学反应全部转移到生成的NH3中。所以，氨气中所含氮元素与混合物中的氮元素质量守恒。
解分析题意可得：氨气中所含氮元素的质量即为混合物中氮元素的质量
×100%= ×100%=23.1%
答混合物中氮元素的的质量分数为23.1%。
例2CO和CO2的混合气体中，含氧64%。将混合气体5g通过足量的灼热的CuO,充分反应后，气体全部通入足量的澄清石灰水中，得到白色沉淀的质量是多少？
分析据题意：混合物中的CO发生以下反应
CO+CuO Cu+CO2
生成的CO2连同原混合气体中的CO2一起与石灰水中的Ca(OH)2发生反应
CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O
可见，原混合气体中的碳元素的质量与生成的白色沉淀中的碳元素的质量是守恒的。
解分析题意可得：混合气体中碳元素的质量等于白色沉淀CaCO3中碳元素的质量
设：白色沉淀的质量为x
5g×(1-64%)=x ×100%
即：5g×36%=x ×100%
解得：x=15g
答得到白色沉淀的质量是15g。
例3将Cu和Cu(OH)2的混合物在空气中加强热，Cu完全被氧化，Cu（OH）2完全分解。如反应前后固体的质量相等，计算原混合物中铜元素的质量分数。
分析据题意：2Cu+O2 2CuO
Cu(OH)2 CuO+H2O
由以上反应可以分析出：反应后生成的CuO中的铜元素的质量即为原混合物中铜元素的质量
解分析题意可得：反应后生成的CuO中Cu元素的质量等于原混合物中Cu元素的质量
又反应前后固体物质的质量相等,所以设生成的CuO的质量为M，则原混合物的质量亦为M
那么，原混合物中铜元素的质量分数
= ×100%= ×100%
= ×100%=80%
答原混合物中铜元素的质量分数为80%。
例4某不纯的金属样品5g,将它放入25g20%的盐酸中恰好完全反应。经测定生成的氯化物中含氯50%。求金属样品中金属的质量分数。
分析根据金属与酸的置换反应规律可得：
金属的质量等于氯化物中金属元素的质量
氯化物中氯元素的质量等于盐酸中氯元素的质量
解25g20%的盐酸中含氯元素的质量
=25g×20%× ×100%
=5g× ×100%=4.87g
又因为氯化物中含氯50%，所以氯化物中的金属元素的质量亦为4.87g
则氯化物中金属元素的质量分数
= ×100%=97.3%
答金属样品中金属元素的质量分数为97.3%。
练习
1、 7g含杂质的金属R（杂质不溶于酸）与98g10%的硫酸溶液恰好完全反应，得到该金属的硫酸盐16.1g。求原金属样品中R的质量分数？[92.8%]
提示硫酸盐中硫酸根的质量等于硫酸中硫酸根质量[解法1]或硫酸中氢元素的质量等于生成氢气的质量[解法2]
2、 现有氯酸钾和氯化钾的混合物197g，在一定条件下加热至不再产生气体后，将剩余固体物质溶于水，再与足量的硝酸银溶液反应得白色沉淀287g。求：
①混合物中氯元素的质量分数。[36%]（元素追踪法）
②加热混合物产生的气体的质量。[48g]（质量守恒法]
3、将Na2O和NaOH的混合物22.2g加入177.8g水中完全溶解后，在所得溶液中加入321.4g某浓度的FeCl3溶液。恰好完全反应，生成21.4g沉淀，将沉淀滤出得澄清溶液。试求：
①原混合物中钠元素的质量分数。[62.2%]（利用钠元素守恒求氯化钠的质量，有利于第二步的计算。）
中图分类号：S156.4 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.12.018
根据天津市的第二次土壤调查，天津市盐碱地面积达到49.3万hm2，占全市总土地面积的42.3%，土壤盐碱化比较严重[1-5]。天津市先天不足的土壤条件，使其农牧各方面都处于劣势。因此，近年来对天津盐碱地的改良研究颇多[6-9]，其中，生态改良的方法被认为是改良和利用盐碱地最为有效的途径。但关于不同乔灌混交林对盐碱地的改良效果比较研究还较少。金银木（Lonicera maackii）为忍冬科忍冬属的落叶灌木，喜光耐半阴，较耐寒，抗逆性较好，对土壤要求不严，其花、果观赏价值高。栾树（Koelreuteria paniculata）为无患子科栾树属落叶乔木，喜光耐寒，对环境的适应能力强，其叶、花、果均可用于观赏；合欢（Albizia julibrissin）为豆科合欢属落叶乔木，喜光耐寒、耐轻度盐碱，其叶、花具有很高的观赏价值。
本试验选取在天津市景观绿化中应用比较多的金银木、合欢等传统树种和近几年引进的栾树分别组成金银木与合欢、金银木与栾树的乔灌混交林进行研究，以了解各乔灌混交林对盐碱地理化性质的影响，为其在盐碱地的景观应用及栽培管理提供参考。
1 材料和方法
1.1 材 料
试验林地为天津市静海县梁头镇试验苗圃内的金银木与栾树乔灌混交林、金银木与合欢乔灌混交林林地，以撂荒地作为对照，撂荒地中零星长有碱蓬、芦草和稗草等植物。
林木的基本情况为：栾树的平均株高6.33 m，冠幅为5.9 m×4.1 m，株行距为4 m×4 m，金银木平均株高1.54 m，冠幅1.4 m×1.6 m，株行距为1.4 m×4.0 m；合欢的平均株高6.17 m，冠幅为5.5 m×5.2 m，株行距为3 m×3 m；金银木的平均株高1.63 m，冠幅为1.5 m×1.4 m，株行距为1.2 m×3 m。
1.2 方 法
2013年秋季选取在试验地栽植了5 a的金银木与栾树乔灌混交林和金银木与合欢乔灌混交林林地以及撂荒地上进行取土，在试验地中先随机选取667 m2，采用对角线取样法进行取土，用土钻钻取0～50 cm的土样后混合成一份混合土样，3次重复，带回实验室进行化学性状的测定；同时用环刀采集15～25 cm深度的土壤样品进行物理性状的测定。
1.3 测定项目及方法
物理性状测定：容重和孔隙度采用环刀法测定；含水量采用烘干法测定。
化学性状测定[10]：pH值采用PHB-1笔形酸度计测定；有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；钙镁含量测定采用EDTA滴定法；钾和钠的测定采用光焰光度计；氯离子采用硝酸根滴定法测定；可溶性盐采用电导仪测定（上海理达仪器厂生产）。
1.4 数据处理
试验数据应用Excel 2010进行统计，采用SPSS 17.0进行方差分析。
脱盐率=（撂荒地含盐量-林地含盐量）/ 撂荒地含盐量 × 100%。
2 结果与分析
2.1 不同乔灌混交林对盐碱地容重、总孔隙度及含水量的影响
由表1可知，金银木与栾树混交林林地的容重较对照降低了10.49%，与对照、金银木与合欢混交林林地的差异均不显著，金银木与合欢混交林林地的容重则显著低于对照，降低了13.58%。金银木与栾树混交林林地的总孔隙度和对照、金银木与合欢混交林林地的差异不显著，金银木与合欢混交林林地的总孔隙度显著高于对照，比对照增加了21.52%。2块林地的含水量与对照间差异均不显著。以上分析表明，乔灌混交林总体上对土壤物理性状具有一定的改良效果，且金银木与合欢混交林比金银木与栾树混交林对盐碱地物理性状的改良效果好。
2.2 不同乔灌混交林对盐碱地化学性状的影响
2.2.1 不同乔灌混交林对盐碱地pH值和可溶性盐含量的影响 由表2可知，盐碱地种植金银木与栾树、金银木与合欢混交林后，土壤的pH值均显著高于对照，但2种林地的pH值间差异不显著；金银木与栾树、金银木与合欢混交林的可溶性盐含量比对照均有显著降低；脱盐率均为56.76%，可将中度盐碱地改良为含盐量在0.2%以下的轻度盐碱地。
2.2.2 不同乔灌混交林对盐碱地主要离子含量的影响 由表3可知，2块林地的主要可溶性离子含量中，HCO3- 的含量与对照的差异不显著，Cl-，Ca2+ ，K+，Mg2+ 含量均显著低于对照，具体而言，金银木与栾树林地的Cl- 含量比对照降低了0.117 g・kg-1，金银木与合欢林地比对照下降0.100 g・kg-1，二者对Cl- 含量的改良效果差异不显著；金银木与栾树、金银木与合欢混交林的Ca2+ 含量分别比对照下降0.133，0.130 g・kg-1，二者对Ca2+ 含量的改良效果差异不显著；金银木与栾树、金银木与合欢林地的K+含量分别比对照下降了0.031 99， 0.039 72 g・kg-1，且金银木与合欢混交林对K+ 含量的降低效果比金银木与栾树混交林显著；2块林地中，金银木与栾树林地的Mg2+含量比对照下降0.122 g・kg-1，金银木与合欢林地的Mg2+含量比对照下降0.115 9 g・kg-1，且2块林地对Mg2+含量的降低效果差异不显著；不同林地的Na+ 含量与对照的差异不同，金银木与栾树林地Na+ 含量与对照差异不显著，金银木与合欢林地Na+含量比对照显著下降0.344 5 g・kg-1，金银木与合欢混交林对盐碱地水溶性Na+ 含量降低效果显著好于金银木与栾树混交林。总体上，2种乔灌混交林除对HCO3- 含量无降低效果外，对其他水溶性阴阳离子均有显著的降低效果，且金银木与合欢混交林对这些可溶性离子的改良效果好于金银木与栾树混交林。
2.2.3 不同乔灌混交林对土壤有机质含量的影响 由表4可知，2种乔灌混交林在此盐碱地上栽植5 a后，其土壤有机质含量与对照的差异均不显著。土壤有机质对土壤的保水、供水能力以及土壤的保肥供肥等都有直接的影响，从而对土壤的理化生物状况产生一定的影响。反之，土壤的理化生物状态也对土壤有机质含量有很重要的影响。该盐碱地土壤的理化生物状态差，从而导致盐碱地有机质含量低，仅有0.55%，土壤比较贫瘠。乔灌混交林在此盐碱地上栽植，对土壤的理化性状有改良作用，但对土壤有机质的改良效果不明显。通过种植植物进行盐碱地有机质的改良，是否需要更长的时间，还有待进一步研究。
3 结论与讨论
近年来，种植耐盐碱植物是进行盐碱地改良的最佳措施之一[11-12]，肖克彪等[12]研究表明，多年生灌木和宿根草本植物改良盐碱地的效果好，可以有效降低盐碱地的容重、含盐量，增加盐碱地有机质含量。在本试验中，种植金银木与栾树、金银木与合欢混交林后，可以使盐碱地的容重显著下降，总孔隙度显著升高，脱盐率达到50% 以上，脱盐效果显著，这与许多研究结果一致[13-18]。此外，2块混交林对盐碱地主要阴阳离子的影响，除对HCO3- 的改良效果不显著外，对其他离子的改良效果均比较好，且金银木与合欢对各阴阳离子的改良效果好于金银木与栾树组合，对Na+的改良效果尤其突出。但本试验发现，2块林地的pH值均显著大于对照，可能与土壤中可溶性离子组成有关；金银木与栾树、金银木与合欢混交林林地中的HCO3- 平均含量均显著高于对照，且2种混交林HCO3- 含量明显高于2种混交林林地中Cl- 含量。因此，该盐碱地的可溶性盐分可能以NaHCO3为主，而2种混交林对HCO3- 的改良效果均不显著，致使林地土壤pH值明显高于对照。因此，今后对该盐碱地应选取对HCO3- 有显著改良效果的植物进行改良。本试验中2块林地对土壤有机质含量的改良效果都不显著。理论上，乔灌混交林栽植后由于其根系的深浅不同，在其生长发育过程中因根系的自疏作用及根系分泌物等的作用，会使不同土层有机质含量有所增加，尤其是合欢作为豆科植物，其根系具有一定的固氮作用，但试验结果却并不理想，其原因有待进一步探讨。
本研究结果表明，金银木与合欢、金银木与栾树两种乔灌混交林栽植在盐碱地后，可以有效改良滨海盐碱地的容重、中孔隙度、含盐量和除HCO3- 外的其他主要阴阳离子含量，且金银木与合欢混交林的改良效果优于金银木与栾树混交林，但它们对盐碱地含水量、pH值、HCO3- 和有机质含量的改良效果不明显。因此，今后在盐碱地灌溉、酸碱度调整及提高其有机质含量等方面的管理措施应进一步加强。
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中图分类号：TV543+.6 文献标识码：A
1 裂缝的危害以及形成的原因
土木工程结构中，钢筋和混凝土是最常使用的两种材料。但是，由于受到自身材料性能的限制，钢筋混凝土结构中总是存在着程度不同的裂缝，裂缝对结构的使用性能及使用寿命都会产生非常大的影响：一方面，在外荷载的作用下，结构的破坏都是由混凝土中裂缝的逐渐发展所导致；另一方面，裂缝的存在会导致裂缝处钢筋发生锈蚀，从而影响整个建筑物的安全性及耐久性能。
裂缝产生的原因可描述如下：钢筋混凝土结构物在使用过程中承受两大类荷载：第一类荷载包括静、动荷载和其他荷载；第二类荷载即变形荷载。结构的裂缝就是由这两大类荷载引起的，概括起来裂缝的主要成因如下：1）由于外荷载（动、静荷载）的直接作用引起的裂缝；2）由外荷载作用引起的结构次内力，由此产生裂缝；3）由变形引起的裂缝，即结构由温度变化引起自身的收缩膨胀从而引起变形，当变形得不到满足，则在结构内部引起应力，应力超过某一限值后产生裂缝。根据大量的调查资料，工程实际中的裂缝产生的原因，属于变形变化（温度、收缩、不均匀沉降）引起的约占:)80%以上；属于由荷载引起的约占20%左右。
2 混凝土本身的愈合能力
在混凝土裂缝自愈合研究的初期阶段，主要是基于混凝土本身潜在的愈合能力的研究，实际体现在对于其机理和愈合效果的研究。J．Stefan(1 995) 将混凝土试件冻融破坏后，放置水中2～3个月后混凝土几乎能全部恢复损失的共振频率，并且裂缝中有钙矾石晶体和氢氧化钙晶体。此实验是在有水环境中且产生了水泥水化产物，这说明混凝土自愈合可能的形成原因是混凝土中未水化完全的水泥再次水化。国内也有学者做了这方面的实验和研究，并更进一步得到确切结论。
程东辉、潘洪涛 对混凝土的这种自愈合现象的机理进行了研究，得出了其愈合的四方面原因，其中水泥浆体水化就是主要原因。且对于3mm 左右的裂缝， 当其暴露于水环境大于600小时，裂缝可以完全愈合。但是可愈合的裂缝宽度在不同的情况下是否会改变该研究并未进行探索。于是又有学者在这方面展开了研究。姚武、钟慧 的研究发现混凝土的自愈合能力存在一个损伤阈值， 损伤小于损伤阈值时随损伤的增大，自愈合率也增大；损伤大于损伤阈值则随损伤的增大， 自愈合率减小。李厚祥、唐春安 等通过试验分析得到了在一定水压梯度下，一周后可能自愈合的混凝土裂缝宽度。结果表明，水压梯度越大，裂缝自愈合所容许的宽度越小。刘小艳等对混凝土自愈合的性能做了试验研究，试验结果表明低等级水泥比高等级水泥同条件下的自愈合能力强，掺入粉煤灰和碳纤维对混凝土的愈合能力都有提高。这表明混凝土的成分会影响其愈合能力。
通过他们的研究可以看出，混凝土本身的愈合能力非常有限，不仅需要合适的湿度等条件，而且愈合较缓慢，即使改变混凝土的成分，对其愈合能力的提高也满足不了预期修复水平。通过激发混凝土本身的愈合能力来修复结构可行性不大。
3 仿生学引起的方法
生物有机体的显著特点之一是具有再生机能，受到破坏以后机体能自行修补创伤．骨是具有自修复和自适应特性的一个范例，图1所示为骨的自修复过程。骨折后断裂处的血管破裂，血液由血管的撕裂处流出，形成以裂口为中心的血肿，继而成为血凝块，称为破裂凝块，并初步将裂口连接(图1(a))．接着形成由新生骨组织组成的骨痂，位于裂口区内和周围(图1(b))．与此同时，裂口内的纤维骨痂变成软骨，进一步增生而形成中间骨痂，然后中间骨痂和内外骨痂合并，在成骨细胞和破骨细胞的共同作用下将原始骨痂改造成正常骨(图l(c))。在修复过程中新骨在变形处凹面形成，而老骨从变形处凸面去除。自修复是生物体在长期进化过程中形成的一种自我保护、自我恢复的方式，是对外界损伤的敏感响应。
人们从生物体系统中得到启示，希望在混凝土结构中得到与生物体中相类似的修复系统，当混凝土中出现裂缝或损伤时，能够触发一种自动的修复反应，自动愈合。现已经发展好几种裂缝仿生自复技术，图2为混凝土自修复技术流程图及相关的问题，其一为封闭裂缝自修复，其二为填充裂缝自修复。
3.1封闭裂缝自修复混凝土
封闭裂缝自修复混凝土形状记忆合金性能稳定，电阻率大，对应变敏感，可恢复应变大；当恢复受到约束时能产生较大的恢复力。利用形状记忆合金的这些特性，将形状记忆合金或聚合物预埋
在混凝土结构中易产生裂缝的部位或构件，可制成裂缝白监测、自修复机敏混凝土．在外力作用下混凝土产生变形，形状记忆合金将随之产生应变．当混凝土结构构件出现裂缝时，裂缝处的形状记忆合金丝的应变增大，从而导致其内部电阻值发生变化。根据事先测定的形状记忆合金丝应变与电阻值的关系，由测定电阻变化值的单片机就可自动确定实际裂缝的宽度，由形状记忆合金丝的埋置位置，单片机就可确定是那根结构件或何处发生裂缝，从而可实现混凝土结构裂缝的自诊断、自监测．一旦裂缝的宽度超过允许的限值时，单片机启动接通电流的装置，通电激励形状记忆合金使之产生形状恢复效应。形状记忆合金恢复时对裂缝面施加压应力，抑制裂缝的开展，并且迫使裂缝合拢、闭合，使混凝土结构构件的挠度和变形恢复。形状记忆合金使两裂缝面重新结合到一起，减少了裂缝末端的应力集中，没有应力集中裂缝将不再扩展，因此混凝土裂缝实际上被修复。
3.2 填充裂缝自修复混凝土
填充裂缝自修复混凝土是在混凝土中布置许多细小纤维(或多孔的形状记忆合金)管道，管中装有修复剂(交联聚合物或溶剂)，或在混凝土中掺入内含修复剂的空心胶囊，在外界环境作用下，一旦混凝土开裂或出现损伤，内装的修复剂流出渗入损伤处，填充裂缝，并在两裂缝面之间形成黏结，使其愈合．其中的修复反应是通过裂缝末端压力场来引发的，增加的压力将使空心胶囊和纤维破裂或使多孔的形状记忆合金变形，修复剂由裂缝所创造的通道表面的毛细作用从胶囊和纤维中传送到裂缝面，或由形状记忆合金的收缩产生的压力传送到裂缝区；然后通过射线、附加化学物质(对于多成分的修复剂)，或温度的改变来触发修复剂发生聚合反应，修复裂缝及损伤。在传统的人工修复混凝土结构裂缝方法中，修复剂贮存在结构的外部容器中，修复时将修复剂的各组份混合在一起并调匀，通过压力使其传送到损伤区，形成黏结、修复裂缝．因此，要使混凝土具有白行修复性且相当地快速，必须解决好3个关键的问题：a、修复剂的贮存； b、修复剂至损伤处的传送；c、修复功能的触发。
混凝土及其结构能够自动适应环境，在受到损伤后自行修复，是解决结构中的混凝土材料损伤的最佳途径。但是如何适时地快速地修复混凝土材料的损伤，以及对混凝土的自修复机理的研究，直到近年来，随着机敏混凝土和仿生混凝土研究热的兴起，才引起人们的重视．所有的研究大致集中在3个方面：内置纤维管自修复混凝土、内置胶囊自修复混凝土、形状记忆合金智能自修复混凝土。
3.2.1内置纤维管自修复混凝土
在仿生自愈合混凝土的初期研究中，一般的思路是模仿动物受伤后流出血液进行愈合，于是主要的模型是在纤维管中注入高强度的胶粘剂。美国Carolyn Dry旧 在1990年发表的文章中提出了一种混凝土裂缝自愈合的方法，即通过预埋含有胶粘剂的纤维，用加热的方式启动修复。可以说这是仿生自愈合混凝土研究的开始。Dry Carolyn 还尝试了其他方法。他将多孔的纤维网预埋在磷酸钙水泥(含单聚物)中，多孔纤维会释放出引发剂，引发水泥中的单聚物反应形成高聚物，反应生成的水又进一步与水泥中未水化的粒子发生水化反应。另外，他试验了一种由甲基丙烯酸甲酯(MMA)，过氧化氢和钻组成的修复系统，将MMA与后两种试剂中的一种混合注入纤维管，与注入了余下的另一试剂的纤维管同时预埋到混凝土中，纤维管随混凝土开裂而破裂后三种试剂混合会形成强度极大的物质从而修复裂缝。
3.2.2内置胶囊自修复混凝土
胶囊对胶粘剂容器进行改革，产生了一种新的仿生自愈合方法，即以胶囊包裹胶粘剂，分散在混凝土中。这种方法比用纤维管更能将修复剂分布均匀，能使修复液覆盖区域更广，从而更迅速地到达破损位置。日本三桥博三等 将注有胶粘剂(分别是水玻璃，环氧树脂等)的空心胶囊掺入混凝土中，当混凝土开裂，胶囊随之破裂，胶粘剂流出对裂缝进行修复。
3.2.3 形状记忆合金
形状记忆合金(简称SMA)具有形状记忆效应和超弹性性能。根据需要，SMA元件可以在1 00℃ 以下的某个设定温度产生动作，实现对设备或装置的自动控制或保护：也可以按作用力的大小设计SMA驱动元件，驱动元件的动作反应时间可以根据需要在一定范围内调节。因为SMA的这种性能，它被应用到了自愈合混凝土的研究中，以期通过温度或者应力控制来达到混凝土感知，并进行反应的目的。
4 现阶段存在的问题
裂缝仿生自修复混凝土是一种智能材料，埋入在混凝土材料中的功能元件，使其变得有“感觉”和“知觉”，能够对外界环境变化自动做出恰当的响应，并具有自我修复功能，研究难度较大。虽然国内外研究人员已对混凝土裂缝仿生自修复开展了许多重要的工作，取得了一定的修复效果，但是如何适时地快速地修复混凝土材料的损伤，尚处于起步阶段，没有形成系统的理论和应用方法。
要加快自修复混凝土的实用化进程，应继续进行以下几方面的研究：(1)修复纤维和修复胶囊的选择．在掺入含有修复剂的空心纤维或空心胶囊的修复方法中，存在玻璃纤维或胶囊的制备工艺复杂，与混凝土原材料共同搅拌破裂等一系列问题．因此，进一步研制和开发一种强度较低、性能与混凝土材料性能相匹配的智能材料来取代现有的玻璃修复胶囊和玻璃修复纤维是必须解决的问题．(2)修复材料的数量．修复胶囊(或纤维)太少不能形成完全修复，多了对混凝土材料的宏观性能有一定的影响．因此，应进一步研究由于修复胶囊(或纤维)的掺入给混凝土性能带来的不利影响，同时结合修复后混凝土的强度回复率、裂缝封闭率、混凝土的耐久性以及断裂能等，确定其数量的最佳取值范围．(3)修复材料的时效．所有的修复方法都牵涉到时间落后的问题，形状记忆合金或聚合物都需要时间来转化，修复剂在裂缝面上的扩散以及修复剂固化等都需要一定的时间．因此应对形状记忆合金和修复胶黏剂的性能进行深一步的研究，提高形状记忆合金的响应速度，研制和开发低黏度、快速硬化的修复胶黏剂．(4)修复剂的补给．在裂缝修复时，当一条裂缝愈合，必然在修复纤维中出现一个“空位”，尽管此时新缺陷的危险性小于原裂缝，但显然会影响材料性能．因此，对修复过程中的修复剂的补给应进一步的研究，建立快速的补给体系，以保证损伤处有足够多的修复剂．对于多次修复的可行性也有待于进一步深入地研究和讨论．(5)修复剂的传输．生物体内的物质传输是通过体内纵横交错的网络来实现．比如动物体内血液传输是由许多动、静脉血管及无数毛细血管完成．同时，心脏的跳动为血液的流动提供了必要的能量．在自修复过程中修复剂的传输仅靠其自身的渗透是一个很缓慢甚至较难进行的过程，因此应向修复管道内施加适当的压力，以促进修复剂的流动．管内压力与修复质量关系，管内压力与修复范围的关系，以及修复剂的释放速度等这些问题有待于进一步研究．(6)裂缝宽度的控制．裂缝宽度必须控制，否则的话，将需要大量的修复管，这将影响混凝土的性能．就是不考虑修复剂的量，最大的裂缝允许宽度也受驱动机理有效性的限制，驱动修复剂到基体裂缝中是依靠裂缝所创造的狭窄通道表面的毛细管作用，而修复管内的毛细管作用力抑制修复剂流出，因此裂缝宽度应该被限制在小于修复管的内直径范围内．此外，裂缝过宽，修复剂将顺着裂缝面在重力作用往下流，而不会在裂缝面上渗透，修复效果差，而且纤维管上方的裂缝也无法修复．因此，要想达到理想的修复效果，实现裂缝的快速地在线修复，对控制裂缝宽度的方法进行深一层的研究具有现实意义。(7)主动和被动修复．在主动加热熔化纤维表面的石蜡，从纤维管壁的孔隙中释放修复剂修复混凝土裂缝的技术中，修复剂的释放时间可由人工控制，但需要主动传感器和外界能源，加热对混凝土的性能有一定的影响．而在从纤维管(或胶囊)的破裂释放修复剂的被动修复中，纤维管(或胶囊)的破裂就是驱动修复剂释放的传感器，释放位置是预定的，但胶黏剂的释放时间不易控制。因此，应结合两种修复技术的优点，进一步研究既能控制修复时间又能控制修复位置，且能够根据混凝土损伤程度、裂缝的宽度大小自动调整修复剂的流出量，而且比较经济的智能修复技术．
结语
本文主要介绍了混凝土裂缝仿生自修复技术和国内外混凝土裂缝仿生自修复的研究现状．虽然自修复混凝土的理论还有待进一步的完善，它在结构中的应用仍处于尝试阶段，但是随着人们对自修复混凝土研究工作的深入开展，利用其自行修复性，为混凝土材料的安全使用和维护保障提供可靠的技术保证是现实可行的，裂缝自修复混凝土在结构中的应用前景是十分广阔的。 在这方面继续深入研究，对实现以较低成本获得材料可靠性提高的目标非常有意义， 同时对进一步开发结构一智能一体化的混凝土也具有重要的意义。
参考文献
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[3]吴翠莲，柯国军裂缝自修复混凝土材料研究进展 山西建筑
Experimental study of high-carbon ferrochrome hydraulic concrete slag applied
Zeng Qing-wen，Chen Chun-xiao
（China Water Conservancy and Hydropower Engineering Bureau Ltd. Third Survey and Design InstituteShaanxi710032）
【Abstract】In this paper， high-carbon ferrochromium slag as an aggregate， from material properties， physical properties of mixing concrete mix， strength properties， thermal properties and deformation properties of the five aspects of the alloy slag as aggregate compare with conventional aggregate to verify alloy Experimental study on the feasibility of slag aggregate applied with hydraulic concrete.
【Key words】Alloy slag aggregate;Concrete
1. 前言
高碳铬铁合金渣（以下简称合金渣）是采用埋弧电炉还原法生产高碳铬合金时排出的熔体，经渣盘凝固、自然冷却，机械破碎或跳汰法选别含铬矿物后产生的。外观上，合金渣绝大部分呈灰黑色，极少量为铁锈红色或紫红色，大部分颗料表面形成了不同程度的孔状结构，但质地非常坚硬。
2. 材料性能试验研究
2.1物理性能试验研究。
（1）本文采用枕头坝一级水电站混凝土生产用人工骨料与合金渣进行物理性能对比试验。比较出合金渣与常规人工骨料之间的差异。
（2）通过试验数据可以看出：两种砂颗粒级配基本一致，细度模数相差不大，合金渣砂饱和面干表观密度明显比人工砂大得多，其它指标相差不大，都满足水工混凝土用骨料技术要求。合金渣小石（5～20mm）饱和面干表观密度比人工骨料大得多，中石（20～40mm）和大石（40～80mm）饱和面干表观密度与人工骨料相近，且合金渣骨料饱和面干吸水率比常规骨料大2～3倍之多，由于合金渣自身含有较多的气孔，堆积密度却比人工骨料小50Kg/m3左右。而进行堆积密度时，是将骨料制备成风干状态进行试验，含有气孔的合金渣骨料就会比人工骨料要轻些。表观密度及吸水率偏大，进行堆积密度相差不大，带孔颗粒饱和面干表观密度小，吸水率大，堆积、紧密密度小，压碎指标大，不带孔颗粒则正好相反。如将合金渣当成骨料用于混凝土中，含水率不容易控制，混凝土单位用水量会波动较大，将会对混凝土质量控制带来影响。
2.2化学性能试验研究。
2.2.1常规化学性能试验研究。
依据《规范》进行人工骨料与合金渣常规化学性能进行试验。试验数据分析表明：两种骨料坚固性、有机质含量、三氧化硫含量均满足《水工混凝土施工规范》对骨料化学性能指标要求。
2.2.2其它化学性能试验研究。
（1）合金渣是属于一种提炼合金渣而排出的化学矿渣，而六价铬是一种有毒物质，其放射性、浸水析出等是否会对环境污染，针对此方面，需对合金渣进行更全面的化学性能试验分析。委托西南科技大学、四川省建材产品质量监督检验中心及贵州省环境监测中心站分别对合金渣进行了相关化学分析试验。
（2）根据试验结果分析：合金渣的主要化学成分为SiO2、MgO、AL2O3、Fe2O3及Cr2O3组成，其中有价元素主要是铬和少量铁，此外，其中的有害组分如SiO3、 P2O5等含量极低，对混凝土化学损害的不利影响可忽略不计。另外按国标《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010）测试的合金渣放射性结果：内照射指数IRa为0.2，外照射指数为0.2，远远低于国家标准的A类技术要求。
（3）根据铬铁合金冶炼过程特点和试验数据分析可知：合金渣浸泡于水中后的沉淀物浸出液与浸泡过合金渣的水的化学成分均满足国家饮用水相关标准要求，在一般条件下非常稳定，极难释放到溶液或自然环境中，只有在强酸消解或加强碱溶融时才会转化为可溶性铬Cr（VI）。综合试验结果表明，从合金渣中浸出到水中所有元素都非常低，均能满足生活用水的标准要求。
3. 合金渣混凝土性能试验研究
3.1配合比设计思路。
试验采用《水工混凝土配合比试验规程》（DL/T5330-2005）对人工骨料、合金渣骨料进行常态混凝土及碾压混凝土配合比设计平行试验，通过混凝土性能试验结果比较，来验证合金渣作为骨料应用于混凝土的可行性。配合比用骨料采用饱和面干状态。常态混凝土坍落度按50～70mm，碾压混凝土VC值按2～5s，含气量按3～5%控制，合金渣常态混凝土水胶比0.50，用水量二级配156（Kg/m3），砂率38%，三级配用水量142（Kg/m3），砂率33%，碾压混凝土水胶比0.60， 用水量90（Kg/m3），砂率36%。人工骨料水胶比0.50，用水量二级配125（Kg/m3），砂率34%，三级配用水量110（Kg/m3），砂率28%，通过试验两种骨料的含气量、坍落度、表观密度和凝结时间都能够满足要求。
3.2拌合物试验结果分析。
（1）用水量：人工骨料用水量每增减3Kg/m3，坍落度变化值在10mm～20mm左右，且较有规律性变化;而合金渣骨料在固定用水量增减幅的情况下（每增减3Kg/m3），混凝土坍落度变化分别为36mm、7mm、25mm、49mm，规律较差，碾压混凝土VC值随用水量变化两种骨料基本一致，每增减3Kg/m3用水量，VC值变化1～2S左右，较有规律性。结合试验过程拌合物的状态变化分析：因合金渣骨料中含有带孔状颗粒的表面含水
率变化差异较大，混凝土配合比试验中骨料的饱和面干含水率很难控制，且带孔状颗粒含量没有特定规律，结合前面针对不同孔状颗粒含量骨料饱和面干表观密度及吸水率表明，这是坍落度变化差异较大的主要原因。合金渣骨料混凝土用水量会出现较大波动，须加强检测骨料含水率，及带孔状颗粒含量及饱和面干吸水率。碾压混凝土用水量试验结果表明，用水量的变化对VC值影响较小，且有一定规律性，证明合金渣骨料较适合配制干硬性混凝土。
（2）砂率：合金渣骨料配制混凝土砂率比混合骨料要大3-5%左右，合金渣的孔状结构增大了骨料中的空隙率及总比表面积，便需要更多的砂浆进行填充方可达到密实的作用。
（3）含气量：由于合金渣骨料其颗粒品质不同于常规骨料，含有不同程度的孔状结构，在相同含气量要求时，引气剂掺量比常规骨料要小。
（4）凝结时间：因合金渣骨料含有不同程度的气孔，在水胶比相同时，混凝土的用水量、胶材用量及减水剂用量均高于常规骨料，且在合金渣骨料气孔中含有较多的砂浆，造成了凝结时间延长。
（5）拌合物状态：合金渣骨料因其颗粒表面粗糙且带有气孔，所拌制的混凝土其流动性较人工骨料差得多。在混凝土振动成型过程中，出现粗骨料上浮现象，且振动时间超过15秒后（50～70mm坍落度），就会严重泌浆。
4. 混凝土力学性能及耐久性能试验研究
（1）两种骨料配制的混凝土静压弹模、轴拉强度、抗压强度能够满足配置强度要求、耐久性指标中极限拉伸≥0.85（×10-4），抗渗>W8、抗冻>F100。
（2）试验结果表明：在混凝土配合比主要参数基本相同的情况下，合金渣骨料比人工骨料配制的混凝土抗压、劈拉、轴拉强度，静压弹性模量、极限拉伸值等指标都要高一些，抗渗及抗冻等性能指标基本一致，都可以满足设计要求。合金渣骨料配制混凝土从力学性能及耐久性能角度看来是基本可行的，且有可能弥补普通混凝土抗拉强度小的不足。
5. 混凝土热学性能及变形性能试验研究
对两种骨料配制混凝土进行热学及变形性能试验，比对合金渣骨料在热学及
变形性能上与常规骨料是否存在差异， 从两种骨料混凝土热学和变形性能试验结果可以看出：合金渣骨料混凝土的比热略小于人工骨料混凝土、导热略大于人工骨料混凝土、导温略小于人工骨料混凝土、线膨胀略大于人工骨料混凝土、绝热温升值略大于人工骨料混凝土，干缩略大于人工骨料混凝土，自身体积变形略低于人工骨料混凝土。但其发展规律与人工骨料基本相同。
Research and discussion on several new green concrete
Liu Ben Gang
(Tianyuan Construction Group Concrete Company, Linyi 276000)
Abstract: This article discusses the concept of green concrete, to do the research and analysis of several new energy saving and environmental protection concrete. green concrete is an inevitable trend of social development, to environmental protection and reduce carbon emissions play an immeasurable role.
Key words : Green concrete; energy saving; environmental protection
中图分类号：TU37文献标识码： A
1 前言
混凝土作为在工程中最主要的建筑材料之一，在今天的含义与十几年前的含义已经大不一样。十几年前我国的混凝土是水泥、砂石和水的简单拌合物，今天的混凝土已经是有机和无机、金属和非金属材料的组合产物。随着社会的发展，混凝土的方量飞速上涨，2012年我国商品混凝土年用量已达9亿立方米，但是在混凝土的制备和使用过程中，对资源过度开发、能源大量消耗以及造成的环境污染和生态破坏日益严重，其与地球资源、地球环境容量的有限性以及地球生态系统的安全性之间的矛盾也越发尖锐，因此迫切需要研制和使用具有可持续发展的绿色混凝土材料，以缓解和消除普通混凝土对环境所构成的严重障碍和威胁。笔者结合大量试验与工程应用的经验重点研究了无砂透水混凝土和种植混凝土，并对再生混凝土和机敏型混凝土做了简单的介绍。2 绿色混凝土的定义
绿色混凝土，指既能减少对地球环境的负荷，又能与自然生态系统协调共生，为人类构造舒适环境的混凝土材料。一般来说，绿色混凝土应实现非再生性资源的可循环使用和有害物质的最低排放，既能减少环境污染，又能与自然生态系统协调共生。
3 绿色混凝土的应用
3.1无砂透水混凝土
无砂透水混凝土是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土， 它不含细骨料， 由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点， 作为环境负荷减少型混凝土， 无砂透水混凝土的研究开发越来越受到重视。
传统透水混凝土采用无砂大孔方案，基本思路为空隙率越大，透水性越好，根据我们在试验室验证，透水混凝土实际透水系数与有效空隙率呈线性关系，而与总空隙率不是比例关系。总空隙率的增加导致浆体与骨料之间粘结面积小，界面结构缺陷多，混凝土强度大幅度降低，但透水系数增加并不明显。透水混凝土空隙类别如图1所示。
图1 空隙类别
根据无砂透水混凝土所要求的孔隙率和结构特征， 可以认为每立方混凝土的体积由骨料的堆积而成。因此， 配合比设计的原则是将骨料颗粒表面用一层薄水泥浆包裹， 并将骨料颗粒互相粘结起来， 形成一个整体， 具有一定的强度，而不需要将骨料之间的孔隙填充密实。无砂透水混凝土的容重应为骨料的紧密堆积密度和单方水泥用量及水用量之和，大约在1500kg～2000kg/m3 。原材料方面，粗骨料应选择单粒级或两种粒级碎石或卵石。水泥用量可根据粗骨料的情况通过试验确定，做到使粗骨料的表面覆盖一定厚度的水泥浆膜层而无多余浆体即可。水灰比的选择既影响混凝土强度又关系到透水系数的大小，一般来说应介于0.30～0.40之间。试配时应观察水泥浆在骨料颗粒表面包裹均匀并且没有水泥浆下滴现象即为合适水灰比。
以C20无砂透水混凝土为例，选取16.0mm～19.0mm碎石和4.75mm～9.50mm与16.0～19.0mm两种级配碎石复合进行对比，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，外加剂选用环保高效的聚羧酸减水剂，设计如表1所示试验配合比。其中HP-01石子粒级为16.0mm～19.0mm碎石，HP-02所用石子粒级为两种粒级复配，其中426Kg为4.75mm～9.50mm级碎石，994Kg为16.0mm～19.0mm碎石。
表6试验配合比
序号水泥（Kg） 石子（Kg）水（Kg）聚羧酸（Kg）空隙率 透水系数28d强度
HP-01362 1420 1166.228% 3.8mm/s 19.4MPa
HP-02381426+994 1226.521% 3.6mm/s 26.9 MPa
通过试验可以看出，采用单粒级石子与两种粒级石子相比，混凝土空隙率大，透水系数相差不大，但28d强度明显降低。试块如图一、图二所示。
图一HP-01试块
图二HP-02试块
在施工方面，无砂透水混凝土与普通混凝土有很大区别。首先运输方式不同，普通混凝土一般采用专用搅拌车运输，而无砂透水混凝土因其塌落度小、流动性差，搅拌车无法进行装料，所以应采用工程翻斗车运输。运输途中应考虑气温、运输距离等环境因素的影响。其次，无砂透水混凝土在施工过程中无需振捣，只要压实即可，这样既减少了人力又降低了噪音污染，符合混凝土绿色环保的发展要求。
3.2 种植混凝土
种植混凝土即能生长花草的混凝土，是一种新型环保生态混凝土。种植混凝土主要用于城市的道路两侧及中央隔离带，水边护坡、楼顶、停车场等部位，可以增加城市的绿色空间，调节人们的生活情趣，同时又能吸收噪音和粉尘，对城市气候的生态平衡也起到了积极的作用。
种植混凝土可以参考无砂透水混凝土设计思路，首先确保连通孔隙率达到25 %以上，这样就可以满足植物良好生长的要求。其次，要满足植物生长的酸碱度要求。普通混凝土内部PH值高达13左右，不利于植物生长。混凝土的碱性主要是由Ca (OH) 2 引起的，因此可以采用一定浓度的FeSO4溶液对其进行中和处理。
原材料选择方面，胶凝材料可通过试验用粉煤灰、矿粉替代部分水泥，降低混凝土内部碱性。骨料可用19-26.5mm碎石。为了减少用水量提高强度，减少混凝土坍落度损失，添加一定量的聚羧酸高效减水剂。在混凝土施工过程中，通过在种植混凝土内部的孔隙加入各种有机、无机的养料来为植物提供营养，并且在浇水养护时加入FeSO4溶液，使混凝土内部的环境适合植物生长，另外还要在混凝土表面铺一层混有种子的客土，来提供种子早期的营养。种植混凝土因技术条件限制，应用过程中还有很多问题需要解决，但随着社会的发展进步，肯定会逐步推广和完善。
3.3 再生混凝土和机敏型混凝土
再生混凝土是指以废弃混凝土、废砖块、工业固体废弃物等建筑垃圾作骨料，加水泥砂浆拌制的混凝土。传统建筑工业的生产方式是一种高投入、高污染、低效益的粗放型生产方式。采用这种生产方式的生产过程，从资源的开采、原材料的加工、建筑物的施工，到建筑物的使用和维护，再到建筑物的拆除，整个过程除很少部分建筑废弃物被回收利用外，其余绝大部分建筑废弃物均被直接排向自然界，很少考虑对资源和环境产生不利影响。利用再生骨料配制再生混凝土是发展绿色混凝土的主要措施之一，不但可节省建筑原材料的消耗，而且能保护生态环境，有利于混凝土工业的可持续发展。但是，再生骨料与天然骨料相比，孔隙率大、吸水性强、强度低，因此再生骨料混凝土与天然骨料配置的混凝土的特性相差较大，这是应用再生混凝土时需要注意的问题。 因此，再生混凝土可用于工程中的垫层、管道铺装等对混凝土性能要求较低的部位。
经过研究发现，如果在混凝土中复合一些特殊材料,使之具有某些特殊功能,便能形成一种具有感知和修复性能的智能混凝土。机敏型混凝土便是在混凝土原有的组成基础上掺加复合智能型组分,使其具有一定的自感知,自适应和损伤自修复等智能特性的多功能材料。它能显著的提高混凝土结构的安全性和耐久性，延长混凝土使用寿命，符合可持续发展的原则。
机敏型混凝土大体有三个最显著的特性，既自感应、自调节和自修复。首先自感应是在混凝土基材中掺入部分导电组分。目前常用的导电组分可分为3类：聚合物类、碳类和金属类，而最常用的是碳类和金属类。碳类导电组分包括石墨、碳纤维及碳黑；金属类材料则有金属微粉末、金属纤维、金属片及金属网等。 其次，自调节是在混凝土中复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。形状记忆合金具有形状记忆效应（SME），若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入形状记忆合金，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。机敏混凝土的力电效应、电力效应是基于电化学理论的可逆效应，因此将电力效应应用于混凝土结构的传感和驱动时，可以在一定范围内对它们实施变形调节。最后，自修复就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料，对工程中经常出现而又难以解决的混凝土裂缝问题开辟了新的研究方向。
4结束语
我国建材行业在混凝土这一领域滞后国外先进国家几十年， 混凝土的产量愈大对资源的需求与浪费也愈大，因此对绿色混凝土的研究与推广已极为迫切。绿色混凝土作为建筑材料的高新领域，对传统建材的发展注入了新的内容和活力，提供了全新的机遇，其发展与应用将具有广阔的前景并产生巨大的社会经济效益。
参考文献
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1.引言
铝合金模板是一种新型的建筑模板体系。最早在美国使用，我国的香港、澳门能过见到。近年来，我国的大陆地区也有所应用。例如在珠海某大型住宅小区新建的高层住宅。铝合金模板具有很多的优点而目前在我国建筑行业慢慢兴起。本文将介绍铝合金模板的优缺点，同时也结合本人近年来的使用铝合金模板所发现的通病，同时提供相关的处理意见，以供同行参考。
2.铝合金模板的优点介绍
1）周转次数高，平均使用成本低
铝合金模板初次投入比较大，每平米的购买价格为1400元左右，安装费用大概为每平米25元。最后回收价值很高，回收价格约为原价的1/4～1/3。一套模板大约可以使用300～500次，如果将铝合金模板使用于标准层多余30层的建筑物并且多次使用，那么铝合金模板与其他模板相比，其平均使用成本则有很大的优势了。与传统的木模板相比，木模板的采购价格低，但是是周转次数和铝合金模板相差甚远，而且报废后无法重新回收利用，尚需花钱处理废材。钢模板采购价格和周转次数和铝合金模板相当，但是其安装需要借助机械，安装成本高，同时钢模板的维护成本大，需要定期保养维护，同时后期回收残值小。所以，铝合金模板使用时具有很高价格优势。
2）铝合金模板质量轻，拼装快，周期短，周转快
铝合金模板是在工厂里根据设计加工成标准构件，在现场只需根据编号进行拼装就行了。铝合金模板由于其自重清，拼装的过程中毋需借助机械进行吊装，这就大大提高了其拼装的轻便性，提高了拼装速度。铝合金模板采用的是“快拆体系”，施工的过程中可以达到4天一层楼。
3）铝合金模板承载能力高，不易胀模爆模
铝合金由于其具有很高的强度和韧性，同时铝合金模板可以加工成各种形式，这就使得铝合金模板的刚度很好，目前铝合金模板的承载力能过达到每平方米3～5t。这完全可以保证混凝土在浇筑的时候产生的冲击力不对模板产生大的变形。同时铝合金模板系统拼装完成后形成的整体框架，稳定性好。混凝土在浇筑的过程中基本不会出现胀模和爆模的现象。
4）浇筑的混凝土外观好、质量高
铝合金模板采用金属材料，其表面光滑细腻、平整，同时其拼件都是采用机械统一加工，打磨平整，接缝严密，这就不会造成接缝处的漏浆，出现蜂窝麻面。所以铝合金模板施工的混凝土外观细腻，质量高。
5）铝合金模板绿色环保，无污染
传统的木模板采用是木材，需要砍伐大量数目，周转次数低。在使用的过程中会产生大量的边角料废物，而且报废后无法回收利用，产生大量的垃圾。而铝合金模板采用的是金属材料，在工厂加工，现场拼装，不需要裁剪切割。而且其周转次数达300次以上，报废后可以重新熔炼、循环利用，低碳环保、节能减排，符合国家绿色施工的规定。
3.铝合金模板的局限性
铝合金模板是一种新工艺，就目前来开其主要存在一下的局限性：
1）铝合金模板在工厂生产的都是一些标注构件，这就要求其形式比较局限，适合适用于标准层超过30层以上的建筑，这样才能体现出其经济性。
2）铝合金模板要事先进行设计，这就要求其建筑图和结构图要准确无误，同时施工中不能出现大的变更，否则将会大大加大对模板的投入。
3）铝合金模板的初期一次性投入大，同时不适合使用于一些非标准的构件支模使用，比如地下和转换层等。
4.铝合金模板的通病和解决措施
铝合金模板的优点显而易见，其必将会出现大量运用的现状。目前由于其技术还不是很成熟，就目前国内仅有几个工程实例来讲，铝合金模板在运用时也有它的一些通病，阻碍达到清水混凝土的目的。
1）铝合金模板是用铝这种主要材料加工制成的。当其在初期使用，在混凝土表面出现麻面和气泡现象，严重影响混凝土的质量进一步提高。铝合金的化学活性大，在新浇筑的混凝土作用，表面产生氧化腐蚀，从而造成麻面，但是当使用过几次之后，其表面会形成了致密的氧化物，形成一层保护膜，这就阻止了混泥土和铝接触，使混凝土表面的麻面现象逐渐减少。针对这种现象，我们可以采用预氧化措施，在新进铝合金模板表面涂刷水泥浆，使其氧化，然后刷除水泥浆并洗净模板。经过预氧化的模板，就可以减少甚至杜绝麻面的现象。同时为了进一步减少麻面现象，合理选用脱模剂。经过对比植物油脱模剂性价比高，植物油脱模剂使用成本低，而且效果好。
2）由于铝合金模板密封性好无吸水性，浇筑混凝土时，振捣产生过气体和多余的水分不易排出，最后形成气泡，使混凝土的表观质量大大降低。施工经验表明，混凝土的塌落度越大，混凝土的中水份越多，就越容易形成气泡。施工中减少这种现象可以从以下2个方面着手：一、采用外加剂，尽可能的控制好混凝土的塌落度，在满足各项指标的前提下尽可能的减小混凝土的塌落度；二、强化混凝土的振捣的施工工艺，特别是重视混凝土振捣过程中的“快插慢拔”，在保证混凝土振捣密实前提下，尽可能把混凝土内气体带出混凝土体外。施工振捣过程中可以结合钢大模板的施工经验，振捣的过程中，管理人员专人监督，同时请有钢大模混凝土施工专业经验师傅把关，进行混凝土振捣的“快插慢拔”。
3）铝模板体系一般都采用早拆体系，所以竖向支杆一般都在易分离的部位，相应在墙板，或柱梁板等交接部位是没有支撑杆的，也就是说梁板与墙（柱）交接部位传力是通过模板直接传到楼面的。而且铝合金模板尺寸是定型精确的，故每层楼面标高平整度都应足够标准否则无法正常安装，比如楼面标高偏高，直接影响上层的楼面底标高过高，而楼面标高偏低，直接影响上层楼底面标高过低，而且当楼面标高过低时，为了保证上层楼面标高标准，势必需在模板根部增设垫块，铝模传递上面荷载于垫块，垫块如无法承受易被挤破，进而导致竖向铝合金板下沉，影响支模质量，严重的会出现质量安全部问题。所以在铝模板施工中，楼面标高与平整度控制是非常关键，具体应在楼面上特别是剪力墙或框架柱等竖向构件的根部等容易被忽视部位标高一定要控制好，并应进一步用木抹对这些部位混凝土表面仔细抹平理，以保证正常支设墙柱等竖向模板。
5.结论
铝合金模板由于其具有很多优势，目前在我国强势发展中。但是由于其材料和施工工艺的具有先进性和特殊性，从而在使用的过程中产生了很多的质量问题，这就需要我们在以后的具体的实践中不断的发现问题，解决问题，完善问题。铝合金模板目前已经开始具备专业的施工队伍，配套的生产加工厂家，下一阶段需要进一步提高铝合金模板混凝土的质量。
参考文献
草珊瑚形态变异较大且与近缘植物形态极其相似，加之名称的交叉混杂以及资源的不足造成了误采、误用，出现了金粟兰、鱼子兰等与草珊瑚功效不尽相同的非药典收载的混淆品，特别是金粟兰，叶片最为相似，而且金粟兰具有一定的肝毒性[1]。近几年来，随着草珊瑚野生资源却逐渐减少，而草珊瑚相关药品与商品的不断开发利用，市场对草珊瑚的需求越来越大，草珊瑚药材已出现供不应求之势[2]。草珊瑚相关商品中时常混有原植物为同科金粟兰属的金粟兰等混淆品的越趋常见。
目前，草珊瑚与金粟兰的鉴别可从原植物的叶的形态与显微特征等传统手段进行一定程度的鉴定。但是叶片一旦干燥或经过加工，在实际运用中要通过叶片组织显微结构特征等传统方法进行准确鉴别存在一定难度，对观察者经验的要求较高，缺乏规范化标准化方法。而利用化学成分的分析进行鉴定，也及为繁琐，也难判断是否混杂。因此急需草珊瑚与金粟兰叶片，特别是干燥叶片的快速鉴定方法。
近几年，位点特异性PCR方法为解决药材的鉴别问题提供了客观而有效的手段。近几年又不少利用DNA分子遗传标记技进行中药材的分子鉴别方面的报道，位点特异性PCR方法已成功应用于陈皮、细叶藁、人参等中药材的真伪鉴别[3-5]。而国内报道多见利用特异引物PCR扩增某一特异条带的有无进行辨别，这种辨别方法虽然可以鉴别某一目标药材与其伪品的区别，但是一旦目标药材中混有伪品，就不能依靠单独的一条特异条带的有无进行鉴别。为实现目标药材与其伪品的快速鉴别，并判断是否混杂，以达到在相互混杂时可以快速、准确的鉴别，本研究通过扩增草珊瑚与金粟兰属的易混种ITS序列，并测序，结合GenBank 数据库中收录的序列，通过其ITS 序列差异分析，设计双位点特异的引物，建立多重PCR鉴别体系，为准确进行草珊瑚与金粟兰叶片及二者混合样品的鉴别提供快速检测方法。
1 材料
PCR仪（Eppendorf，型号5332），电泳系统（ 北京市六一仪器厂，型号DYY-12），低温冷冻离心机（Eppendorf，型号5810R），凝胶成像分析仪（BIO-RAD ChemiDoc XRS），微量移液器（Eppendorf）。
2×CTAB提取液，1×TAE缓冲液，琼脂糖（Promega公司），溴化乙锭（Fluka公司），TransStartTopTaq DNA Polymerase（北京全式金公司），三氯甲烷、无水乙醇、异丙醇均为国产分析纯。
本研究实验样品是由福建中医药大学梁一池教授鉴定并收集的采自不同产地的18批样品，为金粟兰科植物草珊瑚Sarcandra glabra，集中种植于福建中医药大学时珍园。6份金粟兰Chloranthus spicatus则分别被鉴定并收集于福建中医药大学时珍园、漳州卫生职业学院与福建省热带作物科学研究所（表1）。
2 方法
2.1 草珊瑚基因组DNA的提取和纯化 采取样品的叶片，分成2份，1份进行干燥后进行基因组DNA的提取，1份直接进行基因组DNA的提取，采用本研究室改良的CTAB法提取草珊瑚叶片的基因组DNA，用1%琼脂糖凝胶电泳检测。然后对所提取的草珊瑚DNA进行纯化。
2.2 引物设计 选择ITS通用引物对草珊瑚、金粟兰样品进行PCR扩增并测序，获得24条序列；并于搜索GenBank 数据库中草珊瑚与金粟兰的DNA序列信息（AF280408.1；AF280411.1等），用ClustalX 2.1软件对所有序列进行多重比较，筛选草珊瑚与金粟兰的特异位点，根据引物设计的原则，通过特异位点设计草珊瑚与金粟兰的相互鉴别的特异引物。
2.3 通用引物ITSF-ITSR扩增ITS全长的PCR反应体系 扩增序列的通用反应体系： 总体积20 μL，其中包括10×buffer缓冲液2.0 μL，dNTP 20 nmol，2 μmol・L-1引物各2 μL，Taq酶1 U，DNA 20 ng，灭菌蒸馏水12.8 μL。PCR 反应程序：94 ℃预变性3 min 后，94 ℃变性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，35个循环后72 ℃延伸8 min。获得PCR产物通过1.5%的琼脂糖凝胶电泳，并用EB染色观察。
2.4 多重PCR鉴定体系建立及优化 首先利用草珊瑚及金粟兰的特异性引物SgF，CsF分别与通用引物ITSR构建2个PCR体系，反应体系同上，应用TopTaq DNA聚合酶热反应体系，通过设置退火温度梯度考察不同退火温度（50，50.5，51.6，53.2，55.1，56.7，57.6，58 ℃） 对特异性PCR扩增稳定性的影响。
然后混合特异性引物SgF，CsF及通用引物ITSR构建多重PCR体系，即在特异性PCR反应体系的基础上，设置各引物浓度梯度（0.2，0.15，0.1 μmol・L-1）及退火温度梯度考察不同退火温度（50，50.5，51.6，53.2，55.1，56.7，57.6，58 ℃）对特异性PCR 扩增稳定性的影响。优化多重PCR扩增条件，循环数设置35个循环。
2.5 使用双位点特异性PCR体系鉴定受试样品 使用以上建立的鉴别体系，对草珊瑚、金粟兰各样品进行鉴别，同时用该体系鉴别草珊瑚、金粟兰的混合DNA样品，受试样品DNA质量浓度2.5～5 mg・L-1，并对草珊瑚与金粟兰干燥叶片DNA 样品进行鉴定。
3 结果与分析
3.1 引物设计 根据本实验测序所获得的草珊瑚、金粟兰的ITS全长序列及GenBank中已有的序列，用ClustalX 2.1软件对所有序列进行多重比较，筛选获得草珊瑚、金粟兰的特异位点，发现在ITS1区，位于ITS全长序列第110～130位点及第235～252位点有多个SNP位点，根据第110～130位点的SNP位点设计草珊瑚特异的鉴别引物SgF，另外根据第235～252位点有多个SNP位点设计金粟兰特异位的鉴别引物CsF（图1，表2）。
3.2 鉴别草珊瑚、金粟兰多重PCR体系优化 首先利用草珊瑚及金粟兰的特异性引物SgF，CsF分别与通用引物ITSR构建2个PCR体系，通过设计退火温度梯度，分析退火温度对PCR反应效率的影响，筛选能获得特异扩增的退火温度。结果表明，特异性引物在退火温度50～58 ℃条件下均能扩增出草珊瑚580 bp的特异性鉴别条带，金粟兰470 bp的特异性片段。
然后混合特异性引物SgF，CsF及通用引物ITSR构建多重PCR体系，即在特异性PCR反应体系的基础上，设置引物浓度梯度及退火温度梯度考察不同退火温度分析引物浓度及退火温度对特异性PCR扩增稳定性的影响。结果表明，引物浓度0.15 μmol・L-1，退火温度在50.5～53.2 ℃能同时扩增草珊瑚与金粟兰的特异鉴别条带，特别是在51.6 ℃退火条件下具有最佳扩增效果。等比混合样品DNA的也能检测出特异性条带（图2）。另外，本实验还对不同混合比率的样品DNA进行检测，结果表明混合样品DNA在混合品中所占质量比达10%以上时均能检测出白术特异的鉴别条带。
3.3 双位点特异性PCR鉴别受试草珊瑚与金粟兰样品 使用以上建立的鉴别体系，对草珊瑚、金粟兰各样品进行鉴别，同时用该体系鉴别草珊瑚、金粟兰的混合DNA样品，受试12个草珊瑚样品，2个金粟兰样品及2个混合样品均检测到相应的特异性条带（图3），表明该体系不仅可以直接鉴别草珊瑚与金粟兰叶片，并可直接判断两者的是否相互混杂。
4 小结
多重PCR鉴别技术在中药材真伪鉴别中的应用越来越受重视，近年来，应用位点特异性PCR方法的建立药材真实性鉴别方法的报道也在增多[6-8]。而已有报道多见利用单一特异性位点进行2种药材的辨别，本研究的创新点在于设计双位点特异性引物，构建多重PCR进行2种药材的快速鉴别，并同时可判断其是否相互混杂。该技术的前提是双个特异位点的筛选。技术难点在于多重PCR体系的优化，本研究中发现，不同活性的Taq DNA 聚合酶的应用对多重PCR技术的建立具有重要的影响。利用适合于热启动的Taq DNA 聚合酶可以提高扩增效率。另外，引物浓度不宜高于普通PCR引物浓度。退火问题也较低于普通特异PCR的退火温度。
本研究建立了双位位点特异性PCR方法，用于鉴别草珊瑚与金粟兰植物及其药材，且通过单次PCR 即可鉴别是否相互混杂，也将为今后有关草珊瑚与其他金粟兰属植物的相互鉴别提供思路。由于金粟兰属植物多有肝毒性，本技术也为防止药材混用及防止中毒事件的具有实际应用价值。
[参考文献]
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Study on identification of Sarcandra glabra and Chloranthus spicatus′s
leaves by PCR amplification of specific alleles
WEI Yi-cong1， CHEN Ying2， LUO Lin-quan1， YANG Qun-xiong1， CHEN Yi-juan1，
LIANG Yi-chi1， CHE Su-rong1*
（1.College of Pharmacy， Fujian University of Traditional Chinese Medicine， Fuzhou 350122， China；
2.College of Landscape Architecture， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China）
极值法就是先将思路引向极端，使问题简化以顺利得出结论，然后再回头来认识现实问题的方法，常用来判断混合物的组成。实际计算时常根据题目给出的条件求出混合物中某个物理量的平均值。混合物的两个成分中肯定有一个大于平均值，一个小于平均值才符合条件，从而可判断出混合物的可能组成。
例1.某温度时CuSO的溶解度是25g，若温度不变，将32g无水CuSO粉末撒入mg水中，形成饱和溶液并有CuSO4.5H2O晶体析出时，则m的取值范围是（ ）
A 18g≤m≤128g B 36g
解析：mg水一部分作为溶剂水，一部分作为结晶水。可采用极值法思想，用假设的方法讨论m的上限和下限，从而确定m的取值范围。
假设全部为溶剂水则25g：100g=32g：mg
假设全部为结晶水则160g：90g=32g：mg
因为mg水是一部分作为溶剂水，另一部分作为结晶水，所以答案为18g
例2. 两种金属混合物共15克，投入足量的盐酸，充分反应得11.2LH2（标准状况），则原混合物组成中肯定不能为（ ）
A 、Mg Al B、Zn Cu C、Al Zn D、Mg Al
解析：可假设一种二价金属。利用二价金属与产物H2建立关系式，计算出金属的平均相对原子量，按照平均值去判断。设金属混合物的平均摩尔质量为a则
M ∽ H2
a ∽22.4L.mol-1
15g ∽ 11.2 L
a=30g/mol
可将选项中的金属的相对原子量与平均相对原子量30比较，均小于30或大于30都不合理。若有不与盐酸反应得金属则另一参加反应的金属，那么另一参加反应的金属的必须小于30。所以答案为B、D
方法二：差量法
不考虑变化过程，利用生成物与反应物的量的变化来求解的方法叫差量法。因为不用考虑变化的过程，所以可使问题简化。但应注意，只有当差量与始态或终态量存在比例关系时，且化学计量的差值必须是同一物理量，才能用差量法。其关键是分析引起差量的原因。
（1）差量法是根据题中的相关量或对应量的差值求解的方法。
（2）差量法是把化学变化中引起的一些物理量的增量或减量放在化学方程式的右端，作为已知量或未知量，利用各对应量成比例求解。
（3）对固体、液体而言，差量可以是质量差、粒子个数差；对气体而言，差量还可以是同温同压下的体积差；差量还可以是物质的量差。
例3. 氧气、二氧化碳和一氧化碳的怀念、混合气体18ml，点燃爆炸后恢复到原来温度，体积减少了2ml，在通过足量石灰水，气体体积又减少了10mL，则原混合气体中O2、CO、CO2的体积比可能为多少？
解析：根据混合气体间发生的反应能分析反应前后的体积之差。注意本题还存在反应物过量问题。
2CO+O22CO2 V减少
2 1 2 1
a b c 2ml
a=4ml b=2ml c=4mL
因为与石灰水反应的CO2总共10mL减去反应生成的4ml，则原有6mL原来CO和O2共12mL比参加反应的CO和O2总体积6mL多，这说明必有一种气体剩余，讨论
（1） CO剩余则CO的体积为10mlO2的体积为2mlCO2的体积为6ml
（2） O2剩余 CO的体积为4mlO2的体积为8mlCO2的体积为6ml
所以体积比可能为1：5：3或4：2：3
例4.炭和碳酸钙的混合物在空气中受强热后，碳酸钙完全分解，炭完全氧化，若生成的二氧化碳总质量等于原混合物的总质量，则混合物中炭与碳酸钙的质量比为______
解析：本题为无数据计算题，但若挖掘隐含条件则发现是生成的二氧化碳总质量等于原混合物的总质量，用炭氧化生成的二氧化碳质量的增加值等于碳酸钙分解生成二氧化碳质量的减少量，从而建立解题关系。
解：设原混合物中炭的质量为x碳酸钙的质量为y
C+O2CO2 质量增m
12 44 32
X 32x/12
CaCO3CaO+CO2质量减m
100 44 56
Y 56y/100
所以32X/12=56Y/100即X/Y=21/100
方法三：守恒法
所谓“守恒”就是利用化学反应前后的某些量之间的恒定或等价关系，推理得到正确答案的方法。常用的守恒包括：
（3） 质量守恒；（2）元素守恒；（3）电子守恒；（4）电荷守恒；（5）化合物中化合价其中仅分析两种：
①元素守恒
例5.有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其中含水7.12%，K2CO3 2.88%，KOH90%，若将此样品1克加入到46.00毫升的1.00mol.L-1的盐酸中，过量的酸在用1.07mol.L-1KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体多少克？
解析：本题涉及的反应很多，但仔细分析可知：蒸发溶液后所得固体为氯化钾，其Cl-全部来自盐酸，根据Cl-守恒则：
n（KCl）=n（HCl）=0.046L╳1.00mol.L-1=0.046mol
m（KCl）=0.046L╳74.5g.mol-1=3.427g
②电子守恒
例6.将5.21克纯铁溶于过量的稀硫酸中，在加热条件下用2.53克硝酸钾将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子，同时生成Nox，待反应完后，剩余的亚铁离子需12.00ml，0.3mol-1的高锰酸钾溶液才能完全氧化（高锰酸钾中的锰被还原为+2价）.求x的植。
解析：KmnO4中的Mn的化合价由+7+2得电子数为5╳0.012╳0.3
KNO3中N的化合价由+52x 得电子数为（5-2x） 2.53/101
随着全球化进程的加剧。人类面临着日益严重的全球性环境污染和资源枯竭的重大问题。水处理剂在防止或消除污染,保护资源和环境方面正起着越来越重要的作用。混凝是常规水处理工艺中的关键环节之一,混凝剂的优劣直接髟响到混凝效果。无机高分子絮凝剂自60年代开发以来,因其絮凝效果较好,价格相应较低,而有逐步取代传统的铝盐、铁盐等无机絮凝剂,成为主流水处理剂的趋势。在我国絮凝剂市场上,传统絮凝剂的用量仅占20%,而无机高分子絮凝掷的用量则占80%以上。近年来,这类絮凝剂的研制和应用正成为热点,专利产品也有逐年增加的趋势。
一、传统混凝剂与无机高分子混凝剂的混凝机理
传统絮凝剂在投药后主要经过水解和吸附过程,在浓溶液中的化合态主要是单体初聚物A11-3投入水中后发生水解,向生成初聚体和低聚体816-8方向发展或直接生成Al(OH)3,。这些低聚体以及沉淀物吸附在颗粒物的表面。发挥电中和及粘结架桥或卷扫作用。
而高质量的无机高分子絮凝剂与颗粒物的吸附实际是表面络合配位作用,表面羟基将会适当补充其未饱和位,吸附在表面后,仍会从溶液申吸取羟基。继续其水解沉淀过程,直到饱和成为氢氧化物沉淀凝胶,与颗粒物一起生成絮团。因此,无机高分子的凝聚——絮凝机理实际是表面络合与表面沉淀过程。
传统絮凝剂作用机理是絮凝剂投入水中后,经水解而全部水解生成氢氧化铝沉淀,实际是带电荷的氢氧化铝凝胶吸附在颗粒物表面发挥凝胶——絮凝作用。无机高分子的作用机理则与此不同。它们是投入水中后主要以Al1-3直接吸附在颗粒物表面。在表面上继续水解而转化为沉淀,由此进行电中和及牯结架桥的凝聚——絮凝作用,因此,无机高分子的絮凝计算模式应是建立在表面络合及表面沉淀的基础上。
二、无机高分子絮凝剂的研制和开发现状
无机高分子絮凝剂传统上可分为聚合铝、聚合铁、聚合硅酸以及复合型无机高分子絮凝剂四大类,但按照水中胶粒所带电荷种类也可以将其分为阳离子型、阴离子型和若干复合系列。
无机高分子絮凝剂的研制与开发大致经历了以下4十阶段;①聚合铝、聚合铁或聚硅酸;②在聚台铝、聚合铁或聚硅酸中引入单种金属离子AL或Fe;③在聚合钼、聚合铁或聚硅酸中同时引入两种金属离子Al和F:④在聚合铝、聚合铁或聚硅酸中引入多种金属离子AL、fe、Mn、Ca等。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力,引入羟基、磷酸根等以增强配位络合能力,从而达到改善其絮凝效果的目的。
聚合铝的缺点是在热力学上不稳定而失去活性。为保证其有适宜的储存性能租适度的稳定性,必须控制适当的碱化度和聚台度成加入稳定增效剂。尤其是活性铝,毒性较大,同时聚铝制备方法不完善,致使较多水解铝的徽细颗粒存在于溶液中,这在一定程度上限制了聚合铝的使用。通过改善混凝反应条件,延长慢速混凝时间,能有效降低水中铝的含量。对聚铁来说,其盐基度越高,分手聚合度越大,形成的羟基配合物就具有更多的电荷和更大的表面积,絮凝性能也就更好。因此制备聚合铁时,盐基度的控制是一个关键因素。
聚硅酸对细泥类悬浮物有加速沉淀的作用,其最大缺点是稳定性差,在溶液中能自行聚台成不溶于永的高聚物,只能现配现用,而向硅酸溶胶中加入某些金属离子,可以阻止或减缓硅酸缩聚时间,同时也可以延长聚硅酸的存入时间,但还无法制备出聚硅酸金属盐混凝剂的固体产品。使其应用范围大大受到了限制。
无机复合型高分子絮凝剂中由于引入其它离子,尤其是高电荷离子,其聚合度和电荷中和能力大大加强,絮凝性能远优于聚硅酸或单独的聚金属离子。其缺点是制备过程操作技巧性比较强,产品成本也鞍高。与无机高分子絮凝剂相比,有机高分子絮凝剂投加量少。絮凝速度快,受共存盐类、pH和温度等周围环境影响小:另外,有机高分子絮凝剂分子所带的-NH-、-COO-、-SO3-,等具有链状、环状等多种结构的亲水基团,有利于污染物进人絮凝体,脱色性好。但有机高分手絮凝剂的水解或降解产物多有毒,而且价格较高。而无机一有机高分子絮凝剂连用正好可以综合二者的优点,因此无机一有机复合型应用前景广阔。
三、各类无机高分子混凝剂的混凝作用机理及应用
1、聚合铝
①混凝作用机理
聚合铝包括聚合氯化铝和聚合硫酸铝。聚合铝实际上是一种多铝多羟基络合物,它是一条件控制下铝盐的水解——聚合——沉淀过程的中间产物。在水解过程中,铝由单体逐步聚合,其形态转化过程为:A13+A12(OH)4+2A17(OH)5+16Al1304(OH)7+24
水处理中聚合铝的混凝作用机理是:以其水解产物对水中颗粒或胶体污染物进行电中和和脱稳,吸附架桥或牯附卷扫而生成粗粒絮凝体再加以分离去除。对混凝过程中起主要作用的因素是药剂投加置。pH值和颗粒表面积浓度等参数。
②应用
聚合铝,特别是聚合氯化铝具有絮凝体形成快、沉降迅速、混凝效果好、污泥脱水容易、对原水性质变化适应性强、适宜的范围宽、用量小、腐蚀小、成本低等优点。因而广泛地应用于给水净化、废水处理以及铸造、轻工、医药、机械等方面。
2、聚合铁
①混凝作用机理
铁系无机高分子混凝剂主要有聚合硫酸铁和聚合氯化铁,其中聚合硫酸铁是主要的品种。聚合铁是一种多核多羟基络合物,是一定条件下铁盐的水解——聚合——沉淀过程的中间产物。
聚合铁的混凝作用机理较复杂,这是因为Fe3+有很强的水解——聚合——沉淀趋势。其混凝效果由一系列水解、聚合过程所支配,其独特的混凝性能是由于它在水溶液中存在着[Fe2(OH)3]3+、[Fe2(OH)2]4+、[Fe3(OH)6]3+等络合离子,通过羟基架挢作用,生成多核络离子聚合物。分子量达105。这些络合物进一步水解,产物通过吸附、交联、架桥作用,使胶体颗粒凝聚。同时中和水中颗粒及胶体污染物电荷,压缩胶粒的双电层,降低胶体电位,使皎体脱稳;此外Fe3+水解最终产物为Fe(OH)3沉淀,其絮状沉淀有较大表面积,约为200~1000m2/g,因而还有沉淀网捕作用。
②应用
聚合铁混凝剂具有较强的除浊,去除COD及重金属离子的能力,同时还具有脱色、脱臭、脱水等功能。其适宜的pH范围广,絮凝体比重大沉降迅速,在低温时也有较好的处理效果,因而它广泛应用于给水净化,废水处理及造纸、印染、皮革、冶金、食品、化工等行业。
3、聚合硅酸
①混凝作用机理
聚合硅酸是用酸或酸性反应的盐或气体,对水玻璃的稀溶液进行部分中和而制成的,是硅酸聚合到一定程度的中间产物。聚硅酸在通常条件下组分带负电荷,属阴离子型无机高分子物质,而水中肢体粒子表面一般也带有负电荷,因而聚硅酸对水中的胶粒不具有电中和作用,它对胶体的絮凝是通过吸附架桥使柆子粘连完成的。
②应用
聚硅酸可作为混凝剂或助凝剂使用,具有原料来源广、无毒、成本低、聚合方法简单等优点,对细泥类悬浮物还有加速沉淀作用。但其稳定性差,在溶液中能自行聚合形成不溶于水的高聚物,必须在使用前临时配制,因而它在实际净水处理过程中的应用受到了很大限制。
4、复合型无机高分子混凝剂
为了进一步提高混凝剂的净水能力。改进产品质量,人们研制了复合型无机高分子混凝剂。
聚合铁、聚合铝等无机高分子混凝剂成本高,某些场合处理效果不理想等缺点。而研究发现某些金属离子(如A13+、Fe3+)对聚硅酸的混凝作用有很大的影响,能增加形成絮体体积。提高其低温混凝效果;此外金属离子还能延缓硅酸的胶凝,改变聚硅酸的稳定性能,这样就有可能研制出新型聚硅酸混凝剂。于是人们开发了含铁铝离子的聚硅酸混凝剂。实验结果表明,这种新型混凝剂是一种优良的水处理剂,其混凝性能优于其它传统无机高分子混凝剂且成本较低,是一种有发展前途的混凝剂。
四、无机高分子混凝剂的研究发展方向
随着经济的发展和人们生活水平的提高,工业和城市生活污水的水质变得越来越复杂,对水处理剂复合功能的要求也越来越高,迫切要求开拓混凝剂的生产视野和应用范围。通过引入其它离子或加入助凝剂的方法来制备多功能复合型絮凝剂将是这类絮凝剂研制和开发的主要方向。新型复合型絮凝剂应能适合多变的水质(pH、COD、悬浮物等的波动),还具有杀菌、脱色、除COD、缓蚀等功能中的一种或几种,如絮凝-杀菌剂、絮凝-缓蚀-阻垢剂等。我国在这方面已经有成功的先例。在聚合铁铝钾中加入适量的苏打和漂白粉等制成水质净化消毒剂,能有效地除去工业废水等废水中的悬浮物,还可以杀菌,降低CODCr的含量和色度,处理饮用水能达到“非常清洁”的标准。
一、十字交叉法公式推导
设同一溶质的甲、乙两种溶液，其溶质的质量分数分别为C1、C2（C1> C2），其溶液质量分别为m1、m2，将两种溶液混合后，所得溶液中溶液质量为m，溶质的质量分数为C，则必有：m=m1+ m2，C2<C < C1。
由于混合前后溶质质量不变，故可得下式：
m1×C1+m2×C2 = m×C
将此式移项、合并同类项后，可得下式：
m1×（C1- C）= m2×（C- C2），将此式变形，可得：
[C-C2C1-C=m1m2]
此式表示的意义为：将溶质质量分数分别为C1和C2的两溶液混合，欲使混合后溶质的质量分数为C，则所需浓溶液与稀溶液的质量之比应为（C- C2）：（C1- C）。将此式改写成十字交叉法形式：
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注意三点：
（1）用来解决两者之间的比例关系问题;
（2）得出的比例关系是基数的比例关系;
（3）总均值放中央，对角线上，大数减小数，结果放对角线上。
二、十字交叉法在化学计算中的应用举例解析
例1、密闭容器中先充入CO2和N2的混合气体，平均分子量为32，容器内压强为p，然后投入足量Na2O2（体积不计），充分反应后（设此条件下N2和O2不反应）恢复至原温度，容器内压强为：（ ）
（已知：1、当体积、温度不变时，气体物质对容器产生的压强与气体分子数目或气体体积成正比;2、2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2）
A、P B、[18P] C、[78P] D、[38P]
解析：CO2分子量为44，CO分子量为28，由于混合气体平均分子量为32，故可由十字交叉法求出混合气体中CO2和CO的体积比或分子个数比。
<E：＼123456＼速读・中旬201602＼Image＼image7.pdf>
不难解得：V1：V2=4：12=1：3
不妨设容器体积为4L，则混合气体中CO2和N2的体积应分别为1L、3L。
根据反应 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2不难看出，每2体积CO2的完全反应，只能产生一体积的O2，气体总体积必然减少1L。现有体积为1L，则其完全反应后，气体总体积必然减少0.5L，故反应后容器中气体的总体积必为：4L-0.5L=3.5L。再根据“当体积、温度不变时，气体物质对容器产生的压强与气体分子数目或气体体积成正比”可知，反应前后容器内压强（设为p1）与p之间的关系必为：
p： p1=4L：3.5L=8：7，即p1=[78P]。故本题答案为C。
例2、今有铁的氯化物2.895g，其溶液与足量AgNO3溶液完全反应，生成7.106g沉淀。试通过计算判断2.895g此氯化物是否为混合物，若是混合物，其成分的质量比是多少？
解析：根据题意，铁的两种氯化物应为FeCl2和FeCl3。要判断该氯化物是否为混合物，只需利用极端假设法，即将此氯化物视为FeCl2或FeCl3，然后利用氯化物与氯化银沉淀的质量关系分别求出生成的氯化银的质量，再与反应中生成7.106进行比较分析即可。
解：设氯化物中FeCl2和FeCl3质量均为2.895g，其与AgNO3溶液完全反应生成AgCl的质量分别为x，y，则有：
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显然，6.542g<7.106<7.670g，故此氯化为FeCl2和FeCl3的混合物。设氯化物中FeCl2和FeCl3的质量分别为m（FeCl2）和m（FeCl3），于是可利用十字交叉法，求出氯化物中FeCl2和FeCl3的质量。
不难得：
m（FeCl2）：m（FeCl3）=0.564：0.564=1：1。
答：（略）
例3.铁锌合金6.0g，投入足量稀硫酸中，完全反应后，得到0.2g氢气，则合金中锌的质量分数为多少？
解析：根据题意，可利用极端假设法，将合金视为6.0g铁或6.0g锌，再利用铁或锌与生成氢气的质量关系，分别求出6.0g铁或6.0g锌与足量稀硫酸完全反应后所得氢气的质量，然后再根据十字交叉法，即可分别求出合金中铁和锌的质量，便可求出合金中锌的质量分数。
解：设合金中铁和锌的质量均为6.0g，其分别与足量稀硫酸反应所得氢气质量为x、y，则有：
<E：＼123456＼速读・中旬201602＼Image＼image10.jpeg>
因0.18g<0.2g<0.21g，设合金中铁和锌的实际质量分别为m（Fe），m（Zn）。由十字交叉法，得：
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关键词：
污泥； 重金属； 生物淋滤； 机制
污泥是重要的环境污染物，其性质复杂、毒害性持久，污泥中的重金属处理更是环境污染控制领域的重要课题[12]。传统的污泥消化、浓缩、脱水工艺并不能有效去除其中的重金属。近年来新开发的针对重金属去除的技术主要有：化学法（离子交换、氯化、化学淋滤、电化学等），物理法（超临界流体萃取、动电技术、微波法、吸附法）。以上方法存在着成本较高、去除率有限、伴生二次毒性物、存在安全隐患等问题。生物法也可用于污泥重金属去除。一般用于污泥重金属处理的生物法包括生物淋滤法以及植物提取法等。污泥生物淋滤法[36]是利用弱嗜酸菌硫杆菌、嗜酸硫杆菌（T.t、T.f）以及部分异养菌的生物化学代谢过程[79]，使污泥中重金属由难溶态逐渐转化成为易溶态，达到去除污泥中重金属的目的。生物淋滤法具有适用面广、去除率较高、操作条件简单、添加基质廉价易得、反应温和、耗酸量少、可与污水厂原有污泥消化工艺同步实施等优点。近年来对污泥生物淋滤技术的研究虽然较多[1014]，但对其淋滤机制的研究成果较少，尤其是对Cd、Ni、Cr、Pb淋滤机制的研究更少。这种对污泥生物淋滤机理研究的欠缺严重制约了污泥淋滤技术的发展。在污泥生物淋滤机理研究领域，重金属化学形态在淋滤过程中的转化关系研究是一个核心问题[15]。借助重金属化学形态转化规律，可以间接推断污泥重金属生物淋滤的转化机制。基于这一思路，本文对多种重金属元素的生物淋滤机制进行了系统研究，以期找到污泥生物淋滤过程中常见重金属元素的普遍规律，进而为提高重金属淋滤效率提供生物化学理论依据，促进对污泥生物淋滤机制的理解。
张弛，等：复合硫杆菌对污泥重金属生物淋滤机制的影响
1材料和方法
1.1污泥样品
研究所用污泥取自太原市河西中北部污水处理厂的浓缩污泥，以及冶峪化工厂污水站的浓缩污泥，将二者混合作为本试验用原始污泥。污泥重金属含量的测定采用王水高氯酸氢氟酸消解原子吸收分光光度法，此方法是近年来对污泥生物淋滤的研究者通用的方法，其测定结果可靠度较好。经测定，试验用污泥的基本性质见表1。
1.2试验用菌种
试验菌种的主体是复合硫杆菌，其组成为氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans，简称T.t）与氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans，简称T.f）混合菌液，试验所用的氧化硫硫杆菌与氧化亚铁硫杆菌，是在新鲜浓缩污泥中添加硫粉底物进行预培养，再经过重复接种加富培养获得的，试验时采用体积比2%T.t+20%T.f的接种量。另外配合加入课题组开发的MT基因工程菌（pGEXZjMTB）接种液作为对硫杆菌淋滤的促进菌种（3%接种量）。试验所用的MT基因工程菌是采用金属硫蛋白基因工程菌（pGEXZjMTB）为基本菌液，经过耐酸性驯化后，得到耐酸型MT基因工程菌，作为对硫杆菌淋滤过程的协作菌种。
1.3污泥生物淋滤去除率及pH变化规律试验
为了考察所用技术在处理实际污泥时的效果，试验过程未采用灭菌处理，但设置了空白对照组以对比未添加混合菌时的处理效果。通过试验对“空白对照组”与“添加混合菌组”分别对重金属的去除率进行了对比。空白对照组的试验条件为：不添加混合菌，也不添加菌群生长所需的底物。试验在同等条件下重复3次，取3次试验结果的平均值。
pH变化情况是影响污泥生物淋滤效果以及重金属形态的重要因素之一，研究对接种混合菌与未接种混合菌（空白对照组）条件下污泥淋滤体系的pH值随时间的变化情况进行了试验。空白对照组的试验条件为：不添加混合菌，也不添加菌群生长所需的底物。
1.4污泥淋滤中重金属形态转化规律试验
通过检测污泥中各种重金属元素在生物淋滤过程中的形态变化情况，间接分析淋滤机制。重金属元素的化学形态测定方法，参考了改进的顺序浸提法[16]进行。主要步骤包括：1）利用KNO3提取出可交换态重金属；2）利用KF提取出吸附态重金属。3）采用Na4P2O7提取有机结合态。4）采用EDTA实现对碳酸盐结合态重金属的提取。5）采用HNO3将剩余的硫化物结合态重金属提取出来。6）剩余的重金属含量即残渣态。先对试验用原始污泥的形态比例进行测定，将测出的质量浓度换算成质量比，见表2。
2结果和讨论
2.1污泥生物淋滤去除率及pH变化规律
混合菌接种组、空白对照组对污泥重金属去除率随时间的变化情况分别见图1、图2。
由图1、图2可知，添加混合菌时，可以提高淋滤效果，其原理主要是缩短了淋滤启动时间，提高了转化速率。对照组试验各种重金属的去除率都很低，这是由于对照组没有添加混合菌，也没有添加菌群生长所需的底物，即使此时的样品中存在本土自有菌群，也由于缺乏增殖所需的底物，缺少所需的电子供体，硫细菌不能大量增殖。此时淋滤过程中的重金属化学形态比例变化微弱，不利于对重金属转化过程中的化学形态变化情况开展研究，因此仅对添加混合菌时的重金属形态变化情况进行讨论。
接种混合菌与未接种混合菌（空白对照组）条件下污泥淋滤体系的pH值随时间的变化情况见图3。
由图3可知，添加混合菌时淋滤体系的pH值在3～6 d时出现明显下降。不添加混合菌，也不添加底物的对照组，pH值变化始终很小，12 d内反应体系的pH值始终未能低于5.20。
淋滤过程中的pH值既是淋滤过程的影响制约参数，又是淋滤过程中的表现参数，它关系到氧化硫硫杆菌（T.t）与氧化亚铁硫杆菌（T.f）的生长增殖情况，也关系到重金属淋滤过程中各种化学形态的转化情况。
图3污泥淋滤体系的pH值随时间的变化情况
整个淋滤过程中的pH值下降与否取决于以上几种反应的组合效果。pH值的降低速率越块，pH值降低幅度越大，说明生物淋滤作用越强。添加混合菌与不添加混合菌时pH变化结果的差异间接证明了添加混合菌对淋滤效果确有促进。
2.2污泥生物淋滤过程中重金属形态变化规律
虽然污泥的性质复杂，但通过顺序浸提的方法，可以测得污泥的6种形态：交换态、吸附态、有机结合态、碳酸盐结合态、硫化物结合态、残渣态。交换态重金属含量比例的增加值，可以反映出淋滤后重金属去除率的变化规律。只要在污泥淋滤过程中，定时取出一定量的污泥样品进行重金属的化学形态分析，就可以得到淋滤过程中重金属形态转化的规律，籍此可以间接推断某种重金属元素在生物淋滤过程中的生化机制。
一般将污泥淋滤机制[17]分为直接机制、间接机制、混合机制3种。直接机制是指以重金属硫化物结合态以及有机结合态被直接氧化成可溶硫酸盐为特征的淋滤机制。间接机制是指以碳酸盐结合态以及有机结合态重金属大量转化为交换态为特征的淋滤机制。混合机制是指直接与间接机制同等地发挥作用。此时，碳酸盐结合态与硫化物结合态同等大量转化为交换态为特征的淋滤机制，也可以是以有机结合态大量转化为交换态为特征，而硫化物结合态仅起次要转化作用。试验中各种重金属元素在生物淋滤过程中的形态变化情况见图4～9。
由图4可以看到，生物淋滤过程中，Cu的硫化物结合态显著减少，交换态显著增加，碳酸盐结合态略有减少，吸附态略有减少，残渣态经历了先增、再减、再增的过程。其中交换态由8.1%增加至646%；有机结合态、碳酸盐结合态、硫化物结合态的减少量分别占交换态总增加量的225%、69%、701%。可见，对交换态增加量贡献的大小顺序是：硫化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态。由此可以推断：对于试验的污泥，Cu的生物淋滤过程属于直接机制。此结论是基于以下3方面的原因：1）原始污泥化学形态比例因素（Cu的硫化物结合态所占比例较大）；2）主导因素（硫化物结合态的转化量对交换态的增加量贡献最大）；3）可忽略因素（碳酸盐结合态虽也对交换态的增加量有贡献，但仅占69%，可以忽略）。
图4Cu在生物淋滤过程中的形态变化
由图5可以看到，Ni的淋滤过程中各种化学形态的转化规律类似于Cu，硫化物结合态显著减少，交换态显著增加，碳酸盐结合态略有减少，吸附态逐渐减少，残渣态经历了先减、再增的过程。交换态由11.8%增加至54.7%，共增加了42.9%；有机结合态的减少量占交换态总增加量的13.5%，本文认为有机结合态的转化对Ni而言属于可忽略因素；碳酸盐结合态在全程由6.3%减少至4.7%，没有讨论价值；硫化物结合态在全程由31.3%减少至7.5%，其减少量占交换态总增加量的55.5%；可见，对交换态增加量贡献的大小顺序是：硫化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态。由此可知，本试验Ni的生物淋滤过程是以直接机制为主的，其规律类似于Cu。
图5Ni在生物淋滤过程中的形态变化
由图6可以看到，生物淋滤过程中Zn的交换态显著增加，碳酸盐结合态显著减少，吸附态、有机结合态与硫化物结合态也有所减少，残渣态逐渐增加。交换态由14.1%增加至65.8%；碳酸盐结合态、有机结合态、硫化物结合态的减少量分别占交换态总增加量的59.6%、22.1%、12.4%。可见，对交换态增加量贡献的大小顺序是：碳酸盐结合态>有机结合态>硫化物结合态。由此可以推断Zn的生物淋滤过程以间接机制为主。此结论是基于以下3方面的原因：1）在试验用原始污泥中Zn的原始化学形态比例中，碳酸盐结合态与有机结合态所占比例较大。2）主导因素（碳酸盐结合态的转化量对交换态的增加量贡献最大）。3）可忽略因素（硫化物结合态虽也对交换态的增加量有贡献，但仅占12.4%）。
图6Zn在生物淋滤过程中的形态变化
由图7可以看到，Cd的生物淋滤过程中各种化学形态的转化规律是：硫化物结合态显著减少，交换态显著增加，有机结合态略有减少，碳酸盐结合态略有减少，吸附态变化轻微，残渣态略有增加。交换态由16.4%增加至62.6%；有机结合态在全程由133%减少至6.4%，其减少量占交换态总增加量的14.9%；碳酸盐结合态在全程由9.9%减少至34%，其减少量占交换态总增加量的14.1%；硫化物结合态在全程由34.1%减少至5.9%，其减少量占交换态总增加量的61.0%。可见，对交换态增加量贡献的大小顺序是：硫化物结合态>有机结合态≈碳酸盐结合态。由此可以推断Cd的生物淋滤过程是以直接机制为主的。其规律类似于Ni。
图7Cd在生物淋滤过程中的形态变化
由图8可以看到，生物淋滤过程中Cr的有机结合态显著减少，交换态显著增加，碳酸盐结合态与硫化物结合态略有减少，残渣态经历了有小幅增加。交换态由71%增加至33.5%；有机结合态、碳酸盐结合态、硫化物结合态的减少量分别占交换态总增加量的56.1%、21.2%、22.7%。可见，对交换态增加量贡献的大小顺序是：有机结合态>硫化物结合态>碳酸盐结合态。由此可以推断：对于本试验的污泥，Cr的生物淋滤过程属于混合机制，也就是说直接与间接机制同时发挥作用。此结论是基于以下3方面的原因：1）原始污泥化学形态比例因素（有机结合态所占比例较大）；2）主导因素：有机结合态的转化量对交换态的增加量贡献最大。这种形态特征意味着在Cr的淋滤进程中，既有硫杆菌对有机结合态重金属的直接氧化（这趋向于直接机制），又有高价态金属离子（如：Fe3+）对ORP提高之后的二次氧化作用（这属于间接机制）。同时，在Cr的生物淋滤过程中，硫化物结合态的转化量对交换态的增加量贡献也有24.6%，这更使Cr的生物淋滤不能排除直接机制的可能性。3）兼顾因素：碳酸盐结合态也对交换态的增加量有贡献，占23.1%，不宜忽略。
图8Cr在生物淋滤过程中的形态变化
由图9可以看到，Pb的生物淋滤过程中各种化学形态的转化规律是：碳酸盐结合态与硫化物结合态均显著减少，交换态显著增加，其余各态变化不明显。交换态由12.0%增加至47.1%，共增加了351%；有机结合态、碳酸盐结合态、硫化物结合态的减少量分别占交换态总增加量的19.7%、405%、35.0%。可见，对交换态增加量贡献的大小顺序是：碳酸盐结合态≈硫化物结合态>有机结合态。由此可以推断：对于本试验的污泥，Pb的生物淋滤过程属于混合机制，即直接与间接机制同时发挥作用，但其机理规律不同于Cr。此结论是基于以下3方面的原因：1）原始污泥化学形态比例因素（碳酸盐结合态与硫化物结合态所占比例都较大）；2）主导因素：碳酸盐结合态与硫化物结合态的转化量对交换态的增加量贡献近似，说明直接机制与间接机制在此同等重要。
图9Pb在生物淋滤过程中的形态变化
由Cr、Pb的转化规律可以看到，有机物型与弱碳酸型的重金属元素在生物淋滤过程中，均可表现为混合机制，但其规律是不同的。需注意，不同城市的试验污泥，其成份是不同的，其淋滤过程中的化学形态转化特征也是有差异的。
3结论
对污泥重金属生物淋滤过程中的重金属形态转化机制进行了系统的研究。根据各种重金属在淋滤前后的化学形态转化规律对相应的淋滤机制进行了归类。判断其淋滤机制的依据包括以下3个方面：1）原始污泥化学形态比例；2）主导因素（何种化学形态的转化量对交换态的增加量贡献最大）；3）可忽略因素（某种化学形态的转化量对交换态的增加量贡献小于15%）。
试验结果表明，Cu、Ni、Cd的生物淋滤是以直接机制为主的，Zn的生物淋滤过程是以间接机制为主的。Cr、Pb的生物淋滤过程属于混合机制，但其规律是不同的，Cr的有机结合态的转化贡献是其主导因素，Pb的碳酸盐结合态与硫化物结合态同时发挥着转化贡献。
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