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氢氧化铁溶胶的高分子溶液保护试验

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  摘要:电解质溶液能使溶胶的稳定性降低,发生聚沉现象,在高分子溶液的保护下可以显著提高溶胶的稳定性。本试验通过比较明胶、淀粉、糊精、β-环糊精四种高分子对氢氧化铁溶胶的保护作用,得到保护效果最佳的是60 ℃的3%明胶溶液,用量为5 ml。
  关键词:氢氧化铁 胶体 高分子溶液 溶胶 聚沉
  中图分类号:G642.0 文献标识码:A
  胶体(Colloid),其分散质粒子直径在1~100 nm之间,是一种较均匀的混合物。胶体在医疗卫生、材料等领域都应用广泛[1]-[2],是高职高专医学院校药学专业必修基础课中非常重要的教学内容,实验多是氢氧化铁溶胶的制备及其性质实验。
  胶体溶液的稳定性是相对的和有条件的,加入电解质后,因胶粒的电荷减少,会使胶粒聚集成较大颗粒而沉淀下来,发生聚沉现象。如果加入高分子溶液,可以显著提高溶胶的稳定性,在外界因素干扰下也不易发生聚沉,所以高分子溶液对溶胶起到保护作用。根据文献[3]报道的用明胶溶液保护氢氧化铁溶胶的实验效果不明显,甚至出现聚沉现象增加的缺点。本文通过对比了明胶、淀粉、糊精、β-环糊精四种高分子溶液,优化了高分子溶液保护氢氧化铁溶胶的条件。
  1 材料与方法
  1.1 试剂与仪器
  FeCl3溶液(0.3 mol/L),NaOH溶液(1.0 mol/L),NaCl溶液(0.2 mol/L),Na2SO4溶液(0.2 mol/L),Na3PO4溶液(0.2 mol/L),明胶,淀粉,糊精,β-环糊精。
  量筒(50 ml、5 ml),烧杯(100 ml、50 ml),磁力搅拌器,玻璃棒,胶头滴管,试管若干,恒温水浴锅。
  1.2 制备与聚沉实验
  在磁力搅拌器的搅拌下,将10 ml NaOH溶液用胶头滴管以12滴/分钟的速度滴加到100 ml FeCl3溶液中以制备氢氧化铁溶胶[4]。取3支试管各加入2 ml氢氧化铁溶胶,分别滴加0.2 mol/L的NaOH、Na2SO4、Na3PO4溶液,记录溶液出现沉淀时的滴数及沉淀量,数据见表1。因为氢氧化铁溶胶带正电荷,电解质中负电荷越高,聚沉现象越明顯。
  1.3 保护条件的优化
  氢氧化铁溶胶中滴加0.2 mol/L的Na3PO4溶液的聚沉现象最明显,以此实验来优化高分子溶液保护氢氧化铁溶胶的条件,设计过程:①试验高分子溶液的浓度。设置1%、2%、3%的3种浓度来优化保护试验条件。②试验高分子溶液的温度。高分子一般微溶于水,特别是明胶、淀粉易出现凝胶状,所以设置20 ℃、40 ℃、60 ℃的3个温度来优化保护试验条件。③试验高分子溶液的用量。文献[3]中高分子溶液的用量无法起到保护作用,设置3 ml、4 ml、5 ml的3种用量来优化保护试验条件。
  1.3.1明胶溶液保护试验  取试管加入2 ml氢氧化铁溶胶,按照设计表,分别向其中加入1滴0.2 mol/L的Na3PO4溶液,观察现象,如出现沉淀与表1中试管3的沉淀量进行比较。试验数据见表2、表3、表4,根据试验数据得知,用60 ℃的3%明胶溶液5 ml保护氢氧化铁溶胶,其保护效果最明显。
  1.3.2其他高分子溶液保护试验  选择与明胶溶液保护试验相同的条件下,分别用淀粉、糊精、β-环糊精做保护氢氧化铁溶胶试验,发现淀粉、糊精、β-环糊精没有起到明显的保护作用。将淀粉、糊精、β-环糊精的浓度提高到5%、6%、7%后,糊精、β-环糊精仍没有起到明显的保护作用;7%的淀粉溶液对氢氧化铁溶胶可以起到明显的保护作用,但因为淀粉微溶于水,本身呈白色混浊液,试验效果不如明胶溶液。
  2 实验结果及讨论
  通过试验结果说明,高分子溶液对溶胶可以起到保护作用,防止其在加入电解质溶液时发生聚沉现象。综合比较几种高分子溶液,明胶保护试验效果最好,其最佳条件是60 ℃的3%的明胶溶液,用量为5 ml。
  参考文献
  [1] 袁扬 ,段建勇, 李姝华等.岩盐气溶胶疗法的应用现状[J].职业与健康,2019,35(3): 430-432.
  [2] 解志益,,周涵,李庆超等.纳米硅溶胶的制备及在水泥基材料中的应用研究进展[J].材料导报,2020,34(z2):160-163.
  [3] 牛秀明,林珍.无机化学[M]. 第3版.北京:人民卫生出版社,2018: 56-58.
  [4] 周琳,王红波.氢氧化铁溶胶实验制备方法的改进[J].山东医学高等专科学校学报,2020,42(5): 353-354.

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