炭素材料在环境工程专业综合实验改革中的探讨(3)

表3 不同炭素材料对含苯废气的脱除效率一览表实验废气名称名称苯脱除效率/%含苯废气C-151C-276C-397

3.3 废水组实验内容

废水组实验废水以实验室配制的含苯废水为研究对象，即将一定量苯滴加入自来水中，混合均匀后作为含苯废水使用，将其中的COD、氨氮和苯作为监测对象，监测方法和监测结果如表4所示。

表4 废水组监测信息一览表监测对象监测因子监测方法监测结果/mg·L-1含苯废水COD重铬酸钾法530氨氮水杨酸分光光度法0.15苯顶空气相色谱法728

COD和氨氮是工业废水中常规监测因子，苯是工业废水中的特征监测因子。通过上述实验过程首先让学生掌握COD、氨氮和苯的监测方法，然后以苯为目标污染物，利用不同炭素材料对其进行吸附脱除。含苯废水中苯的本底浓度测定和经不同炭素材料吸附前后的苯浓度测定利用图1所示实验装置的线路3和线路4完成。

不同材料处理实验废水的效率如表5所示。

表5 不同炭素材料对含苯废水的脱除效率一览表实验废水名称名称苯脱除效率/%含苯废水C-139C-263C-388

通过上述实验结果可以看到，不同炭素材料对含苯废气、含苯废水均展现出一定的苯脱除能力，脱除能力与炭素材料BET表面积大小密切相关。

4 结语

结合多年来在炭素材料技术科研工作与环境工程专业教学活动中的积累与经验，将炭素材料技术引入到本科生综合实验课程中来，课程不再只包含环境监测方面的内容，而是形成了由环境监测到污染物治理的完整内容体系，学生能够实现一项“从源到治”的完整实验过程。经过2年多的课程实践发现，学生对该课程的学习兴趣、活跃程度以及相关知识的掌握效率明显提高。不足之处在于，由于课程时间的限制，课程重点侧重的是学生实验过程的完成，而实验结果并不是课程重点内容，这也使得如何使污染物处理效率提高、炭素材料深层吸附机理分析以及材料改性与修饰等方面的内容无法在课程中体现。尽管如此，从环境工程专业本科生的知识背景及创新能力提高的角度来看，该综合课程的实践仍对我国高校环境工程专业实验教学工作向研究型教学模式转变具有一定的参考意义。

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炭素材料是一类以碳元素为主要成分的材料，包括活性炭、活性炭纤维、纳米碳管、富勒烯、炭分子筛、石墨烯等。由于炭素材料多具有耐热、抗腐蚀、无毒无害、不会造成二次污染、可再生循环利用等一系列的优点，使其在大气污染治理、水污染治理等环保领域发挥了重要的作用[1-7]。例如，在石化行业挥发性有机物(VOCs)治理、双氧水工业苯系物回收、2005年我国北方某石化企业爆炸引起的松花江污染治理等工程实践中，炭素材料的应用均发挥了重要的作用。炭素材料应用技术不仅成为环境保护领域的一项重要内容，而且也成为环境工程学科的一个重要分支。随着我国近年来各类环境污染问题的日益突出，炭素材料在未来环境保护领域的应用和在环境工程学科中的地位将进一步得到提升与加强。

目前我国很多高校的硕士、博士研究生培养体系中已涵盖了炭素材料的研发与应用这一方向。但比较而言，在本科生培养体系中，特别是在环境工程学科领域内，对炭素材料技术的学习内容较少，一般以相关理论课程某一章节的内容出现，例如“大气污染控制工程”课程中的“废气吸附设备”章节、“废水处理工程”课程中的“吸附”章节等，内容也只是一些简单的概念性介绍，而缺乏实验方面的教学内容。通过对环境工程专业理论和实验教学的深入思考，并结合多年来从事炭素材料技术科研工作的经验[8-9]，尝试将炭素材料技术引入到“环境工程专业综合实验”课程之中，既可以丰富环境工程专业实验课程的学习内容，又可以普及和推广炭素材料技术的基础知识，在促进环境工程专业学生全面发展方面发挥积极的促进作用。

1 综合性实验课程改革思路

环境工程专业不仅需要相关理论课程的学习，同时也非常注重学生动手实践能力的培养[10]。我校环境与安全工程系环境工程专业在常规理论教学的基础之上，设立了学生综合实验课程，即在大四上学期将学生分成若干小组，每组人数5～8人，然后由教师为每组学生指定一项综合性实验题目，小组成员分工协作，共同完成这一题目的实验性课程。

传统的综合实验课程题目主要侧重于大气、水中污染物质的监测，例如大气中 SO2、NOx、VOCs、颗粒物或废水中 COD、BOD、石油类、苯系物、氨氮、挥发酚等污染因子的监测，然后学生通过监测方法文献查阅、实验方案确定、监测样品采集及实验试剂配制、实验数据测定分析、完成实验报告等环节完成实验课程。从以往综合实验课程的实施和学生对该实验课程的意见反馈来看，尽管该课程有效提高了学生在环境工程监测方面的动手能力，但是学生也经常会提出对于超过环境质量标准或污染物排放标准的废气、废水如何进行处理的问题，也就是说传统的综合实验课程缺乏和忽视了废气和废水治理方面的课程内容。针对上述问题，对传统的综合实验课程内容进一步进行调整与改革，在学习环境监测技术的基础上，将一些环境治理实用技术引入到该课程中来，是未来发展的重要方向。

文章来源：《汽车实用技术》 网址: http://www.qcsyjs.cn/qikandaodu/2020/0912/536.html