陳曉晴 高良敏

（安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院，安徽淮南232000）

淺談實(shí)驗(yàn)室儀器在水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用情況*

陳曉晴 高良敏*

（安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院，安徽淮南232000）

實(shí)驗(yàn)室儀器在水污染控制工程輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到至關(guān)重要作用，不僅能夠提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣，加深知識的應(yīng)用，而且培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，鞏固了學(xué)生對設(shè)備儀器的熟練掌握程度，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)室儀器；水污染控制工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

環(huán)境工程集綜合性與實(shí)踐性為一體的專業(yè)，水污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的重要主干課程，是以化學(xué)、物理及生物等學(xué)科交叉為基礎(chǔ)的工程學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課開設(shè)對這門課的教學(xué)質(zhì)量有至關(guān)重要的作用，水污染控制工程實(shí)驗(yàn)是這門課的重要組成部分。通過實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對水污染控制工程的基本原理、基本概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生初步設(shè)計(jì)和組織實(shí)驗(yàn)方案的能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的一般技能以及使用實(shí)驗(yàn)儀器的基本能力，提高學(xué)生在環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課中所學(xué)知識的應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析的能力，為將來從事水污染處理工作打好基礎(chǔ)。

水污染控制工程實(shí)驗(yàn)包括驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)、研究等四個(gè)方面［1，2］，在這四個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中，不僅會學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)的基本操作，而且培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。

一、實(shí)驗(yàn)室儀器使用現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)室儀器是指用于實(shí)驗(yàn)、計(jì)量、觀測、檢測、繪圖等的器具或裝備。在儀器的使用過程中，常把儀器分為大型儀器和小型儀器，大型儀器一般指一萬元以上的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，小型儀器是指那些價(jià)值在幾百至幾千的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器［3］。在地球與環(huán)境學(xué)院內(nèi)大型儀器有原子吸收分光光度計(jì)、激光粒度分析儀、X-微波快速溶劑萃取儀、碳?xì)涞治鰞x、高效液相、總有機(jī)碳分析儀、氣相色譜，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等，小型儀器例如分光廣度計(jì)、各種酸度計(jì)、濁度儀、電導(dǎo)率儀、烘箱等。

在環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)采用不同儀器，例如在測定總磷、亞硝酸根的過程中使用可見分光光度計(jì)，在測定總氮的指標(biāo)時(shí)使用紫外分光光度計(jì)。通過對這幾份指標(biāo)的測定，加深學(xué)生對可見和紫外分光光度計(jì)區(qū)別的認(rèn)識。在大學(xué)期間，學(xué)生通過水污染控制工程實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)儀器和操作的基本了解和掌握，為今后工作和更進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)室常用實(shí)驗(yàn)儀器簡介

（一）小型實(shí)驗(yàn)儀器的使用說明

根據(jù)《環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)》和《水處理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與技術(shù)》［4，5］。文章歸納了23個(gè)水污染控制工程實(shí)驗(yàn)，對這23個(gè)實(shí)驗(yàn)中所使用的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行了說明，詳見表1。

電子天平和烘箱使用在實(shí)驗(yàn)儀器中的頻率最高，使用的電子天平為萬分?jǐn)?shù)量級，在使用的過程中要經(jīng)過調(diào)水平、開機(jī)、預(yù)熱、校正、清零、稱量和關(guān)機(jī)7個(gè)過程，在每個(gè)過程中都要嚴(yán)格要求學(xué)生，對一些注意事項(xiàng)進(jìn)行講解；實(shí)驗(yàn)室采用的烘箱是恒溫烘箱，在使用過程中多注意所烘物品的性質(zhì)和烘箱隔板的使用率。這兩大儀器從大學(xué)開始，在公共課過程中無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)中使用過，在不同實(shí)驗(yàn)使用的過程中加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器的熟知程度。

酸度計(jì)分為便攜式和臺式酸度計(jì)，兩者的區(qū)別在于按鍵表示的意思不同。在實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會出現(xiàn)這樣問題：學(xué)生不會安裝電極插頭，造成酸度計(jì)電極的損壞或接觸不良；不注意玻璃探頭，造成玻璃探頭損壞，實(shí)驗(yàn)中斷等情況。通過大量的實(shí)驗(yàn)操作和講解，讓學(xué)生們熟練掌握酸度計(jì)的正確使用方法。其他便攜式和臺式儀器還有電導(dǎo)率儀、濁度儀、溶解氧儀，在使用的過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手能力，發(fā)現(xiàn)儀器之間的相似性和相通性，讓學(xué)生學(xué)在其中，悟在其中。

離心機(jī)、振蕩器在污水可生化性能測定實(shí)驗(yàn)和活性污泥活性測定實(shí)驗(yàn)中均有相應(yīng)的應(yīng)用。BOD5、COD測定儀測定水中的需氧量，在水污染控制綜合性實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的很廣，這兩臺儀器耗時(shí)長，因此在實(shí)驗(yàn)過程中，需要跟蹤學(xué)生后期的數(shù)據(jù)處理。

在使用儀器過程中，可見光分光光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)、游離二氧化碳測定儀、水分快速測定儀及激光粒度分析儀，這些大型儀器在實(shí)驗(yàn)中使用率較低，但至關(guān)重要，因此盡可能安排學(xué)生多接觸這類儀器，學(xué)生只有在不斷使用過程中熟練的掌握，為以后的學(xué)習(xí)和工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表1　不同實(shí)驗(yàn)儀器在各實(shí)驗(yàn)中的使用說明

（二）大型儀器的使用說明

激光粒度分析儀是水污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)常用的一種的大型儀器。激光粒度分析儀（型號：Rise-2006型）采用非均勻交叉三維扇形矩陣排列的探測器陳列和全量程米氏散射理論，結(jié)合光學(xué)性質(zhì)如被測顆粒和分散介質(zhì)的折射率等，根據(jù)顆粒大小在不同角度上散射光強(qiáng)的變化反演出顆粒群的粒徑分布數(shù)據(jù)。激光粒度分析儀分為超聲系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，并通過分析軟件，得出粒度分布圖、粒度數(shù)據(jù)圖表及D10、D50、D90、平均粒徑和比表面積等特征參數(shù)。

自由沉淀的顆粒沉速通常采用Stokes公式進(jìn)行描述，鑒于水中顆粒的復(fù)雜性，無法準(zhǔn)確測定顆粒的粒徑和密度，因此利用靜沉實(shí)驗(yàn)來描述沉淀效果等，在實(shí)驗(yàn)的過程中，充分發(fā)揮大型儀器在水污染控制中的應(yīng)用，在自由沉淀實(shí)驗(yàn)中我們采用激光粒度分析儀來測定在不同時(shí)間段水樣的粒徑分布。

圖1為自有沉淀粒徑分布曲線，其中A曲線代表不同粒徑的分布特征，B曲線代表粒徑的累積，水中的顆粒多集中在1-100nm之間，通過儀器運(yùn)算可以得出粒徑分布相關(guān)參數(shù)。學(xué)生通過激光粒度的使用，讓學(xué)生直觀的掌握粒徑的變化情況，進(jìn)一步認(rèn)識和了解自由沉淀過程。

圖1　自有沉淀粒徑分布圖

三、結(jié)論及建議

自2012年以來，大約300多名環(huán)境專業(yè)學(xué)生，在水污染控制課程實(shí)驗(yàn)中得到了實(shí)驗(yàn)儀器輔助教學(xué)，通過大量的反復(fù)操作，在實(shí)驗(yàn)室儀器使用方面取得不錯(cuò)的成績，學(xué)習(xí)良好。通過儀器的使用，不僅有助于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步深刻了解和掌握，而且對學(xué)生的自我動(dòng)手能力和實(shí)踐能力起到了引導(dǎo)和推動(dòng)作用。

［1］張伯乾.驗(yàn)證性、綜合設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)與開放實(shí)驗(yàn)［J］.高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2003（4）：13-15.

［2］郭昌梓，孫根行.《水污染控制工程實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革的探討［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008（4）：98-100.

［3］周忠平，賈克亮，等，必須實(shí)行小型儀器的統(tǒng)管共用［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，1994（39）：53-54.

［4］韓照祥.環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)［M］.南京大學(xué)出版社.

［5］吳俊奇，李燕城，馬龍友，等.水處理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與技術(shù)［M］.中國建筑工業(yè)出版社.

Laboratory apparatus plays an important role in water pollution control engineering experimental teaching.It can improve the students'interest in the experiment，deepen the application of knowledge，cultivate students' ability，strengthen the students'mastery of the equipment and instruments and lay a solid foundation for future study and work.

laboratory instrument；water pollution control engineering；experimental teaching

G642

A

2096-000X（2016）21-0128-02

安徽省卓越人才教育培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目“環(huán)境工程卓越人才教育培養(yǎng)計(jì)劃（編號：2014zjjh014）”，省級；安徽理工大學(xué)青年科學(xué)研究基金（編號：QN201520）

陳曉晴，女，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：水污染控制。

高良敏。