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关键词:电化学氧化法;作用机理;影响因素
中图分类号:C33 文献标识码:A 文章编号:
1 试验装置
试验用水为制药废水经生化处理后的二沉池出水,COD初始浓度为2500mg/L左右,电解槽为10×10×15cm的有机玻璃槽,阳极板采用钛涂钌氧化电极,阴极采用石墨电极,电源采用电源使用MPS702 直流电源( 最大电压36 V,
最大电流30.7 A),试验装置如图2所示。
图2 试验装置图
2 检测方法
试验中COD浓度的检测采用K2CrO6氧化还原滴定法,采用的仪器为COD微波消解仪。本试验采用单因素理论,通过对其他试验条件的控制,达到对原水COD初始浓度重要性的考察。
3 试验结果与讨论
3.1 初始浓度对COD去除效果的影响
本试验通过原水不同稀释倍时的控制,达到对处理水质COD浓度的有效控制,分别采用稀释0倍(COD浓度2000mg/L)、稀释1倍(COD浓度1000mg/L)、稀释两倍稀释2倍(COD浓度670mg/L)。
试验条件:电流:4A;初始pH:8.0;电解质:0.01mol/L的Na2SO4;极板间距:10cm
试验结果如图3所示:
图3 初始浓度对COD去除效果的影响
图3显示了在不同初始浓度下,溶液中COD浓度与反应时间的变化关系,从中我们可以发现: 45min处为曲线拐点,即为最佳处理时间,出水COD浓度为483.43mg/L,COD去除率为75.75%。通过对试验数据的分析可得:电化学氧化法对COD的去处效果不随初始COD浓度的变化而变化,这是由于电化学电解过程中所产生的氧化剂的量是控制COD氧化速率的决定因素。
3.2 电流密度对COD去除效果的影响
电流密度是影响电化学氧化法反应速度的主要因素,电极表面积恒定时,单位面积提供的电量随电流强度的增大而增大,电化学氧化法反应速度也随之增大[3]。但试验中的电流密度不能无限增大, 当电流密度超过某一电流阈值后, 电路中过量的电子不经过电极反应而直接流进溶液,使电流效率下降[4]。
本试验通过电源电流的恒定控制,达到对试验条件中的电流密度的有效控制,本试验将电流强度先后分别控制在1A、2A、3A、4A、5A、6A。
试验条件:采用制药厂出水作为试验用水(COD浓度为2000mg/L);初始pH:8.0;电解质:0.01mol/L的Na2SO4;处理时间:45min;极板间距:10cm;极板表面积:10cm×10cm。
试验结果如图4所示:
图4 电流密度对COD去除效果的影响
图4中可以发现:试验电流强度从1A逐级上升到4A过程中,原水中COD随电流强度的增大而大幅度地降低,及相应的COD处理效果出现大幅度提高,分析其原因是由于在极板面积一定的情况下,随着电流强度的增大,电子在极板与原水中COD之间的转移速率加快,原水中氧化性极强的H2O2和HO·自由基反应速率也大幅度增加,从而在相同的水力停留时间内所产生的具有氧化作用的活性中间产物越多, 原水中COD的去除效果也明显提高;但在电流强度从4A上升到6A的变化过程中,出水中COD浓度虽有下降,但已接衡,COD去除率仅略有提高,分析其原因是电化学氧化法机制受到原水中COD初始浓度的限制。本试验的最佳电流强度为4A。
3.3 初始pH对COD去除效果的影响
本试验将初始pH先后分别控制在2、4、6、8、10、12。
试验条件:采用制药厂出水作为试验用水(COD浓度为2000mg/L);电流强度:4A;电解质:0.01mol/L的Na2SO4;处理时间:45min;极板间距:10cm;极板表面积:10cm×10cm。
试验结果如图5所示:
图5 初始pH对COD去除效果的影响
图5显示了在处理时间45min的条件下,原水中COD处理效果与初始pH的变化关系,从中我们可以发现:在相同的操作条件下,试验pH从2逐级上升到8过程中,出水中COD随pH的增大而大幅度地降低,即相应的COD处理效果出现大幅度提高,分析其原因是由于在间接氧化时阴极生成的H2O2与Fe2+构成Fenton试剂氧化体系,作为OH·的主要来源,而过低的pH对H2O2的产生有明显的抑制作用,不利于OH·的产生[7],随着pH升高,抑制作用得以解除,电化学氧化法机制得以正常进行,COD去除率得到显著提高;但在pH从8上升到12的变化过程中,出水中COD浓度又有显著上升,分析其原因是碱性条件下, 阴极还原析出H2,与Fe3+形成Fe(OH)3沉淀, 体系中Fe2+的再生受到抑制, 对HO·的产生再次造成负面影响,使得COD去除率显著降低,考虑COD去除效果,本试验确定最佳初始pH为8,且在该初始pH下,经45min的电化学氧化法处理后,出水COD浓度为405mg/L,COD去除率为79.75%。
3.4 铁试剂(Fe2+)对COD去除效果的影响
铁试剂(Fe2+)不仅具有催化Fenton 氧化反应的作用, 而且同时可作为絮凝胶团的前体,对COD的去除具有显著影响,铁试剂(Fe2+)的加入使得整个COD去除过程成为电絮凝与电化学氧化作用的耦合体。为考察铁试剂(Fe2+)对电化学氧化法处理效果的影响,本试验采用单因素理论,在其他因素不变的情况下,通过铁试剂(Fe2+)加入前后COD去除效果的对比,达到铁试剂(Fe2+)对电化学氧化法处理效果的验证。
本试验先后控制铁试剂(Fe2+)的有无,达到考察铁试剂(Fe2+)对电化学氧化法处理效果验证的目的。
试验条件:采用制药厂出水作为试验用水(COD浓度为2000mg/L);电流强度:4A;电解质:0.01mol/L的Na2SO4;处理时间:45min;初始pH:10;极板间距:10cm。
试验结果如图6所示:
图5 铁试剂对COD去除效果的影响
图6显示了铁试剂(Fe2+)加入前后,原水中COD处理效果与时间的变化关系,从中可以发现:在相同的操作条件下,铁试剂加入前后,COD处理效果与时间的变化关系保持一致,即在试验开始的0min到45min内,溶液中COD随电化学氧化法处理时间的延长而相应地线性减少;在45min到60min内,溶液中COD随电化学氧化法处理时间的延长而出现COD浓度上升的现象;在60min到90min内,溶液中COD随电化学氧化法处理时间的延长而COD浓度又开始线性减少,45min处为曲线拐点,即为最佳处理时间。分析其原因是由于向原水中投加一定量的铁试剂(Fe2+)后, Fe2+将会与阴极生成的H2O2构成Fenton反应体系,作为OH·的主要来源[10],同时伴随OH·产生的Fe3+相比O2具有较大的初始还原电位,可在阴极上与O2 发生氧化还原反应再生为Fe2+。Fenton氧化体系生成·OH氧化电位可达2.8V,具有很强的氧化能力,·OH作为亲电基团,具有较强的进攻有机污染物的能力,并最终将它们氧化成CO2、H2O以及简单的有机物。
4 试验结论
本试验采用单因素理论,通过对其他相关因素的有效控制,得出的试验结论如下:
1)通过对其他试验条件(初始电压、初始pH、电解质、极板间距)的有效控制,电化学氧化法处理时间45min处为COD去除曲线的拐点,为最佳的处理时间。
2)从考虑到COD去除效果及节约能耗,本试验的最佳电流强度为4A。
3)本试验确定最佳初始pH为8。
4)铁试剂加入前后,COD处理效果与时间的变化关系保持一致,电化学氧化法处理45min处为COD去除曲线的拐点,即为最佳处理时间,即铁试剂(Fe2+)对COD去除效果有一定的促进作用。
参考文献
[1] 肖羽堂,张飞白.电化学氧化技术去除有机物的研究进展[J].江苏化工,2007,35(1):6-10.
[2] 王静,冯玉洁,崔玉虹. 电化学水处理技术的研究应用进展[J].工程与技术,2003,12:19-22.
关键词:初中化学;中考;复习策略
2016年云南省初中化学中考进行了一定的变化,主要体现在:一是课程目标与内容要求的变化;二是试卷结构的变化;三是题型、题量、分值的变化。结合上述变化,将对初中化学中考复习提出一定建议。
一、初中化学中考复习中易出现的问题
1.复习的教学观念需改善
在新课改的深入推进中,每年初中化学中考的考点、考情都将发生一定的变化。但由于现阶段大多数的学校和教师仍然将考试成绩作为重要的评价依据,因此,复都抱有较强的功利性,复习时也只是为了应付中考采取题海战术,学生只是单纯背诵、练习。这种方式忽略了对学生能力的培养,违背了新课改的要求,无法取得良好效果。
2.未对复习进行合理规划
在教师的日常教学活动中会根据新的教学内容来进行备课,提前做好教学计划,但对部分教师来说对于中考的复习却缺乏相应的教学设计。具体表现在复习课教学随意性大,缺乏科学的教学资料,复习课教学方式不科学,复习课教学未根据学生特点和认知能力来进行考量。加之,中考复习时间相对紧张,教师更缺乏足够的时间进行教学设计,也就无法取得良好的复习效果。
二、初中化学中考复习策略
1.紧抓《考试说明》
每一年公布的《云南省初中学业水平标准与考试说明》(简称考试说明)都会将本年度中考命题的范围与上一年的变动进行比较说明。因此,紧抓《考试说明》不但可以了解到考试命题重点,而且还可为复习指明方向,这对教师而言无疑是十分重要的。如此这就要求教师应当对说明中的各个要点做到心中有数,并根据各要点制订出复习策略。同时在复习时能让学生自行解决的,应当让其自行解决,教师则将重点放在知识规律与信息的挖掘上,进而探究可能的出题点及知识的可扩展点。此外,教师还应当处理好《考试说明》与教材的关系。无论怎么样教材依旧是学生学习的基本资源,且当前的中考命题不会出现“偏、难、怪”的题型,不出带有死记硬背、机械训练色彩的题型,更加强调:立足教材基础,培养学生能力。中考考点源于教材,而又高于教材,只有紧紧抓住教材,才能抓住中考考点,也才能避免中考复习的盲目性。
2.精心规划
由于初中化学的中考复习时间较为紧张,因此,教师应提升复习课的针对性和效率。为了避免复习课目标的不清,首先,教师要在认真学习《考试说明》的基础上,根据学生对知识点掌握的情况,将复习的重点放在学生普遍存在的问题上;其次,教师需指定一个操作性强、精细的复习计划,将复习的目标与主要内容都细化到每一节课上,以确保复习工作可达到预先计划稳步推进;最后,教师应该提前做好教学资料的整理、收集,选取与中考考点密切相关的知识清单,并完成各专题达标测评试题的编制,使其具备高质量。
3.注重答题训练
从今年的《考试说明》中可以看出,选择题和填空简答题仍占据重要的分值,分别为45分和33分,且选择题和填空简答题主要是对基础知识的考查,如,基本化学用语、物质的变化及规律、化学实验与科学探究等。针对选择题而言,教师应结合学生实际及化学学科特性,有计划、有目的地组织和指导学生来复习,并要采取一定的激励方式激励学生主动学习、积极学习;针对填空简单题,在复习时除了对知识的巩固外,还要加强学生答题规范的训练,增强学生的审题能力,使学生会读题、审题、分析题,并可根据题目的问题进行科学、规范的解答。
4.加强实验教学
初中化学教材中的基本实验是中考考试中的必考点,且占据的分值为16分,考查的教材实验主要为燃烧的条件、电解水、二氧化碳的性质、金属的锈蚀、分子运动现象等。中考考点中的实验大多来自于教材或是略微改动后的,相对而言难度并不大,主要考查学生的日常积累。故而在复习时教师可利用实验教学作为吸引学生学习注意力,激发学生积极性的突破口,对教材中出现的探究实验进行重点讲解,针对实验中提出的问题,可在引导学生动手操作的同时进行思考,让学生在实践中理解其中原理,在实验后再选取典型的试题进行讲解,以巩固学生对知识的掌握。
通过上文分析可知,在初中化学中考复习中有许多有效的策略,但由于各省区考试大纲和教材的不同,要求教师根据当地考试说明及教学实际,研究化学中考考试题的命题思路和特点,以把握好复习的要点。如此结合行之有效的复习策略,巩固学生对知识的理解,促进学生成绩的提升。
参考文献:
【关键词】初中化学;教学;小组合作;探究学习;要点
初中化学是初中教学中的一门重要学科,是学生对化学学习的基础,对学生以后的化学学习有着重要的影响,因此,如何提高初中化学教学的有效性成为了广大教师关注的问题。随着新课改的推进,小组合作探究学习作为一种新的行之有效的学习方法,在初中化学教学中被广泛运用,极大地促进了课堂教学质量的提高,学生在小组合作中对知识点进行积极探讨,不仅体现了学生在课堂教学中的主体地位,提高了其学习能力,还培养了学生的团队意识,促进学生综合素质的提高,但小组合作探究学习在初中化学的运用中还存在一些不足。为此,如何充分发挥小组合作探究学习在初中化学教学中的优势,提高初中化学课堂教学质量,成为了教师应该思考的问题[1]。下面,本文就初中化学教学中小组合作探究学习的几个要点进行具体分析。
一、在小组合作探究学习中注重教师的引导作用
小组合作探究学习是在学习中进行小组合作学习,在合作过程中小组中各人员有明确地分工,以完成共同的学习目标为目的进行合作探究学习,小组合作探究学生能充分体现学生的主体地位。因此,初中化学教学中的小组合作探究学习,要注重教师对学生的引导作用。教师要根据教学内容对学生的合作探究进行合理引导,在学生的讨论过程中参与其中,针对学生所遇到的难题进行分析引导,给学生提供解决问题的思路,让学生在小组合作探究学习中能有明确的方向,进行更好地学习[2]。
二、明确小组合作探究学习目标
学习中有明确的目标才能使学生进行针对性地学习,提高学习的效率。在初中化学教学中进行小组合作探究学习的时候,教师就要根据教学内容和每个小组的情况对小组确立一个明确的学习目标,然后才能根据目标对知识点进行概括分析,查找相关资料,在合作探究中发现问题并解决问题。例如:在人教版初中化学第九单元《溶液》的教学中有“乳化现象”这一知识点,在对这个知识点进行讲解的时候,老师可以把学生分为几个小组,让学生明确合作探究学习的目标为“什么叫做乳化现象”,然后让学生围绕学习目标进行讨论学习,通过教师的引导,了解乳化现象之后结合生活实际对乳化现象进行具体分析,把理论知识与实践相结合,开阔学生的视野。
三、根据探究内容和学生特点进行合理地分组
每个学生都是一个独立存在的个体,都有自己独有的个性特点,在学习过程中,由于思维方式、学习方式等的不同,也会呈现出不同的学习特点。初中化学是一门抽象性地学科,不仅需要学生掌握基础知识,还需要学生联系生活实际,这就要求学生要有抽象的思维能力和善于观察、善于联想的能力。另外,在化学学习中,有些学生对文字理解能力比较好,有的学生擅长实验,而有的学生擅长推理,在小组合作探究学习时,教师就要了解学生的特点,根据教学内容把学生进行合理地分组,使每个学生的特长都能得到充分发挥,实现学生之间的优势互补,促进学生学习能力的整体提高[3]。
四、建立评价机制,对学生进行适当评价
初中生处于青春期,比较叛逆,且自尊心比较强,在教学中如果教师一味的采用批评教育的方法会适得其反,使学生对学习和老师都会产生抗拒心理,特别是在小组合作学习中,一些学生因为学习成绩不好会产生自卑心理,如果再受到老师的批评,那么会对学习失去信心,从而放弃学习,这对学生的个人发展非常不利。因此,在初中化学教学的小组合作探究学习中,教师要建立合理的评价机制,对学生进行适当评价,对表现好的学生要进行表扬,对小组中学习成绩比较差的学生要多鼓励,让小组成员之间多交流沟通,促进其相互学习。另外,在教学过程中不能仅对学生的学习成果进行评价,要对学生在小组合作探究学习过程中的表现予以肯定,以增强学生的自信心。
五、结束语
综上所述,小组合作探究学习作为一种有效的学习方式,在初中化学教学中的应用,能使学生实现优势互补,提高学生的整体成绩,但小组合作探究学习在初中化学教学的运用中,教师要对学生进行合理引导,为学生确立明确的学习目标,并根据学生的特点和教学内容对学生进行合理分组,对学生进行合理评价,才能充分体现学生的主体地位,使小组合作探究学习的优势得到有效发挥。
参考文献:
[1]王莉秋.初中化学教学中小组合作探究学习之我见[J].新课程学习・中旬,2015(1):137.