生物质化学分析与测试

**章　生物质化学实验技术基础 生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物；有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。生物质有可再生性、低污染性和分布广泛等特点。 生物质的能源来源于太阳，所以生物质能是太阳能的一种。生物质是太阳能*主要的吸收器和储存器，它通过光合作用能够把太阳能积聚起来，储存于有机物中，这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础。生物质是地球上存在*广泛的物质，它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。由生物质产生的能量便是生物质能。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消耗的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%。这个比例虽不大，但绝对值很惊人，经由光合作用转化的太阳能是目前人类能源消耗总量的40倍。可见，生物质能是一个巨大的能源。 生物质化学实验室的工作主要是通过化学、生物以及物理等手段将生物质转化为各种化学品、化学原料、燃料、食品、药物以及新材料等，以实现对石油产品的替代。 一、生物质化学实验室安全使用规则 生物质化学实验室中有很多电子仪器、玻璃仪器和化学药品等。此外，实验室属公共场所，来往的人员较多，稍有不慎就会发生事故，对人体或仪器造成伤害或损坏。因此实验室人员要严格遵守下列规则，以保证实验安全、有序、有效地进行。 （1）实验前做好预习，充分了解实验内容和实验步骤，不得擅自修改实验方案。设计性实验的实验方案要提交教师审查，经过允许后方可开始实验。 （2）实验室内要穿实验服或长衣长裤。禁止赤膊或穿短袖上衣以及短裤、拖鞋等。长发的同学要将头发扎起或盘起，衣物上的飘带等装饰品也要系好。 （3）实验室禁止吸烟、进食、大声喧哗、到处乱跑等，以免伤害自己或他人。 （4）实验操作中不允许离开。如果必须离开，需委托他人照管。 （5）实验操作中需要用到有毒、有害或腐蚀性药品以及会产生有害气体的物品时，要在通风橱内进行，并戴好橡胶手套和防护眼镜。实验后及时洗手。 （6）实验时严格按照实验方案取用药品，杜绝浪费。药品取用后放回原位。实验后的废弃物要倒到指定地点，按照实验室废弃物的处理方法进行销毁。 （7）保持实验台的清洁、整齐。打碎的玻璃器皿及时处理并登记。仪器出现故障要立刻报告教师。 （8）实验结束后及时清理仪器和实验台。值日生认真打扫实验室，确认煤气、水、电和门窗关好后方可离开实验室。 二、生物质化学实验意外事故的紧急处理 生物质化学实验室中危险的实验试剂很多，很容易对人体造成伤害。因不同危险源造成的伤害其急救方法也不尽相同，在伤害发生后采取正确的急救方法可以防止伤害扩大。以下是化学实验室一些意外事故的应急处理方法。 （1）玻璃割伤。首先用消毒棉签或纱布将伤口清理干净，并用镊子小心取出伤口中的玻璃碎片，涂上碘酒，必要时可用创可贴或纱布包扎。如果伤口较深，血流不止时，可在伤口上部10cm处扎上止血带，用纱布包扎伤口，送往医院治疗。 （2）一般烫伤或烧伤。用90%～95%乙醇涂抹伤处，或用3%～5%高锰酸钾溶液擦拭伤处直到皮肤变为棕色，再涂上凡士林或烫伤膏。若伤处起泡，不要弄破水泡，伤情严重者，用纱布包扎伤处后送往医院治疗。 （3）强酸强碱灼伤。若酸碱浓度较低，可先用大量的清水冲洗，再用低浓度的弱碱或弱酸冲洗（酸性灼伤一般用2%NaHCO3溶液，碱性灼伤用1%硼酸或2%乙酸溶液）。浓硫酸或干石灰等浓酸浓碱烧伤时，一定要先用干布擦拭干净后再参照稀酸稀碱的处理方法处理。 （4）氢氟酸灼伤。氢氟酸（包括氟化物）具有强烈的腐蚀性，其不仅能腐蚀皮肤和组织，甚至能腐蚀骨骼，造成难以治愈的烧伤，所以使用时要极其注意。一旦被氢氟酸灼伤，应立即用大量清水冲洗20min以上，再敷上新配制的20%MgO甘油悬浮液。 （5）溴灼伤。应立即用乙醇溶液冲洗，再用大量清水冲洗干净后，涂上甘油。 （6）眼睛灼伤或进异物。眼睛灼伤后要用大量的清水冲洗，时间不少于15min，如有必要应立即送往医院治疗。眼睛进异物后应及时取出，不要用手揉擦，可任其流泪使异物随泪水流出。 （7）吸入毒气。应立即转移到通风处或室外，解开衣领呼吸新鲜空气。要对休克者进行人工呼吸，但不要使用口对口法，之后送往医院救治。 （8）吞入毒物。毒物未咽下时要立即吐出，并用大量清水漱口。咽下毒物后要根据毒物性质采取措施：吞入刺激性或神经性毒物后要服用牛奶或鸡蛋清缓和，之后用5～10mL稀的硫酸铜溶液加一杯温开水送服，再经催吐后送往医院治疗；误食酸或碱性毒物后，先喝大量的水，再饮牛奶或鸡蛋清，不能催吐；吞入重金属，要服用一些硫酸镁稀溶液，然后立即就医。 （9）触电。应立即切断电源，采取人工呼吸对触电者进行急救。 三、实验室安全用电与灭火常识 1.实验室安全用电 25mA交流电通过人体会导致呼吸困难，100mA以上则会致死。因此，实验室人员应具备安全用电常识。在实验室用电要注意以下几点。 （1）熟悉总电源开关位置，并知道如何切断总电源。 （2）不用湿手接触电器，不用导电物（如铁丝等金属制品）试探电源插座内部，不用湿抹布擦拭带电仪器。 （3）电器使用完毕应及时拔掉电源插头。不能用力拉拽电线，防止绝缘层受损而漏电。 （4）损坏的电器应及时维修和更换。维修应找专业人员，即使是简单的维修也要在教师的指导下进行。 （5）电炉和烘箱处于工作状态时要保持实验室有人。 2. 实验室灭火常识 在化学实验中，经常遇到加热或使用低沸点有机溶剂（表1-1）的情况。在进行这些实验操作时，稍有不慎，就会引发着火事故。 实验室常用灭火器材：现今的化学实验室一般应配备灭火毯、CO2灭火器和泡沫灭火器等灭火器材。CCl4灭火器因为毒性大，一般不采用。 实验室常见的着火事故以及相应处理方法如下。 （1）有机溶剂在实验台燃烧。不能用水冲，要用灭火毯扑灭。 （2）碱金属及其氢化物等着火。用干燥的沙土覆盖灭火。严禁用水或CO2灭火器灭火，否则会产生剧烈的爆炸。 （3）衣物着火。一般小火可用湿抹布或灭火毯。火势较大时，应就近用水龙头冲灭或就地卧倒打滚将火压灭，但要注意防止头发着火。 （4）反应体系着火。正在容器内反应的体系着火时较为危险，应立即用灭火毯包裹，不要用水灭火，防止玻璃容器炸裂造成反应物泄漏而扩大火势。 （5）电器着火。电器着火应立即切断电源并用CO2灭火器灭火。切忌用水或泡沫灭火器，防止造成触电。 总之，在着火时要沉着冷静，根据不同的着火情况采取不同的灭火方法。如果火势过大无法扑灭，应立即拉响警报逃离火场，并拨打火警电话“119”等待处理。 四、危险化学品的使用 实验室经常会使用一些易燃易爆、有毒有害的化学品，为了对人民的生命财产安全负责，我国对危险化学品的生产、运输和储存等有着严格的法律规定（参见《危险化学品安全管理条例》）。实验室购买危险化学品时，需在公安机关备案。购买后的储存方法也要按照国家规定的方法实行，并要有专人进行管理。 1.危险化学品分类 根据我国已有的标准［《危险货物分类和品名编号》（GB 6944—2012）、《危险货物品名表》（GB 12268—2012）、《化学品分类和危险性公示通则》（GB 13690—2009）和《危险化学品目录》］，危险化学品可分为以下八大种类： （1）爆炸品。指在外界作用下（受热、摩擦、撞击等）能发生剧烈的化学反应，瞬间产生大量的气体和热量，使周围的压力急剧上升，发生爆炸，对周围环境、设备、人员造成破坏和伤害的物品。常见的有高氯酸等本身有爆炸危险的物质和物品；二亚硝基苯等燃烧后容易发生爆炸的物质和物品；四唑并-1-乙酸等具有潜在爆炸性的物质和物品。 （2）压缩气体和液化气体。指压缩的、液化的或加压溶解的气体。其危害体现在受热、撞击或强烈震动时，容器内压力急剧增大，致使容器破裂，物质泄漏、爆炸等。常见的有氨气、一氧化碳、甲烷等易燃气体；氮气、氧气等不可燃气体；液氯、液氨等有毒气体。 （3）易燃液体。指在常温下易挥发，其蒸气与空气混合能形成爆炸性混合物的物质。常见的有乙醛、丙酮等低闪点液体；苯、甲醇等中闪点液体；环辛烷、氯苯、苯甲醚等高闪点液体。 （4）易燃品、自燃品和遇湿易燃品。易燃品，指燃点低，对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃，迅速燃烧，能散发有毒烟雾或有毒气体的药品，如红磷、硫黄等。自燃品，指自燃点低，在空气中易于发生氧化反应放出热量，而自行燃烧的药品，如黄磷、三氯化钛等。遇湿易燃品，指遇水或受潮时，发生剧烈反应，释放大量易燃气体和热量的药品，有的不需明火，就能燃烧或爆炸，如金属钠、氰化钾等。 （5）氧化剂和有机过氧化物。这类物品具有强氧化性，易引起燃烧、爆炸。其中氧化剂指具有强氧化性，易分解释放氧和热量的物质，对热、震动和摩擦比较敏感，如氯酸铵、高锰酸钾等。有机过氧化物指分子结构中含有过氧键的有机物，其本身易燃易爆、极易分解，对热、震动和摩擦也极为敏感，如过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮等。 （6）有毒品。指进入人或动物机体后，累积达到一定的量能与体液和组织发生生物化学作用或生物物理作用，扰乱或破坏机体的正常生理功能，引起暂时或持久性的病理改变，甚至危及生命的物品。如各种氰化物、砷化物、化学农药等。 （7）腐蚀品。指能灼伤人体组织并对金属等物品造成损伤的固体或液体。常见的有硫酸、硝酸、盐酸等酸性腐蚀品；氢氧化钠、硫氢化钙等碱性腐蚀品；二氯乙醛、苯酚钠等其他腐蚀品。 （8）放射性物品。如铀238、钴60等。这类物品属于危险化学品，但不属于《危险化学品安全管理条例》的管理范围，其定义和管理方法等参见《放射性物品运输安全管理条例》。 2.危险化学品储存 储存危险化学品时，应根据危险化学品的种类、特性、危险程度和场地环境等因素分开存放。储存场所要有完善的通风、调温、防火、防潮等安全设施，并按照国家规定的要求定期养护，使其处于安全运行状态。危险化学品一般是由专人专库单独保管。存放的基本原则也是按照危险化学品的类别不同，确定不同的储存方法。 （1）易燃易爆以及低沸点物品。此类物品适宜低温储存，不宜大量、长久保存，不得与氧化剂接近，忌将多种此类物品混合存放。储存场所的照明和容器等要选用防爆类型，如防爆照明灯、防爆冰箱等。此外，还要加强通风设备，远离火源并安放消防器材。 （2）剧毒品。此类物品必须存放于保险柜中，购入后执行“五双”制度（即双人验货、双人发货、双人保管、双把锁、双本账）。配制时要记录详细的数量、浓度、配置人、日期等，使用时要详细记录消耗数量、使用人、残余量及处理时间、处理方法和处理后的去向。每个步骤除详细记录外，还需第二人认真复核。一旦出现问题，要及时向教师或领导报告，并及时报警，防止酿成灾祸。 （3）腐蚀性物品。此类物品应存放在合适的密闭容器中，避光避水，避免接触皮肤，还应配备良好的通风设备。 （4）放射性物品。此类物品要单独存放，要有专业的防护设备、操作设备、防护服等。 五、实验室废弃物的处理