浅谈实验室仪器在水污染控制工程实验教学中的应用情况*

陈晓晴 高良敏

（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232000）

浅谈实验室仪器在水污染控制工程实验教学中的应用情况*

陈晓晴 高良敏*

（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232000）

实验室仪器在水污染控制工程辅助实验教学中起到至关重要作用，不仅能够提高学生对实验的兴趣，加深知识的应用，而且培养学生的动手能力和实践能力，巩固了学生对设备仪器的熟练掌握程度，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

实验室仪器；水污染控制工程；实验教学

环境工程集综合性与实践性为一体的专业，水污染控制工程是环境工程专业的重要主干课程，是以化学、物理及生物等学科交叉为基础的工程学科，实验课开设对这门课的教学质量有至关重要的作用，水污染控制工程实验是这门课的重要组成部分。通过实验的学习，加深学生对水污染控制工程的基本原理、基本概念的理解，培养学生初步设计和组织实验方案的能力，培养学生实验的一般技能以及使用实验仪器的基本能力，提高学生在环境化学、环境监测实验课中所学知识的应用，同时培养学生数据处理、数据分析的能力，为将来从事水污染处理工作打好基础。

水污染控制工程实验包括验证、综合、设计、研究等四个方面［1，2］，在这四个方面的实验学习过程中，不仅会学习到实验的基本操作，而且培养了学生的动手能力和实践能力。

一、实验室仪器使用现状

实验室仪器是指用于实验、计量、观测、检测、绘图等的器具或装备。在仪器的使用过程中，常把仪器分为大型仪器和小型仪器，大型仪器一般指一万元以上的教学实验仪器，小型仪器是指那些价值在几百至几千的教学实验仪器［3］。在地球与环境学院内大型仪器有原子吸收分光光度计、激光粒度分析仪、X-微波快速溶剂萃取仪、碳氢氮分析仪、高效液相、总有机碳分析仪、气相色谱，电感耦合等离子体质谱仪等，小型仪器例如分光广度计、各种酸度计、浊度仪、电导率仪、烘箱等。

在环境化学、环境监测实验中，根据不同的实验采用不同仪器，例如在测定总磷、亚硝酸根的过程中使用可见分光光度计，在测定总氮的指标时使用紫外分光光度计。通过对这几份指标的测定，加深学生对可见和紫外分光光度计区别的认识。在大学期间，学生通过水污染控制工程实验，对实验仪器和操作的基本了解和掌握，为今后工作和更进一步学习深造打下坚实的实践基础。

二、实验室常用实验仪器简介

（一）小型实验仪器的使用说明

根据《环境工程实验技术》和《水处理实验设计与技术》［4，5］。文章归纳了23个水污染控制工程实验，对这23个实验中所使用的实验仪器进行了说明，详见表1。

电子天平和烘箱使用在实验仪器中的频率最高，使用的电子天平为万分数量级，在使用的过程中要经过调水平、开机、预热、校正、清零、称量和关机7个过程，在每个过程中都要严格要求学生，对一些注意事项进行讲解；实验室采用的烘箱是恒温烘箱，在使用过程中多注意所烘物品的性质和烘箱隔板的使用率。这两大仪器从大学开始，在公共课过程中无机化学、分析化学、有机化学中使用过，在不同实验使用的过程中加深学生对实验仪器的熟知程度。

酸度计分为便携式和台式酸度计，两者的区别在于按键表示的意思不同。在实验中，经常会出现这样问题：学生不会安装电极插头，造成酸度计电极的损坏或接触不良；不注意玻璃探头，造成玻璃探头损坏，实验中断等情况。通过大量的实验操作和讲解，让学生们熟练掌握酸度计的正确使用方法。其他便携式和台式仪器还有电导率仪、浊度仪、溶解氧仪，在使用的过程中，充分发挥学生的动手能力，发现仪器之间的相似性和相通性，让学生学在其中，悟在其中。

离心机、振荡器在污水可生化性能测定实验和活性污泥活性测定实验中均有相应的应用。BOD5、COD测定仪测定水中的需氧量，在水污染控制综合性实验应用的很广，这两台仪器耗时长，因此在实验过程中，需要跟踪学生后期的数据处理。

在使用仪器过程中，可见光分光光度计、紫外分光光度计、游离二氧化碳测定仪、水分快速测定仪及激光粒度分析仪，这些大型仪器在实验中使用率较低，但至关重要，因此尽可能安排学生多接触这类仪器，学生只有在不断使用过程中熟练的掌握，为以后的学习和工作奠定坚实的基础。

表1　不同实验仪器在各实验中的使用说明

（二）大型仪器的使用说明

激光粒度分析仪是水污染控制工程实验教学常用的一种的大型仪器。激光粒度分析仪（型号：Rise-2006型）采用非均匀交叉三维扇形矩阵排列的探测器陈列和全量程米氏散射理论，结合光学性质如被测颗粒和分散介质的折射率等，根据颗粒大小在不同角度上散射光强的变化反演出颗粒群的粒径分布数据。激光粒度分析仪分为超声系统、搅拌系统和循环系统，并通过分析软件，得出粒度分布图、粒度数据图表及D10、D50、D90、平均粒径和比表面积等特征参数。

自由沉淀的颗粒沉速通常采用Stokes公式进行描述，鉴于水中颗粒的复杂性，无法准确测定颗粒的粒径和密度，因此利用静沉实验来描述沉淀效果等，在实验的过程中，充分发挥大型仪器在水污染控制中的应用，在自由沉淀实验中我们采用激光粒度分析仪来测定在不同时间段水样的粒径分布。

图1为自有沉淀粒径分布曲线，其中A曲线代表不同粒径的分布特征，B曲线代表粒径的累积，水中的颗粒多集中在1-100nm之间，通过仪器运算可以得出粒径分布相关参数。学生通过激光粒度的使用，让学生直观的掌握粒径的变化情况，进一步认识和了解自由沉淀过程。

图1　自有沉淀粒径分布图

三、结论及建议

自2012年以来，大约300多名环境专业学生，在水污染控制课程实验中得到了实验仪器辅助教学，通过大量的反复操作，在实验室仪器使用方面取得不错的成绩，学习良好。通过仪器的使用，不仅有助于学生对教学内容的进一步深刻了解和掌握，而且对学生的自我动手能力和实践能力起到了引导和推动作用。

［1］张伯乾.验证性、综合设计性、创新研究性实验与开放实验［J］.高校实验室工作研究，2003（4）：13-15.

［2］郭昌梓，孙根行.《水污染控制工程实验》教学改革的探讨［J］.实验科学与技术，2008（4）：98-100.

［3］周忠平，贾克亮，等，必须实行小型仪器的统管共用［J］.实验室研究与探索，1994（39）：53-54.

［4］韩照祥.环境工程实验技术［M］.南京大学出版社.

［5］吴俊奇，李燕城，马龙友，等.水处理实验设计与技术［M］.中国建筑工业出版社.

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养计划项目“环境工程卓越人才教育培养计划（编号：2014zjjh014）”，省级；安徽理工大学青年科学研究基金（编号：QN201520）

陈晓晴，女，硕士，助理实验师，主要研究方向：水污染控制。

高良敏。