時間：2023-05-29 17:49:41
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇量比的應用，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：柴油機；乙醇-柴油混合燃料；燃油經濟性；排放特性
中圖分類號：U473.1+4文獻標文獻標志碼：A文獻標DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2012.01.007
Study on Economic Performance and Emission Characteristics of Diesel Engine Fueled with Ethanol-diesel Fuel Blends
Zhao Xiaoyang，Chen Zhenbin，Zhang Lei，He Yanan
（ College of Mechanical and Electrical Engineering，Hainan University，Danzhou，Hainan 571737，China）
Abstract：In this paper, butyl alcohol was used as a solubilizing agent to study the compatibility of diesel-ethanol blend fuels, which were made up by the different volume ratio of diesel, ethanol and Butyl alcohol, and to analyze the impact of the diesel-ethanol blend fuels with different ethanol blending ratio on the fuel economic performance of engine and the exhaust gas emissions. The result shows that because of the different atomizing characteristics between the diesel and ethanol, the compatibility is poor, and adding appropriate amount of butyl alcohol can be effective in promoting the homogenization. With the increasing of the ethanol blending ratio in the diesel-ethanol blend fuels, the equivalent fuel consumption increases gradually under the light load circumstance, while decreasing under the high load circumstance. The emission of the CO increases under the light load circumstance, while decreasing under the high load circumstance. Under all circumstances, the emission of the HC produced by combustion of diesel-ethanol blend fuels is higher than that of 0# diesel, while the emission of NOx and soot declines to a certain degree.
Keywords：diesel engine；ethanol-diesel blend fuel；fuel economic performance；exhaust gas emissions
多年來有關乙醇混合燃料在汽油機上的應用研究已經取得了重大進展，而在柴油機上的應用研究卻很少[1-2]。為減少我國石油能源消耗，緩和石油的對外依存度，進一步降低柴油機排放污染，通過乙醇替代部分柴油來探索乙醇柴油混合燃料的最佳制備方法，進而了解乙醇柴油混合燃料對柴油機燃油經濟性及排放特性的影響仍意義重大。國外從20世紀80年代起就開始重視乙醇作為柴油機代用燃料的試驗研究工作，目前處于小范圍的試驗、試用階段。日本的洋馬公司經多次試驗已基本解決了乙醇與柴油混合的分層問題，正著力進行乙醇柴油混合燃料的發動機使用試驗。美國ADM公司已開展了乙醇柴油的研究工作，含乙醇15%、其它添加劑5%、柴油80%的乙醇柴油混合燃料已經在柴油車上進行了386 km的行車試驗。泰國科學技術和環境部、泰國國家石油公司與美國福特汽車公司合作研究開發生物乙醇燃料用于柴油車。國內在柴油機燃燒乙醇柴油混合燃料的試驗研究方面雖然從上世紀90年代早期就已經起步，但其基本途徑是對柴油機改進后，采用乙醇與柴油分別供給的方法進行雙燃料試驗，并取得了可行的結論。而乙醇和柴油直接混合后使用的研究目前還不多[3-4]。
目前，國內外在柴油機上燃燒乙醇柴油混合燃料的研究主要集中在以下幾個方面：乙醇柴油混合燃料的理化特性研究；乙醇柴油混合燃料的制備方法以及最佳摻混比的研究；在對發動機參數不做任何調整時燃燒乙醇柴油混合燃料的經濟性和排放特性[5]。柴油機燃燒乙醇柴油混合燃料主要通過以下幾種方式：（1）熏蒸法，利用醇燃料表面張力及粘度低的特點通過進氣管添加乙醇。（2）雙燃料系統法，在柴油機上裝有兩套分開的噴油器系統，其中一套用來壓燃純乙醇。（3）柴油醇燃料，用機械攪拌或添加助溶劑、乳化劑等將乙醇和柴油配置成混合燃料。上述摻燒方式中的前兩種，汽車和發動機的結構變化較大，不易于在量產車型和正在使用的柴油機上應用。對于第3種摻燒方式，由于基本不改變發動機結構而最有可能實現商業化 [6]。
本文研究了以柴油、乙醇和正丁醇的體積比為不同比例直接混合所配置混合燃料的相溶性，分析了不同乙醇摻混比的混合燃料對發動機經濟性及排放特性的影響[7-8]。（在配置乙醇柴油混合燃料過程中，使用0號柴油采用體積百分數進行計量，即E15表示乙醇占該混合燃料的體積分數為15%，E20表示乙醇占該混合燃料的體積分數為20%，依此類推。）
1 混合燃料的制備與物化特性
1.1 混合燃料的制備
本文試驗采用市售0號柴油和99.5%的乙醇作為原料。大量試驗研究表明，乙醇與柴油混合的相溶性和穩定性較差，這主要是由于在室溫下乙醇和柴油存在一定的密度差，使密度較柴油小的無水乙醇大部分浮在混合液的上面形成分層現象。此外，由于乙醇極易吸水，在乙醇和柴油摻混后，混合溶液對水分和溫度都特別敏感，導致混合溶液分層。
在配置乙醇柴油混合燃料時，需在混合燃料中添加適量的正丁醇以得到相溶、均勻、穩定的混合燃料。通過對所配置混合燃料長時間的觀察表明，采用正丁醇作為助溶劑可以有效地促進乙醇和柴油均勻混合，采用正丁醇為助溶劑的乙醇柴油混合燃料具有良好的穩定性。
1.2 混合燃料的物化特性
柴油和乙醇的物化特性見表1。在乙醇柴油混合燃料中，通過表1對比可知：0號柴油的低熱值和十六烷值均高于無水乙醇，但0號柴油的汽化潛熱低于無水乙醇。所以所配置乙醇柴油混合燃料的低熱值比0號柴油的低，而汽化潛熱比0號柴油的高。隨著混合燃料中乙醇體積分數的增大，乙醇柴油混合燃料的十六烷值逐漸降低。
2 試驗設備
本文試驗是在一臺自然吸氣式直噴295A水冷直立四沖程柴油機（球型燃燒室）上進行的，發動機主要技術參數見表2。汽車尾氣中CO、HC、NOx等氣體的濃度采用AVL Digas 4000發動機尾氣分析儀來測量；汽車尾氣的不透光度和消光系數k采用AVL Dismoke 4000不透光式煙度計來測量；油耗則采用湖南湘儀測試有限公司生產的FC 2210智能油耗儀來測量。本試驗在不對發動機任何參數進行調整的前提下，檢測了發動機在1 500 r/min 轉速下的燃油經濟性及排放特性。
3 試驗結果與分析
3.1 燃油經濟性
為了便于對發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的燃油經濟性和燃燒0號柴油的燃油經濟性作出比較，本文按能量相等原則將混合燃料的熱值折算為與0號柴油熱值相當的當量燃油消耗率。
當量燃油消耗率隨發動機負荷的變化如圖1所示。從圖中可以看出，同種燃料隨著發動機負荷的增加，當量燃油消耗率逐漸降低。在小負荷工況時，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油的高，并且隨著混合燃料中乙醇摻混比的增大而增大；在中等負荷工況時，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的當量燃油消耗率與燃燒0號柴油的相差不大；在高負荷工況時，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油的低，并且隨著混合燃料中乙醇摻混比的增大而降低。在發動機負荷為32%時，燃燒E10的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油高1.7%；燃燒E15的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油高2.81%；燃燒E20的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油高2.86%；燃燒E25的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油高8.42%。在發動機負荷為80%時，燃燒E10的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油低1.08%；燃燒E15的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油低1.04%；燃燒E20的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油低0.27%；燃燒E25的當量燃油消耗率比燃燒0號柴油低0.47%。
這種變化趨勢是因為乙醇柴油混合燃料的汽化潛熱比0號柴油大，混合燃料的著火性較差。在小負荷工況范圍內，發動機氣缸內溫度偏低，而乙醇柴油混合燃料的汽化進一步降低了工質的溫度，使當量燃油消耗率隨著混合燃料中乙醇摻混比的增大而升高；在小負荷工況時，發動機氣缸內供油量少，隨著燃料中乙醇的摻入，混合氣過量空氣系數增大，可燃混合氣變稀，局部過稀的混合氣不能夠維持火焰傳播，導致燃燒不完全，使當量燃油消耗率升高。在中等負荷工況時，燃燒乙醇柴油混合燃料的當量燃油消耗率與燃燒0號柴油的當量燃油消耗率相差不大。隨著負荷的增加，燃燒過程受汽化潛熱的影響逐漸減小。在大負荷工況時，發動機氣缸內的供油量加大，隨著混合燃料中乙醇摻混比的增大，氣缸內混合燃料的含氧量也逐漸增大，氧的助燃作用更加明顯，使氣缸內混合燃料燃燒更加充分，發動機燃燒過程得到改善，因此乙醇柴油混合燃料的當量燃油消耗率在大負荷工況時有所降低。
3.2 排放特性
3.2.1 HC排放特性
汽車尾氣中的HC是由于發動機未燃盡的燃料分解而產生的氣體。HC排放量隨發動機負荷的變化如圖2所示。從圖中可以看出，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的HC排放量比燃燒0號柴油的高。在發動機負荷為32%時，燃燒E10的HC排放量比燃燒0號柴油的高76.6%；燃燒E15的HC排放量比燃燒0號柴油的高165%；燃燒E20的HC排放量比燃燒0號柴油的高313%；燃燒E25的HC排放量比燃燒0號柴油的高257%。在發動機負荷為80%時，燃燒E10的HC排放量比燃燒0號柴油的高134.3%；燃燒E15的HC排放量比燃燒0號柴油的高208.9%；燃燒E20的HC排放量比燃燒0號柴油的高291%；燃燒E25的HC排放量比燃燒0號柴油的高338.8%。
這種變化趨勢主要是由于在燃燒過程中混合燃料和空氣的混合不均勻引起的。發動機燃燒室內的混合氣局部過濃或過稀都會引起燃燒不充分而產生HC的排放；可燃混合氣在靠近發動機氣缸壁面時受到冷激效應的影響，也會導致混合氣燃燒不充分而產生HC排放；由于乙醇柴油混合燃料的汽化潛熱比0號柴油大，增加了發動機燃燒過程中出現的淬熄層，也會導致HC的排放量增加；由于混合燃料的十六烷值較低，因此混合氣的著火延遲期加長，這樣就會形成更多的稀混合氣，同樣會導致混合氣燃燒不充分而增加HC的排放量。此外，發動機燃燒室內沒有充分燃燒的混合燃料，都將增加發動機的HC排放量。
3.2.2 NOx排放特性
NOx的排放主要是在高溫、富氧以及足夠的持續時間等這些條件下產生的。NOx排放量隨發動機負荷的變化如圖3所示。從圖中可以看出，發動機燃燒同種燃料的NOx排放量隨著發動機負荷的增大而增大。這是因為在轉速為n=1 500 r/min時，隨著發動機負荷的逐漸增大，氣缸內的平均有效壓力逐漸增大，最高燃燒溫度逐漸升高，因此發動機的NOx排放量逐漸增大。在低負荷工況時，柴油中摻燒乙醇可以明顯降低NOx的排放量，并且隨著混合燃料中乙醇摻燒比的增大NOx的排放量逐漸降低。在發動機負荷為32%時，燃燒E10的NOx排放量比燃燒0號柴油的低12.4%；燃燒E15的NOx排放量比燃燒0號柴油的低28.1%；燃燒E20的NOx排放量比燃燒0號柴油的低41.7%；燃燒E25的NOx排放量比燃燒0號柴油的低48.36%。這是因為在低負荷工況時，氣缸內的溫度較低不利于NOx生成，而且乙醇柴油混合燃料中乙醇摻混比越大，混合燃料蒸發所吸收的熱量越多，使發動機氣缸內的溫度越低。因此混合燃料中乙醇摻混比越大，發動機的NOx排放量越低。在高負荷工況時，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料產生的NOx排放量比燃燒0號柴油的略低。在發動機負荷為80%時，燃燒E10的NOx排放量比燃燒0號柴油的低9.78%；燃燒E15的NOx排放量比燃燒0號柴油的低2.3%；燃燒E20的NOx排放量比燃燒0號柴油的低19.2%；燃燒E25的NOx排放量比燃燒0號柴油的低9.67%。這是因為在高負荷工況時，隨著發動機負荷的逐漸增大，發動機氣缸內的溫度逐漸升高，而且隨著混合燃料中乙醇摻燒比的增大，發動機燃燒室內的含氧量也逐漸增多，所以混合燃料中乙醇的摻混比越大，NOx排放量就越大。
3.2.3 CO排放特性
汽車尾氣中的CO主要是混合氣不完全燃燒的產物。CO排放量隨發動機負荷的變化如圖4所示。從圖中可以看出，發動機燃燒同種燃料的CO排放量隨著發動機負荷的增大而先減少后增加。在中、低負荷工況時，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的CO排放量比燃燒0號柴油的高；在高負荷工況時，燃燒乙醇柴油混合燃料的CO排放量和燃燒0號柴油的相差不大。在發動機負荷為32%時，燃燒E10的CO排放量比燃燒0號柴油的高10%；燃燒E15的CO排放量比燃燒0號柴油的高50%；燃燒E20的CO排放量比燃燒0號柴油的高100%；燃燒E25的CO排放量比燃燒0號柴油的高95%。在發動機負荷為80%時，燃燒E10的CO排放量比燃燒0號柴油的低20.8%；燃燒E15的CO排放量比燃燒0號柴油的高4.2%；燃燒E20的CO排放量比燃燒0號柴油的低8.3%；燃燒E25的CO排放量比燃燒0號柴油的高37.5%。
這種變化趨勢主要是由于乙醇柴油混合燃料的汽化潛熱比0號柴油的大。在低負荷工況時，由于混合燃料中乙醇的蒸發需要吸收大量的熱量，從而引起燃燒過程中淬熄層增多，所以此時發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的CO排放量比燃燒0號柴油的要高一些；在高負荷工況時，由于混合燃料中含有大量的氧，在發動機氣缸內氧氣不足的情況下可以起到補充氧含量的作用，從而改善發了動機的燃燒狀況，使發動機燃燒混合燃料CO排放量比燃燒0號柴油的低。此外，在高負荷工況時，發動機氣缸內溫度高，由于混合燃料的汽化吸熱而導致燃燒室內的淬熄層減少，因此發動機在高負荷工況時的CO排放量有微小的降低。由于中等負荷與高負荷間的過渡，使高負荷工況下發動機燃燒混合燃料與0號柴油的CO排放量相差不大。3.2.4 煙度特性
汽車尾氣中的碳煙是由于柴油機燃燒不完全而產生的微小顆粒。消光系數k隨發動機的負荷變化如圖5所示。從圖中可以看出，燃燒乙醇柴油混合燃料的碳煙排放量比燃燒0號柴油的有所降低。在發動機負荷為32%時，燃燒E10的消光系數k比燃燒0號柴油的低57.14%；燃燒E15的消光系數k比燃燒0號柴油的低50%；燃燒E20的消光系數k比燃燒0號柴油的高11.9%；燃燒E25的消光系數k比燃燒0號柴油的低7.14%。在發動機負荷為80%時，燃燒E10的消光系數k比燃燒0號柴油的低37.6%；燃燒E15的消光系數k比燃燒0號柴油的低39.4%；燃燒E20的消光系數k比燃燒0號柴油的高48.23%；燃燒E25的消光系數k比燃燒0號柴油的低24.8%。在發動機負荷為80%時消光系數k的最大降低率可達48.23%。這是因為混合燃料中氧的增加，從而使發動機燃燒更加充分，降低了碳煙排放，同時，由于乙醇柴油混合燃料的汽化潛熱大，從而降低了發動機氣缸內的最高燃燒溫度，進而減少了混合燃料燃燒的熱裂反應，抑制了碳煙的形成。此外，由于發動機燃燒室內部過濃區高分子烴（尤其是芳香烴）高溫缺氧裂解也會增加碳煙的形成，但是乙醇中不含有芳香烴，并且C/H質量比低，從而減少了碳煙的排放。
4 結論
（1）在配置乙醇柴油混合燃料時，添加適量的正丁醇作為助溶劑可以有效地促進乙醇和柴油的均勻相溶，正丁醇的摻入可以降低發動機排放中的NOx含量。
（2）發動機燃燒乙醇柴油混合燃料與燃燒0號柴油比較，在中低負荷工況時，當量燃油消耗率隨著混合燃料中乙醇摻混比的增大而升高；在高負荷工況時，當量燃油消耗率隨摻混比的增大而降低。在低負荷工況時，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的CO排放量比燃燒0號柴油的高；在中高負荷工況時，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的CO排放量與燃燒0號柴油的相差不大。在發動機所有工況下，發動機燃燒乙醇柴油混合燃料的HC排放量均比燃燒0號柴油的高；而燃燒乙醇柴油混合燃料的NOx排放量及碳煙排放量均比燃燒0號柴油的低。
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課題
課題三 利用化學方程式的簡單計算（定稿
時間
主備人
年級
九年級
課時
1
課型
教材
簡析
本節課是在學生掌握化學方程式質量比內涵的基礎上引入的，對于數學方面的計算上，學生應該不存在難度，教材的處理要注意如何完成質量比到化學方程式計算的過渡，讓學生真正意識到質量比是化學方程式計算的前提。
目
標
預
設
1、通過練習和教師的有效指導掌握利用化學方程式進行簡單計算的格式
2、通過練習會進行化學方程式的簡單計算
3、認識到定量研究的重要性
教學
重
難
點
1、化學方程式計算的格式
2、化學方程式的正確書寫
3、化學方程式計算的思維定式
課前
學生
知識
儲備
1、寫出下列反應的化學方程式
氫氣燃燒
鐵絲燃燒
紅磷燃燒
用過氧化氫溶液制氧氣
用氯酸鉀與二氧化錳混合物制氧氣
用高錳酸鉀制氧氣
電解水
2、完成氫氣燃燒、紅磷燃燒及氯酸鉀制氧氣的質量比
3、思考：計算出化學反應中物質的質量比有何用途
教 學 過 程 與 內 容
教師活動
教法策略
學生活動
學習策略
檢查課前知識貯備：采取男女競爭板演的方式，要求力爭脫離課前知識小卷完成。
引導學生進行檢查評判，并強調要完整的書寫化學方程式（并讓學生交流質量比的含義）
引導
板演，其它學生在練習本上寫檢查自己的掌握情況
自查糾錯
［引入］我們說質量比能夠幫助我們進行計算，下面我們就學以致用，讓大家來做一次火箭工程師。
［展示］發射火箭是展現國家實力的一個重要標志。在發射火箭時有的利用液態氫作燃料，同時要加載液態氧作助燃劑。如果本次火箭發射需要加載100Kg液態氫，你認為應該同時加載多少液態氧呢？
［在此提出假設：是越多越好，還是按一定比例，要求學生說明依據］
當學生得出應該按一定比例后，提出你能否解決呢，如果解決不了，困難在哪里。
預想，學生會分析出需要知道物質間的質量比，如果學生不能順利進行，要注意引導：要進行計算，必須提供一個固定的比例。
引導學生化學方程式計算，要先完成質量比
通過獨立思考、交流形成質量比的必要性
獨立思考
主動交流
注意質疑交流
［嘗試練習］
實驗室欲制取3.2克氧氣，需要多少克氯酸鉀？
要求學生獨立完成后，小組內交流，并以小組的形式提出自己存在的疑問或問題，并針對出現的問題提出出現問題的原因。
預設：格式存在問題；各物質的質量比可能運算不對；會列出所有物質的質量比。這些問題為解決化學方程式計算的格式提供材料。
意圖：正確計算質量比是解題的關鍵
加強巡視，個別指導，注意歸納學生存在的問題，為講述解題格式應該注意的問題做準備
嘗試練習，通過組內交流解決困難，并注意總結自己的解題困難。
獨立分析題意
嘗試訓練
注意表達與交流
教 學 過 程 與 內 容
教師活動
教法策略
學生活動
學習策略
我們在學習化學式計算時，知道化學計算有自己獨特的解題要求，那么化學方程式計算有哪些要求呢？請大家自學P100例題1，并注意與自己的做題格式進行對比 ，看有何不同。歸納利用化學方程式計算的解題步驟。
例題1：加熱分解6克高錳酸鉀，可以制得多少克氧氣？
對自學提出具體的要求，分析格式的重要環節
自學并注意按教師的要求完成相關內容
有目的的閱讀
對比
［學以致用］鋼鐵企業是我鎮的支柱產業，已知煉鐵的反應原理為
欲煉制224噸鐵，至少需要多少噸氧化鐵？
要求學生用完整的解題格式解題
加強巡視
個別指導
獨立完成
兩人板演
結合解題格式進行交流
獨立訓練
交互判閱
［課上小結］化學方程式計算的三個要領和三個關鍵
三個要領：格式要規范，步驟要完整，計算要準確。
三個關鍵：方程式要準確，質量比要正確，已知量、未知量要找對。
要求行政執法機關全P101“學完本課你應該知道”回顧自己的收獲。
要與學生展開交流師生共同總結
注意思考、交流與傾聽
表述、交流、思考
［課上練習］
1、在實驗室里利用紅磷除去空氣中的氧氣，已知共用去紅磷6.2克，則這部分空氣中含有多少克氧氣？
2、在電解水實驗中，若產生了64克氧氣，則同時能產生多少克氫氣？
［課下嘗試練習］
欲煉制224噸鐵，至少需要多少噸含氧化鐵80%的鐵礦石？
前兩題要求學生獨立完成，教師注意觀察存在問題，并為下節課的課前知識貯備羅列素材。
課下嘗試練習，意在判斷學生學以致用的能力，為化學方程式綜合運算措底數
作
業
設
計
嘗試性應用
鞏固性應用
課后練習1、2、4、5
拓展遷移性應用
欲煉制224噸鐵，至少需要多少噸含氧化鐵80%的鐵礦石？
板
書
設
計
第三節：利用化學方程式的簡單計算
化學方程式計算的解題格式：
1、解設
2、寫出反應的化學方程式
3、列出已知量和未知量的質量比
4、擺好相關的已知量和未知量
5、列出比例式，并求解
姓名:________
班級:________
成績:________
小朋友，帶上你一段時間的學習成果，一起來做個自我檢測吧，相信你一定是最棒的!
一、比的意義
(共7題；共12分)
1.
（2分）甲倉庫存糧的80%與乙倉庫存糧的90%相等。甲、乙兩倉庫存糧量的比是（
）。
A
.
8：9
B
.
9：8
C
.
3：4
D
.
4：3
2.
（2分）某果園里，櫻桃樹和桃樹的種植比例是4：5，那么櫻桃樹與這兩種果樹總棵樹的比是（
）
A
.
4：5
B
.
5：4
C
.
4：9
D
.
9：4
3.
（2分）2：3寫成分數比形式是
，讀作（
）
A
.
二比三
B
.
三分之二
C
.
三比二
4.
（1分）
的倒數是_______，0.35的倒數是_______。
5.
（1分）從甲堆貨物中取出
給乙堆貨物，這時兩堆貨物的質量相等，原來甲、乙兩堆貨物的質量比是_______。
6.
（2分）一項工程，甲隊單獨做要8天完成，乙隊單獨做要10天完成。甲乙兩隊的工作效率之比是（
）。
A
.
8:10
B
.
5:4
C
.
4:5
7.
（2分）下列敘述中，與眾不同的“比”是（
）。
A
.
國旗法規定：國旗的長與寬的比必須是3：2
B
.
在這場足球比賽中，601班0：5慘敗給602班
C
.
603班男女生人數的比是8：7
D
.
等腰直角三角形的頂角與底角度數比是2：1
二、比的基本性質
(共5題；共9分)
8.
（2分）化簡比
=
（
）
A
.
7∶4
B
.
5∶12
C
.
5∶3
D
.
9∶5
9.
（2分）從第一個書架取出
放到第二個書架上，這時兩個書架上書的本數相等，原來第一個書架和第二個書架上書的本數比是（
）
A
.
7∶8
B
.
8∶7
C
.
7∶5
D
.
5∶7
10.
（2分）在下面各比中，能與
∶
組成比例的比是（
）
A
.
4∶3
B
.
∶3
C
.
∶
11.
（2分）一個等腰三角形底角度數與頂角度數的比是1：3，它的頂角是（
）度．
A
.
36
B
.
108
C
.
72
D
.
45
12.
（1分）某班人數在40到50之間，男、女生人數的比是5：6，這個班男生有_______人，女生有_______人。
三、化簡比
(共4題；共19分)
13.
（2分）能與0.3
:
4組成比例的是（
）。
A
.
4:
0.3
B
.
3:
40
C
.
3:4
14.
（1分）把（1噸）：（250千克）化成最簡整數比是_______：_______，它們的比值是_______．
15.
（1分）柳蔭小學有學生800人，今天出勤的人數有792人．出勤人數與全校人數的比是_______，出勤率是_______．
16.
（15分）化簡比。
（1）
（2）18：6
（3）
日：8時
四、比的應用
(共12題；共28分)
17.
（1分）小圓的周長和大圓的周長的比是3：5，大圓的直徑和小圓的直徑比是_______，大圓的面積和小圓的面積比是_______．
18.
（1分）三角形的3個內角分別是∠1、∠2、∠3，已知∠1=72°，∠2=35°，那么∠3=_______，這是一個_______三角形．
19.
（1分）在如圖扇形統計圖中，根據所給的已知數據，若要畫成條形統計圖，甲、乙、丙三個條形對應的三個小長方形的高度比為_______。
20.
（1分）第一車間男、女工人人數的比是8∶3
（1）女工人數是男工的_______
（2）男工人數是女工的_______
（3）女工人數占全車間人數的_______
（4）男工人數占全車間人數的_______
（5）男工人數比女工人數多_______
（6）女工人數比男工人數少_______
（7）女工人數比男工人數少150人，全車間有_______人．
21.
（1分）學校運動隊一共有40人，男隊員比女隊員多8人．男隊員與女隊員的比是_______？
22.
（1分）學校買來故事書和科技書共750本，科技書和故事書數量的比是3∶2，學校買來故事書_______本？
23.
（2分）將20g鹽溶入1kg水中，這種鹽水中鹽與水的質量比是（
）。
A
.
1：50
B
.
1：51
C
.
20：1
D
.
21：1
24.
（2分）比值是
的比有（
）個。
A
.
1
B
.
2
C
.
3
D
.
無數
25.
（2分）甲數除以乙數的商是0.4，那么甲數與乙數的最簡比是（
）。
A
.
0.4:1
B
.
5:2
C
.
2:5
26.
（6分）一杯鹽水，第一次加入一定量的水后，鹽占鹽水的20%；第二次又加入同樣多的水，鹽水的含鹽百分比變為15%；
（1）第二次又加入同樣多的水，鹽水的含鹽百分比變為15%，則鹽：鹽水=（_______：_______）。
（2）若第三次再加入同樣多的水，含鹽率為百分之幾？
27.
（5分）張伯伯要為水稻配制一種藥水，藥液和水質量比是1：500，現在有藥液1.2kg，能配制成多少千克藥水？
28.
（5分）按要求完成下題
下面的長方形長12厘米，寬2.5厘米，把它分成兩個長方形，使兩個長方形面積的比是1∶3．
五、綜合應用
(共5題；共22分)
29.
（5分）某學校有學生1240人，女生人數的
與男生人數的
同樣多，那么男女生各有多少人？
30.
（5分）如圖，在一個正方形內畫中、小兩個正方形，使三個正方形具有公共頂點，這樣大正方形被分割成了正方形區域甲，和L形區域乙和丙。已知三塊區域甲、乙、丙的周長之比4:5:7，并且區域丙的面積為48，求大正方形的面積？
31.
（5分）下面每個小正方形的面積都是1平方厘米．在方格中沿方格線畫一個長方形，使所畫長方形的周長是24厘米，長和寬的比是5∶1．
32.
（5分）某種濃縮型洗衣液，根據不同的衣服需要配置出不同濃度的稀釋液（如表）。
（1）現在用3200ml的稀釋液浸泡一件羊絨衫，需要多少濃縮液？
（2）如果取80毫升的濃縮液洗一件棉質上衣，可以配制出多少稀釋液？
33.
（2分）六年級男生比女生多8人，男生與女生人數的比是5：3，男女生各有多少人？
六、精選好題
(共1題；共5分)
34.
（5分）水泥、沙子和石子的比是2：3：5。要攪拌20噸這樣的混凝土，需要水泥、沙子和石子各是多少噸？
參考答案
一、比的意義
(共7題；共12分)
1-1、
2-1、
3-1、
4-1、
5-1、
6-1、
7-1、
二、比的基本性質
(共5題；共9分)
8-1、
9-1、
10-1、
11-1、
12-1、
三、化簡比
(共4題；共19分)
13-1、
14-1、
15-1、
16-1、
16-2、
16-3、
四、比的應用
(共12題；共28分)
17-1、
18-1、
19-1、
20-1、
20-2、
20-3、
20-4、
20-5、
20-6、
20-7、
21-1、
22-1、
23-1、
24-1、
25-1、
26-1、
26-2、
27-1、
28-1、
五、綜合應用
(共5題；共22分)
29-1、
30-1、
31-1、
32-1、
32-2、
33-1、
六、精選好題
關鍵字：混凝土配合比；普通；質量控制
根據配合方式的不同，混凝土的配合比設計可分為普通混凝土設計、特種性能混凝土及特種材料混凝土等的配合比設計，但不論是哪個類型的混凝土配合比設計都是依據實際工程的具體要求，從結構形式及施工條件的角度出發，對混凝土的組成進行確定，設計內容包括對粗集料、細集料、水、水泥及摻合料的配合比例的確定，即石、砂、水、水泥、外加劑及摻合料等用量及水灰比、砂率、膠骨比等比例的確定。
1做好混凝土配合比設計前的準備工作
為設計出符合施工工作要求并具有良好經濟效益的配合比方案，需在配合比設計前做好相關的調查準備工作。
1.1研究圖紙要求
對所針對的混凝土配合比設計項目的相關圖紙進行深入的研究，對項目用到的混凝土種類做全面的統計及整理，并重點關注混凝土的強度等級及耐久性要求，綜合考慮混凝土構件的截面尺寸及構件內部鋼筋分布等因素，以確定水泥的種類及粗骨料的粒徑大小等設計參數。
1.2關注特殊功能要求
當所設計項目有部分的混凝土工程有如抗滲、防凍等特殊功能設計要求時，應針對此部分的特殊功能，相應地選擇水泥種類、粗細骨料及外加劑等。
1.3了解混凝土工程施工的施工工藝
對所建項目的施工機械化程度有所了解，并了解混凝土的運輸方式及澆筑方法等，以便確定相關部分的混凝土凝結時間等因素，為最終選擇外加劑類型及用量提供依據。
1.4確定項目的經濟狀況
為實現混凝土配合比設計的經濟性的要求，需要關注項目的經濟水平，以確定混凝土原料的類型、質量水準及采購量等。
在確定以上諸多的技術參數后，根據相關規范的要求及實際的工程情況，做合理的混凝土配合比設計。
2普通混凝土配合比設計控制
如果不對混凝土的配合比進行嚴格的管理，那么即使具有質量良好地混凝土生產原材料、先進的生產設備也無法生產出質量合格、經濟合理的混凝土。在混凝土的配合比設計中，首先應重視原材料質量的控制，應選用工程性能良好地原材料，而原材料的質量在工程實踐中，常常是有波動變化的。為準確把握原材料的質量水平，可以試驗室試配時所采用的混凝土原材料的質量水平為標準，結合對原材料的質量驗收過程中的數據來預測混凝土的質量變化，并根據預測的結果采取相應的補救措施。結合大量的工程實踐，可總結出在影響混凝土工作性能的諸多因素中，混凝土用水量的影響作用最為明顯，應從水泥、摻合料、砂子、石子及外加劑等方面共同來確定混凝土的用水量。近年來，砂漿法被用于原材料的檢驗及配合比的篩選，下文將主要介紹的砂漿法是指使用去掉石子后的C30配合比，使用手工的方法在容器里拌制1升的砂漿，并把拌制好的漿體倒至用于測定水泥的凝結時間的試模里，將漿體刮平，并將試模提起，對30秒鐘自然流淌后的漿體直徑進行測定。使用這種砂漿的數據要求我們要有經驗數據的積累，并尋出砂漿的流動度與相關混凝土坍落度的關系。
2.1砂漿法對原材料的驗收
使用定性的方法對原材料進行檢驗是很重要的方法之一，如在使用粉煤灰時主要利用粉煤灰的需水量比，不同的蓄水量比會直接影響外加劑的摻量的不同，也會引起配合比所確定的用水量，還會對混凝土坍落度損失的大小存在一定的影響，而目前很多的工作人員在進行粉煤灰的驗收時，由于需水量比及燒失量試驗驗收時時間較長，常僅通過負壓篩析法進行細度測試，但通過大量的正確的試驗，可發現細度越細其需水量比不一定越小。這就要求我們進行驗收工作時，應把廠家送來的適合于使用的樣品利用標準的方法進行細度、需水量比及燒失量的試驗后，再利用此粉煤灰進行砂漿流動度的試驗，并將砂漿流動度的試驗結果當作定性判定的中值，并在廠家下次來貨時，只進行砂漿流動度的數值測定，若其值大于中值一定的數值，則應注意對外加劑摻量進行調整，若其值小于中值一定數值，則應根據數值大小選取處理措施，可采取調整外加劑摻量或配合比的措施來處理可能引起的混凝土質量變化的不良后果，或者作退貨處理。
2.2砂漿法篩選配合比的試驗
配合比設計是指在達到混凝土的各項要求的前提下，我們對混凝土的各種原材料進行經濟合理的一種最佳組合。為實現混凝土配合比的最佳的經濟性，應充分發揮混凝土原材料的性能。為按照這種思路，并結合相關工程經驗，進行配合比的計算，在計算得到基礎配合比后，運用砂漿法進行初試，并觀察記錄凝結時間及砂漿擴展度的損失情況，依據初試的結果進行相應的配合比調整，然后再選擇工作性能最好的兩個砂漿進行混凝土試配，以大幅度地較少試驗工作量。在進行試驗室的配比試驗時，不可隨意地取一些原材料進行混凝土的試配，所選取的原材料應進行材料性能分析試驗，尤其是試驗室在使用水泥存放時間長短、標準稠度用水量、砂石含泥量、細度、摻合料細度、空隙率的變化、需水量比及體積密度等參數有變化時，應進行試驗數據的重新確定，當在生產過程中出現生產配合比與試驗配合比原材料的性能有偏差時，應及時進行原因分析，并積極采取補救措施。在進行混凝土的試配時，應進行混凝土表觀密度的測定，在現有的試驗室里，存在著當完成混凝土坍落度的測試后，便進行壓強度試驗，而忽視對混凝土表觀密度的測試，其實混凝土表觀密度能夠準確地測定每立方混凝土的容重，當得到準確的容重后，可根據此數值對混凝土配合比進行相應地調整。
3混凝土配合比設計的質量目標
合理且有針對性的混凝土配合比設計能夠滿足混凝土工程的諸多質量要求。比如能夠確保混凝土在硬化后，能夠達到目標強度；保證混凝土的防滲性，及擁有良好的耐久性；良好的流動性及和易性會方便施工操作，避免澆筑過程中因投料不暢而出現工程的缺陷；在滿足安全、適用的基礎上，應實現降低造價的目標。
4常見問題及質量控制措施
4.1用水量的控制
常出現的問題：
在生產實踐中，施工工作者為了施工的便利，并獲得較大的坍落度，常常在按設計配合比配制的混凝土中再次加水，而無視對強度帶來危害；再加上現場的質量管理工作者的監管不力，常忽視水灰比的控制工作，造成實際用水量大于設計用水量的不良后果，直接影響混凝土硬化后的強度。
有效的控制措施：
在施工現場加強管理力度，對一線的施工工人進行質量控制方面的教育，并對違規加水的操作的嚴重后果進行通告；負責現場質檢工作的質檢工作者應按照相關規定，對現場的混凝土作業質量做定期或不定期的檢查，切實地對混凝土作業起到監督作用，發現問題后，應及時解決；當由于用水量過大的原因，出現造成混凝土強度受到影響的事故時，質檢人員應同相關技術人員研究實際情況，盡力調整配合比，使事故對質量的傷害程度降到最低。
4.2生產配合比的控制
常出現的問題：
由于堆放在施工或生產現場的石、砂等混凝土原料的實際含水量處于不斷地變化中，在現場常有試驗人員為便于操作使用目測的方法，對現場的石、砂的含水量進行判斷，這種不精確的做法，會影響對混凝土配合比的控制。
有效的控制措施：
當堆放在拌和現場的石、砂的含泥量超過了標準時，應在混凝土澆筑前3天完成對石、砂等材料的沖洗，并按照規范的規定在作業前準確得對石、砂的實際含水量進行確定，并根據確定的結果，相應地調整用水量，并相應地調整石、砂的用量。
關鍵詞：制圖方法 比較 兩片袖
以男西服為例來分析研究兩片袖結構，男西服制圖規格：號型170/88A，衣長72cm，胸圍106cm，肩寬45cm，袖長58cm。胸寬1.5B/10+3.5cm，背寬1.5B/10+3.5cm，袖窿深B/5。男西服衣身繪制完成后，測量袖窿弧線AH為54cm。
一、三種制圖方法
1.胸圍法
以胸圍為基數進行袖子制圖，如圖1所示，袖肥=胸圍/5±定數，袖山高=1.5/10胸圍±定數。
2.弧線法
以袖窿弧線為基數進行袖子制圖，如圖2所示，袖山高=AH/3，袖肥通過袖山斜線AH/2±定數來確定。
3.袖窿配畫法
以袖窿弧線的立體形態為依據進行袖子制圖，如圖3所示，袖山高=AH/3，袖肥通過分段袖窿弧線AB1，B2C，CD的長度來確定。
二、三種制圖方法的比較
1.靜態比較
根據上述方法制圖，并采集數據如表1。按照三種不同的制圖方法，設定數值后，制作完成袖山弧線，與袖窿弧線比較，會有一個差值稱為吃量。吃量是袖子和衣身縫合的關鍵要素，三種制圖法進行比較袖山所產生的吃量有所不同。胸圍法吃量最小，弧線法最大。袖肥量小還是大、袖山矮還是高以及二者之間的關系，可用袖山比表示，袖山比=袖山高/袖肥的比值。通過袖山比可以反映袖子造型實際狀況。比值越小，袖子趨向寬松，比值越大，袖子趨向適體，袖比值一般不會超過1。從表1中分析，袖子的適體性從胸圍法、弧線法到配畫法越來越強。
2.動態比較
從表2中分析，三種制圖方法隨著胸圍的變化，袖山比的變化很小。按照既定的公式和定數制圖，袖型基本保持不變。在胸圍法制圖中，隨著胸圍的增大袖山高和袖肥都會相應同步增大，在弧線法制圖中，袖山高和袖肥也會跟隨袖窿弧線長度的增大而同步增大。
要想改變袖型和吃量只有通過調整公式中的定數來完成，吃量與定數兩者成正比，隨著定數的增大，三種制圖方法中的吃量都會變大。而袖山比的調整也可以通過調整定數來完成，但控制起來相對比較麻煩。
三、小結
通過實驗比較得出，在不考慮改變公式中定數的前提下，胸圍法制作的袖子最寬松，配畫法制作的袖子最適體。吃量比較弧線法制圖最大，胸圍法制圖最小。袖子的形態取決于袖山比的大小，在男西服的實際應用中應該根據袖型的風格，選擇更加合理的制圖方法來設計袖子的結構，以達到更加完美的造型。
參考文獻：
倍數或分數加上同等比較結構“as…as…”。如：
This substance reacts one-tenth as fast as the other one. 這個物質的反應速度是另一物質的1／10.
You may talk about the Japanese agriculture being twenty times as efficient as the American... 你可以說日本農業的效率是美國農業的20倍……（比美國農業高19倍）。
2. 數量詞、分數、倍數等＋比較級＋than…。如：
China is one-sixth larger than the United States. 中國比美國大1/6。
Mary is eight inches taller than Rose. 瑪麗比羅斯高8英寸。
The output of cars in the U.S. last year was 24 percent less than that in 1973. 去年美國小汽車的產量比1973年下降了24℅。
This skirt is 3.5 times more expensive than the one you are wearing.這條裙子比你身上穿的貴3.5倍（三倍半）。
My father is 7 years older than my uncle. 我父親比我叔叔大7歲。
3. “… times + the + 名詞（如：size， height， weight， length， width等）＋ of …”。如：
The earth is 49 times the size of the moon. 地球的體積是月球的 49 倍。
This river is three times the depth of that one. 這條河是那條河的三倍深。
The blue box is 10 times the weight of the black one. 藍箱子的重量是黑箱子的10倍。
This new square is twice the size of this one. 新廣場的大小是這個廣場的兩倍。
4. 倍數加上“that of…”結構所構成的數量比較結構。that of…代表被比的對象，在實際應用中可根據情況換做其它名詞或名詞詞組。如：
The height of this mountain is 1.5 times that of the one over there.這座山比那邊那座高一半。
The thickness of this book is triple that of the one on the desk. 這本書比桌上的那本厚兩倍。
5. “… times + more ＋名詞＋ than …”。如：
He earns five times more money than he did ten years ago. 他現在掙的錢比十年前掙的多 5 倍。
There are twice more students in our class than in theirs. 我們班的學生人數比他們班多兩倍。
6. “… times +as many（或much）＋名詞＋ as …”。如：
We’ve produced twice as much cotton this year as （we did） ten years ago. 今年我們生產的棉花比十年前多了一倍。（漢語中的多一倍實際上也指兩倍一樣多。）
He has got three times as many books as his sister. 他擁有的書的數量是他妹妹的3倍。
Americans eat twice as much protein as they actually need everyday. 美國人每天攝入的蛋白質是其實際需要的兩倍。
I have four times as many records as yours. 我的唱片有你的4倍之多。
7. 倍數或分數后接“代詞what”引導的分句所構成的數量比較結構。如：
He eats twice what you eat. 他吃的比你多一倍。
The book costs double (of) what it did. 這本書現在的價格是過去的兩倍。
His weight is four-fifths (of) what he was five years ago. 他現在的體重是5年前的4／5。
She could pay only one-third (of) what she owned. 她只能還上所欠錢數的1／3。
8. 由表示倍數的“double／triple／quadruple…”組句所形成的數量比較結構，這時這些詞既可作形容詞、名詞，還可作及物動詞或不及物動詞。如：
32 is the quadruple of 8. 32是8的4倍。
Ten is double five. 10是5的2倍。
I paid triple the price. 我付了3倍的價錢。
He is double my age / His age is double mine. 他的年齡是我的兩倍。
The population of the town is triple what it was then. 那城鎮的人口是當時的3倍。
Sales quadrupled this year.今年銷售額增加了3倍。
He has doubled his income in five years. 他5年內收入增加了一倍。
9. 兩倍或兩倍以下的數量比較常用結構。如：
His room is as big again as mine / His room is twice as big as mine.他的房間是我的兩倍大（比我的大一倍）。
Your bag is half the size of his / Your bag is half as big as his. 你的袋子是我的一半大。
Your piece of cake is half as big again as mine / Your piece of cake is 1.5 times as big as mine. 你的蛋糕比我的大半倍。
10. “more than…”結構加上（by…）。如：
She is taller than I by 3 centimeters. 她比我高3厘米。
This room is larger than that one by 4 times. 這個房間比那個房間大4倍
11. “… times + compared with ＋被比較對象”。如：
The number of the students in our school has increased three times compared with 1992. 我們學校的學生人數比 1992 年增加了 3 倍。
12. 在倍數前，還可以用over， more than 等表示“比……倍還要多”。如：
It was over twice the distance of the earth from the sun. 那是地球到太陽的距離的兩倍多。
He has more than three times my money. 他的錢是我的三倍還不止。
13. 各種數量比較結構可交替使用。如：
這家賓館比那家大5倍。
This hotel is 6 times as large as that one.
This hotel is 6 times the size of that one.
This hotel is 5 times larger than that one.
This hotel is larger than that one by 5 times.
14. 其它數量比較結構的形式。如：
Unemployment has increased 1.5 percent. 失業率增加了1.5﹪。
Its total output value was up 3.6 times in three years. 它的總產值3年增產了3.6倍。
The price of this kind of vegetable has decreased one-third. 這種青菜的價格降低了1/3。
This figure exceeds his estimated by 2.5 times. 這個數值超過了他預算的兩倍半。
關鍵詞;復雜地層；剪切模量；地下結構抗震；FLAC3D；層間位移；Mises應力
【中圖分類號】TU43； TU45 【文獻標識碼】A
Abstract：many scholars study the depth of underground structures buried to the seismic response of underground structures by theoretical analysis and numerical calculation. But for the complex foundation, the study of the seismic response of underground structures is not a lot, especially when the structure located in multi-layer soil, and the soil property is significant differences , its impact on the structure has not been studied well. With the help of finite difference software FLAC3D and the 14th line in Beijing Guo zhuangzi station for the study model, by changing the property of the soil to analyze seismic response of structures ,in order to offer useful information in the seismic design of underground structures .
Keywords：Complex foundation; shear modulus ;Underground structure seismic; FLAC3D;Layer displacement;Mises stress;
0引言
1995年發生在日本阪神地震，對Kobe地區21座地鐵車站中的6座造成了嚴重的損害。從此以后，矩形地下結構等大斷面結構的抗震設計引起了更多學者的注意。總體上來說,地下結構的抗震設計大都基于周圍場地施加到結構上的變形和應變為基礎進行的[1]。由于工程地質的復雜性與地下結構形式的不同，在采用數值計算的方法中，許多研究成果大都集中在對結構的地震反應分析停留在定性分析上。在現有的地下結構抗震文獻中，有許多有關埋深、材料非線性等對結構抗震性能的影響的文章[2]~[6]，其中有學者指出地下結構在地震作用下受力要比地上結構小，但是存在一個臨界深度。也有學者認為考慮材料的非線性對地下結構的抗震性能的優化，具有重要意義。但大部分沒有考慮到復雜地層對于地下結構地震反應的影響。有關文獻中對土質參數的選擇大都基于具體工程案例[7][8]，沒有對工程中常遇到的多種工況進行分析，或者讓結構處于單一土層中，通過改變土質的工況研究地震響應規律[9][10]。土層性質的變化必然會引起結構地震響應的變化，尤其當結構處在多層土中時，且土層的性質差別顯著時。但是目前對于地層對于地下結構地震反應的研究較少，規律還沒有揭示清楚，影響了地下結構的安全設計。因此，有很必要對這一現狀進行解決。
筆者以北京地鐵14號線郭莊子地鐵車站為結構模型進行研究，其尺寸如圖1所示，利用FLAC3D建立了有限差分計算模型。影響地下結構動力響應的因素眾多，包括結構自身的尺寸、埋深、地震波類型及其作用方式等，對每個因素的研究必須以維持其他參數不變為前提。
圖1 郭莊子車站結構尺寸圖
1 計算模型與工況的建立
本論文研究結構所在土層性質的變化對結構地震反應的影響。為此，通過改變土的剪切模量，研究結構所處土層性質的不同對地鐵車站結構的地震動力響應的影響。由于地鐵車站結構在縱向屬于長型結構，因此數值分析時可按平面應變問題進行處理。所研究的雙層雙跨段外輪廓為20.9m×13.1m的矩形，頂板厚度為0.7m，底板厚度為0.9m，側墻厚度為0.7m，柱子截面尺寸為700mm×900mm，隅角部位也參照圖3-5所示尺寸。混凝土采用C40混凝土，其彈性模量為3.25E+10pa。實際的立柱為間隔排列，間距為9.75m，在分析平面應變問題時，可以按照抗彎剛度相等的原則將間隔排列的立柱等效成連續分布的墻板[11]，算出折減后的混凝土模量。等效計算如下：
間隔的立柱（1-1）
連續的墻板 （1-2）
由得(pa)
有關研究表明，對于土體的模型，一般認為研究范圍取地下結構模型寬度的3倍，并引入人工邊界條件，則所得結果與采用無限元所得結果相差不大[12]。為消除模型邊界對地震波反射所造成的模擬誤差，本文在FLAC3D中選用粘性邊界，整個模型尺寸為150m×50m，縱向取1m使其滿足平面應變問題的要求。同時劃分時網格滿足小于等于1/8~1/10波長的尺寸要求。結構上層覆土為6m，深度方向應取至基巖面，本文取至地表以下50m處，假設為基巖層。為了研究車站所處多種地層的性質對結構地震動力影響，設車站結構處在土1與土2兩種土層中間，并保持土3的參數不變，由于巖土的泊松比相差不大，地下結構水平地震反應受土體剪切模量因素影響比較大。這也為數值計算中控制單一變量提供了可能。 因此在計算中將所有工況中土體u=0.3，c=10Kpa，ψ=250，ρ=2000Kg/m3。其它參數及工況見下表1，本文中將前6種工況歸為一種實際情況，即結構所處的雙層土質為上軟下硬；后6種工況為上硬下軟。參數取值時保證土層2的剪切波速不變，通過改變土層1的剪切波速，通過公式（1-3）來計算土層1與土層2的剪切模量比。
（1-3）
表1工況與場地土物理特性參數
在使用FLAC3D軟件進行建模時，各層土體采用Mohr-Coulomb塑性模型作為其本構關系，車站結構取單一均質的彈性本構。結構材料的物理力學參數如下：ρ=2000Kg/m3，E=32.5Gpa，中柱彈性折減后E=3Gpa，u=0.2。由于假設地層50m處為基巖層，因此地震波可以加速度的形式在模型底部輸入[12]。對于水平Kobe波加速度記錄，本文只取其前10秒鐘一段來作為地震輸入，加速度記錄如圖2所示。
圖2 水平Kobe波地震加速度記錄
圖3 分析模型的網格劃分
模型初始地應力計算時，X方向采用X方向約束，Y方向采用Y方向約束，模型底部為巖石地基，故采用豎向約束，頂面自由。動力計算時，將X方向邊界由粘性邊界替換，這種邊界可以有效的吸收地震波。所建模型和網格劃分結果分別見下圖3、圖4所示。
圖4 郭子莊車站結構網格劃分 圖5 隅角特征點示意圖
2 數值計算與結果分析
根據神戶大開地鐵車站震害的情況及數值計算結果可知[13]，車站結構的最危險截面是結構各隅角端的應力集中處。因此在后處理數據時，通過編制fish語言獲得應力集中點處的Mises應力及層間位移、側墻總位移。
2.1 最大Mises應力的變化
由于在10秒的作用時間內模型各單元節點的應力、位移都在連續變化，而且各個模型間其危險截面的最大應力或位移值也不是在同一時刻出現，因此在后處理中應用“history write”命令輸出上述各危險點處的Mises應力或位移值隨時間的變化曲線，并從中找出各曲線的峰值，以峰值作為比較的對象。
在繪制各主要危險截面的Mises應力曲線時，每個截面處應選取兩個特征點，而且保證處于同一坐標位置的特征點之間進行比較[62]。以左上部隅角為例，兩個特征點位置見圖5中1、2兩點， 在計算其動力響應時取1點、2點的平均值。其他隅角處也按同樣的方式依次選取1、2兩個特征點，并保證特征點編號依次從上向下取，在不同的工況下分別計算。由以上分析可知，Mises應力的數據比較共分13組，在13種工況，基本包括了工程中常遇到的土質情況，即不同土質條件下分別計算結構側墻、中柱左右兩端的內力情況。將計算的結果繪制與一張圖表中，對比結構處在不同地質狀況下的動力響應規律。計算結果如下表所示：
表2 地震波作用下結構側墻關鍵點的最大Mises應力（單位：MPa）
基于以上計算數據，以土的剪切模量比為橫坐標，以對應的Mises應力為縱坐標，繪制出側墻各特征點處最大mises應力隨剪切模量比的變化曲線，并集于一張坐標紙下，得到如下所示兩張曲線圖。其中每條曲線的走向表示同一個位置的Mises應力隨土的剪切模量比增加的變化趨勢。
圖6. 地震波作用下左側墻特征點的最大Mises應力隨剪切模量比G1/G2.的變化曲線
圖7. 地震波作用下右側墻特征點最大Mises應力隨剪切模量比G1/G2.的變化曲線
2.2 位移變化
在水平地震作用下，基于地下結構抗震分析中的經典反應位移法，我們可知結構在地震作用下的水平位移是衡量地下結構抗震性能的重要指標，也是與一般地上結構抗震分析中的顯著區別。因此分析地震作用時考慮結構的位移變化情況是必須的。圖表3所示為地震波作用下側墻、層間側移與總位移值，圖8所示為地震波作用時車站結構的總水平位移與各層間位移隨著G1/G2變化的曲線。
表3 地震波下側墻、層間位側移總側移（單位：m）
基于以上計算數據，以土的剪切模量比為橫坐標，以對應的位移為縱坐標，繪制出側墻各特征點處位移隨剪切模量比的變化曲線，并集于一張坐標紙下，得到如下所示曲線圖。其中每條曲線的走向表示結構不同部位的水平位移隨土的剪切模量比增加的變化趨勢。
圖8 地震波作用下側墻總水平位移和各層層間位移隨G1/G2變化的最大值曲線
3 分析討論
3.1 Mises應力
由表2繪制的應力變化圖6、圖7中我們可以看出，左右側墻的中隅角所受的力比較大，接近側墻下隅角所受的力，這是因為結構中板與側墻的連接處與其它點相比相對薄弱，故造成了其在地震過程中受到的力比較大。因此，在實際工程中可以通過適當的增加中板的厚度，加強與側墻的連接，減小地震作用的影響。并且在圖中還可以發現，左側墻的中隅角的最大Mises應力隨著剪切模量比的增加有先增大后減小趨勢，這是因為隨著上層土質變硬，其對結構提供的約束力也變大，會減弱地震作用力，但是這一過程中必然對應著一個極值，通過計算可以在圖中發現，最大Mises應力出現在G1/G2大概為0.1處，也就是說在現實工況中，當結構所在土層為上軟下硬的土層時，上層土與下層土的剪切模量比大約為0.1時，此時結構所受的危險更大一些。對左側墻的其特征點同樣也相同的趨勢。而當上層土質的剪切模量大于下層土質的剪切模量時，此時對應的工況為上硬下軟，由于下層土的相對于上層土的阻尼要大些，可以減小地震的作用，從而在圖6、圖7中的曲線可以看出，應力隨著剪切模量比的增加出現了逐漸減小的趨勢。但是這種影響效果不是很明顯，從而說明阻尼對地震作用的影響不是很大。對右側墻來說，同樣有這樣的趨勢。這與其所對應的側墻位移變化趨勢相同。從圖中還可以得出，側墻中隅角的應力為較大。這表明在非單層結構中，側墻與中板的連接處為地震中易受到破壞的地方，在結構設計中應該注意加強。
3.2 位移
由表3繪制的圖8中，可以看出車站側墻總側移與各層間的位移隨G1/G2的增大均出現了先增加后減少，然后再保持相對穩定的狀態，并且結構的最大側移發生在G1/G2大約為0.1處，這與結構的最大Mises應力的變化相對應，此時所對應的工程土質狀況為上軟下硬。當G1/G2的比值大于1時，此時結構所在土質狀況由上軟下硬變為上硬下軟的情況。從圖中我們發現，在這種工況下位移隨G1/G2比值的變化不是很明顯，這是因為當結構所在的底層土質較軟時，土層的阻尼也會相對的增加，會減小地震波的作用，因此圖中出現了減小的趨勢。但是這種效果不是很顯著，從而也說明了阻尼對地震作用的影響不是很大。
4 結論
由所得數據的比較結果和上述分析可知，在地震作用中當以剪切模量為衡量地層土質的主要參數時，對于地下結構處在上軟下硬的土層中時，以上層土與下層土的剪切模量比大約為0.1時，此時的結構處在最危險工況，所以在工程實際中應根據地質狀況，計算出結構所在土層的剪切模量比，看是否處在最危險的工況，然后給予充分考慮。然而，當結構處在上硬下軟的土層中時，這種影響不是很大。
同時，在計算結果中還可以發現在地震過程中，地下結構在側墻中隅角的應力比較大。這表明在非單層結構中，側墻與中板的連接處為地震中易受到破壞的地方，在結構設計中應該注意加強。
地下結構的地震響應計算程序FLAC3D，能夠比較準備的模擬地鐵車站的地震反應，是適合于巖土工程動力分析的一種好的數值計算軟件。
參考文獻
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關鍵詞： 對苯二胺；氫的親核取代
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
對苯二胺是一種重要的化工原料，廣泛用于染料、洗化、橡膠等工業中。合成對苯二胺的工藝有很多種，其中氫的親核取代，還原合成對苯二胺的新工藝方法，具有原料價格低廉、反應步驟簡化、原子利用率高等特點。
1.實驗原理及裝置
以硝基苯和尿素為原料，在含有堿的溶劑二甲基亞砜中經氫的親核取代反應，再經還原制得對苯二胺。實驗采用水浴加熱、磁子攪拌和帶滴液漏斗的回流冷凝裝置進行反應設計。
3.實驗步驟設計
（1）制備薄層色譜分析用薄板：玻璃板預先洗凈烘干，每塊玻璃板用1g硅膠加1%CMC水溶液4ml,調成糊狀進行涂布。涂好的薄層板在室溫晾干后，置于烘箱內活化30min，然后放于干燥箱內保存。
（2）將磁子放入反應器中，連接冷凝管及溫度計；把尿素和氫氧化鈉溶到二甲基亞砜中，將混合液加入三口燒瓶中，轉子攪拌，水浴加熱。
（3）當混合物加熱到一定溫度時，將硝基苯和另一半的二甲基亞砜的混合液用滴液漏斗在一定時間內滴加到反應器中，保持反應溫度不變。
（4）薄層色譜法確定反應終點。以硝基苯為標樣，將樣品配成1%溶液，點于薄板的下端。將展開劑（環己烷：乙酸乙酯=9：2）倒入層析缸，使缸內溶劑氣氛飽和幾分鐘。在反應過程中，每隔一段時間（如30min）,在同一塊板上將標樣與溶液試樣點樣，將薄板放入層析缸中展開。展開后，在紫外燈下（波長λ=254nm）觀察，觀察反映混合物中是否還有硝基苯的存在，來判斷反應是否到達終點。
（5）反應結束后，將產物進行提純，采用水洗、減壓過濾。實驗制得的產物外觀為細顆粒磚紅色粉末。
4.實驗條件配比初步設計
4.1藥品的選擇
堿選擇氫氧化鈉，其價格便宜，提供反應需要的過量堿。
溶劑選擇二甲基亞砜。屬于極性有機溶劑，可以很好地將反應原料溶于其中，使反應充分進行[2]。
薄層色譜中固定相的選擇。因為CMC(羧甲基纖維素）：無毒無味，性能穩定，易溶于水，其水溶液為中性或堿性。
薄層色譜中展開劑的選擇。本實驗根據被分離混合物的極性特點選擇展開劑為環己烷：乙酸乙酯=9：2 [1]。
4.2加熱方式、產物處理的確定
4.2.1加熱方式
反應滴加完畢后要求溫度不變，因此選用水浴加熱，很好地把水溫控制在反應需要的范圍內[3]。
4.2.2產物后處理
反應結束時，反應容器中除了產物對亞硝基苯胺和對硝基苯胺外，還存在過量的尿素和氫氧化鈉，溶于二甲基亞砜中。除產物外，其余均溶于水，確定反應產物的分離提純可用水洗的方法。但產物對亞硝基苯胺和對硝基苯胺微溶于熱水，因此在進行水洗過濾時要先冷卻，再進行水洗，以免造成產品回收不徹底，影響產率。反應產物的分離提純為，經水洗、減壓過濾，再用烘箱烘干。
4.3最佳反應條件的確定
通過單因素實驗確定最優化反應條件。擬采用二甲基亞砜：尿素(重量比)=3：1，氫氧化鈉：尿素（物質量比）=1.2：1，硝基苯：尿素（物質量比）=0.7：1。
4.3.1反應溫度的影響
選擇80℃、85℃、90℃。滴定時間5～10min, 反應時間2h，制得對亞硝基苯胺和對硝基苯胺的產率分別為24.6%、29.2%、27.3%
4.3.2滴加時間的影響
選擇5～10min、10～15min、15～20min。反應溫度85℃，反應時間2h，制得對亞硝基苯胺和對硝基苯胺的產率分別為29.2%、32.6%、32.7%
4.3.3反應時間的確定
用薄層色譜法分析實驗反應時間，考察反應時間對產率的影響。通過實驗隨著時間的增加，產率遞增，直到時間為4.5h，產率維持不變。
4.4反應物配比的確定
4.4.2正交試驗設計
⑴最佳范圍
本實驗氫的親核取代反應用料量比最佳范圍[2]，二甲基亞砜：尿素（重量比）=30：1～1：1，氫氧化鈉：尿素（物質量比）=1：1～4：1，硝基苯：尿素（物質量比）為
⑵正交表
采用單一水平正交表。通過9次實驗研究并確定反應用料最佳比。（以尿素為基準，取3g。)
二甲基亞砜：尿素
注：滴定時間10～15min, 反應溫度85℃，反應時間4.5h.
⑶正交試驗結果的極差分析方法
②極差分析的結論
（1）藥品對產率影響：二甲基亞砜〉硝基苯〉氫氧化鈉。
（2）在最佳用料比范圍內，二甲基亞砜量減小則產率增加；硝基苯量增加則產率增加；氫氧化鈉量增加則產率增加。
（3）適宜操作為：二甲基亞砜：尿素（重量比）=4：1；硝基苯：尿素（物質量比）=0.9:1;氫氧化鈉：尿素（物質量比）=3.5：1。
5.初步設計的最佳實驗條件及結倫
二甲基亞砜：尿素（重量比）=4：1；硝基苯：尿素（物質量比）=0.9:1;氫氧化鈉：尿素（物質量比）=3.5：1。滴定時間10～15min, 反應溫度85℃，反應時間4.5h。產率為：62.8%。說明采用目前研究確定的最佳條件進行反應提高了產率。
由于反應產物顆粒很小，對于產品的處理提純工作造成了較大的困難，導致實驗產率比較低，建議應在產品后處理上進行研究試驗，以便找到好的處理方法，提高原子利用率。
參考文獻
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關鍵詞 磷；吸附；還原的大顆粒復合體；鋼渣；鐵精礦
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）20-0069-04
中國是全球水資源最貧乏的國家之一，我國淡水湖泊存在嚴重的富營養化[1]現象，水體富營養化80% 的原因是由于水中的磷造成，所以降低水中磷是擺在我國水環境治理和維護方面迫在眉睫的任務。目前生態濕地幾乎是用于降低大規模水體中磷的唯一方法。但這個方法磷的去除率很低。因此發展一種高效、低成本脫除大規模水體中磷的方法具有重要的應用價值。
我們課題組最初設想用一個填充了廉價鋼渣球的直徑達幾米的塑料圓柱體吸附柱脫除大規模水體中磷。我們和前人研究都表明，磷酸根在鋼渣表面的吸附量隨吸附溫度升高而升高。冬天的時候，為防止柱內結冰和提高磷的吸附量[2]，采用在塑料吸附柱外加一個電磁感應加熱[3]線圈裝置。電磁感應加熱鋼渣球中磁性金屬鐵或磁性四氧化三鐵，使鋼渣球發熱，熱量再傳遞給流經吸附柱的含磷廢水，使水不結冰，并提高磷的吸附量。相比傳統電阻加熱，電磁感應加熱技術優點是節能30%以上，加熱速度能提高60%，壽命長，無需檢修和維護。但是鋼渣中鐵含量只有10wt.%，電磁感應使鋼渣球發熱升溫的程度不高，而且鋼渣中鐵一般為三氧化二鐵，沒有磁性。因此，我們將含鐵68wt.%的鐵精粉與鋼渣粉加少量膨潤土粉混合壓成直徑30 mm的球塊，得到復合物前軀體，將此燒結成球塊，并用氫氣還原球塊中三氧化二鐵成為有磁性的金屬海綿鐵和有磁性的四氧化三鐵，這樣得到的還原球塊含鐵約48wt.%，電磁感應發熱量較鋼渣有很大提高。
盡管鋼渣和海綿鐵用于吸附廢水中磷已被前人大量研究過，并且發現效果很好。但是前人研究多用的鋼渣粉和海綿鐵粉，它們粒徑一般小于0.8 mm[4-7]，它們不能用于上述電磁感應加熱吸附柱，原因有三：一是鋼渣粉和海綿鐵粉粒度太小，填充在吸附柱中會使廢水流過阻力太大；二是鋼渣粉中沒有有磁性的金屬鐵，它在電磁感應作用下不能發熱；三是鋼渣粉中鐵含量太低，只有10wt.%，即使將其中三價鐵還原成金屬鐵，它在電磁感應作用下發熱量也太低。我們現在用的大直徑還原復合體就解決了以上難題。
但是對于用氫氣還原過的鋼渣，前人還沒有研究過它的吸附廢水中磷的性能。此外，對于粒徑大于0.8 mm的鋼渣粉或海綿鐵粉，前人也沒有研究過它們吸附廢水中磷的性能。
鋼渣就是在1600℃吹氧煉鋼過程排出的熔渣，它主要是轉爐煉鋼中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料和造渣材料等。鋼渣的密度一般為3.1～3.6 g/cm3，鋼渣平均孔徑為5.3 nm，具有較大比表面積、孔隙率和比重，易沉淀分離，過濾性能良好。鋼渣富含鈣、鎂、硅、鋁、鐵[8]，高溫下渣中多種金屬氧化物熔融在一起，致密堅硬，耐磨、耐酸堿，熱穩定性優良，不易產生二次污染。目前我國鋼渣利用率僅為10%，數量巨大，目前我國積存有4億多噸鋼渣，占地4萬多畝，且每年以數百萬噸的排渣量遞增，鋼渣的處理和排放成了各大鋼鐵企業不得不面對的難題。因此使用鋼渣做脫磷吸附球具有原料來源廣，成本低的優點。本文因此考察了用氫氣還原過的鋼渣和鐵精粉大粒徑復合體球吸附水中磷的效果，這為大規模工業試驗提供基礎研究數據。
1 實驗部分
1）實驗材料。本研究所用鋼渣取自某鋼廠轉爐鋼渣，實驗前該物料全部破碎至106 mm（150目）以下，鋼渣的主要成分含量如表1所示。實驗所用鐵精粉總鐵含量為68.78 wt.%。
表1 鋼渣主要成分（wt.%）
CaO SiO2 TFe MnO Al2O3 MgO
50.6 16.58 9.44 7.51 5.57 5.46
將鐵精粉，鋼渣粉，膨潤土，水按質量比50：50：1：10混勻，每次稱取20 g混合物裝入模具中，在50 MPa壓力下，壓制成直徑為30 mm的球塊。把制好的球塊放進箱式電阻爐中，從室溫緩慢升至350℃加熱2小時，焙燒干燥。然后放入管式爐中，先通氬氣除盡管內空氣，再將爐溫升至600℃，此時通入
200 mL/min氫氣，并保持2小時，以還原球體中鐵的氧化物，制成鋼渣和海綿鐵復合體。還原球塊到所需時間，停止加熱繼續通氬氣冷卻，待爐溫降至50℃以下時取出。將上述還原好的復合體吸附球粉碎后，做XRF檢測，得出具體元素含量如表2所示。
表2 復合體吸附球主要元素含量（wt.%）
Fe O Ca Si Mn Mg Al
48.34 26.7 12.88 7.48 1.17 1.16 0.88
模擬含磷廢水用NaH2PO4?2H2O（分析純）和蒸餾水配成，其中磷的質量濃度為15 g/mL（實測為15.55 mg/L，以P計）。 含磷廢水pH值由1 mol/L的HCl（分析純）和NaOH（分析純）溶液調節。測定模擬廢水pH，每次測定均用標準溶液校驗。
真實含磷廢水取自北京某污水處理廠二級處理廢水，pH為7.01， 污水中磷濃度為15.64 mg/L。
2）吸附實驗。取100 mL廢液置于具密封塞的塑料瓶中，放入一個還原后的吸附球，將塑料瓶置于振蕩箱中，設定吸附溫度20～40℃、振蕩速度0～200rpm、吸附時間0.5～12 h，吸附完成后取出過濾，最后采用鉍磷鉬藍分光光度法[9]測定吸附后濾液中的磷濃度。吸附量是指單位質量吸附球吸附的磷的質量，mg/kg。吸附率是指吸附前后溶液中磷的質量的變化率，%。
吸附量公式 （1）
吸附率公式 （2）
計算得到具體吸附量和吸附率。式中，C0，Ce表示吸附前后水樣中磷的質量濃度，mg/L；V0，Ve表示處理的廢水吸附前后的體積，mL；m表示吸附球質量，g。
3）分析和表征。①溶液中磷濃度測定：采用鉍磷鉬藍分光光度法和ICP-AES測定吸附前后溶液中磷濃度。②XRD物相分析：樣品XRD表征用日本理學公司TTRIII多功能衍射儀。③SEM形貌分析：樣品SEM和EDS表征用ZEISS Ultra 55。制樣之前，先把吸附球表面物質研磨成粉末狀，再將其分散均勻。將碳導電膠貼在導電性良好的樣品臺上，把已分散均勻的粉末平鋪在碳導電膠上制成SEM樣品。
2 結果與討論
2.1 實驗條件
2.1.1 吸附球塊中鐵精粉質量與鋼渣質量比值的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，振蕩速率150rpm，30℃吸附4 h，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。吸附球塊中鐵精粉質量與鋼渣質量的比值對磷吸附的影響見圖1。當吸附球塊中鐵精粉質量與鋼渣質量比值分別為5、3、1、0.2，磷的吸附率分別為96.97%、97.03%、95.08%、94.06%，磷的吸附量分別為80.73、86.01、87.42、89.19 mg/kg，由此可見吸附球塊中鐵精粉質量與鋼渣質量比值等于1時，吸附率和吸附量都已經達到較大值，所以優化的鐵精粉質量與鋼渣質量比值等于1。
2.1.2 球塊焙燒溫度的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，不同考察焙燒溫度下焙燒2 h，600℃還原2 h，振蕩速率150rpm，30℃吸附4h，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。球塊焙燒溫度對磷吸附的影響見圖2。當球塊焙燒溫度分別為150、250、300、350、450℃，磷的吸附率分別為73.24%、91.37%、94.47%、97.84%、97.60%，磷的吸附量分別為61.36、79.05、81.13、87.69、89.31 mg/kg，由此可見球塊焙燒溫度在350℃，吸附率和吸附量都已經達到較大值，所以優化焙燒溫度為350℃。
圖1 吸附球塊中鐵精粉質量與鋼渣質量的比值的影響
圖2 球塊焙燒溫度的影響
2.1.3 球塊氫氣還原溫度的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，不同考察還原溫度下還原2 h，振蕩速率150 rpm，30℃吸附4 h，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。球塊氫氣還原溫度對磷吸附的影響見圖3。當還原溫度分別為400、500、600、700℃時，磷的吸附率分別為19.10%、67.00%、92.24%、93.51%、93.64%，磷的吸附量分別為15.14、61.25、77.41、82.94、85.44 mg/kg，還原溫度在600℃，吸附率和吸附量都達到較大值，所以優化還原溫度為600℃。
2.1.4 球塊氫氣還原時間的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，不同考察焙燒溫度下焙燒2 h，600℃還原2 h，振蕩速率150 rpm，30℃吸附4 h，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。球塊氫氣還原時間對磷吸附的影響見圖4。當球塊還原時間分別為30、60、90、120、150 min，磷的吸附率分別為72.46%、82.19%、88.28%、93.91%、95.99%，磷的吸附量分別為60.17、65.51、73.78、75.94、84.59 mg/kg，由此可見球塊還原時間在
120 min，吸附率和吸附量都已經達到較大值，所以優化還原時間為120 min。鐵精粉和鋼渣中鐵多以三價鐵形式存在。這說明球塊中三價鐵還原程度越高，球塊吸附磷的能力越強。
圖3 球塊氫氣還原溫度的影響
圖4 球塊氫氣還原時間的影響
2.1.5 吸附振蕩速率影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，不同考察振蕩速率下30℃吸附4 h，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。吸附振蕩速率對磷吸附的影響見圖5。當轉速分別為0、100、150、200 rpm，磷的吸附率分別為41.31%、90.31%、94.97%、98.36%，磷的吸附量分別為35.39、74.65、75.46、80.57 mg/kg，由此可見振蕩速率在150 rpm，吸附率和吸附量接近最大值，所以優化振蕩速率為150 rpm。
2.1.6 吸附溫度的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，振蕩速率150 rpm ，30℃吸附4 h，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。吸附溫度[8]對磷吸附的影響見圖6。當吸附溫度分別為20、30、35、45℃，磷的吸附率分別為96.58%、98.54%、97.14%、97.41%，磷的吸附量分別為79.35、80.67、76.04、78.74 mg/kg，由此可見吸附溫度在30℃，吸附率和吸附量達到最大值，所以優化吸附溫度是30℃。
圖5 吸附振蕩速率的影響
圖6 吸附溫度的影響
2.1.7 吸附時間的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，振蕩速率150 rpm ，吸附溫度30℃，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。吸附時間對磷吸附的影響見圖7。當吸附時間分別為0.5、3、4、6、8、12 h，磷的吸附率分別為48.32%、96.63%、97.98%、98.30%、98.10%、98.44%，磷的吸附量分別為41.18、60.87、72.99、76.16、80.36、82.29 mg/kg，由此可見吸附時間在4 h，吸附率和吸附量都已經達到較大值，所以優化吸附時間為4 h。
2.1.8 液固比值的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，振蕩速率150 rpm，吸附溫度30℃，廢液初始濃度15.55 mg/L，pH=7.00。液固比的值對磷吸附的影響見圖8。當液固比值分別為5.73、3.57、2.77，磷的吸附率分別為89.82%、95.30%、98.37%，磷的吸附量分別為81.29、53.74、43.14 mg/kg，由此可見液固比的值等于5.73時，吸附量達到最大值，所以液固比越大，磷的吸附量越大。
圖7 吸附時間的影響
圖8 液固比的值的影響
2.1.9 溶液pH值的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，振蕩速率150 rpm，30℃吸附4h，廢液初始濃度15.55 mg/L。溶液pH值對磷吸附的影響見圖9。當溶液的pH值吸分別為2、4、6、10，吸附率分別為100%、98.78%、96.96%、97.10%，吸附量分別為96.84、95.76、91.06、90.70 mg/kg，由此可見溶液的pH值等于2時，吸附率和吸附量達到最大值。考慮實際取用的廢水pH是7.01，所以實驗配制的含磷溶液pH調至7.00。
2.1.10 溶液初始濃度的影響
具體實驗條件：吸附球塊質量m≈20 g，鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2h，振蕩速率150 rpm，30℃吸附4 h，廢液pH=7.00。溶液初始濃度對磷吸附的影響見圖10。當溶液初始濃度分別為1.41、5.88、10.11、15.44 mg/L，吸附率分別為20.37%、62.51%、81.10%、93.00%，吸附量分別為1.52、20.83、44.94、80.60 mg/kg，吸附率和吸附率隨溶液初始濃度的增大而增大，考慮實際廢水中磷濃度為15 mg/L，實驗配制的含磷溶液中的磷濃度為15.55 mg/L。
圖9 溶液pH值的影響
圖10 溶液初始濃度的影響
2.1.11 真實廢水磷吸附
表3 真實廢水的吸附率和吸附量
吸附前P濃度（mg/L） 吸附后P濃度（mg/L） 吸附球質量（g） 吸附率（%） 吸附量（mg/kg）
15.46 1.09 17.83 92.98 80.63
（鐵渣比=1，m≈20 g，350℃焙燒2 h，600℃還原2h，振蕩速率150 rpm，吸附溫度30℃，吸附時間4 h，廢液pH=7.01）
優化條件下真實廢水磷吸附情況見表3。從真實廢水吸附結果來看，吸附率為92.98%，吸附量為80.63 mg/kg，故真實廢水的吸附情況和實驗廢水的吸附情況基本一致。
2.2 吸附球表征
為了解吸附后磷以什么形式存在于吸附球表面，取其中一個吸附后球塊，刮取球塊表面白色物質做XRD、SEM檢測。
2.2.1 XRD物相分析
圖11 樣品XRD物相分析
（鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，吸附溫度30℃，振蕩速率150 rpm吸附時間4 h，廢液pH=7.00）
由圖11 XRD物相分析，檢測出吸附球表面粉末可能含有的物相是Fe3O4、Fe、FeO、Fe3（PO4）2、SiO2。因此吸附后球表面的磷很可能主要以Fe3（PO4）2形式存在。也就是說吸附球表面二價鐵離子（Fe2+）起吸附磷酸根（）作用。球表面Fe3O4和FeO含有二價鐵離子。球表面二價鐵離子來源于鐵精粉和鋼渣中還原的三價鐵離子（Fe3+）。這解釋了圖3和圖4顯示的球塊中三價鐵還原程度越高，球塊吸附磷的能力越強這一
現象。
2.2.2 SEM形貌分析
刮取吸附球表面的粉末做SEM檢測得到物質形貌（圖12），面掃描得到的粉末成分見表4。
圖12 吸附后吸附球表面粉末SEM形貌
（鐵渣比=1，350℃焙燒2 h，600℃還原2 h，吸附溫度30℃，振蕩速率150 rpm吸附時間4 h，廢液pH=7.00）
圖13 吸附后吸附球表面粉末EDS能譜圖
（鐵渣比=1，350℃焙燒2h，600℃還原2h，吸附溫度30℃，振蕩速率150rpm吸附時間4h，廢液pH=7.00）
表4 EDS主要元素含量
Element O Mg Al Si P Ca Fe
Weight% 41.64 1.95 1.53 7.45 2.20 19.10 22.01
Atomic% 64.36 1.99 1.40 6.56 1.75 11.79 9.74
由表2可知，吸附前復合體球中基本沒有磷。由表4可知，吸附后復合體球中磷含量為2.2wt.%，這表明了磷在復合體球表面發生了吸附。由圖12 SEM形貌圖片可以看出吸附球表層物質呈白色碎片狀。
3 結論
通過以上實驗得到如下結論。
1）吸附率和吸附量隨振蕩速率的升高而增大，到達150rpm時達到平臺值。
2）吸附率和吸附量隨溫度的升高先增大后又減小，在30℃時達到最大值。
3）吸附率和吸附量隨吸附時間增大而升高之后又幾乎不變，4 h最佳。
4）吸附率和吸附量隨球塊還原時間增大而增大，在
120 min時吸附率和吸附量均較大。
5）吸附率和吸附量隨球塊還原溫度上升而增大，在600℃時吸附率和吸附量均較大。
6）吸附率和吸附量隨球塊焙燒溫度上升而增大，在350℃時吸附率和吸附量最大。
7）吸附球塊中鐵精粉質量與鋼渣質量比值越小吸附量越多，在比值等于1時最佳。
8）吸附率和吸附量隨液固比的值增大而增大，在液固比的值等于5左右時最佳。
9）吸附率和吸附量隨溶液pH增大而減小。
10）吸附率和吸附量隨廢液中磷初始濃度的增大而增大。
基金項目
國家自然科學面上基金資助項目（50874011）；北京科技大學本科生科技創新項目（14020118；14020367）。
參考文獻
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作者簡介
[關鍵詞] 兩性聚丙烯酰胺 反相乳液聚合 絮凝性能
兩性聚丙烯酰胺（AmPAM）的分子結構較為獨特，因而具有特殊的性質[1]。它是一種人工合成的多功能高分子聚電解質，分子鏈上同時含有陰、陽離子基團，具有很好的水溶性、很高的分子量和良好的粘性容量。與僅有一種電荷的陽離子或陰離子聚丙烯酰胺相比，不僅兼有二者的綜合性能，而且有明顯的“反聚電解質效應”和pH值適用范圍廣等特點，在石油開采、污水處理、造紙助劑等方面具有廣泛應用前景，因此研究和開發AmPAM對國民經濟發展和環境保護有著極其重要的意義。
乳液狀聚丙烯酰胺由于存在形態的改變使產品具有表觀粘度低、水溶性好的特點，適合高效工業化生產的要求。本文通過反相乳液聚合法，加入引發劑進行自由基聚合反應，制得兩性聚丙烯酰胺乳液。
1 實驗部分
1.1 儀器
電熱恒溫水浴鍋，上海儀表（集團）供銷公司；精密電子天平，上海精密科學儀器有限公司；烏氏粘度計，成都科析儀器成套有限公司；WF-721E型分光光度計，上海光譜儀器廠；傅立葉紅外光譜儀，美國Perkiin-Emler公司；三口燒瓶，量筒，磁力攪拌器，真空烘箱。
1.2 試劑
丙烯酰胺（AM），分析純，天津福晨化學試劑廠；液蠟300#，分析純，天津博迪華工廠；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC），分析純，杭州格林達化學有限公司； Span60，化學純，上海化學試劑公司；Tween80，化學純，天津福晨化學試劑廠；亞硫酸氫鈉（NaHSO3），化學純，上海試劑總廠；過硫酸鉀（K2S2O8），分析純，上海試劑一廠；丙烯酸（AA），分析純，天津福晨化學試劑廠。
1. 3 實驗方法
在裝有攪拌器的三口反應燒瓶中，加入一定量的油相分散介質（液蠟）和乳化劑（Span60 /Tween80），在一定溫度下攪拌一段時間后，加入一定質量分數的丙烯酰胺（AM）溶液、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC），再加入引發劑（K2S2O8/NaHSO3），保持溫度不變，勻速攪拌（轉速約為200 r/min）反應6h，制得兩性聚丙烯酰胺乳液。
1.4 性能測試與結果表征
1.4.1 相對分子質量的測定
按GB12005.1-8 9和G/T12005.10-92用烏氏粘度計測定，再按下式計算平均相對分子質量MV[2]。
式中：
M―相對分子質量；
[η]―特性黏數。
1.4.2 丙烯酰胺單體殘余量的測定
在試樣溶液中加入過量的溴酸鉀－溴化鉀溶液，再用碘化鉀還原未反應的溴而生成碘，用硫代硫酸鈉標準溶液回滴析出的碘。
聚丙烯酰胺中殘留丙烯酰胺含量按下式計算[3]：
式中：
AM―聚丙烯酰胺單體殘余量，%；
V1―空白實驗所耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積，mL；
V2―試樣所耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積，mL；
C―硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，mol/L；
M―試樣質量，g；
S―試樣固含量，%。
1.4.3 陽離子度的測定
陽離子度CD（Cationic Degree）指的是大分子陽離子結構單體單元占結構單元總數的百分率，采用沉淀滴定法[4] 測定。
1.4.4 陰離子度的測定
檢測共聚物的陰離子度實質是測定兩性聚丙烯酰胺分子中的羧酸基所占的百分比，采用鹽酸滴定法[5] 測定。
1.4.5絮凝性能測定
量取100mL經聚合氯化鋁PAC（用量30 mg/L）預處理的生活污水置于具塞量筒中，加入一定量的絮凝劑后，翻轉量筒數次，直到藥劑混合均勻為止。將量筒豎放，靜置一段時間后用WF-721E型可見分光光度計在室溫、610nm下測其上清液透光率值 [6]。
2 結果與討論
2.1 丙烯酰胺－丙烯酸共聚物合成
2.1.1 引發劑濃用量（質量分數）的影響
按自由基聚合機理，當引發劑用量較少的時候，聚合反應速率慢，鏈增長不能順利進行，因此相對分子質量較小，單體轉化率較低；隨著引發劑用量增加，在同樣溫度下，體系中的自由基濃度增加，引發速率加快，增加引發劑用量有利于提高聚合物的黏度，即聚合物的分子質量[7]，同時更多單體參與聚合反應，單體轉化率提高；但是到一定程度后再繼續增加引發劑用量，會導致引發速率增加過快，自由基濃度增加過快，反應熱不易散開，致使分子鏈斷裂，相對分子質量降低。從圖1可以看出，引發劑用量為0.6％時，單體的轉化率最大，聚合物的相對分子質量也較高。
2.1.2單體用量（質量分數）的影響
當單體濃度過低時，單體之間接觸和碰撞的幾率小，不利于分子鏈的增長，且反應速率慢，時間長，聚合不完全；單體用量的增加使得反應速率變大、聚合周期變短，因此聚合物黏度變大，相對分子質量也就增大，更多的單體參與反應，從而使單體轉化率增大；但是單體用量超過一定值時，過量的單體較難參加聚合，聚合放出的熱量不能及時散出，大量的聚合熱又破壞了乳化作用，造成反應中的“破乳”，甚至出現交聯，導致聚合物相對分子質量和轉化率降低。從圖2可以看出，當單體質量分數為30%時，聚合物的相對分子質量和單體轉化率都較高。
2.1.3油水質量比的影響
在反相乳液聚合中，油相作為連續相起著分散液滴的作用，同時也影響體系的散熱情況、聚合過程、乳液粒大小、形態和穩定性。當油水質量比較低時，體系中單體質量濃度較高，有利于聚合反應進行，聚合物相對分子量和單體轉化率均增加；當油水相比較高時，油相對單體起了稀釋作用，體系的單體質量濃度下降，阻礙了聚合反應進行，不利于生成高分子質量的聚合物，單體轉化率也下降。從圖3可知，隨著油水質量比的增加，相對分子質量和單體轉化率先增后減，當油水質量比為1.4:1時，相對分子質量最高，此時單體轉化率也較高。
2.1.4 反應溫度的影響
引發劑分解為自由基需克服其活化能，一般是經熱分解生成具有活性的帶點引發離子。聚合反應鏈引發、鏈增長均與體系溫度密切相關。在較低溫度下，引發劑分解及自由基活性均受影響，活性基與單體作用較弱，有礙聚合鏈增長，因此聚合物相對分子質量不大，單體轉化率不高；隨著溫度的升高，鏈引發速率常數增大，聚合物相對分子質量增加，同時，乳膠粒布朗運動加劇，使乳膠粒之間進行撞合而發生聚結的速率增大，故單體轉化率增大；但是在較高溫度下（>50℃），鏈引發速率常數和鏈終止速率常數同時增大，反應速度過快使得聚合物特性黏度反而有下降趨勢，因此聚合物相對分子質量下降；而且高溫會使乳膠粒表面上的水化層減薄，從而導致乳液穩定性下降，因此單體轉化率降低。從圖4可以看出，聚合物相對分子質量和單體轉化率隨著溫度的升高先增后減，當溫度為40℃時，相對分子質量和單體轉化率達到最大值。
2.1.5單體摩爾比的影響
由于反相乳液聚合的引發和粒子成核都是在單體珠滴內，未成核的單體珠滴不斷地將自身單體擴散到成核的液滴中成長為乳膠粒，而陰、陽離子單體具有較強的空間效應和電荷排斥作用，當陰、陽離子單體用量達到一定值后，若繼續增加，單體的擴散速率和反應活性下降，從而導致了聚合物相對分子質量和單體轉化率的下降。
從表1可以看出，隨著陰、陽離子單體用量的增加，共聚物的相對分子質量和單體轉化率不斷增大，當n（AM）:n（DMC）:n（AA）為1:0.6:0.3時，相對分子質量和單體轉化率達到最大值，之后開始降低。此時，陽離子度可達31.2％，陰離子度可達20.3％，且陽離子度和陰離子度的比例最大，有利于提高聚合物的絮凝性能。因此選擇該值作為三種單體聚合反應的摩爾比。
2.2 AmPAM的絮凝性能實驗
2.2.1絮凝劑用量的影響
絮凝劑用量直接影響到絮凝劑的絮凝效果。絮凝劑用量太少，電性中和少，吸附架橋作用較弱；用量增大，剛開始吸附量也隨之增大，有利于電性中和與吸附架橋，但絮凝劑同時兼具有分散作用，用量過大時，大量的高分子絮凝劑吸附在吸附顆粒上將其包裹，使顆粒保持分散，即不能凝聚。從圖5可以看出，AmPAM用量為12.5 mg/L，生活污水透光率達到最大值95.5％，繼續增加絮凝劑用量，透光率開始降低。因此，AmPAM的最佳用量為12.5 mg/L。
2.2.2 pH值的影響
pH值對絮凝劑的性質和膠體顆粒表面的電荷都有很大的影響，不同的pH值條件下，AmPAM分子鏈中各種基團的離解度不同，使大分子鏈的電性中和和吸附架橋作用不同。在堿性條件下，聚合物分子中的酰胺基（－CONH2）會發生水解反應，產物粘度急劇降低，同時，水不溶物增加，使吸附橋連作用減弱。同時，由于共聚物AmPAM中含有季銨結構，在酸性條件下可與H+結合而帶正電，從而形成帶正電的銨離子。因此，兩性聚丙烯酰胺在酸性條件下離子性增強而有利于絮凝沉降。但是pH值太小，會抑制陰離子基團的解離，削弱了陰、陽離子在絮凝過程中的協同效應，因此pH值并非越小越好。
從圖6可以看出，AmPAM處理生活污水時，隨著pH值的升高，透光率先增后減，在pH值為6的時候，透光率達到最大值95.5％，之后開始下降。因此，處理生活污水的最佳pH值為6。
2.2.3溫度對絮凝效果的影響
溫度越高，絮凝效果越好。因為水溫的提高使水的黏度顯著降低，微粒運動的阻力變小，布朗運動增強，微粒間的碰撞機會增加，有利于粒子彼此間的碰撞和絮體的生成與長大，其結果提高了絮凝效果。但是兩性聚丙烯酰胺屬于高分子鏈聚合物，溫度升高到一定程度后，再繼續升溫，會使得大分子鏈中斷而大幅度地降低其絮凝效果。
從圖7可以看出，AmPAM處理生活污水時，隨著溫度的增加，透光率先增后減，溫度為30℃時，透光率達到最大值95.5％，之后開始下降。因此溫度控制在30℃為宜。
3 結論
3.1 當引發劑用量為0.6％，單體用量為30％，油水質量比為1.4:1，單體摩爾比n(AM): n(DMC):n(AA)為1:0.6:0.3，聚合反應溫度為40℃時，得到的產品綜合性能最佳。
3.2 絮凝性能實驗表明，AmPAM具有良好的絮凝性能。處理生活污水時，當絮凝劑用量為12.5mg/L，pH值為6，溫度為30℃時，絮凝效果最佳。
參考文獻
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關鍵詞: 熱塑性彈性體SBSCPESBS-g-MAH共混相容性
1 引言
1.1 SBS的特性及改性與應用
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)是一種性能優良的熱塑性彈性體, 它具有彈性好、拉伸強度高、摩擦系數大、低溫韌性好、電性能優良、易于加工、廢料可再利用，節約原料和能耗等優點。SBS主要用于橡膠制品、塑料改性劑、膠粘劑和瀝青改性四大領域。
1.2 CPE橡膠的結構、性能、合成工藝及應用
氯化聚乙烯（CPE）是乙烯、氯乙烯和1，2―二氯乙烯的三元共聚物。外觀為白色或微黃色固體,為無毒無味的聚合體，可分為樹脂型氯化聚乙烯（CPE）和橡膠型氯化聚乙烯（CM）。CM的合成工藝主要有溶劑法、氣相法和水相懸浮法三種。CPE橡膠具有的CPE優良性能，是一種新型的彈性體，在橡膠領域具有廣闊的的應用前景。
1.3 本課題研究的目的和意義
SBS具有彈性好、拉伸強度高、摩擦系數大、低溫韌性好、電性能優良、等優點，但耐熱性差，力學強度較低，抗蠕變性差。鑒于CPE具有耐候性、耐臭氧、耐化學藥品腐蝕及耐老化性能和良好的相容性。利用二者的優點，制備出一種綜合性能優良的聚合物增容劑和抗沖改性劑。
1.4 本課題的主要任務
本文通過用馬來酸酐（MAH）改性SBS，用溶液法合成出接枝聚合物SBS―g―MAH，并用紅外光譜表征SBS―g―MAH的結構，用酸堿滴定法測定接枝產物的接枝率，同時采用TG研究SBS及其接枝產物SBS―g―MAH的熱性能。最后分析了CPE/SBS―g―MAH/SBS三元共混體系的力學性能，以此來考查該體系共混效果，并希望為以后展開這方面的研究提供方便。
2 實驗部分
2.1 主要原料
氯化聚乙烯(CPE) :氯質量分數36 %;馬來酸酐(MAH) :分析純;
過氧化二苯甲酰（BPO）:化學純; 二甲苯: 分析純;
丙酮: 分析純,; 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）:YH503, 工業級;
2.2 實驗設備與儀器
DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器Nicolet 380型智能FT-IR紅外光譜儀CP-25型沖片機 TH200A型硬度計 1-5規格5KN電子拉力試驗機WG2003型臺式干燥箱 BS-124-S電子天平SHZ-D（Ⅲ）循環式真空水泵
2.3 接枝機理
MAH本身難以均聚,在與SBS接枝反應過程中通常是以單個分子或短鏈的形式懸掛在SBS分子的主鏈上或側鏈上，從下述接枝反應式可知，BPO可能引發烯丙位和雙鍵。
2.4 接枝產物的制備與純化
在裝有攪拌器、溫度計的250mL和三口燒瓶中加入50mL二甲苯和適量比的SBS和MAH，用水浴控制溫度達到恒定溫度，當SBS和MAH全部溶解后，加入與SBS一定質量比的BPO引發劑，水浴恒溫80℃，反應4h。將反應液倒人丙酮中沉淀，過濾得到不溶物質為SBS交聯物，然后向濾液中加入甲醇，沉淀并過濾, 得到不溶物質為接枝后的SBS。將制得的接枝產物在80℃用丙酮回流抽提14h以上，以徹底除去未反應的MAH單體、晾干,經60℃真空干燥即得接枝聚合物SBS―g―MAH。
2.5 酸堿滴定法測定接枝率
用電子天平準確(精確至0.0001g)稱取0.2g經過抽提純化后干燥過的接枝聚合物SBS―g―MAH試樣, 置入250mL的三頸瓶中,加入50mL的二甲苯, 并滴加微量水。加熱(溫度120℃) 回流2h以上, 然后用已經標定的濃度為0.1mol/L的KOH/乙醇溶液、草酸無水乙醇溶液對上述溶液趁熱滴定, 指示劑為酚酞。SBS―g―MAH的接枝率() 可用以下方程式表示:
（1）
式中: ――SBS―g―MAH 試樣的質量(g) ;
――KOH/乙醇溶液溶液的體積(mL) ;
――KOH/乙醇溶液的濃度(mol/L) ;
――草酸/無水乙醇溶液的體積(mL) ;
――草酸/無水乙醇溶液的濃度(mol/L) ;
2.6 共混物的制備及性能測試
2.6.1 制備工藝
將CPE、SBS和SBS―g―MAH三組分先混合均勻，待密煉機溫度達到90℃時，將三組分混合物一起加入密煉機進行混煉，螺桿轉速45r/min，混煉5min后，然后將其取出,待密煉機溫度達到110℃時，再混煉5min。冷卻后，在開煉機上薄通幾次，制成一定形狀的薄片，以利于熱壓成制成板材，測試樣條在平板硫化機上150℃熱壓成約3.4mm 厚片材樣品，熱壓時間共4min。最后按要求制成啞鈴型試樣。
2.6.2 性能測試
(1) 拉伸性能: 參照GB1040―92 標準。力學性能測定：將啞鈴型試樣電子拉力試驗機進行應力―應變試驗，溫度2l℃，拉伸速率為80 mm／min。
(2) 邵爾A 硬度測試:按照GBPT531―92 ,采用手持硬度計的方法測定。
3 結果與討論
3.1 SBS―g―MAH的紅外光譜分析
在SBS接枝MAH的改性研究當中，由于產物經過純化、真空干燥、高溫壓膜三個步驟已經排除了未反應MAH單體、均聚物、殘留引發劑和低分子物質，所以可以根據紅外光譜圖中出現的接枝單體MAH的特征吸收峰來判定接枝單體是否已接枝到SBS鏈上。
3.2TG分析
在熱重法中,DTG 與TG相比，DTG 更能精確反映出反應起始溫度、達到最大反應速率的溫度和反應終止溫度,能明顯地區分熱失重階段，更準確地體現出微小質量的變化。
3.3 SBS―g―MAH的加入量對共混物拉伸強度的影響
由實驗發現隨SBS―g―MAH用量的增加, 共混物的拉伸強度逐漸增加,當SBS―g―MAH為6份時達到最值， 隨后減小。
3.5 SBS―g―MAH的加入量對共混物硬度的影響
由實驗發現隨SBS―g―MAH用量的增加，共混物的硬度先增大, 當SBS―g―MAH為2份時，增大為最大,而后硬度逐漸減小為約69。
4 結論
(1) 通過TG分析，得出接枝后的SBS熱穩定性得到了提高。
(2) SBS―g―MAH接枝聚合物對CPE/SBS―g―MAH/SBS三元共混體系具有增容效果。當SBS―g―MAH為6份時，共混體系各項力學性能明顯優于未加接枝聚合物時的性能。
(3) SBS―g―MAH接枝聚合物可用于共混物的增容改性，也可用于聚合物的抗沖改性，因此本研究具有較高的實用價值。
參考文獻：
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[5]何志才,魏剛等.共混、復合改性SBS的研究進展[J].化工新型材料,2006,34增刊:26～29.
摘要：九年級化學中有些抽象概念和“量”的理解成為教學中的難中難。經驗告訴我們，遇到再難的問題，往往回歸事物的本質，就會很容易尋找到解決問題的辦法。而物質的微觀結構及變化，是化學學習的本質所在，微觀模型的構建是回歸化學學習本質的具體體現。微觀模型能在這些抽象概念和“量”的理解中發揮出奇妙的效能，巧妙突破教學難點。以微觀模型在“元素”概念理解、“計算化合物組成元素質量比和某元素質量分數”和理解“化學方程式量的涵義”中應用加以說明。
關鍵詞：微觀模型 構建 本質
中圖分類號：G633.8 文獻標識碼： C 文章編號：1672-1578（2015）03-0149-01
九年級化學中有些抽象概念和“量”的理解成為教學中的難中難。首先，學生存在“本能”的畏難心理，其次，這些內容對學生能力要求確實很高，中、下層學生要么望而止步，要么只是機械模仿，很難達到融會貫通，真正理解。這為學生的思維品質的健康發展形成許多障礙。如何引導學生由淺及深，深入淺出，已成為成功突破這些教學難點的關鍵。經驗告訴我們，遇到再難的問題，往往回歸事物的本質，就會很容易尋找到解決問題的辦法。而物質的微觀結構及變化，是化學學習的本質所在，微觀模型的構建是回歸化學學習本質的具體體現。微觀模型能在這些抽象概念和“量”的理解中發揮出奇妙的效能，巧妙突破教學難點。現舉例說明：
1 微觀模型在“元素”概念理解中的妙用
“元素”概念很抽象，而課本上只有“元素是質子數（即核電荷數）相同的一類原子的總稱”的說明，這簡單的幾個字對只是九年級年齡段學生而言就是不知所云。如何讓其變得通俗易懂，構建微觀模型是一個很好的選擇。即從學生熟悉的水、氧氣、二氧化碳三種物質的分子入手， 是水分子微觀示意圖， 是氧分子微觀示意圖， 是二氧化碳分子微觀示意圖。而這些物質是由許多分子聚集在一起構成的（如圖所示：一瓶水、一瓶氧氣和一瓶二氧化碳中的分子）。
這樣學生通過微觀示意圖不難發現：大量不同分子中都含有許多相同的氧原子。此時，教師便可提出：這些氧原子總稱為氧元素。再從原子結構（ 是氧原子結構示意圖）引導學生分析這些氧原子總稱氧元素的根本原因：這些氧原子核內質子數都是8，即質子數都是8的氧原子總稱為氧元素。按照同樣的方法，學生不難理解什么是氫元素、什么是碳元素，再上升至對“元素”概念的理解也就水到渠成，再自然不過了。不僅如此，還會拓展到“物質都是由元素組成”觀念的形成、“元素和原子的區別與聯系”的探究等。
2 微觀模型在“計算化合物組成元素質量比和某元素質量分數”中的妙用
教材中示例“二氧化碳（CO2）中碳元素和氧元素的質量比=12：（16×2）=3：8”。如果不引導學生理解清晰，學生最多只會機械模仿。怎么辦呢？不妨引入微觀模型試試看。借助于二氧化碳的微觀示意圖（ ）設問：一個二氧化碳分子中碳原子與氧原子的質量比為多少？學生很容易理解：就是一個碳原子的相對質量與兩個氧原子相對質量和的比，即12：（16×2）=3：8。設問：10個二氧化碳分子中碳原子與氧原子的質量比為多少？學生很快說出：3：8。追問：為什么？學生領悟到成“正比”。再設問：由N個二氧化碳分子構成的一瓶二氧化碳氣體中碳元素與氧元素的質量比為多少？學生不難發現還是3：8，因為N個二氧化碳分子中的所有碳原子總稱碳元素、所有氧原子總稱氧元素。學生就能融會貫通：任意質量的二氧化碳中碳元素與氧元素的質量比也是3：8，究其原因是二氧化碳分子的內部構成決定了這種物質組成元素質量比，而二氧化碳分子的內部構成是固定不變的。同理，如果讓學生計算二氧化碳中氧元素的質量分數，學生更能很快明白：二氧化碳中氧元素的質量分數是氧元素的相對原子質量與氧原子數的乘積比上二氧化碳相對分子質量再乘以100%，即氧元素的質量分數100%。要讓中、下學生歸納計算化合物組成元素質量比和某元素質量分數的一般規律也不是什么難事兒了！
3 微觀模型在理解“化學方程式量的涵義”中的妙用
學生只有充分理解“化學方程式量的涵義”，才能真正掌握“利用化學方程式的簡單計算”。以“木炭在氧氣中燃燒生成二氧化碳的反應”為例，其反應的文字表達式為： ，換成化學式表示為： ， 再引入這三種物質的微觀模型： 。學生觀察發現： 一個碳原子與一個氧分子在點燃的條件下恰好完全反應生成一個二氧化碳分子，“”兩邊碳原子與氧原子個數分別相等，遵循質量守恒定律。將“”更換為“=”就成為化學方程式： 。再在方程式上引入這三種物質的微觀模型： 。設問：反應中三種物質的微粒個數比是多少？學生很容易發現是1：1：1。接著問：你能從分子原子的角度讀出這個化學方程式？學生也會很快理解：每一個碳原子與一個氧分子在點燃的條件下恰好完全反應生成一個二氧化碳分子。再設問：當一個碳原子與一個氧分子在點燃的條件下恰好完全反應生成一個二氧化碳分子時，它們的質量比是多少？學生也不難理解：就是三種物質相對分子質量之比，即12：32：44。追問：當N個碳原子恰好完全反應時，需要多少個氧分子，生成多少個二氧化碳分子？學生很快答出：都是N個。再追問：N個碳原子構成的物質碳與N個氧分子構成的氧氣、N個二氧化碳分子構成的物質二氧化碳質量比為多少？學生也會很快答出：12：32：44。問：為什么？學生會答：成正比！問：你能從質量比的角度再讀出這個化學方程式嗎？學生更會讀：每12份質量的碳與32份質量的氧氣在點燃的條件下恰好完全反應生成44份質量的二氧化碳。這樣借助物質的微觀模型一步步引導學生由淺及深，深入淺出化解了難點。
