浅谈铁碳微电解法预处理猪场沼液中氨氮的研究论文[精选多篇]

第一篇：浅谈铁碳微电解法预处理猪场沼液中氨氮的研究论文

0 引言

铁碳微电解法是一种主要利用电化学腐蚀原理及一系列协同作用去除污染物的技术，其原理主要利用具有不同电极电位的金属在污染废水中形成无数微小的腐蚀原电池，使废水中的电解质污染物通过氧化还原反应以及吸附、絮凝、沉淀等作用去除污染物。该技术近年来逐渐被引入到处理印染、制药、造纸、焦化等高浓度有机废水的预处理当中。

猪场沼液即规模养猪场污水经厌氧消化预处理后得到的废液，属于高浓度有机废水，国内外对沼液的处理工艺进行了大量的研究，其处理方法可归纳为: 资源性利用技术，自然生态净化技术，工业化处理技术，这些技术普遍存在占地广、耗时长和投资大等缺点。近年来，引入铁碳微电解法处理难降解厌氧沼液的研究较少，其对沼液的氨氮去除效果和影响因素及运行参数都有待完善。本研究采用铁碳微电解法预处理猪场沼液，探究进气方式、温度等因素对沼液中氨氮处理效果的影响，并分析探求最佳组合工艺，对工程实践具有一定的指导作用。材料与方法

1.1 实验材料与仪器

活性炭粉(活性炭粉磨细后过80 目筛)、铁粉(成都金山化学试剂有限公司，分析纯)、经过预处理的活性炭颗粒(重庆茂业化学试剂有限公司，分析纯)、经过预处理的活性炭颗粒(重庆茂业化学试剂有限公司，分析纯)、预处理后的铁屑(成都理工大学金工实习基地的金属废料)、猪场沼液(成都周边某规模化养猪场沼气池的出水)。实验装置为自制，如图1 所示，数据分析采用Origin8.0 软件。

1.2 实验方法

1.2.1 预备实验

将沼液取回实验室后，对经过纱布过滤后的沼液样品进行水质分析。根据前期进行的等温吸附实验结果，将铁粉、活性炭粉、铁屑和活性炭颗粒在猪场沼液中分开浸泡24 h，使其达到吸附饱和，以消除微电解反应中铁和炭吸附作用的影响。

1.2.2 单因素实验

本实验在铁碳微电解反应器中进行，考察进气方式等6 种单因素对铁碳混合材料对猪场沼液中氨氮去除效果的影响。初始实验条件: pH 值为3;温度控制为(20 ± 1)℃;反应时间240 min;铁屑与活性炭颗粒质量比为1∶ 1;采取曝气方式(通气量为8 m/m·h);反应体系固液比为10 g 填料∶100 mL 溶液。在初始条件基础上，取沼液100 mL，改变单个影响因素的大小，反应结束后，絮凝沉淀30 min，取上清液，采用纳氏试剂比色法测定其氨氮，用玻璃电极法测定其pH 值。

1.2.3 正交试验

在单因素实验的基础上，在不同温度条件下，考察pH 值、反应时间、铁碳比对铁碳微电解处理效能的综合影响。对正交试验所得数据采用极差分析法，找出不同温度下影响铁碳微电解去除氨氮效果最显著的因素，从而得出最佳运行条件。根据试验条件采用L9(34)正交表。结果与讨论

2.1 单因素实验

2.1.1 进气方式的影响

分别控制各烧杯进气方式为无，搅拌无曝气，水浴摇床无曝气，曝气，其余条件为初始实验条件。反应完后，絮凝沉淀30 min，取上清液测定其氨氮及pH 值。

结果表明，搅拌与曝气的方式可有效提高铁碳微电解对氨氮的去除率，原因是废液中溶解氧增加，铁碳填料与废水中污染物的接触增多，反应更彻底。而曝气时氨氮的去除率比搅拌时稍低，原因可能是由于较大的曝气量使铁碳微电解作用增强，将NO2-和NO3-或其他形态的氮转化成为氨氮。

2.1.2 温度的影响

采用水浴摇床分别控制各烧杯温度为(20 ±1)℃，(30 ± 1)℃，(40 ± 1)℃，其余条件为初始实验条件。反应完后静置至室温，絮凝沉淀30 min，取上清液测其氨氮浓度及pH 值。随着温度的升高，铁碳微电解对氨氮的去除率升高，从13.64%升高到19.1%，去除率增加了近6 个百分点。分析其原因，可能是铁碳微电解将NO2-和NO3-的氮素还原转变为N2气体，从废水中溢出，随着温度的升高，N2气体在溶液中的溶解性降低，进而加快了N2气体逸出的速率，从而提高了氨氮的去除率。并且对反应完之后的pH 值影响不大，均在5 ～ 6 之间。

2.1.3 反应时间的影响

依次控制各烧杯反应时间为30，60，90，120，180，240 min，其余条件为初始实验条件。反应完后絮凝沉淀30 min，取上清液测定其氨氮浓度及pH值，随着反应时间的增加，铁碳微电解对氨氮的去除率略有增加，在180 min 后增长缓慢;pH随着反应时间的增加，其值越接近于7。出现这一现象的原因可能是: 随着反应时间不断增加，溶液中逐渐生成更多的原电池，起到更好的去除效果;反应时间继续增加，pH 值上升，铁屑表面能生成钝化膜，Fe2 + 和Fe3 + 大量生成，产生一定絮凝沉淀，减少了铁屑表面的原电池生成，影响实验中铁碳微电解的去除效率。故反应时间选取120 min 比较合理，既能达到良好的去除效果，又能防止铁屑表面生成钝化膜，从而影响原电池的生产，降低去除率

2.1.4 不同铁碳粒径组合的影响

控制各烧杯中分别为样1(5 g 碳粒+ 2.5 g 铁粉+ 2.5 g 铁粒)、样2(5 g 碳粒+ 5 g 铁粉)、样3(5g 碳粉+ 5 g 铁粉)、样4(5 g 碳粉+ 5 g 铁粒)，其余条件为初始实验条件。反应完后，絮凝沉淀30 min，取上清液测定其氨氮浓度及pH 值，结果见图5。结果表明，对于不同粒径的铁碳填料组合，其对氨氮的去除率影响较小。其中样4 对氨氮的去除效果最佳，去除率为44.69%，原因可能是活性炭粉的比表面积大于活性炭颗粒，虽然经过了去吸附处理，但仍保留了一定的吸附能力。反应后的pH 值都在5 ～6之间。

2.1.5 沼液初始pH 值的影响

分别调节各烧杯pH 值为1.5，2，3，4，5，6，7，其余条件为初始实验条件。反应完后静置沉淀30min，取上清液测其氨氮浓度及pH 值，结果见图6。结果表明，pH 值对铁碳微电解反应具有较大的影响，pH 值小于3 或大于5 时，对氨的去除效果不理想，因为过酸会破坏生成的絮凝体，而酸性不足又影响铁碳微电解系统的活性。当pH 值为3 时，铁碳微电解处理氨氮的去除率较高，原因是在酸性环境下，铁屑的电化学腐蚀过程加剧，原电池数量增加，极大促进氨氮的去除。

2.1.6 不同铁碳质量比的影响

控制各反应器铁屑和活性炭颗粒质量比分别为1∶ 1，1∶ 2，1∶ 3，1∶ 4，2∶ 1，3∶ 1，4∶ 1，其余条件为初始实验条件。反应完后絮凝沉淀30 min，取上清液测其氨氮浓度及pH 值，结果见图7。结果表明，当铁碳比为1∶ 1 时，氨氮去除效率最高，为34.01%，而其他铁碳比对氨氮去除效果很差，仅为15% ～17%，分析其原因，可能是当铁碳比为1∶ 1时，溶液中铁和碳形成的原电池数量合适，使足够的Fe2 + 和Fe3 + 氧化NH3-N，又使过多的NO2-和NO3-的氮素被还原转变为N2，达到某种平衡，故氨氮的去除率高于其他铁碳比情况。由此可以看出，铁碳比不仅影响原电池产生数量，还会影响其两级间的反应速率，从而影响铁碳微电解的降解能力。

2.2 正交试验

本试验选取3 因素、3 水平的正试实验，在20℃的温度下，一共进行了9 组实验方案，实验结果如表由表2 和表3 可知，当温度为(20 ± 1)℃时，反应条件为A3、B3、C2 即铁碳质量比为1∶ 1，pH 值为3，反应时间为60 min 的去除效果最好，氨氮的去除率为34.01%。结论

(1)通过单因素实验，研究进气方式与搅拌、温度、反应时间、不同粒径组合、pH 值、铁碳质量比对铁碳微电解法去除氨氮效果的影响。搅拌、曝气的方式可有效提高对氨氮的去除率;随着温度的升高，铁碳微电解对氨氮的去除率升高;随着时间的增加，铁碳微电解对氨氮的去除率略有增加，在180 min后基本达到平衡;对于不同粒径的铁碳填料组合，其对氨氮的去除率的影响较小;pH 值为3 时对氨氮的去除率明显增强;当铁碳质量比为1∶ 1 时，氨氮去除效率最高，其去除率为34.01%。

(2)通过正交试验，考察pH 值、反应时间、铁碳比对铁碳微电解处理效能的综合影响。对正交试验所得数据采用极差分析法，得到当温度为(20 ±1)℃，铁碳质量比为1∶ 1，pH 值为3，反应时间为60 min 时，对氨氮的去除效果最佳，为34.01%。

第二篇：课题研究论文-用信息技术制作微视频在教学中的应用

用信息技术制作微视频在教学中的应用

蓝天抗洪英雄中学 熊继玲 摘要：从微视频的概念和教学优势、微视频在信息教学中应用措施两方面研究，指出信息技术是学生感兴趣的一门课程，它为培育出更多的信息技术人才提供了良好的教学土壤。

关键词：微视频；信息技术；应用；措施

一、微视频的概念和教学优势

微视频是指时间长度在30秒到20分钟之间的视频，这些视频可以通过手机、相机或者屏幕录制等方式制作。微视频的特点是“快、准、短”，随时随地都能播放，深受大众的欢迎。首先，微视频占用的内存比较少，可以通过U盘、手机等进行存储。其次，微视频可以通过网络共享，随着网络的发展，微视频在很多的社交网站、云盘中都可以相互分享查看，并且能够很快被人们所接受。最后，微视频中播放的知识点比较单一，相对于其他的教学方式来讲，更容易被学生所接受。利用微视频教学，教师能够准确将知识点进行讲解，加深学生对知识点的印象，把握重点。

二、微视频在信息教学中应用措施 1.合理选取视频内容

现在的社会是一个信息大爆炸的社会，智能机已经非常普及，人们用手机就可以完成微视频的制作和分享，这也为微视频教学的素材选取提供了海量的资源。所以，能够合理选取视频的内容是提高微视频教学在信息技术教学中效果的重要措施之一。那么怎么合理选取视频内容呢？首先要求的就是清晰度，视频选取时画面清晰度要在高清以上，这样画质和音质都有最基础的保障，如果选取的视频清晰度不高，教学效果则会降低很多。其次，选取的内容要符合教材的要求，即注意与教材的契合度，不能够因为视频的趣味性而盲目选取一些比较搞笑的视频，好的微视频既能够吸引学生的注意力又能够帮助学生掌握知识。最后，微视频应当注意时间的控制，虽然上面给出了微视频的定义，但是在教学的时候应当注意将视频的时间控制在十分钟左右，时间过长容易导致学生的注意力分散。2.正确选择切入点

虽然将微视频引入信息技术课堂一定程度上可以降低教师备课的压力，但是这并不是代表着教师可以不备课。教师在教学的过程中应当找到一个好的切入点，通过这一点进行微视频的播放，不能为了播放微视频而去播放微视频，应当将微视频作为教学的一种辅助手段而不是教学的全部内容。那么怎么去寻找好的切入点呢？首先，可以在新知识的讲解之前。教师这时进行相关微视频的播放，并用教学的时间去解释微视频中的现象或者结果，让学生带着问题学习，可以提高他们的学习效率。其次，可以在知识点讲解完毕之后。通过教师的讲解再进行微视频的播放，这样学生对知识的印象和理解会进一步加深，提高教学效率。最后，在临下课之前。教师可以将本节课的重点知识内容用微视频做一个总结，让学生体会一下不同的教学方式讲解同一个知识点，锻炼学生多方面多角度考虑问题的能力。3.严格执行教学要求

俗话说“没有规矩、不成方圆”，微视频的教学同样适用。所以，微视频的教学要遵循教学的要求，而且要严格执行教学的要求。信息技术教学不仅仅是要对学生进行理论知识的传授，还要注意实践操作的指导教学。因此，教师在掌握了怎么选择微视频和选择切入点以后，就要注意怎么按照教学的要求去执行。首先，对于理论性的知识，教师要尽量通过板书口授的方式进行，并对重点知识辅以微视频教学进行“二重奏”。其次，对于实践操作部分，教师除了要进行口授以外，可以运用更多的微视频进行讲解（微视频的内容则可以由教师根据教材自己录制，也可以通过网络下载，但是网络下载时要注意视频的质量和与教材的契合度）。最后，教师可以将这些微视频通过班级群或学生自带的移动存储设备等进行分享，让学生在课后时间有更多更方便的资源去复习，学习到更多的知识。

4.注意和前沿技术的联系 在教学的过程中，教师可以利用微视频对学生进行前沿知识的讲解，让学生对信息技术的未来充满憧憬，唤起学生对信息技术的兴趣。那么在和前沿技术相联系的过程中应当注意什么呢？第一，要注意和讲解的知识相联系。在播放视频的时候，要注意和本节课的内容相联系，而不是随便播放一个。通过播放相关的视频，可以让学生对本节课学习的知识的应用有一个比较深刻的了解。第二，应当注意视频内容的可理解性。也就是说虽然要和前沿技术相联系，但是也要让学生都看得懂，让学生能够理解，如智能手机中的NFC功能或者其他的黑科技等。这样，不仅能够让学生建立起对信息技术的兴趣，提升信息技术在学生心目中的实用性，而且能突破教材的条条框框，激发学生浓厚的求知欲。

三、结束语

总之，通过微视频的教学，信息技术教学不仅能够摆脱传统教学的弊端，还可以开拓一片新的教学领域，让教学的创新成为习惯。相信随着信息技术的发展和教学实践的不断增加，微视频的教学一定能够变得越来越成熟，在初中信息技术教学中发挥更大的积极作用，让信息技术成为每个学生都感兴趣的一门课程，为培育出更多的信息技术人才提供良好的教学土壤。

参考文献：

[1]翁力.探究微视频在初中信息技术教学中的应用效果[J].信息系统工程,2015(04).[2]徐现苓.微视频在初中信息技术教学中的应用[J].中国新通信,2016(14).[3]马志才.微视频在初中信息技术教学中的应用研究[J].信息化建设,2015(11).