第二章 固体基质

固体基质的研究对于环境污染治理具有重要意义，可用于处理废水、土壤修复和废物处 理。
1 晶粒大小和形状
固体基质的晶粒大小和形 状影响其力学性能和热传 导性能。
2 空隙度和孔隙度
空隙度和孔隙度决定固体 基质的压缩性和孔隙介质 中其他物质的密度和比表面 积对其物理性质和化学反 应具有重要影响。
固体基质的应用
土壤学
通过研究土壤中的固体基质， 我们可以了解土壤形成、植物 生长和土地管理等方面。
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核磁共振成像
核磁共振成像技术可用于研究固体基质中的原子和分子组成以及它们之间的相互 作用。
固体基质的未来
1 智能材料
固体基质在智能材料领域有着巨大的潜力，可用于制造响应性材料和传感器。
2 生物医学应用
固体基质在生物医学中的应用范围不断扩大，包括人工器官、药物输送和组织工程等领 域。
3 环境污染治理
矿物质基质由天然矿物组成，如岩石和土壤。它们在地质和环境科学中具有重要作用。
有机质基质
有机质基质包含有机物质，例如土壤中的有机质。它们对于生物和环境过程的理解具有关键 意义。
生物质基质
生物质基质由生物体的细胞组成，如骨骼、植物组织和细胞外基质。它们在生命科学和医学 领域具有广泛应用。
固体基质的特征
《固体基质》PPT课件
欢迎来到本次《固体基质》PPT课件！在本课件中，我们将讨论固体基质及其 特性、分类、应用和研究技术，并展望未来的发展。
什么是固体基质？
固体基质是指各种物质中承载其他成分或存在于其中的固态材料。它具有特 定的物理性质和化学组成，是许多领域中的关键研究对象。
固体基质的分类
矿物质基质
岩石学
在岩石学中，固体基质的研究 对于了解岩石性质和地质历史 至关重要。

•
容重可反映基质的疏松程度，容重过大， 则过于紧实，通气透水性能较差，影响根系的 生长；而容重过小，则过于疏松，通气透水性 能较好，有利于作物根系伸展，但不易固定植 物，易倾倒。
•
一般地，基质的容重在0.1~0.8 g/cm3范围内，作物的生长效果较好。
• 2、总空隙度
指基质中持水空隙和通气空隙的总和。 总孔隙度大的基质较轻，基质疏松，较为 有利于作物根系生长，但固定和支撑作物的效 果较差，容易造成植物倒伏；总孔隙度小的基 质较重，水、气的总容量较少，不利于根系生 长。 为了克服某一种单一基质总孔隙度过大或 过小所产生的弊病，在实际应用时常将2、3种 不同颗粒大小的基质混合制成复合基质来使用。
的水分不能被基质的毛细管吸持在这些孔隙中 而在重力的作用下流出基质的那部分空间； 持水孔隙是指孔隙直径0.001~0.1mm范围内的 孔隙，水分在这些孔隙中会由于毛细管作用而 被吸持在基质中，因此，也称毛管孔隙；存 在于这些孔隙中的水分称为毛管水。
• 大小孔隙比能反映基质的水、气状况：如果大 小孔隙比大，则说明基质中空气容积大而持水 容积较小。 如果大小孔隙比小，则空气容积 小而持水容积大。 • 一般来说，固体基质的大小孔隙比在1:2～4 的范围内作物均能较好的生长。
• 4、粒径（颗粒大小）
指基质颗粒直径的大小，用mm表示。 它直接影响到其容重、总孔隙度、大小孔隙 度及大小孔隙比等其它物理性状。 同一种固 体基质其颗粒越细，则容重越大，总孔隙度越 小，大孔隙容量越小，小孔隙容量越大，大小 孔隙比越小； 反之，如果颗粒越粗，则容重 越小，总孔隙度越大，大小孔隙比越大。
• 3、基质气水比（大小孔隙比）
指一定的时间内，基质内容纳气、水的相比值。
大孔隙是指基质中空气所能够占据的空间，也 称通气孔隙；而小孔隙是指孔隙 所占基质体积比例(%)的比值称为大小孔隙比。 大小空隙比＝通气空隙（％）/持水空隙（％）

一、实验目的1. 了解固体基质的性质和分类。

2. 掌握固体基质的基本制备方法。

3. 学习固体基质在药物释放中的应用。

二、实验原理固体基质是指具有一定形态、体积和质量的固体材料，可作为药物载体，用于药物的缓释、控释和靶向释放。

固体基质的种类繁多，包括水溶性基质、难溶性基质、生物可降解基质等。

本实验主要研究水溶性基质和难溶性基质的制备方法及其在药物释放中的应用。

三、实验器材与材料1. 实验器材：天平、研钵、烧杯、玻璃棒、滤纸、剪刀、温度计、电热板、烘箱、药物（如阿司匹林）、水溶性基质（如羧甲基纤维素钠）、难溶性基质（如聚乳酸）等。

2. 实验材料：水溶性基质（羧甲基纤维素钠）、难溶性基质（聚乳酸）、药物（阿司匹林）、溶剂（水）等。

四、实验步骤1. 水溶性基质的制备（1）称取一定量的羧甲基纤维素钠，置于烧杯中。

（2）加入适量的水，用玻璃棒搅拌至完全溶解。

（3）将溶液转移至烘箱中，于60℃下干燥至恒重。

（4）将干燥后的固体研磨成粉末，过筛，备用。

2. 难溶性基质的制备（1）称取一定量的聚乳酸，置于烧杯中。

（2）加入适量的水，用玻璃棒搅拌至完全溶解。

（3）将溶液转移至烘箱中，于60℃下干燥至恒重。

（4）将干燥后的固体研磨成粉末，过筛，备用。

3. 药物-固体基质复合物的制备（1）将一定量的药物与水溶性基质或难溶性基质按比例混合。

（2）用玻璃棒搅拌，使药物均匀分散在固体基质中。

（3）将混合物转移至模具中，压制成一定形状的固体基质。

（4）将压制好的固体基质放置于烘箱中，于60℃下干燥至恒重。

4. 药物释放实验（1）将制备好的药物-固体基质复合物放入释放介质中。

（2）在设定的时间间隔内取出复合物，用滤纸吸干表面液体，称重。

（3）计算药物释放量，绘制药物释放曲线。

五、实验结果与分析1. 水溶性基质的制备结果：制备得到的水溶性基质呈白色粉末状，无杂质。

2. 难溶性基质的制备结果：制备得到的难溶性基质呈白色粉末状，无杂质。

岩棉是一种性能很好的无土栽培基质。所以当它产生后不久（ 1968年发明于丹麦。它由60%辉绿岩、20%石炭土、 20%焦碳混合在一起，加热到1600℃熔化，喷成直径 0.005毫米的纤维，再加粘合剂压成人们所需要的各种形状 。）就被西欧各国用作基质种植蔬菜、花卉，到目前已得到 广泛使用。在荷兰全国蔬菜无土栽培3500公顷当中用岩棉 作基质的面积就占了80%。
甘蔗渣（Bagasse）
新鲜的甘蔗渣碳氮比很高, 不能直 接使用, 经过添加氮肥并堆沤处理后 , 可成为与泥炭种植效果相当的良好 栽培基质。用甘蔗渣作育苗基质的 蔗渣应较细,最大粒径不超过5 mm; 用作袋培或槽培, 粒径可稍大,但最 大也不超过15 mm。
芦苇末（reed residue）
利用造纸厂废弃下脚料, 添加一定比 例的辅料（如鸡粪等）, 在发酵微生物 的作用下, 堆制发酵合成优质环保型无 土栽培有机基质。已广泛应用于无土栽 培和育苗之中, 尤其在长江流域普遍采 用。
锯木屑（ wood Sawdust）
锯木屑来源丰富、容重轻、吸水保水性较好 ; 但碳氮比过高, 单独使用要补充大量N 肥, 否则易造成植株缺N; 基质较偏酸性, 可与碱 性基质( 如灰)混合使用。锯末作为栽培基质 受到越来越多的关注, 但其含有大量杂菌及致 病微生物, 需经过适当处理和发酵腐熟才能应 用, 使用高温灭菌和杀苗剂, 能杀死有害病菌, 但使基质中的有益微生物减少, 且不能使这种 高碳氮比锯末中的碳素得到有效降解。
砂的来源广泛、价格低廉，碳、氮比和持水量均 低;没有盐基交换量。用作无土栽培的砂应确保不含 有毒物质，营养管理合理可使作物生长良好，是无 土栽培最早使用的无机基质。应注意，不同地区不 同来源的砂的组成成分差异很大；沙的粒径大小应 相互配合适当, 如太粗易产生基质中通气过剩, 保水 能力较差, 植株易缺水, 营养液的管理麻烦;沙的容 重大, 给搬运、消毒和更换等管理工作带来了很大 不便。