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摘要:環境化學課程是一門理論與實際相結合的課程。環境化學教育關系到化學生畢業后的發展方向。環境化學教育的好壞也是化學生未來能否改進人類生存環境的關鍵點。本文通過論述現代污水處理的幾種技術，來提高學生對于環境化學課程的積極性，加深對環境化學課程和未來環境治理方法的了解。

關鍵詞:學生角度；污水處理技術；環境化學；教學應用

1引言

環境化學是應用化學的思維和理論，研究環境中大氣、水、土壤里潛在的有害有毒化學物質含量的鑒定和測定，污染物存在形態及遷移轉化的規律、生態效應以及減少或消除來改善人類生存環境的科學，是環境科學的重要分支學科之一。隨著人類社會工業及科技的飛速發展，環境破壞也日益嚴重。因此，環境化學課程對于現代的化學生未來改善環境、解決污染問題具有極大的指導意義。而在教學過程中，環境化學這門課程由于理論較多，相比其他化學課程更顯得枯燥難懂，技術性要求較強，化學功底要求扎實。學生不愿意深入了解環境化學的內容，考核也是通過死記硬背的方法應付。本文通過聯系現實存在的環境問題及技術應用，以污水處理為例，讓學生更為客觀直接地從現實出發，避免“紙上談兵”，而是聯系實際了解環境化學課程內容，這樣有利于調動學生積極性，提高教學質量。

2污水的分類、產生原因及主要成分

2.1污水的分類

污水主要分為生活污水和工業污水兩類。

2.2生活污水的來源及主要成分

生活污水的[1]主要來源是各種工作和生活場所排放的污水。生活污水含有的污染物大多是含有營養成分的有機物（含有氮磷鉀等元素）、寄生蟲的蟲卵以及大量的病原體。因此生活污水里的有機物容易被反應、腐化，從而產生惡臭。而同時污水也成了繁殖細菌微生物的溫室。人類接觸到污水，容易因此被感染從而形成大規模的傳染病。因此，生活污水在排放前必須進行處理。

2.3工業污水的來源及主要成分

工業污水指人類在進行工業生產、工業加工過程中產生的一系列廢棄污染水。在工業生產中所使用的原料或多或少帶有一定的污染性：在電解鹽工業廢水中含有大量的汞,農藥生產工業廢水中含有大量的農藥,石油煉制廢水含有大量的酚[2]，這些物質都會對人類的身體和自然環境造成很大的危害。所以在排放工業污水前，我們一定要先處理再排放。而工業污水由于工業方向不同，所產生的廢液也不同，所以對于工業污染廢水的治理比生活污水更為困難和復雜。

3現代污水處理的主要技術

3.1膜分離技術

隨著科學技術日新月異的發展，膜分離技術也經歷著一次又一次的改進和提升，它在20世紀初萌芽，20世紀60年代后期快速進入大眾視線中的一個分離新技術，最近被大量應用于醫學、生物、食品、環保、環境等各領域中。膜分離技術的主要工作原理是利用外部能量和化學差作為主要工作動力，然后通過一系列反應形成合成膜或者直接使用天然膜作為介質，最終實現多種混合物和兩種混合物的溶液分離。另外，隨著膜分離技術的發展，現在還可以根據不同物質的等級進行分別收集和提純。正是因為膜分離技術可以對廢棄物中的物質進行有效的分離提取，因此，可以通過膜分離技術來進行各種形態廢棄物的處理，使廢物達到排放標準。除此之外，一些經過膜分離技術提純的物質還可以進行二次循環利用，有效地節約了能源，對環境保護具有積極作用。[3]膜分離技術具體包括三種分離技術：微濾分離技術、超濾分離技術和反滲透分離技術。微濾分離技術成本低，實用性高；超濾分離技術要求高，成本高，目前未能大規模應用于實際中；反滲透分離技術具有普遍性但是缺點在于膜耗材污染嚴重。總體上來說，膜分離技術具有可在常溫下進行、無相態變化、無化學變化、選擇性好、適應性強及能耗低的優點，同時，膜分離技術對于膜材料要求較高。

3.2臭氧氧化

臭氧是氧氣的同素異形體，與氧氣一樣，屬于氧化劑，但是氧化性大大強于氧氣。有水存在時臭氧是一種強力漂白劑。跟不飽和有機化合物在低溫下也較易生成臭氧化物。使用方便，不發生二次污染。但是如果獨自使用臭氧會成本較高且其有選擇性，不易與某些鹵代烴及農藥反應，故近年來發展了意在提高臭氧氧化效率的相關組合技術。該技術可分為均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化，均相臭氧催化氧化機理一般可分為兩種：一種是臭氧在催化劑的作用下分解生成自由基；另一種是催化劑與有機物或O3之間發生復雜的配位反應，從而促進臭氧與有機物之間的反應。自由基反應機理是一種類Fenton反應機理，即臭氧在催化劑的作用下分解形成具有強氧化作用的自由基。[4]在實際污水處理工作中，使用臭氧氧化技術也要注意不同的廢水種類：含油廢水處理時，主要是以濃鹽水而不斷提高，通過催化劑和臭氧氧化反應來進行組合，深度處理煉油的效果，滿足整個含油廢水當中的合理利用，同時還要按照國家的標準進行實施；工業有機廢水處理時，要分析廢水中其他化合物的濃度；對食品廢水進行處理時，由于食品中含有大量的雜質和有色物質，因此需要對食品廢水含量進行分析。從有利于廢水處理角度而言，還要不斷地控制好添加劑的應用；對于生活用水處理時，主要是通過臭氧氧化技術。在臭氧氧化基礎上，可以結合羥基自由基來強化臭氧氧化技術效果，同時還要結合化學結構來控制其中的復雜性，對難去除的有機物質進行處理。

3.3濕式（催化）氧化

濕式催化氧化法(CatalysticWetAirOxidation，簡稱CWAO)，是指在高溫(200～280℃)、高壓(2～8MPa)下，以富氧氣體或氧氣為氧化劑，利用催化劑的催化作用，使廢水中有機物與氧化劑間的反應加速，讓廢水中的有機物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，達到凈化的目的。由于在反應中降低了反應所需活化能，因此提高了反應速率，降低了處理裝置的投資和生產成本，縮短了廢水停留處理的時間，提高了氧化效率。在傳統的濕式氧化處理體系中加入催化劑，降低反應的活化能，可在使處理效率和結果不變的情況下，降低反應的溫度和壓力條件并使氧化分解的能力提高，使反應的時間減少，進而提高效率，減少了設備的損壞并降低了所消耗成本。因此，濕式催化氧化具有凈化效率高、無二次污染、流程簡易等優點；催化劑有選擇性，因為污水中含有許多種類和結構不同的有機物，在進行反應時需要注意對催化劑進行篩選。

3.4電化學（催化）氧化

電化學作為化學生的一門必修課，在污水處理技術中也有涉及。我們學過，電化學氧化的定義為在電解槽中放入有機物的溶液或懸浮液，通過直流電，在陽極上奪取電子使有機物氧化或是先使低價金屬氧化為高價金屬離子，然后高價金屬離子再使有機物氧化的方法，此方法同樣可用于污水處理中。常用水和廢水電化學處理方法有以下幾種：電絮凝法、電沉積法、內電解法、電滲析法、電氣浮法、電芬頓法。[6]電化學（催化）氧化方法將物理化學與環境化學聯系到了一起，使兩門化學學科應用于同一問題的解決方法中，可見化學各科目的相輔相成，息息相關。目前處理生活污水，農藥、染料、制藥、含酚廢水等難降解有機廢水，金屬離子，垃圾滲濾液等問題都可以用電化學技術來解決。

4污水處理在高校環境化學課程中的應用

4.1環境化學課程的現狀

環境化學課程作為化學的新分支，比較抽象，也比較枯燥。理論知識較多而實踐教學幾乎沒有。多是因為實驗要求條件復雜等問題而難以實現。造成了學生學習環境化學時覺得生澀難懂，考試時死記硬背。死讀書，讀死書。

4.2污水處理技術的課程應用

污水處理是環境化學的一大難題，也是未來環境化學的熱門研究方向。對于如何將污水治理技術應用到課堂中，筆者有以下三點提議：①課堂上可以運用PPT來進行課程知識演示，將污水的來源和成分通過PPT進行演示，并在PPT中穿插污水帶來危害的圖片或視頻，并發散思維，提出問題，讓學生運用所學的專業知識回答如何治理水污染問題。也可以進行小組討論，設定組長，每個組分配不同的問題，并設立獎懲機制，增強課堂的互動性。②實驗課中可以帶領學生實地考察，進行污水成分分析，少量污水處理的實驗，讓學生切身實踐污水處理的技術，激發學生的學習興趣和探究性思維。③課堂下教師和學生一起進行課程準備。教師抽時間實地考察污水處理場，并且做好教案，放棄現在大多數教師的傳統教學方法，將理論與實際相結合，寓教于樂，有利于調動學生的主觀能動性。從學生角度來說，學生整日呆在學校接受著相似的教育，如果突然實地考察，學生的積極性會被調動起來，而且會增加課堂的趣味性。將學生進行分組，每一組分配下相應的任務，讓學生親自去查資料、閱讀文獻等，改變被動學習的狀態。相應地，作為教師要準備好獎勵措施，例如小蛋糕、小面包等，對積極的同學給予獎勵。同樣地，教師如果準備好相應的微縮模型或裝置會更好，讓學生可以更直觀地去學習環境化學這一部分的內容。

參考文獻

[1]李聞欣.皮革環保工程概論[M].中國輕工業出版社,2015.

[2]章淼淼.工業廢水處理方法研究及技術進展探析[J].化工管理,2019(12):52-53.

[3]王麗媛.膜分離技術的環境工程發展前景研究[J].居業,2019(12).

[4]魏海波.工業廢水臭氧催化氧化技術淺析[J].云南化工,2019(10).

[5]葉楊.臭氧氧化技術在水處理中的應用[J].資源節約與環保,2019(10).

[6]仲昭宇,宦恒慶,繆莉,等.電化學氧化處理有機廢水綜述[J].當代化工研究,2019(13).

作者:王泓智 單位:池州學院材料與環境工程學院