化学工程与工艺专业环境化学及实验.doc

环境化学教学大纲课程编号：097104课程名称：环境化学 （Environment Chemistry）课程类型：专业课学时/学分：32/2先修课程：无机化学、分析化学和有机化学、物理化学适用专业：化学工程与工艺开课系或教研室：应用化学教研室一、课程的性质和任务1课程性质：本课程为化学工程与工艺专业本科生开设的一门专业课程，为学生提供必要的环境化学的知识。本课程的先修课程是无机化学、分析化学和有机化学。2. 课程任务：本课程使学生重点掌握大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的运动过程及毒性、典型污染在环境各圈层中的转归与效应等基本原理、基本知识和环境化学相关交叉学科的知识，掌握受污染环境的修复的基本知识和基本技能，了解绿色化学的基本原理和在现实中的典型应用。二、课程教学的基本要求本课的教学环节包括：课堂讲授、学生自学、习题、答疑、期末考试。通过上述环节，要求学生了解和掌握各类污染物质在大气、水、土壤以及生物机体内的迁移转化过程，产生效应的基本原理和防治的基本方法。本课程课堂讲授32学时（具体按当年教学计划而定），考核方式为可采取闭卷考试、开卷考试、撰写课程论文的形式进行。总评成绩：考试占0、平时作业占10%三、课程教学内容（一） 结论（2学时）环境问题，环境化学；环境污染物的类别，环境效应及其影响因素，环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介。 （二） 大气环境化学（6学时）大气温度层结，辐射逆温层，气绝热过程和干绝热递减率，大气稳定度，影响大气污染物迁移的因素；光化学反应基础，大气中重要自由基的来源，氮氧化物的转化，碳氢化合物的转化光化学烟雾型污染，酸性降水，大气颗粒物，温室气体和温室效应，臭氧层的形成与耗损。 （三） 水环境化学（8学时）天然水的基本特征水中污染物的分布与存在形态，水中无机污染物的迁移转化颗粒物与水之间的迁移，水中颗粒物的聚集，溶解和沉淀，氧化-还原，配合作用水中有机污染物的迁移的分配作用，挥发作用，水解作用，光解作用，生物降解作用（四） 土壤环境化学（6学时）土壤组成，土壤的粒级分组与质地分组土壤吸附性，土壤酸碱性，土壤的氧化还原性污染物在土壤-植物体系中的迁移，植物对重金属污染产生耐性的几种机制；土壤中农药的迁移，典型农药在土壤中的迁移转化（五） 生物体内污染物质的运动过程及毒性（4学时）生物膜的结构，物质通过生物的方式污染物质在机体内的吸收、分布、排泄、蓄积；污染物质的生物富集，生物放大，生物积累污染物质生物转化中的酶，若干重要辅酶的功能，生物氧化中的氢传递过程耗氧有机污染物质的微生物降解，有毒有机污染物质生物转化类型，有毒有机污染物质的微生物降解，氮及硫的微生物转化，重金属元素的微生物转化，污染物质的生物转化速率毒物，毒物的毒性，毒物的联合作用，毒作用的过程，毒作用的生物化学机制。（六） 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应（2学时） 汞，砷有机卤代物，多环芳烃，表面活性剂（七）受污染环境的修复（3学时）植物修复技术；化学氧化技术；电动力学修复；地下水修复的可渗透格栅技术；表面活性剂及共溶淋洗技术。（八） 绿色化学的基本原理与应用（1学时）绿色化学的基本原理；绿色化学的应用四、学时分配表章序 内容课时备注（一）（二）（三）（四）（五）（六）（七）（八）结论大气环境化学水环境化学土壤环境化学生物体内污染物质的运动过程及毒性典型污染物在环境各圈层中的转归与效应受污染环境的修复绿色化学的基本原理与应用26423五、教材及教学参考书 教材：环境化学第二版 主 编：戴树桂出版社：高等教育出版社，2008；参考书：环境化学 主 编：王晓蓉出版社：高等教育出版社，1993；环境化学 主 编：陶秀成出版社：高等教育出版社，2002环境化学 主 编：Manahan S E. 陈甫华等译，戴树桂校出版社：南开大学出版社，1993；执笔：唐复明审定：薛兆民日期：2011年04月环境科学与工程基础实验实验大纲课程编号：096112课程名称：环境科学与工程基础实验 （Experiment of Environment science and Engineering）课程类型：专业课学时/学分 48/3适用专业：化学工程与工艺开课系或教研室：应用化学教研室一、实验教学的目的和要求环境科学与工程基础实验是一门综合性非常强的实验学科，它所涉及的理论知识和实验技能的范围非常广泛。本门实验课的目的是：使学生掌握必要的环境科学与工程实验的基本实验技能，并加深对环境化学有关理论的理解和认识，同时了解环境科学与工程领域当前新的研究动态和研究方法。本门实验课程要求是：在掌握基本化学实验技能的基础上，通过系统学习环境化学的理论知识和实验方法，培养和锻炼学生在环境化学领域基本实验技能。二、实验项目名称和学时分配序号实验项目名称学时数必/选开01空气中氮氧化物的日变化曲线必开02室内空气中甲醛浓度水平检测4必开03水体化学需氧量的测定4必开04水体溶解氧的测定4必开05UASB工艺处理有机废水实验8必开06MBR装置处理生活废水实验8选开07电渗析法处理含盐废水实验4必开08生物转盘处理有机废水实验8选开09曝气充氧实验4必开10SBR工艺处理有机废水实验8选开三、单项实验的内容和要求实验一 空气中氮氧化物的日变化曲线实验类型：综合性实验实验学时每组人数：2-5实验目的与教学要求：1.了解空气中氮氧化物的主要类型、来源及其环境应。2.了解空气中氮氧化物测定方法。3.掌握盐酸萘乙二胺分光光度法测定空气中氮氧化物总量，NO，NO2的原理及操作方法。掌握空气氮氧化物测定的基本原理和操作方法。4.掌握大气采样器的使用，进一步熟悉分光光度计的使用。5.绘制学校周边主要交通干线空气中氮氧化物的日变化曲线，并分析其与车流量的关系。教学方法：教师分配任务，讲解重点要点，明确要求。学生以小组为单位制定方案，经教师批准后实施，教师现场指导。实验内容提要：本实验测定氮氧化物总量（NO+NO2），空气样品首先通过三氧化铬氧化管将一氧化氮氧化为二氧化氮，然后进入吸收液，二氧化氮在水溶液中反应部分生成亚硝酸，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺发生偶合反应生成玫瑰红色染料，在540nm处进行比色测定，用亚硝酸钠配制标准溶液，绘制标准曲线。采集并测定1天内不同时段交通干线中氮氧化物的浓度，并绘制氮氧化物浓度的时间变化曲线。实验二 室内空气中甲醛浓度水平检测实验类型：综合实验实验学时：4每组人数：2-5实验目的与教学要求：1. 了解分光光度法测定空气追甲醛的基本原理，掌握其操作步骤2. 掌握室内空气中甲醛浓度水平的检测以及评价的基本方法教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：本实验测定甲醛含量，空气样品首先通过硫酸锰滤纸，然后进入吸收液，甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物，在630nm处进行比色测定，用甲醛标准储备液配制标准溶液，绘制标准曲线。采集并测定不同室内环境中甲醛的浓度，评价室内空气的污染状况。实验三 水体化学需氧量的测定实验类型：综合实验实验学时：4每组人数：2-5实验目的与教学要求：1 了解水体化学需氧量的意义及测定原理，2 熟练掌握化学需氧量的测定方法。教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要： 在强酸性溶液和加热回流条件下，用重铬酸钾将水样中的还原性物质氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据消耗的重铬酸钾计算出水样的化学需氧量，以氧的浓度表示。实验四 水体溶解氧的测定实验类型：综合实验实验学时：4每组人数：2-5实验目的与教学要求：1. 了解水体溶解氧的意义及测定原理2. 熟练掌握溶解氧的固定及测定方法。教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：水样采集后，立即加入硫酸锰溶液和碱性碘化钾溶液固定。 固定好的样品测定时先用硫代硫酸钠滴定至溶液微黄色，然后加入淀粉溶液，继续滴定使蓝色退去为止。根据用量计算溶解氧的浓度。实验五 UASB工艺处理有机废水实验实验类型：综合实验实验学时：8每组人数：2-5实验目的与教学要求：1. 认识UASB的工艺特征；掌握该工艺处理有机废水的原理及操作规程2. 总结厌氧处理工艺的优点和缺点，并讨论其应用范围教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：按操作规程启动实验设备，稳定运行后，控制相关指标不变，改变进水流量，使停留时间在一定范围内变化，并测定出水的浓度，求得有机物的降解反应速率常数。可测定不同运行阶段的有机物降解速率常数值。实验六 MBR装置处理生活废水实验实验类型：综合实验实验学时：8每组人数：2-5实验目的与教学要求：1. 了解反应器的构造和原理2. 掌握膜生物反应器的设计和运行参数，测定运行效果3. 教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：按操作规程启动实验设备，稳定运行后，用抽吸泵抽吸混合液，池内混合液经膜分离后排出反应器外。取样并测定原水及系统出水COD值。计算COD 的去除率。实验七 电渗析法处理含盐废水实验实验类型：综合实验实验学时：4每组人数：2-5实验目的与教学要求：1. 了解电渗析装置的构造和原理，熟悉装置的操作方法2. 掌握电渗析法除盐技术，求脱盐率及电流效率3.教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：开机前进行清水实验后方可按操作规程启动实验设备，稳定运行后，测定溶液的电导率及除盐率，用其表征电渗析器的处理效果。实验八 生物转盘处理有机废水实验实验类型：综合实验实验学时：8每组人数：2-5实验目的与教学要求：1.了解生物转盘反应器的构造和原理，生物转盘的挂膜技术2. 掌握生物转盘对废水的处理技术3.教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：微生物的挂膜和训化后，通过实验不同转速下COD的去除情况，确定最佳转盘转速。分别测定不同停留时间下出水COD,确定最佳停留时间，从而确定对生活污水的COD去除率。实验九 曝气充氧实验实验类型：综合实验实验学时：4每组人数：2-5实验目的与教学要求：1.了解曝气充氧装置的构造和原理及工艺流程2. 掌握曝气设备充氧性能的测定方法3. 评价充氧设备能力好坏3.教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：曝气充氧装置启动后，根据条件求出投药量，然后投药脱氧。然后曝气每隔一定时间测定溶解氧值，直至池内溶解氧达到稳定为止 。实验测定污水充氧修正系数。实验十 SBR工艺处理有机废水实验实验类型：综合实验实验学时：8每组人数：2-5实验目的与教学要求：1.了解SBR的工艺特征，掌握序批式工艺处理有机废水的原理及操作规程2. 总结SBR工艺的优点并讨论其应用范围3.教学方法：教师讲解要点及注意事项，学生分组实验，教师指导。实验内容提要：污泥的培养和训化后，稳定运行装置，分区段取水样测定COD值。反应结束阶段排出污泥，沉淀观察。四、 使用教材及参考书教材：环境化学实验 主 编：董德明，朱利中 出版社：高等教育出版社 2008年五、 考核办法和成绩评定标准 本实验是环境化学课程内实验，实验成绩记入平时成绩。每个实验根据表现（10%）、操作技能（40%）和实验报告（50%）计算成绩，不做实验则该次实验成绩为0，最后成绩以总平均成绩计。实验成绩按30%比例计入课程总成绩。实验成绩不及格者，不能参加课程理论考试。 执笔：唐复明审定：薛兆民日期：2011年04月