炭素材料在环境工程专业综合实验改革中的探讨(5)

图2 实验中不同炭素材料照片

3.2 废气组实验内容

废气组用实验废气以环境空气为背景气，考虑常规污染因子和特征污染因子兼顾的原则，选定SO2、NOx和苯作为综合实验的监测对象，监测方法和监测结果如表2所示。

表2 废气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·m-3环境空气SO2甲醛溶液吸收-盐酸副玫瑰苯酚分光光度法68NOx盐酸萘乙二胺分光光度法73苯活性炭吸附/二硫化碳解吸-气相色谱法未检出

通过上述实验过程让学生掌握2种常规污染物SO2、NOx和一种特征污染物苯的监测方法，熟悉大气采样器、分光光度计、气相色谱等常用分析仪器的使用。SO2、NOx的监测结果满足国家环境空气质量标准的要求，而苯未检出。分析认为，因为监测的环境空气处于校园区域，而且周围10 km范围内没有苯污染物的排放源，故没有检出苯的存在，但考虑到苯是石化行业重要的特征污染因子，很可能是我校环境工程专业学生未来需要重点控制的对象，因此在本课程中将其作为目标污染物进行脱除实验，使学生学习一种含苯废气的治理方法。

通过实验室配气的方式，制备了一定浓度的含苯废气，并利用不同炭素材料对其进行吸附脱除。具体实验过程通过图1所示实验装置的线路1和线路2完成。首先将配好一定浓度的有机废气通过线路1通入气相色谱仪，测定其中苯的初始浓度。再通过线路2测定处理后的苯浓度，考察处理效率。线路2与线路1的区别在于炭材料吸附柱的存在，对气相中的苯进行吸附脱除，达到净化废气的作用，而且吸附材料可进行更换，以考察不同吸附材料的吸附性能。不同炭素材料处理含苯废气的效率情况如表3所示。

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