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写议论文...议论文又称论说文、说理论。“论”就是对讨论问题、评论人事、辨明是非曲直。“论”的依据是“理”，用理来分析、说明所论的对象。议论文是解决实际问题、指导正确取舍的一种实用性很强的文体。写好议论文，总的要求是立场正确，观点鲜明，论证严密，事例确凿。而当你着手写一篇议论文时，应考虑以下几个问题。一、要解决什么问题。如果写文章为解决实际问题，就要多考虑情况、形势、条件，提供可选择的方法、方向，指出正确抉择的必要。如果为解决理论问题，应明白事和理是不可分的，要让事实来讲道理，不能堆砌“大道理”。二、怎样析理与举例。解决问题就要作分析解释，要考虑周到，不让议论在漏洞与疑义。解释不可能面面俱到，但应该由此及彼，令读者循着文章思路触类旁通。三、讲求论辩、阐发的技巧。“说服以感动为先”，这是人们写作议论文成功的经验。四、做到“言有序”。就是合理安排篇章结构。议论时或开合，或总分，都要力求周密而朗畅，切忌细碎和稳晦。
化学课程是从化学科学中选择部分内容,从学校课程体系出发,安排它的顺序、课时及期限。下文是我为大家搜集整理的关于初三化学小论文的内容，欢迎大家阅读参考! 初三化学小论文篇1 溶液溶解度的探究 上周，我们已经学完第九单元《溶液》课程的全部内容，在回顾单元知识的过程中，我着重回忆对溶解的加深理解，记得课后还曾经向刘老师求教空气和合金也是溶液，也有溶解度的概念，刘老师还在课上告诉我们一些溶液的形成和物质溶解时伴随着吸热和放热现象等等。为了深入理解溶液溶解度的概念，我和同学利用假日期间，通过做化学小实验来探究物质能不能无限地溶解在一定量的某种溶剂中，即溶解度的知识点。 我们在1月2日中午(室外温度13度左右)的情况下，做有关溶解度实验。 首先将超市购买的精制250克食用盐均匀分成5份，每份50克; 其次，将超市购买的550mL的农夫矿泉水缓缓倒入奶锅内，防止水溅出; 第三步，略微加热装有矿泉水的奶锅，并用筷子搅拌均匀后，用甩至0度的体温计测量奶锅内的矿泉水温度，为19度。随后加入1份50克的食盐，搅拌后全部融化。 第四步，再加50克的食盐，搅拌后仍能全部融化。 第五步，再加第3份50克的食盐，搅拌后观察，发现锅底有少量食盐未能溶解。 这时，我们查阅相关资料，得知“在20°C时,食盐的溶解度为36g”，我们计算550毫升的矿泉水约为550克，在20°C时可最多溶解146克的食盐。 因而，我们分析，此时奶锅里的溶液应为饱和溶液。 第六步，我们将奶锅里的溶液加热，一会儿，发现，沉淀锅底生物少量食盐不见了，因此，判定，此时溶液可能是不饱和溶液，说明溶解度与温度相关，随着温度升高，溶解度变大。 第七步，将热的奶锅放在室外(10度左右)1小时候后，观察，奶锅里又有少量的食盐沉淀物出现，说明溶解度与温度相关，随着温度降低，溶解度变小。 通过这次实验，我们进一步理解了以下几个知识点： 1、饱和溶液：在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液。 2、不饱和溶液：在一定温度下，在一定量的溶剂里，能继续溶解某种溶质的溶液。 3、将溶液加热(升温)可以使溶液由饱和状态变成不饱和状态，将溶液冷却(降温)可以使溶液由不饱和状态变成饱和状态。 初三化学小论文篇2 归纳一二三轻松学习碳 碳和碳的化合物可以说是化学世界里最庞大的家族，它们有超过二千万的成员。划玻璃用的金刚石，写字用的铅笔芯，我国古代的一些书法家、画家书写或绘制的字画用墨等等。近年来，科学家们发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳。其中，发现较早并已经在研究中取得重要进展的是C60分子等。那么同学们如何学好关于碳单质的知识呢?实际上我们只要善于总结，就能学好碳知识。 抓住一条主线 物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。在学习碳的单质时要抓住“结构→性质→用途”这样一条主线。 对于几种常见的碳单质的结构、性质、用途，我们同学们要注意总结，并善于发现其中的内在规律，这对于掌握好碳的知识是非常有帮助的。 记住两种单质 金刚石和石墨是最常见的两种碳的单质，这就要求同学们记住这两种物质的性质和用途。金刚石和石墨虽然都是由碳元素组成的单质，但由于碳原子的排列方式不同，决定了它们的物理性质有很大的差异。 (1)金刚石中碳原子连接成牢固的立体网状结构，决定了金刚石具有坚硬的性质，由此决定了其可制作钻头、玻璃刀的用途。 (2)石墨中每个碳原子与同一个平面上周围的三个碳原子连成片，许多这样的片重叠起来构成石墨。由于每个碳原子都剩余一个电子成为自由电子，所以石墨能够导电，因此可制作电极;片与片之间可滑动，所以石墨质软，可制作铅笔芯、润滑剂;碳原子之间连接很牢固，所以它的熔点、沸点都很高，可用于制作航天飞机的绝热片。 另外，对于木炭和C60也要熟悉。木炭具有疏松多孔的结构，决定了它具有很强的吸附性，可作吸附剂。活性炭的吸附性比木炭还要强。可用于防毒面具里的滤毒罐、制糖工业上的脱色剂等。C60分子是由60个碳原子构成的分子，这种结构很稳定，决定了它具有许多特殊性能。 掌握三个性质 由于碳原子最外层有4个电子，在化学反应中，碳原子既不易失电子，也不易得电子，决定了碳是一种化学性质不活泼的非金属元素，而且同学们要注意，虽然金刚石、石墨、C60的物理性质不同，但化学性质却是一样的，因为构成它们的粒子是同一种粒子—碳原子。 (1)常温下的稳定性：在常温下，单质碳化学性质很稳定，不易与其他物质发生化学反应。因此，可用碳素墨水书写档案材料，这样可以长时间保存而不褪色。 (2)可燃性：在点燃的条件下，碳能与氧气反应，放出热量，决定了碳可用作燃料。 ①氧气充足时，碳充分燃烧，生成二氧化碳。 C+O2CO2 ②氧气不充足时，碳燃烧不充分，生成一氧化碳。2C+O22CO (3)还原性：在高温条件下，碳能跟某些金属氧化物发生反应，把金属氧化物还原成金属单质。碳表现出还原性，决定了碳可用于冶金工业。例如： C+2CuO2Cu+CO2↑ 3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑ 猜你喜欢： 1. 化学毕业论文精选范文 2. 材料化学论文范文 3. 化工专业毕业论文范文 4. 化学毕业论文范文参考 5. 化学毕业论文范例
写好化学论文的必要条件１、深刻的论据论证，严密的科学性：科学研究的任务是揭示事物发展的客观规律，探求客观真理，成为人们改造世界的指南，学术论文的科学性在于：①主论上要求作者不带有个人好恶的偏见，不得主观臆造，必须切实地从客观实际出发，从中引出符合实际的结论。②论据上要求作者下较大力气，经过周密的观察，准确的实验与深入的调查研究，尽可能多地占有资料，以最充分、确实的有力论据作为主论的依据。③沦证上要求作者经过周密思考具有严谨而富有逻辑效果地论证，做到论证充分，令人信服。正确的论点，严密的论据，有说服力的论证使学术论文具有严密的科学性。化学论文切忌弄虚作假，有人写论文说自己已做了２０多项实验，事实上他所描述的实验都是别的参考书上摘引过来的。这本身就缺乏写论文的正确的科学态度。化学论文不得发生科学上的差错，一篇写Ｎｑ以）３与Ｋ仁水解后溶液碱性的差异的文章，却误将山作Ｋｉ代入公式计算，因而写出错误的结论。永嘉上塘中学一位青年教师写的“电解食盐水时为什么用铁作阴极”的文章中，通过实验得出“当铁网的宽度大千石墨时，氢气在Ｆｅ上析出所需的时间就比石墨要少，所以增大铁网的表面积，可以降低过电位，并使气体更易逸出。另外铁网宜于吸附石棉绒成为隔膜层，铁网价格低廉，取材方便，又易于加工。所以选用铁网作电解食盐水的阴极／这篇文章虽短，但富于科学性与钻研精神，不啻为一篇好的论文。２、要有独立见解，富有创新性学术论文要有自己的独立见解，有创新性。科学研究是对新知识的探求。只能继承或人云亦云缺乏创新精神，这样没有给人以新的启迪，文章的价值自然就低了，人类社会的文明与历史就不会有所前进了！创新性是科学研究的生命，它能提出新的问题，解决新的问题，推动科学事业的发展。瑞安市一位化学老师写的“谈物理性质的教学”就是针对部分师生对物质的物理性质不够重视，他在教学中刻苦钻研，要求掌握物性的教学规律，提高物性的教学质量，多方面培养学生的学习物性的兴趣，尽量变机械记忆为意义记忆，提高物性知识的应用能力，提出自己的独立见解，在教学上具有推广的意义。此文获市化学教学论文评比一等奖。化学论文不要东拼西凑，更不应抄袭人家的文章，成为“手抄本”以免使人读了有似曾相识之感，如一篇论文写氧化还原反应的配平方法采用厂“十字交叉法”与“半反应”配平法，就缺乏新意。另一篇写“氨氧化催化的实验的改进”，采用纯氧代替空气加速氨的氧化，这个方法也没有什么新意。写论文时摘引或参考其它作者的文章是允许的，但应如实地在文章未了列出参考书的目录与作者名字，以供备查。３、文章通顺，具有平易性：学术论文要描述相当复杂的科学道理，这就要求写的文章平易近人，容易理解，深入浅出，化繁为简，一目了然，晦涩是文章的最大欠缺，不通顺的文章，大多的错别字，会降低文章的水平，给人以不好的印象。如一篇描述“有关酸式盐”的文章中误将ＨＳＯ【＋Ｈ十的反应写成ＮＨ４ＨＳＯ３＋Ｈ十，将水的Ｋ电离误为Ｋｗ，将Ｍ９２＋２０Ｈ＝Ｍｇ（ＯＨ）２、误写成ＭgCO3，将Ｎａ２Ｃo3的溶解度误为Ｎａ２ＣO３．１OＨ2O的溶解度等较多差错，虽有些属作者笔误，却使文章逊色不少。化学论文不同于一般文艺作品，也不同于科学小品文，它的价值在于忠于事实，推理严密，文笔庄重，效果显著。大多的描写性的句子与过多的譬喻有时却适得其反，不仅会出科学性的错误而且使人看了有些庸俗感。例如有篇文章为了阐明电子云概念用了下述科学性不正确的譬喻：“电子云是电子运动象云雾一样快”“电子轨道如火车运行时的铁轨。”化学论文也不可以写成工作总结或工作汇报。如一篇关于校办工厂生产ＸＸ产品的论文，文章仅仅说明了过去该工厂的工人人数很少，产值不高，产品质量不好，通过他的努力产品质量符合国家标准，工厂发展很快，利润上升，产值增加等内容。作为工厂工作汇报确是一篇好文章，但作者将它作为化学论文却忽略了二点最关键的内容。其了是作为化学教师是怎样努力提高产品质量（这可看出作者的专业水平）。其二是工厂中容纳学生参加劳动，他是如何指导学生，使化学与生产实际相联系的（这可表示作者的教学水平）。因而，成为报流水帐的一般工作小结，不能作为一篇学术论文。化学论文更不能成为资料、数据的“堆积”文章，如一篇关于洞头县水产资源的调查文章，作者用了较多精力调查了洞头县渔业生产，化工生产与地理环境等项目近年来的情况，统计了许多数字，最后用一句话指出洞头县的生态平衡遭破坏后带来的恶果。文章仅停留在感性的认识上，没有上升到理论高度，更没有结合化学教学，所以不能体现作者的专业水平与教学水平。中学化学教学和教育学、心理学、统计学、逻辑学及辩证唯物主义都有密切的关系，描述一种教学方法应从心理学角度，教育学角度加以探讨，从学生的心理特点与生理特点对学习能力与智力进行评估，从提高化学教学质量及如何落实双基内容作为教改的成效衡量，将感性认识升华到理性认识，这样写出的文章才有“论文”味。４、勿失良机，重视可行性：学术论文的价值还受时空的制约，往往一篇好的论文能及时写成发表就有其实用价值，错过了时机，就失去了新鲜感，轮为二三流的作品了！中学化学教学研究课题，过去的“智能培养”是热门，“初中化学学习中的三个分化点”是热点，“非智力因素培养”又方兴未艾。目前新教材自然课本中的化学教学的研讨及化学教学中的素质教育等问题是值得大作文章的。而若抓住良机，写出教学上急需解决问题的文章，一定会深受欢迎。化学论文也不应陷入一定模式，如关于基本概念的教学不能停留在一般教科书上都有论述的四步模式，即：讲清概念的重要性，分析概念的内涵与外延，借助实验树立概念，反复练习强化概念。撰写化学论文也不一定要赴“热门”，如对化学教学模型的探讨，对教材中某一个问题提出自己的新见解，对一个化学反应的异议，对一个概念的辩析，对一项实验的改进，对一种教学方法的新尝试，对一个低能学生的培养，对学习化学学生的心理分析等等都可以深入钻研。认真探讨，分析提高写成有参考价值的论文。５、化学论文构成的基本型一通用性：化学论文作为学术论文有其一定的格式：一一标题、绪论、实验、结果、考察、结论、谢辞、参考文献与附录等。①绪论：说明研究这一课题的内容与意义。提出问题是绪论的核心部分，问题要明确具体，用字要精炼。②本论：展开论题，表达作者个人研究成果的部分，应写得充分，写得有理有据。是论文的主体部分。③结论：收束部分，写明论证所得到的结果或效果。首尾呼应，融成一体。（三）写好化学论文的注意点１、正确选题，笔墨集中：写文章一是写什么，二是怎样写。先确定研究什么问题，再考虑怎样研究，如何表达，所以选题是论文成败的关健。①选择有科学价值的课题，它包括：急待解决的课题，科学上的新发现新创造，空白填补，通说的纠正，前说的补充，②要选择有利于展开的课题：要有浓厚的兴趣，能发挥业务专长，占有资料条件，能得到指导，有实验条件，可在限定时间内完成。③对题目要加以限定，课题大小适中一”篇论文的标题切忌太大，评论的切人口要小，角度选择适当，这样展开议论就容易集中。否则面面俱到，空泛无物，如有些论文的标题是“论中学化学的教学法”，“中学化学教学之我见”“论中学化学实验教学”等。选题过大，头重脚轻，不能用短短几千字来说清问题，只得草草地收场，使论文暗然失色。论文的标题更应文题相符，写得切题，切忌文不对题。２、勤写勤练，经常积累：论文并不神秘，每个致力于化学教学的园丁都可以成为化学论文的作者。这次高级教师的评审中，有些老教师平时懒得动笔，只好临时凑写二篇或将五十年代年青时的文章拿来凑数（五十年代能写出好文章，难道经过长期教学实践反而写不出文章吗？）其尴尬处境，可想而知。凡是临时仓促写成的论文，其质量不会很高，所以我们应在平时教学实践中，不断思索，不断创新，经常动笔，第一次写成，第二次补充，第三次实践，第四次修改，第四次定稿。须知：大才出于勤奋，经验在于积累。３、讲究文采，写出新意：有人总认为论文是一篇严肃的文章，道理说清了就算，结果是有骨无肉，枯燥无味，尽管你的选题很新颖，若没有充分地展开，成为口号标语式的，略略几百字，显得十分单薄也会失去论文的价值。在这方面，毛主席的文章给我们作了很好的示范，他在议论文中讲的道理既深刻又浅显，幽默诙谐，令人读来，意趣盎然。有些文章缺乏新意，如“化学计算题的一题多解”每个小标题下面写几句话，写一道化学计算题，这样就不能成为一篇学术论文。总之，要写好一篇化学论文，决不能掉以轻心，但也并非高不可攀，只要你认真对待，掌握论文要领，在教学与工作的过程中不断发现新矛盾、新问题，及时予以思考、分析，经常进行调查研究，多动笔、多动脑，必然会写出好文章来的！
厉害了！我国科学家成功将二氧化碳变成天然气，有望解决能源危机
二氧化碳变成天然气难道不消耗能源吗？除非你转变所需的能量少于天然气燃烧释放的能量，不然等于零。只能说对全球变暖有缓解作用。
背景介绍
在过去的十年中，电催化CO2还原反应 (CO2RR) 与H2O生成C2+化合物已成为热门研究领域。原因主要有三个：一是太阳能、风能等可再生能源发电，可再生电力成本不断降低。可再生电力和电催化CO2RR的结合将有助于建立碳中和过程。其次，对高能分子的电催化CO2RR能够以化学能的形式储存电能。第三，最近的研究表明，电催化CO2RR可以实现C2+烯烃和含氧化合物的高选择性。同样令人感兴趣的是，电催化的C-C偶联可能通过与热催化氢化不同的机制进行，这为控制C-C偶联和产物选择性提供了新的机会。
除了电催化CO2RR外，电催化CO还原反应 (CORR) 生成C2+化合物近年来也备受关注。这不仅是因为CO是一种丰富且廉价的碳原料，可以从各种资源中生产，例如天然气/页岩气、煤炭和生物质，而且还因为可以构建通过CO将CO2 转化为C2+化合物的间接途径。间接途径包括两个步骤，即技术上成熟的电催化 CO2RR到CO，然后是电催化CORR到C2+化合物。如果可以开发出具有高选择性、活性和稳定性的电催化CORR的高效催化剂，则间接途径将是有希望的。
已经发表了多篇关于直接电催化CO2RR的优秀评论文章。然而，到目前为止，关于电催化CORR的评论文章很少。由于CO通常被认为是电催化CO2RR到 C2+化合物的关键反应中间体，因此电催化CO2RR和CORR之间肯定存在相似之处。然而，CO2RR和CORR之间的差异也是已知的。例如，在电催化CO2RR 中，C2H4的选择性通常高于Cu催化剂中的C2+含氧物（主要是C2H5OH），而在许多文献中，C2+含氧物是电催化CORR中的主要C2+产物。
本文回顾重点介绍了在铜基催化剂上电催化CO2RR和CORR转化为C2+化合物（包括 C2H4、C2H5OH、CH3COO 和 n-C3H7OH）的异同。首先，我们将介绍CO2 和CO电催化还原的基本知识，包括阴极和阳极反应、电催化反应器和关键性能参数。接下来，将讨论反应机制，特别是C-C耦联机制。此外，将强调为这两条路线开发高效催化剂和系统的进展。我们将分析决定电催化CO2RR和CORR的选择性、活性和稳定性的关键因素（主要包括催化剂、反应器配置和反应条件）。最后，我们将重点介绍这个蓬勃发展的研究领域的机遇、挑战和可能的未来发展趋势。
图文解读
图1 CO2RR直接途径和间接途径
表1 电催化平衡电势
图2 三种反应器
图3 关键性能参数
图4 C-C耦联机制
图5 C-C耦联后生成C2H4和C2H5OH的机制
图6 双金属铜基催化剂原理
原文链接： Electrocatalytic reduction of CO2 and CO to multi-carbon compounds over Cu-based catalysts
西班牙加泰罗尼亚化学研究学院公布了一项最新技术，仅仅通过一个步骤，成功将二氧化碳转化为化工业燃料甲醇，这项技术如投入工业实用不但可缓解困扰全球的温室效应，同时还可能解决国际能源危机。
西班牙加泰罗尼亚化学研究学院是在美国业内权威期刊《催化学报》上刊登这一最新研究成果的。据介绍，该学院研究小组在高压条件下对二氧化碳进行催化加氢，仅仅一个步骤之后，95%的二氧化碳就可以成功转化为甲醇。而甲醇则是化工行业中重要的燃料，可以直接转化为电力能源。目前，加泰罗尼亚化学研究学院已就此项技术申请了专利。
据分析，西班牙科学家发现的这项最新技术将为遏制全球气候变化起到关键作用，有可能成为控制和降低大气层中二氧化碳含量的主要途径，而最终产生的甲醇作为电力来源将为解决能源危机做出重要贡献。此外，世界气象组织在其最新报告中指出，目前二氧化碳全球排放量仍在不断上升并再次刷新历史记录。随着温室效应日益严重，全球气候变化现象在接下来的几年里将愈演愈烈，将会出现更多的极端天气。
如果能将二氧化碳转化成碳氢化合物燃料，将有助于减少人类对化石燃料的依赖，使用太阳光驱动的光催化剂可以将二氧化碳还原成其他产物，然而，不幸的是，二氧化碳的分子结构非常稳定，其碳氧键解离能高达C=O解离能高达750kJ/mol，因此二氧化碳的光还原非常困难和复杂
环境污染影响健康责任 保险 作为一种市场化的解决环境侵权赔偿问题、保障受害人的合法权益及强化环境管控的制度安排,日益受到关注。下面是我为你精心整理的环境污染与人类健康相关的论文，希望对你有帮助! 环境污染与人类健康相关的论文篇1 摘要：众所周知，环境污染不仅对会大自然造成难以弥补的破坏，同时会对人的身体健康造成各种伤害。本文对近年来我国大气环境现状对人体健康影响,包括大气污染物对人体健康急性和慢性作用、气象要素的变化诱发心脑血管疾病、呼吸系统疾病及免疫功能的影响进行综述。 关键词：空气环境;空气污染物; 总悬浮颗粒物; 气象因素;人体健康 1.空气污染物 空气污染物即大气污染物，通常以气态形式进入近地面或低层大气环境的外来物质。如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物以及飘尘、悬浮颗粒等，有时还包括甲醛、氡以及各种有机溶剂，其对人体或生态系统具有不良效应。 空气污染物主要有：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(H空气污染物C)、硫氧化物和颗粒物(PM)等。 2.空气中的污染物分别对人体有哪些影响 二氧化硫SO2 主要危害：形成工业烟雾， 高浓度时使人呼吸困难, 是著名的伦敦烟雾事件的元凶;进入大气层后，氧化为硫酸(SO4)在云中形成酸雨，对建筑、森林、湖泊、土壤危害大;形成悬浮颗粒物，又称气溶胶， 随着人的呼吸进入肺部, 对肺有直接损伤作用。 悬浮颗粒物TSP(如：粉尘、烟雾、PM10)主要危害：随呼吸进入肺， 可沉积于肺，引起呼吸系统的疾病。颗粒物上容易附着多种有害物质，有些有致癌性，有些会诱发花粉过敏症;沉积在绿色植物叶面, 干扰植物吸收阳光和二氧化碳和放出氧气和水分的过程， 从而影响植物的健康和生长;厚重的颗粒物浓度会影响动物的呼吸系统;杀伤微生物, 引起食物链改变，进而影响整个生态系统;遮挡阳光而可能改变气候，这也会影响生态系统。 氮氧化物 Nox(如：NO、NO2、NO3)主要危害：刺激人的眼， 鼻, 喉和肺， 增加病毒感染的发病率, 例如引起导致支气管炎和肺炎的流行性感冒， 诱发肺细胞癌变;形成城市的烟雾, 影响可见度;破坏树叶的组织， 抑制植物生长;在空中形成硝酸小滴, 产生酸雨。 一氧化碳CO 主要危害：极易与血液中运载氧的血红蛋白结合， 结合速度比氧气快250倍，因此，在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕, 头疼， 重者脑细胞受到永久性损伤, 甚至窒息死亡;对心脏病、贫血和呼吸道疾病的患者伤害性大;引起胎儿生长受损和智力低下。 挥发性有机化合物VOCs(如：苯、碳氢化合物)主要危害：容易在太阳光作用下产生光化学烟雾;在一定的浓度下对植物和动物有直接毒性;对人体有致癌、引发白血病的危险。 光化学氧化物(如：臭氧O3) 主要危害：低空臭氧是一种最强的氧化剂， 能够与几乎所有的生物物质产生反应，浓度很低时就能损坏橡胶、油漆、织物等材料;臭氧对植物的影响很大。浓度很低时就能减缓植物生长，高浓度时杀死叶片组织, 致使整个叶片枯死， 最终引起植物死亡，比如高速公路沿线的树木死亡就被分析与臭氧有关;臭氧对于动物和人类有多种伤害作用, 特别是伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。 有毒微量有机污染物(如：多环芳烃、多氯联苯、二恶英、甲醛)主要危害：有致癌作用;有环境激素(也叫环境荷尔蒙)的作用。 重金属(如：铅、镉)主要危害：重金属微粒随呼吸进入人体， 铅能伤害人的神经系统, 降低孩子的学习能力，镉会影响骨骼发育，对孩子极为不利;重金属微粒可被植物叶面直接吸收， 也可在降落到土壤之后, 被植物吸收， 通过食物链进入人体;降落到河流中的重金属微粒随水流移动, 或沉积于池塘、湖泊， 或流入海洋, 被水中生物吸收， 并在体内聚积, 最终随着水产品进入人体。 有毒化学品(如：氯气、氨气、氟化物)主要危害：对动物、植物、微生物和人体有直接危害。 难闻气味主要危害：直接引起人体不适或伤害;对植物和动物有毒性;破坏微生物生存环境，进而改变整个生态状况。 放射性物质 主要危害：致癌，可诱发白血病。 温室气体(如：二氧化碳、甲烷、氯氟烃)主要危害： 阻断地面的热量向外层空间发散， 致使地球表面温度升高, 引起气候变暖， 发生大规模的洪水、风暴或干旱;增加夏季的炎热, 提高心血管病在夏季的发病和死亡率;气候变暖会促使南北两极的冰川融化， 致使海平面上升, 其结果是地势较低的岛屿国家和沿海城市被淹;气候变暖会使地球上沙漠化面积继续扩大， 使全球的水和食品供应趋于紧张。 3.空气中的有害物质侵入人体造成危害的三个主要途径： 大气被污染后，由于污染物质的来源、性质和持续时间的不同，被污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别，以及人的年龄、健康状况的不同，对人体造成的危害也不尽相同。大气中的有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害： (1)通过人的直接呼吸而进入人体; (2)附着在食物上或溶于水中，使之随饮食而侵入人体; (3)通过接触或刺激皮肤而进入到人体。其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径，危害也最大。 大气污染对人的危害大致可分为急性中毒，慢性中毒，致癌三种。 4.其他对人体健康的危害 大气污染后，由于污染物质的来源、性质、浓度和持续时间的不同，污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别，甚至人的年龄、健康状况的不同，对人均会产生不同的危害。 大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随后生理上出现可逆性反应，再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。 (一)、急性中毒 性中大气中的污染物浓度较低时，通常不会造成人体急性中毒，但在某些特殊条件下，如工厂在生产过程中出现特殊事故，大量有害气体泄露外排，外界气象条件突变等，便会引起起人群的急性中毒。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危害人体，发生了2500人丧生，十多万人受害。 (二)、慢性中毒 大气污染对人体健康慢性毒害作用，主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象。，近年来中国城市居民肺癌发病率很高，其中最高的是上海市，城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。 (三)、致癌作用 这是长期影响的结果，是由于污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物质，引起突变，如果生殖细胞发生突变，使后代机体出现各种异常，称致畸作用;如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用，又称致突变作用;如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。这里所指的“癌”包括良性肿瘤和恶性肿瘤。环境中致癌物可分为化学性致癌物，物理性致癌物，生物性致癌物等。致癌作用过程相当复杂，一般有引发阶段，促长阶段。能诱发肿瘤的因素，统称致癌因素。由于长期接触环境中致癌因素而引起的肿瘤，称环境瘤。 5.解决或缓解空气污染的对策及 措施 人民群众方面 少用塑料袋， 购物用布袋，买菜用菜篮，提垃圾采用垃圾桶。不用一次性电池，改用可充电电池，用过的电池交到电池回收站。少用化学洗涤用品、化妆、护理用品，譬如染发剂，减轻对水的污染，对自身健康的危害。不捕捉、销售、或宰杀野生动物，不吃野生动物,遇到此类事情，举报。 关爱野生动物，不打搅它，不侵犯和侵占和破坏他们的领地。 守护家园，不在公共场所乱扔垃圾。 垃圾分类，厨余果皮放在一起，高温发酵作肥料，玻璃塑料放在一起，拿去回收和再生，提高垃圾回收率，减少污染。节约用水，节约用电。节约用纸。不乱砍乱伐。10.出行时尽量以步代车、骑单车、坐大巴车、火车。尽量不要一个人开一部车。 政府及企业方面 制定严格的大气环境质量标准，限制固定污染源和汽车污染源的排放量，加强排放控制地的管理。 调整能源结构，增加无污染或少污染的能源比例，发展太阳能、核能、水能、风能、地热能等不产生酸雨污染的能源。 积极开发利用煤炭的新技术，推广煤炭的净化技术、转化技术，改进燃煤技术，改进污染物控制技术，采取烟气脱硫、脱氮技术等重大措施。 加强大气污染的监测和科学研究，及时掌握大气中的硫氧化物和氮氧化物的排放和迁移状况，了解酸雨的时空变化情况和发展趋势，以便及时采取对策。 调整工业布局，改造污染严重的企业，改进生产技术，提高能源利用率，减少污染排放量。 环境污染与人类健康相关的论文篇2 环境污染的最直接、最容易被人所感受的后果是使人类环境的质量下降，影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。例如城市的空气污染造成空气污浊，人们的发病率上升等等;水污染使水环境质量恶化，饮用水源的质量普遍下降，威胁人的身体健康，引起胎儿早产或畸形等等。严重的污染事件不仅带来健康问题，也造成社会问题。随着污染的加剧和人们环境意识的提高，由于污染引起 的人群纠纷和冲突逐年增加。 由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不利，导致了全球性的 三大危机 : 资源短缺、环境污染、生态破坏 . 人类不断的向环境排放污染物质。但由于大气、水、土壤等的扩散、稀释、氧化还原、生物降解等的作用。污染物质的浓度和毒性会自然降低，这种现象叫做 环境自净 。如果排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就会发生不良变化，危害人类健康和生存，这就发生了 环境污染 。 目前在全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题，具有全球影响的方面有大气环境污染、海洋污染、城市环境问题等。随着经济和贸易的全球化，环境污染也日益呈现国际化趋势，近年来出现的危险废物越境转移问题就是这方面的突出表现。 1、 空气污染对人体的危害 空气里面主要含有氮气、氧气，其中氧气是人和动植物最需要的，大约占空气的21%;如果空气中的氧气含量降到16%时，正在点燃着的蜡烛就会熄灭;如果降到7%时，人和动物很快就会被憋死。空气中还含有水蒸气、二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、灰尘等气体和物质。如果空气中的硫氧化物、氮氧化物、灰尘等有害气体和灰尘含量过高，这种空气就是被污染了，空气中掺杂的这些有害气体和脏东西越多，空气被污染的也就越厉害，对人和动植物的危害也就越大。空气污染首先是危害人们的身体健康，其次是影响动植物的生长，还会引起全球性的气候变化。 空气污染引起人体呼吸系统疾病，造成人群死亡率增加。重庆市污染严重地区的肺癌死亡率逐年上升，超过50人/10万，比相对清洁区高倍。长沙市个别街区的肺癌死亡率高达94 .36人/10万。 2、 温室效应增强、气候变暖对人体的危害 近几十年来，由于人类活动的影响，特别是所消耗能源急剧增加，以及森林遭到破坏，致使空气中二氧化碳的含量不断增加，使得温室效应不断增强，全世界的气候变暖。这就会使人们的呼吸道疾病、癌症、头疼等发病率增高，并助长疟疾等热带流行性疾病的发生和蔓延。 3、 酸雨对人类的生产和生活的影响酸雨被称为空中死神，它能使土壤酸化，湖酸化，从而使森林衰退和枯萎，许多水生生物无法生存。进而影响人类的生产和生活。而且，酸雨还对文物古迹和建筑物有侵蚀作用。 4、 水污染的影响。 水环境污染的后果是严重的，不但使工农业生产备受损失，而且淡水鱼的捕获量也大幅度下降，许多名贵鱼种如长江鲥鱼和黑龙江的大马哈鱼产量急剧下降，有的甚至绝迹。全国性污染导致的死鱼、人畜中毒事件频频发生，全国肝癌、胃癌、食道癌等消化系统癌症发病率逐年上升，我国的水环境污染已经到了非治理不可的地步。 5、 噪声污染给居民的生活和健康造成很大的影响 据29个环保部门统计，在群众来信来访中，反映噪声问题的占30%以上。一些工厂工人耳聋、高血压、心脏病、神经衰弱的发病率高达30%～60%。据上海第一医院耳鼻喉科统计，耳病患者中，约有1/3是因噪声引起的。有的地区，噪声已威胁到青少年智力发育。有关部门预测，如不采取措施，到本世纪末，我国85%的城市居民将无法正常地工作和生活。 关于水污染的问题根源在于环境的污染，今年来提倡环保都到了大声疾呼的程度，可保护只是存在人的内心，外界环境却没有改变多少。 科技是把双刃剑在给我们带来方便的同时又危害了我们赖以生存的水源，只有生产更高科技的滤水设备才能减小水污染对人类健康的影响 众所周知，水同阳光、空气一样，是地球上一切生命赖以生存、人类生产活动不可缺少的物质条件。也许你无法想象，被视为生命源泉的水，在受到严重污染后，正在悄悄威胁着我们的生活。污染，让水成为生命中沉重的话题。80%人类疾病与水有关饮水安全主要包括水量和水质等。目前我国一些农村饮水中水质问题十分突出。造成水质问题的原因，一种是人为的，即水污染，还有一种是自然的，即地质本身形成的高氟水、高砷水、苦咸水等，在南方还有血吸虫疫水问题。 长期饮用高氟水，轻者形成氟斑牙，重者造成骨质疏松、骨变形，甚至瘫痪，丧失劳动能力。在氟病区，由于氟斑牙、“桶圈腿”、驼背病屡屡发生，直接影响着适龄人员入学、参军、就业和婚嫁。有的地方村民身高只有米，出现了“矮子村”，村民承受着生理和心理的巨大痛苦。近几年内蒙古、山西、新疆、宁夏和吉林等地新发现饮用高砷水致病的问题。长期饮用砷超标的水，造成砷中毒，可导致皮肤癌和多种内脏器官癌变。苦咸水主要是口感苦涩，很难直接饮用，长期饮用导致胃肠功能紊乱，免疫力低下。 广东省翁源县的上坝村，严重超标的毒水污染给村民健康带来严重损害，皮肤病、肝病、癌症等是该村高发病症。据不完全统计，1986~2001年上坝村共死亡人数250人，其中50岁以下的有160人，占死亡人数的64%;因癌症死亡的有210人，占死亡人数的84%，最小的患癌症死者仅7岁。 世界卫生组织调查指出，人类疾病80%与水有关，据统计，每年世界上有2500万名以上的 儿童 因饮用被污染的水而死亡。有关资料显示，我国有24%的人饮用不良水质的水，约1000万人饮用高氟水，约3000万人饮用高硬质水，5000万人饮用高氟化污水，而这些数据每年均呈上升趋势。 据统计，中国每年有500万人死于因水污染而导致的疾病。这冷冰冰的数据足以证明人类赖以生存的生命之源——水正在遭受着日趋严重的污染，而成为人类生命的第一杀手。 据有关人士介绍说，国内外由水中检出的有机污染物已有2000余种，其中114种具有或怀疑有致癌、致畸、致突变的“三致物质”，我国各地的水源中一般都能检出百余种有机污染物。 据调查，广东韶关、河源等市有些农民由于长期饮用含放射性、有害矿物质污染水，新生儿出现发育不全、智力低下、痴呆、畸形等病例。茂名、汕头等市的部分农村，饮用受污染的浅层地下水后，自1989年以来每年征兵体检没有一个青年身体合格，体检结论都是肝功能不正常。 环境污染与人类健康相关的论文篇3 人类健康的基础是人类的生存环境，只有生物多样性丰富、稳定和持续发展的生态系统，才能保证人类健康的稳定和持续发展，影响人身体健康的因素有很多，较为重要的有生活方式因素、环境因素、生物因素和卫生保健服务因素四大类，其中环境污染是人类健康的大敌，生命与环境最密切的关系是生命利用环境中的元素建造自身。 一、人体健康与化学元素的关系 人体中含有大量的化学元素。在这些元素中，除碳、氢、氧、氮能形成各种体内的有机物质以外，其他元素都各以一定的化学形态和结构形成各种生物配合体、功能蛋白质、酶等存在于人体组织中，或作为组成人体结构的材料。或作为血氧运输的载体、或作为酶的激活剂、或作为体液中电解质平衡的调节剂，或作为人体细胞间的信息传递的通讯员，这些元素协同作用，共同完成人体的新陈代谢功能。 但是，由于人类在长期进化过程中，并没有形成对现代社会环境中，无论在数量、还是在质量方面的巨大变化的元素的生态适应机制，环境中有些元素对于人体是必需的，有些是非必需的，不是可有可无的。而人体中任何一种化学元素超过一定的标准都会成为对人体的有害元素。例如，铁是人体必需的元素，具有造血、组成血红蛋白、传递氧，维持器官功能的作用，但人体摄人过量的铁，就会损伤胰腺和性腺，甚至引起心衰、糖尿病和肝硬化。氟也是人体的必需元素，氟对防龋齿、促进牙的生长有积极作用，氟还参与人体内各种氧化还原反应和钙、磷代谢。但是，过量的氟会引起氟斑牙、氟骨症和骨质增生。 现代人体内大多数元素的含量高于古代人，而其中许多元素对人体的健康构成危害。它们在人体中有隐藏毒性，当高于某一阈值时，人体便发生中毒，甚至死亡。例如，铜的过量摄人曾导致了轰动世界的日本富山痛痛病，患者长期食用含铜量很高的米，全身自然骨折达72处之多，呼天叫地，痛不欲生。铅也是一个潜在的危害，目前它的主要来源是汽油中的防爆剂——四乙基铅。在汽油时代开始以前，古代罗马人已经开始大量使用铅了。古罗马人用铅制成贮存糖浆和果酒的容器。有的历史学家认为，铅中毒引起的死胎、自然流产和不孕症是罗马帝国上层阶级出生率低，从而导致古罗马最终衰亡的原因。随着铅的开采和汽油的使用，环境中的铅越来越多。铅中毒引起人体寿命缩短，情绪低沉、疲倦、贫血，甚至影响儿童的智力。 二、人体对污染物的富集 人类利用自己的智能得到的物质越多，“潘多拉魔盒”效应也越明显。据统计，已有96000种化学品进入了人类环境。这些化学品在给人类生活带来巨大利益的同时，也带来了大量的环境问题。100年前，“滴滴涕”的发明者(瑞士人缀勒)由于发明了“滴滴涕”而获得诺贝尔奖，而现在许多国家因其对环境和人体造成危害，已将“滴滴涕”列为禁用品。 现代科学证明，人体对有毒物质的富集放大是惊人的。研究表明，工业厂矿的废水、废气、废渣排放到环境中造成环境镉污染，从而使当地居民 种植 的水稻等农作物含镉量超标，居民长期食用被镉污染的粮食、蔬菜等，导致体内镉负荷逐渐增高，镉在体内的生物半衰期长达10-30年，为已知的最易在体内蓄积的有毒物质。镉的不断累积，可使接触者产生各种病变。急性或长期吸入含镉烟尘可引起肺部炎症、支气管炎、肺气肿、肺纤维化乃至肺癌。长期、低剂量接触镉污染主要产生的肾脏病变，表现为肾小管吸收功能降低，尿中低分子蛋白含量增高。镉中毒时，肾脏对钙、磷的吸收率下降，对维生素D的代谢异常，长此以往，可导致镉接触者的骨质疏松或骨质软化。镉还可引起肺、前列腺和睾丸的肿瘤。都是由于食物链和生物富集放大的结果。著名物理学家牛顿在1692年由于患严重的失眠、消化不良、健忘、忧虑及妄想等症状而与世长辞。100多年后，人们分析了这位大物理学家的头发样品， 发现牛顿死于铅、砷、镉中毒，这些元素都是牛顿用金属做炼丹实验时泄露出来的。牛顿当年万万不会想到，自己的身体吸收了他的炼丹元素，并因此而丧生。 三、环境污染物进入人体的途径及危害 对人体健康有影响的环境污染物主要来自工业生产过程中形成的废水、废气、废渣，包括城市垃圾等。环境污染物影响人体健康的特点，一是影响范围大，因为所有的污染物都会随生物地球化学循环而流动，并且对所有的接触者都有影响;二是作用时间长，因为许多有毒物质在环境中及人体内的降解较慢。 环境污染物进入人体的主要途径是呼吸道和消化道，也可经皮肤和其他途径进入。气态污染物一般是经过呼吸道进入人体的。由于呼吸道各个部位的结构不同，对污染物的吸收速率也不同。人体肺泡面积达90平方米，毒物由肺部吸收速度极快，仅次于静脉注射。进入肺泡的污染物直径一般不超过3μm，而直径大于10μm的颗粒物质，大部分被粘附在呼吸道、气管和支气管粘膜上。水溶性较大的气态物质，如氯气、二氧化硫，往往被上呼吸道粘膜溶解而刺激上呼吸道，极少进入肺泡;而水溶性较小的气态毒物(如二氧化氮等)，大部分能到达肺泡。污染物进入人体后，由血液输送到人体各组织。不同的有毒物质在人体各组织的分布状况不同。一般来说，重金属往往分布在人体的骨骼内，而有机农药则往往分布在脂肪组织内。毒物长期隐藏在组织内，并能在组织内富集，造成机体的潜在危险。人体的肝、肾、胃肠等器官对污染物都有一定的生物转化作用。其中，以肝脏最为重要。污染物在体内的代谢过程可分为两步，第一步是氧化还原和水解，这一代谢过程主要与混合功能氧化酶系有关;第二步是结合反应，一般经过一步或两步反应，原属活性的有毒物质就可能转化为惰性物质而起解毒作用。各种污染物在体内经生物转化后，经肾、消化管和呼吸道排出体外，少量经汗液、乳汁、唾液等各种分泌液排出，也有的通过皮肤的新陈代谢到达毛发而离开机体。不同的污染物对身体危害的临界浓度和临界时间都是不同的，只有当环境污染物在体内蓄积达到中毒阈值时，才会发生危害。 近年来连续不断的新型疾病，让我们不得不担心我们生活的环境是否还能让我们继续生存下去。据不完全统计，自1977年在扎伊尔出现的埃博拉出血热，到2003年中国出现的SARS，世界各地已经爆发了十多次疾病大流行，加上最近肆虐欧亚的禽流感，让人们忍不住要问：问何现在传染病爆发的频率如此之高呢?其中可能有几个原因。首先，人类活动造成了生态环境的改变。拥有大片热带雨林的南美洲和亚洲如今已难见到往昔的景象，而人类活动的破坏，被喻为“地球之肾”的湿的也受到了大量破坏。亚洲拥有世界上最多的人口，而由于经济发展与人口增长的不平衡，需要想土地索取大量的自然资源;而南美洲大量贫民窟也逐渐融入城市，这不可避免的导致各种疾病和瘟疫的发生。对1998年在马来西亚爆发的由尼帕病毒引起的疾病研究表明，这场疾病的爆发与砍伐森林密切相关。由于森林面积大量减少，食物不足，迫使狐蝠从世代栖息的森林迁移到农舍果园觅食，而马来西亚的很多养猪场和果园相邻，猪吃了被狐蝠污染的的果实，从而把致命的病毒带到人类社会。其次，人口流动使疾病传播速度加快。疾病很可能会随着人们的四处活动而传播。世界流感大流行被认为是世界历史上最大的瘟疫。其首发地是美国，随着第一次世界大战美国远征军带入法国而在法国大流行，次年1~5月传遍全球;还有2002年在我国广东首发的SARS，在短时间内大量传播，人的活动不能不说是一个很重要的原因。
镉和镉化合物引起的中毒有急性、慢性中毒之分。吸入含镉气体可致呼吸道症状，经口摄入镉可致肝、肾症状。镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的，主要通过食物、水和空气而进入体内蓄积下来。镉的吸收和代谢 镉的烟雾和灰尘可经呼吸道吸入。肺内镉的吸收量约占总进入量的25～40%。每日吸20支香烟，可吸入镉2～4ug。镉经消化道的吸收率，与镉化合物的种类、摄入量及是否共同摄入其它金属有关。例如钙、铁摄入量低时，镉吸收可明显增加，而摄入锌时，镉的吸收可被抑制。吸收入血液的镉，主要与红细胞结合。肝脏和肾脏是体内贮存镉的两大器官，两者所含的镉约占体内镉总量的60%。据估计，40～60岁的正常人，体内含镉总量约30mg，其中10mg存于肾，4mg存于肝，其余分布于肺、胰、甲状腺、睾丸、毛发等处。器官组织中镉的含量，可因地区、环境污染情况的不同而有很大差异，并随年龄的增加而增加。进入体内的镉主要通过肾脏经尿排出，但也有相当数量由肝脏经胆汁随粪便排出。镉的排出速度很慢，人肾皮质镉的生物学半衰期是10～30年。镉中毒的临床 镉及其化合物均有一定的毒性。吸入氧化镉的烟雾可产生急性中毒。中毒早期表现咽痛、咳嗽、胸闷、气短、头晕、恶心、全身酸痛、无力、发热等症状，严重者可出现中毒性肺水肿或化学性肺炎，有明显的呼吸困难、胸痛、咯大量泡沫血色痰，可因急性呼吸衰竭而死亡。用镀镉的器皿调制或存放酸性食物或饮料，饮食中可以含镉，误食后也可引起急性镉中毒。潜伏期短，通常经10～20分钟后，即可发生恶心、呕吐、腹痛、腹泻等症状。严重者伴有眩晕、大汗、虚脱、上肢感觉迟钝、甚至出现抽搐、休克。一般需经3～5天才可恢复。长期吸入镉可产生慢性中毒，引起肾脏损害，主要表现为尿中含大量低分子量蛋白质，肾小球的滤过功能虽多属正常，但肾小管的回收功能却减退，并且尿镉的排出增加。镉作业工人的肺气肿、贫血及骨骼改变也有报导，但这些改变与镉接触的确切关系尚不能肯定。国外也有报导接触氧化镉的工人前列腺癌发病率较高。
纵行为族，横行为周期族代表最外层电子数，周期代表电子层数。按着原子的质子数，进行排布就OK了~~
元素周期表的排列规律是依据元素原子的电子层数，以及最外电子层上的电子数目。电子层数相同的元素排列在同一横行，最外电子层上的电子数目相同的元素排列在同一纵行。详细资料如下：人类天生就有将凌乱的知识材料整理、组织、系统化的渴求。元素周期律的发现史充分展现了人们追求真理时不倦的探索精神和坚韧不拔的毅力。 十九世纪初，戴维用电解法和热还原法制得了钾、钠、镁、钙、锶、钡、硼和硅，并证明了那种黄绿色的气体是元素氯而不是所谓的“氧化盐酸”。戴维使元素的种类增加了九种。在这前后，法拉第的好友、曾与戴维竞选英国皇家学会主席的武拉斯顿制得了铑和钯；贝采里乌斯发现了铈、硒和钍；库特瓦用浓硫酸处理海藻灰母液，制得了单质碘；本生的老师斯特罗迈耶用烟怠还原氧化镉制得金属镉；首先合成并研究尿素的维勒用金属钾还原无水氯化铝，制得了纯净的金属铝；溴是用氯气氧化制得的。十九世纪上半叶，由于化学分析方法的丰富，人们还发现了钽、锇、铱、锂、钒、镧、铌、钌、铽、铒。及至本生和基尔霍夫创造光谱分析法，在1860年到1863年的四年间人们发现铯、铷、铊、铟四种元素，掀起了元素发现的又一个高潮。 到此，人们已经发现了63种元素。 在对物质、元素的广泛研究中，关于各种元素的性质的资料，积累日愈丰富，但是这些资料却是繁杂纷乱的，人们很难从中获得清晰的认识。整理这些资料，概括这些感性知识，从中摸索总结出规律，成为当时化学家面前一个急待解决的课题 道尔顿提出科学原子论之后，许多化学家都把测定各种元素的原子量当作一项重要工作，并逐渐明确了原子价（化合价）的概念。这样就使元素原子量与性质（包括化合价）之间存在的联系逐渐展露出来。早在1829年，德国化学家德贝莱纳就提出了“三元素组”观点。他把当时已知的54种元素中的15种，分成5组，指出每组的三种元素性质相似，而且中间元素的原子量等于较轻和较重的两个元素原子量之和的一半。例如钙、锶、钡，性质相似，锶的原子量大约是钙和钡的原子量之和的一半。氯、溴、碘以及锂、钠、钾等元素也有类似的关系。然而这样的关系即使是当时的54种元素也不能普遍适用，所以没有引起化学家们的重视。 1862年，法国矿物学家尚古多提出一个“螺旋图”的分类方法。他将已知的62种元素按原子量的大小顺序标记在绕着圆柱体上升的螺旋线上，这样某些性质相近的元素恰好出现在同一母线上。因此他第一个指出了元素性质的周期性变化。但是他没有区分主族和副族，一些性质迥异的元素，如硫和钛、钾和锰都跑到同一条母线上了。 两年内尚古多先后把有关的三篇论文、图表、模型送交巴黎科学院，都遭到了拒绝。直到元素周期律已被普遍接受的1889年，他的报告才得到出版。 1865年，英国工业化学家纽兰兹提出了“八音律”。他把当时已知的元素按原子量递增顺序排列成表： 发现元素的性质有周期性的重复，第八个元素与第一个元素性质相近，就好象音乐中八音度的第八个音符有相似的重复一样。纽兰兹这个表的前两个纵列相应于现代周期表的第二、三周期，但从第三纵列以后就不能令人满意了，有六个位置同时安置了两种元素，还有些顺序考虑到元素的性质而大胆地颠倒了，但并不恰当。纽兰兹没有充分估计到原子量值会有错误，更没有考虑到那些未被发现的元素应该预先留出空位。他只是机械地将元素按原子量大小的顺序连续地排列起来。结果锰和氮、磷、砷排成了性质相似的一排；钴和镍在氯、溴之间，也属于了卤素！——也只好由它们这样。这样做把事物内在的本质规律掩盖起来了。 当时纽兰兹的同行、英国化学家们普遍把八音律斥之为幼稚的滑稽戏，佛斯特教授甚至挖苦说：“为什么不按元素的字母顺序排列呢？那样，也许会得到更加意想不到的美妙效果。” 纽兰兹因而对理论问题的研究感到失望，转而研究制糖工艺。 从“三元素组”到“八音律”（期间包括多位化学家的探索）都从不同的角度，逐步深入地探讨了各元素间的某些联系，使人们一步步逼近了科学的真理。然而探索者的脚步却是歪歪斜斜、迂回曲折的，甚至成为冷眼旁观者的笑料。 在这些探索者中，迈耶尔第一个区分了主族和副族元素。 迈耶尔著述《近代化学理论》 尤利乌斯·洛塔尔·迈耶尔1830年8月19日出生于德国一位医生的家庭，从小就受医疗知识和医疗手段的熏陶。1854年他获得维尔兹堡大学医学博士学位。毕业后的迈耶尔发现自己对科学研究的兴趣比开业当医生要强烈得多。在他的导师、生理学教授卢德维希的鼓励下，迈耶尔转向研究生理化学，后来又在海德尔堡大学化学教授本生的指导下进行研究。本生对气体的研究启发迈耶尔于1856年完成了研究论文《血液中的气体》。文中指出，氧气在肺部被血液吸收的量与压力无关，这不是简单的溶解，而是因为氧与血液之间存在着较为松弛的化学结合力。同时，一氧化碳与血液之间存在着较强的化学结合力，所以一氧化碳能够排挤掉已经与血液结合的氧。 1859年迈耶尔担任布雷斯劳大学讲师期间，首先接受了严格的史学研究的训练，他重点研究了十九世纪上半叶的化学发展史，写成了《贝托雷和贝采里乌斯的化学理论》。这项研究使他对当时各种化学思想的交锋有了比较和鉴别。 1860年迈耶尔出席了卡尔斯鲁厄国际化学会议。在这第一次国际化学界的盛会上，30岁的迈耶尔听到了意大利化学家康尼查罗关于利用阿佛加德罗定律和原子热容定律测定原子量、分子量的论文，后来他又认真研究了康尼查罗散发的这篇论文，感到疑云顿消，接受了阿佛加德罗的分子论，并且认为这次会议将成为化学理论发展的一个转折点。这些认识促使他系统总结当时的化学理论，于四年后的1864年写成了著名的《近代化学理论》，宣扬了科学原子—分子论。这本书前后再版了五次，并被译成英文、法文和俄文。许多人正是通过这本名著，认识了分子论。 《近代化学理论》（第一版）的另一大贡献是发表了迈耶尔的第一张元素周期表。表中列出了28种元素，它们按原子量递增的顺序排列，周期性地分成6个族，这6族元素相应的化合价是4，3，2，1，1，2。化合价明显地呈现出周期性的变化，同族元素也明显地呈现出相似性。迈耶尔还计算了同族元素的原子量之间的差值，发现第二横排元素的原子量与第三横排相应元素原子量的差值几乎都是16，其他横排之间也有类似的规律。他对此很感兴趣。他还指出硅与锡之间有未发现的元素存在，它的原子量可能是。 四年后，在《近代化学理论》第二版中，迈耶尔发表了他的第二张元素周期表，新增加了24种元素和9个纵行，共计15个纵行，明显地把主族和副族元素分开了，这样就使过渡元素的特性区别于主族而独立地表现出来了，同时也避免了由于副族元素的加入而使同一主族元素的性质迥异。 1870年迈耶尔又发表了他的第三张元素周期表（见下图），重新把硼和铟列在表中,并把铟的原子量修订为。预留了一些空位给有待发现的元素，但是表中没有氢元素。同时发表的还有著名的《原子体积周期性图解》，图中描绘了固体元素的原子体积随着原子量递增而发生的周期性变化。一些易熔的元素（如Li、Na、K、Rb、Cs）都位于曲线的峰顶；而难熔的元素（如C、Al、Co、Pd、Ce）则位于曲线的谷底。迈耶尔吸取前人的研究成果，主要从化合价和物理性质方面入手独立地发现了元素周期律。 1895年4月11日，正在担任蒂宾根大学校长的迈耶尔去世。讣文高度评价他的名著《近代化学理论》：“在开始出版这本书时，并不感到她特别出色，但是随着岁月的增长，这本书对于化学家们产生愈来愈大的影响。这本书从小册子终于发展成为堂堂巨著。在物理化学这门学科建立以前，这本书一直被认为是化学基础理论的代表作。” 门捷列夫提出元素周期律 与迈耶尔相似，以先行者提供的借鉴为基础，门捷列夫通过自己顽强的努力，于1869年2月编成了他的第一张元素周期表。1869年3月18日，俄国化学会举行学术报告会，门捷列夫因病未能出席，他委托他的同事、彼得堡大学化学教授门许特金代他宣读他的论文《元素性质和原子量的关系》。在论文中，他指出： (1)按照原子量大小排列起来的元素，在性质上呈现明显的周期性变化。 (2)化学性质相似的元素，或者是原子量相近（如Pt，Ir，Os），或者是依次递增相同的数量（如K，Rb，Cs）。 (3)各族元素的原子价（化合价）一致。 (4)分布在自然界的元素都具有数值不大的原子量值，具有这样的原子量值的一切元素都表现出特有的性质，因此可以称它们是典型的元素。 (5)原子量的大小决定元素的特征。 (6)应该预料到许多未知元素将被发现，例如排在铝和硅后面的、性质类似铝和硅的、原子量位于65～75之间的两种元素。 (7)当我们知道了某些元素的同类元素的原子量后，有时可借此修正该元素的原子量。 (8)一些类似的元素能根据其原子量的大小被发现出来。 正如门捷列夫所指出的，周期律的全部规律性都表述在这些原理中。其中最主要的是元素的物理和化学性质随着原子量的递增而做着周期性的变化。 他的卓见没有立即被接受。他的老师、俄国化学家齐宁甚至训诫他是不务正业。在这种压力下，门捷列夫没有象纽兰兹那样伤心地放弃对新理论的研究，他不顾名家的指责和嘲笑，继续为周期律的揭示而奋斗。经过两年的努力，1871年他发表了关于周期律的新论文。文中他果断地修正了前一个元素周期表。例如在前一表中，性质类似的各族是横排，周期是竖排；而在新表中，族是竖排，周期是横排，这样各族元素化学性质的周期性变化就更为清晰。同时他象迈耶尔那样，将那些当时性质尚不够明确的元素集中在表格的右边，形成了各族元素的副族。在前表中为尚未发现的元素留下的4个空格，在新表中则变成了6个。 门捷列夫深信他所发现的周期律是正确的。他以周期律为依据，大胆指出某些元素的原子量是不准确的，应重新测定。例如当时公认金的原子量为，按此，在周期表中，金应排在锇、铱、铂（当时认为它们的原子量分别是，，）的前面。而门捷列夫根据金的性质认为金在周期表中应排在这些元素的后面，所以它们的原子量应重新测定。重新测定的结果是：锇为，铱为，铂为，金为。实验证明了门捷列夫的意见是对的。又例如，当时铀公认的原子量是116，是三价元素。门捷列夫则根据铀的氧化物与铬、钼、钨的氧化物性质相似，认为它们应属于一族，因此铀应为六价，原子量约为240。经测定，铀的原子量为，再次证明门捷列夫的判断正确。基于同样的道理，门捷列夫还修正了铟、镧、钇、铒、铈、钍的原子量。 门捷列夫对于各种元素的单质和化合物的化学性质十分了解，并清楚多种原子量的测定方法，这些知识使他对周期律怀有坚定的信念。而他在周期表中留下空位，并详细预言尚未发现元素的种种性质，则是他在揭示元素周期律的道路上迈出的最出色、最具胆略的一步。 预言的元素被发现 1875年，法国化学家布瓦博德朗在分析比里牛斯山的闪锌矿时发现一种新元素，他将新元素命名为镓，以表达他对他的祖国法兰西的热爱，并把测得的关于镓的主要性质公布了。不久他收到了门捷列夫的来信，门捷列夫在信中指出：关于镓的比重不应该是，而是。当时布瓦博德朗很疑惑，他是唯一手里掌握金属镓的人，门捷列夫是怎样知道镓的比重的呢？1876年9月，布瓦博德朗重作了实验，将金属镓提纯，重新测定，结果镓的比重确实为（现代值为），这结果使他大为惊奇。他认真地阅读了门捷列夫的周期律论文后，感慨地说：“我没有什么可说的了，事实证明了门捷列夫这一理论的巨大意义。” 镓是用光谱分析法发现的 镓的发现是化学史上第一个事先预言的新元素被发现，它雄辩地证明了门捷列夫元素周期律的科学性。1880年瑞典的尼尔森发现了钪，1885年德国的文克勒发现了锗。这两种新元素与门捷列夫预言的类硼、类硅也完全吻合，门捷列夫的元素周期律再次经受了实践的检验。 预言被证明极大地鼓舞了门捷列夫。1889年，门捷列夫应邀参加伦敦化学会举办的法拉第演讲会，他在关于周期表的报告中说道：“我预见到某些新元素的存在，在这里我提供一个例子，虽然至今我对它了解得还不太透彻。包括汞、铅、铋在内的第六周期元素中，我设想有一个与碲相类似、应排在碲下面的元素存在，可以把它叫做‘类碲’。” 果然，‘类碲’又在1898年被居里夫人发现，她为了纪念她的祖国波兰，把这种世界上首次通过追踪放射性而发现的元素命名为钋。钋的性质与门捷列夫预言的‘类碲’的性质也是一致的。 化学元素周期律是自然界的一条客观规律。它揭示了物质世界的一个秘密，即这些似乎互不相关的元素间存在相互依存的关系，它们组成了一个完整的自然体系。从此新元素的寻找，新物质、新材料的探索有了一条可遵循的规律。元素周期律作为描述元素及其性质的基本理论有力地促进了现代化学和物理学的发展。 门捷列夫为元素周期律的揭示做出了卓越的贡献。他的出色之处是敢于对当时公认的原子量提出质疑，并大胆地给未发现元素预留空位，还准确地预言了这些元素的性质。对此他自己曾评价到： “定律的确证只能借助于由定律引申出来的推论。这种推论，如果没有这一定律便不能得到和不能想到，其次才是用实验来检验这些推论。因此我在发现了周期律之后，就多方面引出如此合乎逻辑的推论，这些推论就能证明这一定律是否正确，其中包括未知元素的特征和修改许多元素的原子量。没有这种方法就不能确证自然界的定律。不论法国人所推崇为周期律发现人的尚古多也好，英国人所推崇的纽兰兹也好，另一些人认为的周期律创始人迈耶尔也好，都没有象我从最初（1869年）起就做的那样，敢于预测未知元素的特性，改变‘公认的原子量’，或一般说来，把周期律认做是一个自然界中结构严密的新定律，它能够把散乱的材料归纳起来。” 从这段话可以看出，门捷列夫当时就将各元素的性质、周期律、推论和实验验证看成一体，他自觉或不自觉地具有普遍联系的辩证思想。他提出周期律运用的是综合归纳的方法，而他验证周期律用的却是演绎推理的方法。 1882年，门捷列夫与迈耶尔共同作为元素周期律的发现人获得了英国皇家学会的最高荣誉——戴维奖章。五年后，英国皇家学会将同样的荣誉颁发给它自己的会员——纽兰兹，以表彰他的“八音律”对周期律的揭示所起的承前启后的作用。 门捷列夫小传 继十六位哥哥、姐姐之后，门捷列夫于1834年2月8日出生于俄国西伯利亚的托波尔斯克市。他父亲是位中学校长。在他出生后不久，父亲双眼因患白内障而失明，一家的生活全仗着他母亲经营一个小玻璃厂而维持着。1847年双目失明的父亲又患肺结核而死去。意志坚强的母亲不管生活多么困难，坚持让孩子们接受了学校教育。 1825年12月，俄国十二月党人发动反对沙皇的武装起义。新登基的沙皇尼古拉一世镇压起义后，将许多革命者流放到西伯利亚。一位爱好自然科学的被流放者和门捷列夫的姐姐结了婚。这使儿童时期的门捷列夫就接触了自然科学知识。 门捷列夫读小学时，对数学、物理、历史课程感兴趣，对语文、尤其是拉丁语很讨厌，因而成绩不好。他特别喜爱大自然，曾同他的中学老师一起作长途旅行，搜集了不少岩石、花卉和昆虫标本。他善于在实践中学习，中学的学习成绩有了明显的提高。 中学毕业后，他母亲决心要让这最小的儿子象他父亲那样接受高等教育。于是她变卖了工厂，经过2千多公里艰辛的马车旅行来到了彼得堡。因为门捷列夫不是出身于豪门贵族，又来自边远的西伯利亚，彼得堡的一些大学拒绝他入学。好不容易，门捷列夫考上了医学外科学校，然而当他第一次观看到尸体时，就晕了过去。他只好改变志愿，通过父亲的同学的帮忙，进入了亡父的母校——彼得堡高等师范学校物理数学系。那时的师范学院里有一些学识渊博的教授，化学家伏斯克列辛斯基的教学和研究工作尤其鼓舞了这位年轻的大学生。门捷列夫的天才在这里获得了迅速和多方面的发展。 母亲终于实现了愿望。她在彼得堡陪着门捷列夫度过了最后的两年。在门捷列夫就要毕业、马上能够回报母亲的时候，母亲却带着对他的祝福走完了艰辛的一生。门捷列夫永远忘不了这最悲痛的时刻。他后来在一部有关溶液的著作的前言中写下了这样一段话： “这部著作是一个小儿子献给母亲的纪念品。为了使这个儿子能得到很好的科学教育，她曾经耗尽了最后的精力。临终时，她还说，‘不要幻想，要坚持工作，耐心地寻求科学的真理吧。’——我将永远记着母亲临终的遗言。” 1855年以优异的成绩从学校毕业后，门捷列夫先后到过辛菲罗波尔、敖德萨担任中学教师。在教师的岗位上他并没有放松自己的学习和研究。1856年他又以突出的成绩通过化学学位的答辩。他刻苦学习的态度、钻研的毅力以及渊博的知识得到老师们的赞赏，彼得堡大学破格地任命他为化学讲师，当时他年仅22岁。 在彼得堡大学，门捷列夫任教的头两门课程是理论化学和有机化学。当时流行的教科书几乎都是大量关于元素和物质的零散资料的杂乱堆积。怎样组织才能讲好课？门捷列夫下决心考察和整理这些资料。 1859年他获准去德国海德尔堡本生实验室进行深造。两年中他集中精力研究了物理化学。他运用物理学的方法来观察化学过程，又根据物质的某些物理性质来研究它的化学结构，这就使他探索元素间内在联系的基础更宽阔和坚实。 因为他恰好在德国，所以有幸和俄国化学家一起参加了在德国卡尔斯鲁厄举行的第一届国际化学会议。会上各国化学家的发言给了门捷列夫以启迪，特别是康尼查罗的发言和小册子。门捷列夫是这样说的：“我的周期律的决定性时刻是在1860年，我参加卡尔斯鲁厄代表大会。在会上我聆听了意大利化学家康尼查罗的演讲，正是他发现的原子量给我的工作以必要的参考材料，……而正是当时，一种元素的性质随原子量递增而呈现周期性变化的基本思想冲击了我。”从此他有了一个目标，并为此付出了艰巨的劳动。 从1862年起他对283种物质逐个进行分析测定，这使他对许多物质和元素的性质有了更直观的认识。他重新测定一些元素的原子量，因而对元素的这一基本特征有了深刻的了解。他对前人关于元素间规律性的探索工作进行了细致的分析。 1867年，担任了彼得堡大学化学系主任的门捷列夫着手编写一本化学基础知识教科书——《化学原理》。物质种类繁多，怎么分类呢？他先后研究了根据元素对氧和氢的化合关系所作的分类；研究了根据元素电化序所作的分类；研究了根据化合价所进行的分类，特别研究了根据元素的综合性质所进行的元素分类。 他坚信元素原子量是元素的基本特征，同时发现性质相似的元素，它们的原子量并不相近。相反，一些性质不同的元素，它们的原子量反而相差较小。他紧紧抓住原子量与元素性质之间的关系作为突破口，反复测试，不断思索。他在每张卡片上写出一种元素的名称、原子量、化合价、化合物的化学式和主要的性质。就象玩一副别具一格的元素纸牌一样，他反复排列这些卡片，终于发现每一行元素的性质，尤其是元素的化合价，都在按原子量的增大而逐渐变化，周而复始，也就是说元素的性质随原子量的增加而呈周期性的变化。第一张元素周期表就这样产生了。 随着周期律广泛被承认，门捷列夫成为闻名于世的卓越化学家。各国的科学院、学会、大学纷纷授予他荣誉称号、名誉学位以及金质奖章。具有讽刺意义的是，在封建王朝的俄国，科学院推选院士时，竟以门捷列夫性格高傲有棱角为借口，把他排斥在外。后来因门捷列夫不断地被选为外国的名誉会员，彼得堡科学院才被迫推选他为院士，但门捷列夫拒绝加入科学院，从而出现俄国最伟大的化学家反倒不是俄国科学院成员的怪事。 门捷列夫除了发现元素周期律外，还研究过气体定律、溶液化学理论、气象学、石油工业、农业化学、无烟火药、度量衡，在这些领域他都能辛勤劳动、大胆探索。1887年发生日食的时候，为了观察天象的变化，他不顾家人和朋友的劝阻，一个人乘着气球上升到空中。这个气球被风刮到很远的地方才降落下来，许多人替他捏了一把汗。他这种为科学不顾生命危险的精神鼓舞了许多俄罗斯青年。 他还热爱文学艺术，每晚阅读文艺作品。他的夫人波波娃善于绘画，他们家里挂了许多著名科学家的画像，都出于他夫人的手笔。他们的家庭生活是美满的，一共有六个儿女。 象任何伟人一样，门捷列夫也不可能不犯错误。1903年快七十岁的时候，他又预言了Newtonium和Coronium两种元素。他说：“当我在1869年设计元素周期表的时候，曾经设想存在着比氢还要轻的元素，但当时没有来得及认真思考，现在要发展这一思想。”他预言Newtonium位于氢的上方，原子量约为；而Coronium则应该是能在日晷中找到的新元素，它的原子量约为。他产生这种想法可能是受了两方面的影响：第一，这时周期表中出现了新的一族稀有气体元素，于是他想预言“超轻稀有气体元素”的存在；第二，当时“以太”（ether）理论风行，认为“以太”可能是另一种稀有气体元素，它非常轻、运动速度非常快。 另外，周期表中Co和Ni、Te和I的位置与它们原子量大小顺序的矛盾令门捷列夫不解，他一直怀疑是原子量测定有错误。这些问题只有在莫斯莱提出原子序数的概念，人们认识了原子核内部的结构之后，才能得到解决。 热爱真理的科学家，常常同时热爱正义和民主。1890年，彼得堡大学当局秉承反动沙皇的旨意，加紧压迫校内的民主运动，门捷列夫和其他正直的教授向学校当局提出了抗议，眼见抗议无效他愤而辞职。五年后，为了敷衍社会的公愤和舆论的谴责，沙皇政府才不得不请门捷列夫担任国家度量衡局的局长。他通过度量衡标准的鉴定和检查，把自己的科学知识贡献给俄罗斯的工业生产。他在度量衡局一直工作到他光辉生命的最后一天。 1907年2月2日，这位享有世界盛誉的俄国化学家因心肌梗塞与世长辞，那一天距离他的73岁生日只有六天。 他的名著、伴随着元素周期律而诞生的《化学原理》，在十九世纪后期和二十世纪初，被国际化学界公认为标准著作，前后共出了八版，影响了一代又一代的化学家。
厌氧氨氧化工艺已经广泛应用于侧流处理，但在主流条件下应用时，尚存在一定难度。在主流应用时，需要先对污水进行预处理，消除碳、磷的影响，然后再通过控制温度、溶解氧等因素来保障厌氧氨氧化过程的有效进行。影响厌氧氨氧化在主流工艺中应用的因素包括温度、pH和进水C/N等，还需考虑污泥形态、NOB抑制等问题，以保证主流工艺运行的稳定性。此外，厌氧氨氧化在侧流条件下的启动及主流条件时的稳定运行，均需通过多因素控制来实现。厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation，Ana-mmox)的发现为污水脱氮提供了一种新的方式。与传统的硝化/反硝化脱氮工艺相比，Anammox可以减少100%的有机碳源投加量，降低60%的曝气量，产泥量也会减少90%。这些优势吸引了国内外大量科研人员对其进行研究，进而推动了以Anammox为基础的脱氮工艺的发展，特别是在垃圾渗滤液、污泥消化液、工业废水等侧流城市废水处理中均取得了较好的效果。与侧流相比，城市污水主流具有更低氨氮质量浓度(9～67mg/L)，更低运行温度(冬季10～16℃)的特点。这意味着，在主流条件下氨氧化菌(AOB)的生长速率比亚硝酸盐氧化菌(NOB)低;同时，游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)对NOB的抑制将不复存在。NOB的增殖会导致大部分的氨转化为NO3-，而非N2，不能提高污水中总氮的去除率。而且，城市污水中的有机物会促进异养微生物的增殖，在有机物存在时，厌氧氨氧化菌(AnAOB)的生长速率比异养菌慢，从而抑制了AnAOB的生长，进而影响污水处理效果。此外，在城市污水处理过程中，温度、氮浓度、有机物浓度等因素随季节而变化，也会影响工艺性能。因此，将Anammox应用于城市污水主流处理工艺时，常需要对污水进行前处理。1前处理方式及作用城市污水中通常混杂有泥沙、悬浮物、有机物等物质，前两者会对污水处理厂的管路、构筑物造成影响，而有机物会促进异养菌的增殖，从而影响Anammox工艺的性能。此外，污水中的磷也会抑制AnAOB。研究表明，当水中磷>620mg/L时，颗粒污泥和悬浮污泥的比厌氧氨氧化活性(SAA)会明显受到抑制。Anammox工艺有能源回收甚至产能的潜力，可以通过多级碳氮磷分离，分别对各物质进行处理，实现资源的高效回收。因此，为了保证AnAOB更好地生长繁殖，同时实现碳、磷等资源和能源的回收，需要对城市污水进行碳氮磷分离。Anammox在侧流应用时，其进水常为污泥厌氧消化液，当采用两段式部分亚硝化/厌氧氨氧化(partial nitritation Anammox，PN/A)工艺(见图1)时，原水先进入硝化反应器，通过控制硝化反应器的运行条件，实现短程硝化。图1两段式Anammox工艺经过沉淀池后，清液进入厌氧氨氧化反应器，出水回到城市污水主流。而主流Anammox的进水需通过格栅、沉砂池常规处理后，再进行预处理，即碳氮磷分离(见图2)，或采用侧流富集、主流强化的方式(见图3)，通过厌氧氨氧化菌的补给，确保处理效果。图2预处理的主流Anammox工艺图3Strass污水处理厂Anammox工艺碳捕捉可以采取多种方式。XiaojinLi等用混合厌氧反应器对进水进行厌氧预处理，去除了92%的COD，使PN/A进水COD为22mg/L。但混合厌氧反应器中会积累硫酸盐还原菌，将进水中的硫酸盐还原为硫化物。硫化物一方面会对微生物直接造成毒理影响，另一方面可以作为反硝化细菌的电子受体，影响Anammox性能。等将城市污水进行初沉后，接入好氧SBR反应器(12L，SRT为1d)以去除COD，结果表明，出水NH4+-N为(21±5)mg/L，残余总COD为(69±19)mg/L，COD去除率达到80%以上。也有研究认为，可以联合2种处理方式，即污水在进入厌氧消化段之前，先通过低污泥停留时间(SRT)的好氧段，实现产甲烷的最大化。荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂采用A-B工艺设计，BOD在A段(HRT=1h，SRT=)中通过高负荷反应器去除，使污水中大部分碳转化进入污泥，以得到最大化的产甲烷量。另外，采用短程反硝化耦合Anammox工艺处理实际生活污水时，短程反硝化不仅可以消耗污水中的有机物，还能将NO3-还原为NO2-，满足Anammox的进水要求。预先将污水中的磷进行去除或回收，能使后续Anammox工艺取得更好的脱氮效果，常用的方法有生物除磷和化学除磷。生物除磷是利用聚磷菌对原水中的磷进行去除，化学除磷则采用投加FeCl3、AlCl3等化学除磷药剂的方法，将磷从污水中沉淀分离。荷兰鹿特丹Dokhaven污水处理厂的工艺流程中，在A段投加FeCl3，有效地将进水中的磷降低为1mg/L，为B段的Anammox工艺创造了有利条件。2主流Anammox的应用及其影响因素在世界范围内，以Anammox为基础工艺的污水处理厂超过110座，其中约75%用于侧流城市污水处理。尽管已有Anammox主流应用的实际案例，但多数需要进一步优化。直接应用以Anammox为基础工艺的方法处理城市废水，依然面临着进水氨氮浓度低、处理温度低、进水水质波动、能否长期稳定运行的挑战，因此，仍需做进一步的研究。表1列出了不同条件下(温度、pH、C/N等)不同反应器中主流Anammox的脱氮性能，用以比较不同因素对Anammox工艺运行的影响。表1主流Anammox的研究与应用温度城市污水主流温度一般为10～20℃左右，低于AnAOB(25～40℃)生长的最适宜温度，这会影响Anammox的性能。在PN/A工艺中，短程硝化段也会受到温度的影响，这是因为AOB在低温条件下活性会受到抑制，降低氨氮的转化率，并且AOB的活化能高于NOB，导致NO2-的积累不足，无法为Anam-mox反应提供足够的底物。然而，有研究发现，当Anammox由高温(30℃)向低温(10℃)变化时，AnAOB优势菌属由转变为，说明某些AnAOB可以在低温下进行有效的Anammox过程。等在21～23℃条件下，成功运行了一段式短程硝化厌氧氨氧化MBBR反应器，并进一步降低温度，在℃的条件下，通过批次试验证明AnAOB也具有较强的活性〔NRR=40g/(m3•d)〕，而低温对短程硝化的影响更为显著，从而提出AOB的低活性是抑制PN/A低温运行的原因，这可以通过两段式PN/A进行改善。等采用SBR反应器进行一段式PN/A试验，控制温度由29℃阶梯式递减至℃，发现在15～℃时，反应器脱氮性能的弱化程度更为显著，说明温度线性变化时，微生物的活性将发生复杂的变化，这与等的试验结果相一致。另外，等在研究中发现，随着温度的降低，AnAOB最适宜的pH范围减小，即在低温条件下，适当地提高pH可以提高Anammox工艺的脱氮效率。有机物有机物的影响一般认为，有机物会促进异养微生物的增殖，这些微生物会占据AnAOB生存空间，从而影响脱氮性能。但不同的有机物对Anammox的影响不同。研究发现，甲醇、乙醇等醇类会抑制Anammox过程;葡萄糖、甲酸盐等对其性能不会造成影响;而乙酸盐、丙酸盐不仅不影响，还可以被AnAOB利用。如能够以乙酸作电子供体，可以利用丙酸。总而言之，有机物对Anammox的抑制与促进尚需进一步研究，这对Anammox在主流工艺中的应用具有重要意义。碳氮比的影响对于全程自养脱氮工艺，在进水C/TN<时，可以获得较好的脱氮性能，也有认为为适合Anammox工艺的C/N〔。当调整C/N在最佳范围之内时，可以保证系统长期处于稳定状态。但有研究发现，在较高的C/N条件下也可能实现反应器的启动与正常运行。等在一段式PN/AMBBR反应器中，考察了不同的C/NH4+-N对反应器脱氮性能的影响。结果表明，当进水C/NH4+-N升高至时，脱氮效果明显下降。但实验也发现，氮去除负荷并非随着C/NH4+-N的升高而绝对降低，如第2阶段与第1阶段相比，C/NH4+-N上升，但氮去除负荷增加，这可能与进水氨氮浓度足够高或C/NH4+-N尚低，还不足以影响系统的脱氮性能有关。等在1个中试MBBR反应器中发现了相似的现象，当C/TN由变为时，氮去除效率由35%下降至19%，而当C/TN为时，氮去除效率为40%。这说明在低温、低氨氮浓度的主流条件下，相较于侧流条件C/TN对系统脱氮性能的影响更大。所以，必须尽可能地降低主流污水中有机物含量。碳的去除碳的去除效果不仅关系到能否为AnAOB营造适宜的环境，还会影响能源的回收。在污水处理过程中去除含碳有机物，通常采用的方法有初沉池处理、化学强化初级处理、高负荷活性污泥法或几种方法的联合等。据文献报道，用高负荷活性污泥法对生活污水进行前处理，可部分去除水中的COD，从而得到低C/TN的出水。以之作为Anammox工艺的进水，能够确保较高的总氮去除效率〔(80±4)%〕。等在实验室运行条件下，采用UASB反应器处理城市污水，降低了水中COD的量，出水COD平均为61mg/L。以此出水作为Anammox为基础工艺的MBBR反应器进水，该反应器稳定运行了21个月。YandongYang等采用强化生物除磷反应器，在低HRT、低SRT的运行条件下，使污水COD从降至，保证了后续反应器的处理效果。溶解氧在PN/A系统里，一般认为溶解氧(DO)的存在会促进NOB的生长，其与AnAOB竞争底物，从而影响Anammox反应性能。XuemingChen等采用膜生物反应器分别处理模拟主流和侧流含氮废水，发现随氧表面负荷的增大，NOB的量均增加。但YandongYang等在主流条件下的研究中发现，保持一定的污泥浓度、适当地升高DO可以提高脱氮性能，当DO由增至时，氮去除负荷可提高到(m3•d)。另外，污泥的形态不同，对DO的适应能力也不尽相同。在颗粒污泥和生物膜中，好氧菌与厌氧菌会出现分层的情况，即好氧菌分布在外层氧气较多的部分，而厌氧菌分布在相对内层。主流条件下，水中的FA不足以抑制NOB的活性，特别是长期处在低氧条件时，NOB对氧的竞争要比AOB强，这也导致系统中更容易产生硝酸盐而非氮气。但等发现，不同属的NOB对氧的亲和力不同。DO较低时，硝化杆菌的活性弱于AOB，这为NOB的抑制提供了可能。不过，如何在启动阶段使硝化杆菌在菌群内占比最大，需要进一步研究。系统构成PN/A工艺的系统构成有一段式和两段式2种，在已投入生产的以PN/A为基础工艺的污水处理厂中，一段式占比近90%，其主要应用于侧流。一段式基建费用低，一氧化氮、一氧化二氮排放量少，可以降低对大气的污染程度。但一段式的运行通常受到DO和NO2-的影响，DO需控制在较低浓度;NOB消耗NO2-会造成Anammox过程底物不足。两段式是在2个反应器内分别进行短程硝化和Anammox过程，且只对短程硝化段进行曝气，Anammox可以在缺氧条件下运行，避免了NOB竞争NO2-。另外，在处理高氨氮废水时，两段式相对于一段式工艺运行成本较低，可以一定程度上补偿高基建投入。一段式PN/A在侧流上的应用已日渐成熟，但城市污水主流具有温度低、氨氮浓度低、氮负荷不稳定以及出水水质要求严苛等特征，因此其在主流上的应用将面临更大的挑战。两段式工程上应用相对较少，基建成本偏高等经济因素可能限制其在主流条件下的应用。3、Anammox在主流处理工艺中的稳定运行由于AnAOB生长速率比AOB慢，所以在PN/A启动阶段，AnAOB的富集是限制步骤。大多数Anammox工艺的启动是从适宜的温度和较高的氨氮浓度条件下开始的，第1座生产规模的厌氧氨氧化污水处理厂的启动进水为厌氧消化液。在实验室培养中，反应器多接种种泥，运行条件采用阶梯式递减的方式，逐渐稳定地降低温度和氨氮浓度，使AnAOB在不利的运行条件下有较强的活性。对于种泥接种，有研究人员提出了“生态农场”概念，即可以从“农场”中提取部分填料，用以反应器的快速启动。Anammox在主流水处理工艺中的稳定运行会受到污泥形态、DO、温度、pH等多种因素的影响。污泥形态不同，会造成微生物种类不同，进而影响主流工艺的稳定运行。等研究发现，悬浮污泥中AnAOB的量微乎其微，而在颗粒污泥中存在分层结构，即颗粒污泥的外层为AOB等好氧菌，内层包裹着AnAOB。同样，在生物膜上也会由表及里出现分层结构。此外，悬浮污泥不易在系统中持留，而颗粒污泥、生物膜有利于微生物在体系中的存留。这表明，生物膜和颗粒污泥在主流Anammox应用中更有优势。值得一提的是，当颗粒污泥粒径<400μm时，CandidatusJettenia在污泥中占主导地位，说明该属对于脱氮可能有重要的作用。等采用凝胶固定法固定微生物，其与颗粒污泥相比，可在短时间内快速提高氮去除负荷，该方法极大地促进了AnAOB在生理、生化等方面的研究。DO会促进NOB等异养微生物的增殖，为了维持运行稳定，一方面需对DO进行精确控制，另一方面需淘洗出以絮状形态存在的NOB污泥，在体系中仅留下颗粒形态的AOB、AnAOB，以降低异养微生物对工艺稳定性的影响。AnAOB在低温条件(10、20℃)下长期培养后，可以适应这一温度条件，但温度以及pH的变化会对稳定的体系造成冲击。温度影响效应会随温度的降低而越发明显，这表明在低温条件下，Anam-mox更易失稳。所以在工艺启动以及稳定运行阶段，温度应逐级阶梯式递减。此外，在低温条件下，适当地提高pH可以保持系统的性能。等认为，生物量越大，越有利于抵抗温度等不利条件的影响。可见，单因素的变化即会对Anammox性能造成影响。因此，为了更好地在主流工艺中维持Anam-mox过程，需要进行多因素控制，以充分保证系统的稳定性。4结论(1)厌氧氨氧化在污水主流处理工艺中应用的限制因素主要有低温、低氨氮浓度、较高的C/N以及NOB的生长等。将厌氧氨氧化应用于主流工艺时，通常需要通过预处理来进行碳氮磷分离，尽可能降低有机物和磷对Anammox过程的影响，同时实现资源和能源的回收。(2)厌氧氨氧化在主流工艺中的稳定运行，可以通过先在侧流条件下对厌氧氨氧化菌进行培养、增殖，获得一定量的Anammox生物量;相对稳定之后，再降低温度、进水氨氮浓度等;在温度、氨氮浓度逐梯度递减时，应合理控制梯度的大小和稳定时间。由于单因素的变化即会造成系统的失稳，因此，通过温度、pH等多因素控制可以维持更好的主流Anammox稳定性。(3)当今Anammox在污水主流工艺中的应用多为一段式PN/A系统，颗粒污泥、生物膜相对于絮状污泥更适宜AnAOB在系统中的生长和持留，也具有更强的耐冲击性。因此，主流厌氧氨氧化的发展应着重于采用这2种污泥形式。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：
在厌氧氨氧化过程中,羟胺和肼作为代谢过程的中间体.和其它浮霉菌门细菌一样,厌氧氨氧化菌也具有细胞内膜结构,其中进行氨厌氧氧化的囊称作厌氧氨氧化体(anammoxozome),小分子且有毒的肼在此内生成.厌氧氨氧化体的...
摘 要 厌氧消化技术能够实现废弃物污染防治和综合利用的双重目标，是有机固废处理与处置的趋势。对厌氧消化技术处理有机固废的微生物学机理、因素以及消化工艺的进展进行了综述。 关键词 厌氧消化 有机固体废物 两相消化 有机固体废物通常是指含水率低于85%～90%可生化降解的有机废物,它们一般具有可生化降解性。这些废物中蕴含着大量的生物质能,有效利用这类生物质能源,对实现环境和的可持续发展具有重要意义。 有机固体废物处理的很多。由于有机固废的可生化降解性高，利用生物技术处理有机废物具有潜在优势。生物处理法包括好氧堆肥法和厌氧消化法。近几年来，欧洲各国纷纷将目光投向厌氧消化，兴建有机固废厌氧消化处理厂，日本等国也先后建设了有机固废厌氧消化处理示范工程。但在国内，尽管早有小型沼气池的，高浓度有机污水及污泥处理中也普遍采用厌氧消化的工艺，但应用于固废处理领域的实践很少。因此，很有必要针对国内的实际情况，对有机固废的厌氧消化进行系统研究。1 厌氧消化机理 在研究方面，国内外一些学者对厌氧发酵过程中物质的代谢、转化和各种菌群的作用等进行了大量的研究，但仍有许多需进一步探讨。对厌氧消化的微生物学认识，经历了一个由肤浅到逐渐完善的过程。20世纪30年代，厌氧消化被概括地划分为产酸阶段和产甲烷阶段，即两阶段理论。70年代初Bryantlzgl等人对两阶段理论进行了修正，提出了厌氧消化的三阶段理论，突出了产氢产乙酸菌的地位和作用。与此同时，Zeikuslao等人提出了厌氧消化的四类群理论，反映了同型产乙酸菌的作用。该理论认为厌氧发酵过程可分为四个阶段，第一阶段（水解阶段）：将不溶性大分子有机物分解为小分子水溶性的低脂肪酸；第二阶段（酸化阶段）：发酵细菌将水溶性低脂肪酸转化为H2、CH3000H、CH3CH2OH等，酸化阶段料液pH值迅速下降；第三阶段(产氢产乙酸阶段)：专性产氢产乙酸菌对还原性有机物的氧化作用，生成H2、HCO3－、CH3COOH。同型产乙酸细菌将H2、HCO3－转化为CH3COOH，此阶段由于大量有机酸的分解导致pH值上升；第四阶段(甲烷化阶段)：产甲烷菌将乙酸转化为CH4和CO2，利用H2还原CO2成CH4，或利用其他细菌产生甲酸形成CH4。无论是三阶段理论，还是四类群理论，实质上都是对两阶段理论的补充和完善，较好地揭示了厌氧发酵过程中不同代谢菌群之间相互作用、相互影响、相互制约的动态平衡关系，阐明了复杂有机物厌氧消化的微生物过程。 2 厌氧消化影响因素 底物组成 研究发现不同底物组成，其可生化降解性大不相同（5%～90%）。Borja等研究了不同底物组成和浓度的有机固废的厌氧消化过程，认为在其他条件相同时沼气产量相差很大，甚至达到65％。这个结果与Jokela等的研究所得基本一致。另外，底物组成不同,在发酵过程中的营养需求与调控也不同。对于像以秸秆为主的底物，须补充N源的营养，以达到厌氧消化适宜的C/N比。国内外很多机构开展了生活垃圾、污泥及畜禽粪便联合厌氧消化产沼的研究。联合发酵可以在消化物料间建立起一种良性互补，从而提高产气量，而且仪器设备的共享在提高经济效益方面的作用也是非常明显的。Kayhanian评估了以城市固体垃圾生物可降解部分为底物的高固体厌氧消化示范试验。结果表明,美国典型B/F(可降解垃圾与总物料之比)的垃圾缺乏活跃而又稳定降解所需要的宏量或微量元素,若补充以富含营养的污泥和畜禽粪便,可以提高B/F，大大提高产气率并增加过程的稳定性。国内在这方面的研究仅限于实验室水平，未见相关工程应用的报道。 温度 有机固废厌氧消化一般在中温或高温下进行,中温的最佳温度为35℃左右,高温为55℃左右。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF)，对比了单相式和两相式反应器的处理效果，发现在传统单相式反应器中高温(55℃)比常温(35℃)消化的甲烷产量仅提高7％；RDF粒径从降至在中温消化下对甲烷产量无明显影响，但当反应条件转变为高温消化时甲烷产量可提高14％。高温消化可以比中温消化有更短的固体停留时间和更小的反应器容积。然而高温消化所需热量多,运行也不稳定。最近有研究表明厌氧消化在65℃时水解活性可进一步提高。还有将超高温水解作为一个专门的反应器，对厌氧消化进行处理研究。 高温可以比中温产能多，但高温需要更多的能量，在实际情况中加热所需的能量往往与多产出的能量差不多。虽然沼气产量和生物反应动力学都表明高温消化更有优势，但理想的条件决定于底物类型和使用的系统情况。 pH值 产甲烷菌对pH值的要求非常严格，pH值的微小波动有可能导致微生物代谢活动的终止。在发酵初期由于产生大量有机酸，若控制不当容易造成局部酸化，延长发酵周期，进而破坏整个反应体系。研究发现pH值为～范围内，水分含量为90%～96%时产甲烷速率较高；pH值低于或高于时，产甲烷菌可能会停止活动。 一般说来酸化相对保持略偏酸性,产甲烷相需要略偏碱性,但没有一个绝对合适的量,只需系统能够保持稳定高效便是最佳状态。pH值是厌氧消化过程的重要监测指标和控制参数。 抑制 厌氧消化过程中抑制作用非常普遍，包括pH抑制、氢抑制、氨抑制、弱酸弱碱抑制、长链脂肪酸(VFA)抑制等。 许多学者都研究了厌氧消化中氨抑制的问题。当氨氮浓度从740mg/L至3 500mg/L时，葡萄糖降解速度急剧下降，可以认为氨积聚对糖酵解过程有一定的抑制作用。Sung等研究了以有机固废为底物的常温厌氧消化过程中氨氮浓度对甲烷产气量的影响，常温消化当总氨氮浓度(TAN)从依次升至、、、时，反应器内呈现慢性抑制的现象。TAN为或时，甲烷产量分别降低39％和64％。Fujishima等研究了常温下污泥含水率对厌氧消化的影响，发现污泥的含水率低于91％时甲烷产量减少，这主要由于系统中高氨含量对氢营养甲烷菌的抑制作用。 Salminen指出渗滤液回流与pH值调节相结合可以降低酸积累的抑制效应，加速消化降解速率。然而当系统中活性产酸菌和产甲烷菌数量较少时，回流渗滤液会引起VFA积聚。Clarkson和Xiao对废报纸进行厌氧消化的研究发现，水解反应是其中限制性步骤，高浓度的丙酸盐对其具有抑制作用。 搅拌 当消化底物为固态时，水解通常成为整个反应的限制性阶段。很多经典中强调了消化过程中应充分混和搅拌以促进反应器中酶和微生物的均匀分布。然而近年来有试验表明降低搅拌程度可以提高反应器的效率。Vavilin .常温消化下搅拌强度的，试验表明当有机负荷偏高时，搅拌强度加大会导致反应器运行失败，低强度搅拌是消化过程顺利完成的关键；当有机负荷偏低时，搅拌强度对反应无明显影响。由此Vavilin .提出搅拌阻碍反应器中甲烷区形成的假设，认为甲烷区的形成对抵抗酸化过程中产生的抑制起重要作用。在此基础上他提出了均质柱形反应器的二维分布式模型（2D distributed models），模型基于以下假设：在维持产甲烷菌繁殖代谢处于较优水平的前提下，反应器中甲烷区所占空间存在一个最小值。通过对消化过程的模拟，认为有机负荷高时，反应初始阶段甲烷区与产酸区在空间上分离是固废物转化为甲烷的关键因素，而初始阶段甲烷区中生物量的多少则是这些活性区保留的决定性因素。此时如果高强度搅拌，甲烷区由于VFA的抑制作用会逐渐萎缩直至消失。然而当有机负荷偏低时，大部分甲烷区均能幸存并逐步扩大到整个反应器。 Stroot等学者认为剧烈搅拌会破坏微生物絮团的结构，从而打乱了厌氧体系中有机体间的相互关系。一个连续运转的消化器在启动阶段应逐步增大有机负荷以避免运转失败。当产甲烷阶段是限制性反应时高强度搅拌并不合适，因为产甲烷菌在这种快速水解酸化的环境中很难适应，因此在启动阶段应采取适量搅拌。如果水解阶段为限制性反应，此时反应器内底物浓度较大，高强度搅拌对水解起促进作用。因此为达到有机物厌氧转化的最佳条件，应综合考虑搅拌所带来的积极和负面影响。 预处理 根据现有的研究发现,固体厌氧消化的速度较慢,对固体废物采用物理法、化学法、生物法等预处理可以提高甲烷产气量。Liu等人通过对消化底物进行240℃的蒸汽热处理5分钟，使甲烷产气率提高一倍，最终的甲烷产量增加40％。木质素和纤维素由于其本身结构，是公认的难降解物质，也是很多厌氧消化过程中的限制性因素。Clarkson等对废报纸进行厌氧消化研究，发现碱预处理可以显著提高废纸的可生物降解性，但延长浸泡时间或增大反应温度并不能提高转化率。 Hartmann等在传统的厌氧反应器前端设计了一个生物活性反应器，对厌氧消化进行预处理研究。该反应器用于68℃对底物进行超高温水解，这种反应器分离的设计是为了更大程度降解有机物为VFA，从而获得更高的产气量，同时超高温反应器可以有效去除氨的影响。结果表明VS去除率为78～89％，产气量640～790mL/g。超高温反应器中氨负荷降低7％。 对固态厌氧消化底物的物理和化学预处理研究较多，对生物预处理的研究则较少。Peter等从高温反应器中分离到能分解有机固体废物的嗜温微生物,用该微生物对污水污泥进行预处理,在1～2d内近40%的有机物被分解,而且与没有经过该预处理相比,厌氧消化过程中沼气产量提高50%；Ejlertsson研究表明，在消化开始阶段进行间歇曝气能有效去除易降解的固废，克服高浓度VFA带来的抑制；Mshandete等研究了纸浆厌氧发酵系统中，启动阶段进行9h堆肥预处理后甲烷产量提高26%；Katsura和Hasegawa进行了类似的预处理研究，对污泥进行微好氧热处理后甲烷产量提高50％。研究者认为高温好氧菌分泌的胞外酶比一般蛋白酶在溶解污泥方面更具活性。 3 厌氧消化工艺 厌氧消化处理固体废物，通过技术革新逐步形成了以湿式完全混合厌氧消化、厌氧干发酵、两相厌氧消化等为主的工艺形式。 湿式完全混合厌氧消化工艺（即湿式工艺）的最早也最为广泛。此工艺条件下固体浓度维持在15%以下，其液化、酸化和产气3个阶段在同一个反应器中进行，具有工艺过程简单、投资小、运行和管理方便的优点。这种工艺条件下浆液处于完全混合的状态，容易受到氨氮、盐分等物质的抑制，因此产气率较低。 厌氧干发酵又称高固体厌氧消化，在传统的厌氧消化工艺中固体含量通常较低，而高固体消化中固体含量可达到20%～35%。高固体厌氧消化主要优点是单位容积的产气量高、需水量少、单位容积处理量大、消化后的沼渣不需脱水即可作为肥料或土壤调节剂。随着固体浓度的加大，干发酵工艺中需设计抗酸抗腐蚀性强的反应器，同时还得解决干发酵系统中输送流体粘度大以及高固体浓度带来的抑制问题。两相厌氧消化工艺即创造两个不同的生物和营养环境条件，如温度和pH等。Ghosh最早提出优化各个阶段的反应条件可以提高整体反应效率,增加沼气产量，从而提出了两相厌氧消化。动力学控制是两相系统促进相分离最常用的手段，根据酸化菌和产甲烷菌生长速率的差异来进行相分离。还有一些技术可促进厌氧系统的相分离，如滤床在处理不溶性的有机物时可用来达到相分离。渗析、膜分离和离子交换树脂等也可用于相分离。 大多数观点认为，采用相分离技术创造有利于发酵细菌的生态环境，避免有机酸的大量积累，会提高系统的处理能力。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF)，对比了单相式和两相式反应器的处理效果，发现两相消化比传统单相式反应器，甲烷产量提高20％左右。Goel等人对茶叶渣进行两相厌氧消化研究，发现每去除1kgCOD，平均产气量为，COD去除率93％，甲烷含量73％。 两相厌氧工艺的主要优点不仅是反应效率的提高而且增加了系统的稳定性，加强了对进料的缓冲能力。许多在湿式系统中生物降解不稳定的物质在两相系统中的稳定性很好。虽然两相工艺有诸多的优点，但由于过于复杂的设计和运行维护，实际应用中选择的并不多。目前为止，两相消化在应用上并没有表现出明显的优越性，投资和维护是其主要的限制性因素。4 结语 Edelmann利用生命周期(LCA)认为，厌氧消化是最适宜的有机固废处理方法。有机固废的厌氧消化技术已引起国内外的广泛关注，它们在消纳大量有机废物的同时，可获得高质量的堆肥产品和沼气，实现生物质能的多层次循环利用。 我国目前在有机垃圾厌氧消化工程应用方面的研究很少，厌氧消化的研究主要集中在水处理方面。各种厌氧发酵工艺实际应用中所存在的最大问题是规模化运行的自动化程度较低，技术装备差。因此，对厌氧消化的最佳生物转化条件、生态微环境以及设计完善的过程控制系统等方面，还需要进一步深入研究，以达到最佳的处理效果。 文献1 Borja R，Rincon B，Raposo F et al．Kinetics of mesophilic anaerobic digestion of the two-phase olive mill solid waste[J]．Biochemical Engineering Journal，2003（15）2 Ghosh, S，Henry ，Sajjad A et al．Pilot-scale gasification of municipal solid wastes by high-rate and two-phase anaerobic digestion[J]．Water Science and Technology，2000(3) 3 Hinrich Hartmann，Birgitte K. Ahing．A novel process configuration for anaerobic digestion of thermophilic post-treatment[J]．Biotechnology and bioengineering，2005(7)4 Peter F. Pind，Irini Angelidaki，Birgitte ． Dynamics of the Anaerobic Process: Effects of Volatile Fatty Acids[J]．Biotechnology and Bioengineering，2003(7)5 Ejlertsson J，Karlsson A，Lagerkvist A et al．Effect of co-disposal of wastes containing organic pollutants with municipal solid waste-a landfill simulation reactor study[J]．Adv Environ，2003（7）
作者: Raymond George Klaus Hassmann【摘要】燃料电池具有非同寻常的性能： 电效率可达60％以上，而且可以在带着部分负荷运行的情况下进行维修，除了有低比率碳氧化物排放外几乎没有任何有害的排放物。文章介绍按温度划分的4种主要燃料电池(PEMFC、PAFC、MCFC和SOFC)的性能，重点介绍高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的应用及其发展前景。 With demonstration projects fuel cells are Well uder way toward penetrating the power market,covering a wide range of application．This paper introduces the main four types of fuel cells which are PEMFC,PAFC，MCFC and SOFC．Then it puts the emphasis on SOFC and its application market． 燃料电池是通过由电解液分隔开的2个电极中间的燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)的化学反应直接产生出电能。与汽轮发电机生产的电能相比，燃料电池具有非同寻常的特性：它的电效率可达60％以上，可以在带部分负荷运行的情况下进行维修，而且除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其他的有害排放物。1 燃料电池的分类 目前研制的燃料电池技术在运行温度上有不同的类型，从比室温略高直到高达1000℃的范围。大多数工业集团公司的注意力集中在以下4种主要类型上：(1)运行温度在60-80℃之间的聚合物电解液隔膜型燃料电池(PEMFC)；(2)运行温度在160-220℃之间的磷酸类燃料电池(PAFC)；(3)运行温度在620-660℃之间的熔融碳酸盐类燃料电池(MCFC)；(4)运行温度在880-1000℃之间的固体氧化物燃料电池(SOFC)。 可以将这些类型的燃料电池划分为低温型(100℃及以下)、中温型(约200℃左右)及高温型(600-l000℃)燃料电池。 表1简要地列出了各种类型燃料电池的性能。中温型和高温型燃料电池适于用在静止式装置上，而低温型燃料电池对于静止装置和移动式装置都适用。 实用装置的功率容量差别也很大，可以给笔记本电脑及移动电话供电(数以W计)，也可以给居民住宅(数kW)或是分散的电热设备和动力设备(数百KW到数MW)供电。 最适于用来驱动汽车的是低温型燃料电池。 根据使用期限成本进行的经济性比较结果表明，就发电成本而言，SOFC型燃料电池要PEM型低30％。这个结果是根据SOFC型燃料电池的电效率比PEM型的高，这2种燃料电池最终都可以达到l000美元／KW的投资成本这一假设条件而推导出来的。 2 高温燃科电池 高温型燃料电池具有许多适于在静止式装置上使用的特性。但是在高温型燃料电池产生出电能之前需要较长的加热过程，因而这种技术不能应用于要求在短时间内频繁起动的各种实用装置。此外，高温型燃料电池还具有以下特点： (1)不需要使用贵金属来催化电化学反应。一般情况下使用陶瓷材料。 (2)对CO完全没有限制。CO参加到电化学反应过程并像H2一样被氧化。 (3)对燃料表现出高度灵活性。可以给这类燃料电池发电设备供应天然气，天然气在设备内部被转换成H2和CO。这意味着无需任何外部燃料，从而大大简化了发电设备的平衡问题。 (4)高温可以将燃气轮机连接到该系统上，在这种情况下，燃料电池发电设备是在300kPa压力下运行，并在不考虑燃气轮机输出的情况下将燃料电池的功率密度提高约20％，因此使总的电效率提高10％，可成倍地降低使用期限成本。 (5)较高的运行温度也为排热提供了更多的灵活性。在电效率达60％或更高水平的联合循环系统中可限制废热排放，而在单循环下则会排放出更多的热量。 MCFC和SOFC是这类高温型燃料电池的2种技术。它们使用的材料不同。MCFC是在一只陶瓷容器中放入液态的金属碳酸盐作为电解液，如果没有采取防止电极老化的措施，燃料电他的使用寿命会受到影响。 在MCFC中电化学反应是由CO3离子引发的。MCFC采用的是颊型电池，和SOFC型的管形设计方案相比，这种颊型电他的功率密度要稍微高一些。这在成本上要比SOFC型装置优越。但在另一方面，由于SOFC所用的陶瓷材料非常稳定，可以用在950-1000℃范围内，所以SOFC装置在抗老化性能上更具优越性。到目前为止，所有的长期电池试验和正在运行的试验性机组都表明SOFC型装置的使用寿命可以达到70 000-80 000h，是MCFC型的2倍。 MCFC和SOFC 2种技术在进行100-250kW功率范围的单循环现场试验中，成本都有大幅度的下降。目前在MCFC开发上占有主导地位的是美国的Fuel Cell Energy公司及其在德国的授权单位MTU，日本的Ishikawajima-Harima重工(IHI)和三菱公司等。而Siemens Westinghouse在SOFC开发上处于领先水平。3 中温型燃料电池 目前磷酸类燃料电池(PAFC)是具有最先进技术的燃料电池。80年代，IFC(国际燃料电池公司)决定对其前期商业化生产线进行投资，制造和销售200kW的PAFC装置，并将其投入市场。东芝公司在80年代末就已经努力使PAFC技术进入商用市场。从此，PAFC技术就一直在静止燃料电池的市场中占据着显赫的位置。迄今为止，全球已经安装了150多套PAFC燃料电池装置。 研究表明，这种燃料电池未能实现市场商业化的原因大致有以下几方面： (1)电效率最高为40％，超过维修期限后会降到35％甚至更低水平。通常情况下设备的使用期限不超过20 000运行h。 (2)有些试验性的设备(如东芝公司管理的1套11MW设备未能达到顶期的性能水平。 (3)美国和日本政府大幅度削缩用于PAFC技术研究和开发的投资。 (4)从迄今积累的经验及在改善设计参数和降低产品成本方面的潜力来看，让PAFC技术成功地跻身于当今的市场中的可能性是极低的。4 SOFC在配电市场方面的潜力 Siemens Westinghouse公司根据对市场的分析，决定采取必要的措施加快SOFC技术进入市场的步伐。预计在2003-2004年提供第l批产品，进入商业性生产前的试验阶段，装置容量从目前的2MW扩大到15MW。 北美和欧洲被认为是SOFC燃料电池技术最有希望的市场。Hagler Bailly公司和西门子公司对功率范围为250 kW-l MW的市场进行了调查，结果表明到2005年SOFC燃料电池的市场容量为每年10000MW。北美和欧洲几乎各占50％。考虑到北美洲用户的结构和他们的需求，在北美洲各类小型发电机组的总容量在2010年可能达到每年约1000MW，其中600MW可能是燃料电池发电装置。在各种类型的燃料电池中，SOFC的市场份额约占40％，到2010年在北美洲SOFC的全年销售额将达到亿美元。 在竞争日益激烈的配电市场中的另一个获胜者是微型燃气轮机，主要是作为备用电源或辅助电源。由于SOFC和微型燃气轮机的特性适于不同的应用场所，SOFC效率高但投资成本也高，而微型燃气轮机成本低但效率也低，因而这2种技术不会产生市场上竞争。而往复式发动机会逐渐失去其在市场中的份额。 欧洲电网要比北美洲电网强大得多，欧洲电网强化了集中的大型发电厂的作用。因此在北美洲经常出现的分散式电热设备和动力装置的供电质量和供电可靠性问题在欧洲是不突出的。但另一方面，在欧洲对能量储存更为敏感。 此外，一些国家政府将颁布新的规程和法律及新的能源价格，预计欧洲各国之间市场份额会有重大差异。在有些情况下这个过程会给SOFC用于配电装置起到一定的促进作用。此外，欧洲的自由化近程落后于北美洲。因此，市场预测结果会有很大程度的不确定性。5 SOFC技术应用的扩展 使用天然气作为燃料的SOFC是车载式装置，其扩展应用可有以下几种形式：(1)家庭应用：新一代燃料电池将是扁平管型的，其功率密度是目前所用圆柱型燃料电池技术的2倍，因而将制造出5kW的燃料电池装置。这种设计方案是可行的，在配电市场中可以替代圆柱型燃料电池。(2)l0MW以上的系统装置：很显然，只要SOFC技术占有了功率范围在250-10MW的市场，那么下一步最必然的是要争取占有l0MW以上更大规模发电设备的市场。通过把更多SOFC链接起来便能实现这个目标，也满足了高效率低成本的要求。20MW级规模燃料电池的电效率已经接近甚至超过70％。(3)用液态燃料运行：使用天然气作为燃料将SOFC的应用局限在靠近天然气供气网的区域内，从而使这项新技术的应用受到限制。因此存在着让SOFC使用液态燃料的迫切要求。因此，应与大型石油公司合作进行该课题的研究开发，选择一种适宜的液体燃料并设计出最适于使用这种新燃料的SOFC发电装置，以便为边远的用户服务。 (4)C02的分离：Shell公司和 Siemens Westinghouse公司正在共同研制一种能将CO2从完全反应后的燃料中分离的SOFC设飞方案。例如，当把其装在用于回收油的平台上时，可以把CO2用泵压到地下储层中，这不但可省去CO2的排放税，还可提高原油的产出量。 (5)综合性应用：CO2分离装置可能是点火的火花装置，它使得SOFC在一种封闭且可再生的能量循环中成为关键性部件。经过-段时间，SOFC能产生出热量和电力，例如用于大型暖房的设施中，SOFC装置产生的C02可用来加快植物的生长。而任何一种农作物收获后的剩余有机物都可以转化为气体供给SOFC作燃料。
化学如同物理一样皆为自然科学的基础科学。下面我给大家分享一些化学与科技论文范文，大家快来跟我一起欣赏吧。 化学与科技论文范文篇一 实用化学应用教学 摘要：化学教育目标的确定，决定于化学教育的价值取向.化学教育里的价值研究，成了化学教育理论与实践的必备基础.近年来，在试题中出现了越来越多的有化学知识应用的命题，越来越接近化学教学价值取向.化学教育目标是让学生了解化学与社会、化学与材料、化学与能源、化学与环境、化学与生命科学等的密切关系，会应用化学知识去解决实际问题，具有化学的综合素质和创新意识. 关键词：两面性;实用性;化学教学 一、 化学是一门实用的学科 近些年来，化学物质好象成了有毒、有害的代名词，一提到某化学药品，总跟污染，健康的杀手扯到一起，但这不是化学物质的本质特点.任何化学物质都具有两面性，一方面他带给我们不利的地方，另一方面，他承担了一定的功能.王佛松院士等主编的“展望21世纪的化学”一书中提到一个很重要的观点：任何物质和能量以至于生物，对于人类来说都具有两面性.在现在现实生活中，我们经常夸大化学药品的有害性，却忽略其有用性的一面，造成了一种不好的形象，它需要我们去纠正这种片面的看法.三聚氰胺毒奶粉事件给全国人民带来很大的心理创伤，但三聚氰胺无罪，它与甲醛缩合聚合可制得三聚氰胺树脂，可用于塑料及涂料工业，也可作纺织物防摺、防缩处理剂.其改性树脂可做色泽鲜艳、耐久、硬度好的金属涂料.其还可用于坚固、耐热装饰薄板，防潮纸及灰色皮革鞣皮剂，合成防火层板的粘接剂，防水剂的固定剂或硬化剂，可用作阻燃剂等. 化学作为一门基础学科，它来源于生活，生活中很多东西都跟化学有关，处理这些问题，我们必须具备一定的化学知识，同样是污染，最后解决这个问题的关键还是化学知识.在日常生活中，没有一点化学常识的人是无法生存下去的.我们每天都在跟化学知识打交道.没有化学知识帮助我们解决问题，我们衣食住行都不可能得到发展.没有它，人类的生存和生活质量无法保证.利用化学生产化肥和农药，以增加粮食产量;利用化学合成药物，以抑制细菌和病毒，保障人体健康;利用化学开发新能源、新材料，以改善人类的生存条件;利用化学综合应用自然资源和保护环境以使人类生活得更加美好. 二、实用化学知识教育 教师是教学过程的组织者、设计者和控制者， 同时也是教学信息的发送者和评判者，要树立正确的教学理念，明确教学目标、教学对象，合理组织、设计教学过程的各要素.我们在化学教学中自已必须先认识到化学教学理念，我们教学生学习化学，是让学生去感受的化学知识的用途，了解化学知识在解决我们很多问题的方法，从而激发学生学习化学的热情. 不能仅侧重于化学知识的学术性，要让所有学生能从一些实际生活中遇到的东西去学习知识，或者学完知识能去解决一些能触摸到的问题.不要让很实用知识，变成纯理论化的知识，反而让学生无法去应用.在不同的教学思想下，学生的地位、活动及培养方法和评价方法是不同的.掌握学科的知识是一件可喜的事，但让学生学会各种有用的东西是我们最希望看到的，当学生能尝试从生活应用中学习化学知识，或者能把刚学会的化学知识应用到实际生活中去的时候，我们还会怕学生学不好化学吗?学生就会对化学产生新的认识. 在教学过程中，教学素材选择很重要，只要我们认真关注生活中知识的应用，教学就会信息丰富、科学、先进.从而促进学生综合能力的提高.化学学科的知识体系不是教条，在教学过程中加入应用性知识教育，引导学生去关注生活，去研究生活，在生活的应用中得到更大的发展，对学生的进入社会后的发展是有利的. 三、实用化学在教学过程中的应用 1.学习兴趣是学习活动的重要动力，一方面学生容易对新颖的、能引起好奇的事物产生兴趣，进而诱发内驱力，激起求知、探究、操作等意愿.同时，现实生活中的一些常识也会引导学生进入自我学习的状态.(1)合理使用教材中的资源，在“金属的腐蚀与防护”课题教学中，我们教材先谈腐蚀再研究原理，根据原理实施防护.从发现问题到研究化学知识，再谈化学知识应用，合情合理，但书本知识金属腐蚀仅从物质角度来加以研究，我们认真关注一下这节内容的课后题，就会发现当铁吸氧腐蚀的一个实用案例，利用吸氧腐蚀所释放的能量生产的取暖设备，这是教学中一个很好的素材，也有利于学生能正确认识化学知识的两面性.(2)适当拓展教学资源.如，在高中化学的“化学反应中的能量变化”，该节内容学生在初中已积累了一定的基础知识，且内容与社会生活息息相关，也是当今家喻户晓的话题， 学生很易于发挥，是把学生广泛兴趣与中心兴趣有机结合、培养的较好内容.在学习醇类的时候，我们可以把家中的食用酒拿出来作为引题，再结合医用酒精，还能联系到工业酒精(甲醇).从用途到危害，引导学生进入学习研究之中.在学习碳酸钠和碳酸氢钠的过程中，我们可以引导学生从灭火器中进入问题的思考，学生就能接受到灭火器的相关常识教育.当我们在生活中面临重金属中毒的时候，为什么一碗豆浆能解决问题呢，如果没有豆浆，能不能找出替代品呢?当我们进入蛋白质的学习之后就能解决这个问题.(3)合理引入课外资源.门捷列夫是怎么发现这个规律的，它对我们处理日常繁杂的事务有什么样的帮助呢，这种解决问题的方法对学生的成长是很有好处的，学生会发现许多解决问题的方法其实是相通的，积累了人生的智慧.学习不能仅仅为了考试，学习后能应用这才是我们的目标. 2.在教学交流过程中，我们其实就是让学生体验化学的应用并应用知识去解决问题，不仅要让学生去应用已经知道的东西，还要让学生从更多的方面去了解、理解并能尝试着找到新的使用方法.首先，学生要去认识物质使用并不是单方面的，当我们让学生认识CO2的温室效应的同时，在解析原理的同时，我们是否可以想象一下小范围的温室——大棚种植，如何应有是我们在学习过程要深刻去加以体会的.我们也可以让学生去认识一下它在多方面的应用，比如，我们都要碰到的灭火器，植物的光合作用，就会完善学生心目中的CO2的形象.当我们认识到CO煤气中毒的同时，解析原理的同时，我们也可以让学生知道它在生理病理的调节作用.当我们为有O2存在而庆幸的时候，我们也应该让学生去认识到氧中毒.其次，化学最初的知识来源于生活的经验的总结，这些知识的发展最终还是要就用于实践.当我们学习到中和水解的时候，让学生去认识肥料的搭配.当我们了解了化学反应速速率之后，我们就应当让学生清楚如何确实有效的保存家中的食物. 3.一堂课完成以后，我们不希望看到学生作业只有习题.知识只有在应用中才能得到巩固、发展.只有习题是远远不够的，它恐怕只是其中一种比较无奈的选择.当我们学完醇类之后，假酒就是学生学有所用的一个舞台，如何去检测酒中甲醇的含量就是一个很好的例子.当我们学会醛类之后，室内装潢的气体污染会成学生关注的一个方面.当我们学完电化学之后，小小的电池会吸引很多学生的眼球.当我们面临着更多生存危机的时候，我们应当相信化学能解决这些问题的. 参考文献： [1]王佛松，等.展望21世纪的化学.北京：化学工业出版社，2000. [浙江省临海市大田中学 (317000)] 化学与科技论文范文篇二 浅谈“绿色”化学教育 摘要：随着社会不断发展，人口不断增长，环境污染日益成为当今世界的突出社会问题，作为与环境问题有密切联系的中学化学，应义不容辞的承担起培养学生环保意识之职责。在中学阶段进行绿色化学理念的教育,是培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才的根本途径,也是解决环境问题的根本途径。 关键词：绿色化学化学教育绿色化学教育 环境与发展问题,已成了当代世界共同面临的两难选择,成了对21世纪人类最严峻的挑战,人类不得不面临新的环境问题。为了从根本上预防和治理环境污染,必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学(Green Chemisty)。 一、“绿色化学”的提出和内涵 “绿色化学”这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。1995年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。 “绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。 把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。 二、“绿色化学”在中学化学中的渗透 在化学教学中培养学生的环保意识，应该抓住教学中的各个方面，多角度的进行环保教育。 1.抓住教材的环保内容渗透环保教育 化学教师应该结合化学教材中的许多章节向学生介绍环保的相关知识。如结合硫、氮的氧化物，介绍空气污染，酸雨的形成及其危害;结合一氧化碳等有毒气体的教学，在课堂上介绍其对环境和人体的影响和相关的实验操作注意事项;结合炼钢炼铁的工业流程，介绍工业污染及废气、废渣的处理;结合重金属元素的教学，介绍重金属对水的污染并给人体健康带来的危害;结合磷肥的相关知识，介绍湖泊水质的富营养化;结合有机高分子化合物的内容介绍白色污染及其危害和解决方法等等。课堂是教师的第一阵地，作为化学教师，我们要抓住这一阵地，紧密联系教材，在日常教学中渗透环保教育，让学生理解环保的必要性和紧迫性，逐步培养起环保意识。 2.在实验教学中推进环保教育 作为化学教师，我们要利用实验教学，让学生参与到环境保护的实践中来。首先，我们要培养学生的实验习惯，如在密闭系统或通风橱中操作有毒气体，对反应后的尾气进行吸收，不让其扩散到空气中，反应后的废液、废渣不随意倒入水池，而是分类回收等等，使学生养成环保的好习惯。其次，我们要帮助学生学会从环保角度设计、改进、挑选实验方案，选取实验药品。使学生尽可能采用一些无毒无害、低污染、低能耗的实验方案和选择一些无污染、可回收、可循环利用的药品。从小培养学生在科学实验和工业生产上的环保意识。 3.发挥考试的导向功能，强化环保教育 近年来，环境保护试题在各地中考试卷中都有出现。这些题有的落点仍在化学的基础知识上，发挥考试的导向作用和教育功能，引导学生关心社会、了解社会，推动中学的素质教育，提高学生对环境保护的认识。我觉得，中考中环保试题应向着综合型发展，难度有所提高，范围更加广泛，促进我们更要培养学生的环保意识，鼓励学生多了解环保常识，多把书本中的理论与社会实践相联系。我们化学教师要在平时就注重把身边实际与知识相结合，在日常考试练习中给学生营造一个重视环境保护的外部环境。 4.利用丰富的课外活动开展环保教育 根据现行《中学化学教学大纲》的要求，学生环保意识的培养仅靠在课堂上的培养是不够的。我们应该把环保活动作为化学课外活动的一个重要组成部分，把培养学生环保意识作为化学课外活动的一个重要目标来认真有效的实施。 ① 专题讲座。结合国内外重大的环境污染问题和重大的环保活动举办专题讲座。如结合6月5 日世界环境日向学生介绍当前世界关注的全球性环境问题有哪些;结合9月16 日国际保护臭氧层日向学生介绍臭氧层的相关知识及其被破坏的原因和氟里昂的应用及其替代技术;结合我国提倡消除白色垃圾活动谈谈白色垃圾的起源及其危害。 ② 组织学生参观活动。我们可以利用假期组织学生到附近典型的污染工厂(如焦化厂、水泥厂和镀锌厂)和受污染河流等处参观，与厂里工人和技术人员及河流周围的居民交谈，明确环境污染的危害性和环保的紧迫性。③ 组织学生进行小课题调查研究 a.组织学生对雨水、江水和工厂废水、民用废水的pH值测定后进行比较;b.了解空气质量是怎样评估的，API值与空气质量级别的对应关系，调查繁忙公路上二氧化碳及空气污染气体的含量;，c.调查目前各品牌冰箱中氟里昂的使用情况，与以前情况对比如何;d.对比小白鼠在不同空气质量、不同酸度的饮用水的条件下的生长情况;e.从环保角度改进课本上一些实验，并进行讨论研究。通过这样一些课外活动，让学生活动在环保第一线，把平时所学的化学知识用到实处，亲身参与环保活动，真真切切体会到环保任务的艰巨性，有利于学生把被动的培养环保意识转为自发的主动的培养自身的环保意识。 随着世界经济的发展,一场绿色变革浪潮正席卷全球,二十一世纪将成为绿色世纪。在中学化学教学中开展绿色化教育是历史赋予我们的责任。绿色化教育有利于保护人类赖以生存的环境,实现人类社会可持续发展,中学化学必须体现绿色化学教育,要让绿色化学的思想和内容贯穿于整个教育活动之中,真正做到绿色无所不在,只有这样我们的教育才能够充满生机,绿意盎然。 参考文献： (1) 《十万个为什么—环境化学分册》 (2)《化学教育》 郑长龙、李得才、 (3)《科技素质教育的几个问题的探讨》王秀红看了"化学与科技论文范文"的人还看: 1. 大学化学科技论文范文 2. 初中化学科技论文范文 3. 大学化学小论文范文 4. 关于化学论文范文 5. 化学毕业论文范文精选
在网站上找了一份，希望对你有帮助。一电化学腐蚀原理�1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O；(O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝,(b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势E1=－()＝;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-()=。可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。总结：从上面的分析可以看出：所形成的腐蚀电池阳极反应一般都是金属的溶解过程：M→Mz++ze-阴极反应在不同条件下可以是不同的反应，最常见的有下列两种反应：�①在缺氧条件下，H+离子还原成氢气的反应（释氢腐蚀）2H++2e-→H2。（＝）该反应通常容易发生在酸性溶液中和在氢超电势较小的金属材料上。②氧气还原成OH-离子或H2O的反应（耗氧腐蚀）中性或碱性溶液中O2+2H2O+4e—→4OH-。（＝）在酸性环境中，O2+4H++4e-→2H2（＝）2．腐蚀电流一旦组成腐蚀电池之后，有电流通过电极，电极就要发生极化，因而研究极化对腐蚀的影响是十分必要。在金属腐蚀文献中，将极化曲线(电势～电流关系)绘成直线（横坐标采用对数标度），称为Evans(埃文斯)极化图（图10—8）。在Evans极化图中的电流密度j腐蚀表示了金属腐蚀电流，实际上代表了金属的腐蚀速率。影响金属表面腐蚀快慢（即腐蚀电流j）的主要因素：①腐蚀电池的电动势——两电极的平衡电极电势差越大，最大腐蚀电流也越大。②金属的极化性能——在其它条件相同的情况下，极化程度愈大（即极化曲线的斜率），腐蚀电流愈小。③氢超电势——释氢腐蚀时，氢在金属表面析出的超电势逾大，极化曲线的斜率就逾大，腐蚀电流反而减小。二、金属的稳定性“在所处环境下金属材料的稳定性如何？”是研究金属腐蚀与防腐首先必须考虑的问题。因此，金属－水系统的电势—pH图无疑是很有用的工具。1．电势（E）—pH关系的一般表达式若有如下电极反应：xO(氧化态)+mH++ze-�－→yR(还原态)+nH2O例如：Fe3O4＋8H+＋2e-＝3Fe2+＋4H2O式中O代表氧化态、R代表还原态；x，m，z，y，n为各反应物、产物的计量系数。当T＝时E＝－（10—14）因pH=-lg[a(H+)],a(H2O)=1上式可写成E＝--（10—15）在a(R),a(O)被指定时，电势E与pH值成直线关系。①.电势与pH无关的反应：②.这些反应只有电子得失，没有H+或OH-离子参加。例如反应Zn2+(aq)+2e-＝Zn(s)；E(Zn2++2e-→Zn)＝[a(Zn2+)/a(Zn)]。当a(Zn2+)＝10-6、a(Zn)＝时，E(Zn2++2e-→Zn)＝．水溶液中的氢、氧电极反应因为反应在水溶液中进行，反应与H2，O2，H+，OH-有关。所以凡是以水作为溶剂的反应系统都一定要考虑氢、氧电极反应。氢电极反应（①线）：电极反应式2H+(a)+2e-→H2(p)；当p(H2)=时,有E(2H++2e-→H2)=(10—13)在E—pH图上是一条截距为零的直线，斜率为。氧电极反应(②线)：电极反应式O2(p)+2H+(a)+2e-→H2O(l)在(H2O)=1、p(O2)=时,E(O2+2H++2e-→H2O)=该式表示氧电极反应的E—pH直线与氢电极的E—pH直线斜率相同，仅截距不同。4．电势-pH图的应用（1）图10—9中每条线上的点都表示Zn—H2O系统的一个平衡状态。凡不在直线上的任何一点均为非平衡状态，且每条线上方为该线所代表电极反应中氧化态稳定区，下方为还原态稳定区。因此，在图上分别得到Zn2+，Zn，Zn(OH)2的各自稳定存在区。线②以上是O2（氧化态）的稳定区，下方是H2O（还原态）的稳定存在区；在线①以上是H+（氧化态）的稳定区、线①以下是H2（还原态）的稳定存在区。（2）在E—pH图中任意两条线所代表的电极反应都能构成一个化学反应。例如线①与②所代表的电极反应构成的化学反应为：O2(g)+2H2(g)=2H2O(l)。该反应可视为氧电极和氢电极组成的燃料电池。一般而言，高电势区直线所代表电极反应中的氧化态能氧化低电势区直线所代表反应中的还原态即：[氧化态]上+[还原态]下→[还原态]上+[氧化态]下且二直线相距愈远，以此二直线所代表电极反应组成电池时，电池的电动势就愈大，因此该氧化还原反应的趋势就愈大。如Zn2++2e-=Zn是线段a代表的平衡系统，该平衡位于①线下方，说明Zn在水溶液中是不稳定的。溶液中H+被还原成H2（g），Zn被氧化成Zn2+的反应2H++Zn=Zn2++H2是自发进行的。又因Zn的稳定区也在O2还原反应的②线以下，Zn被氧化成Zn2的反应：＋2H++Zn=Zn2++H2O①线与a线反应组成电池：②线与a线组成电池，比①线距离线a更远，说明在含有O2的水溶液中Zn的热力学稳定性更差。（3）E—pH图可用来指导防腐、金属保护等方面的研究。从图10—9可知，当E<－时，Zn在酸性溶液中，既使在有氧存在的情况下都可以稳定存在，这就是金属电化学防腐的阴极保护原理；（4）水－Fe的E-pH图：Fe2+＋2e-→Fe（1线）Fe2O3+6H+＋2e=2Fe2＋＋3H2O(2线)Fe3+＋e－＝Fe2+（3线）Fe2O3+6H+=2Fe3+＋3H2O(4线)Fe3O4+8H+＋2e－=3Fe2＋＋3H2O(5线)3Fe2O3+2H+＋2e－=2Fe3O4＋H2O(6线)Fe3O4+8H+＋8e－=3Fe＋4H2O(7线)总之，E—pH图在解决水溶液中发生的一系列反应及平衡问题，如元素分离，湿法冶炼，金属防腐，金属电沉积，地质问题等方面均得到广泛的应用。三、电化学保护1．阳极保护（适用有钝化曲线的金属）凡是在某些化学介质中，通过一定的阳极电流，能够引起钝化的金属，原则上都可以采用阳极保护法防止金属的腐蚀。例如我国化肥厂在碳铵生产中的碳化塔已较普遍地采用阳极保护法，取得了良好效果，有效地保护了碳化塔和塔内的冷却水箱。使用此法注意点：钝化区的电势范围不能过窄，否则容易由于控制不当，使阳极电势处于活化区，则不但不能保护金属，反将促使金属溶解，加速金属的腐蚀。2．阴极保护就是在要保护的金属构件上外加阳极，这样构件本身就成为阴极而受到保护，发生还原反应。阴极保护又可用两种方法来实现。（1）称为牺牲阳极保护法：它是在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属，即更容易进行阳极溶解的金属(例如在铁容器外加一锌块)作为更有效的阳极，称为保护器。这时，保护器的溶解基本上代替了原来腐蚀系统中阳极的溶解，从而保护了原有的金属。此法的缺点是用作保护器的阳极消耗较多。（2）外加电流的阴极保护法：目前在保护闸门、地下金属结构(如地下贮槽、输油管、电缆等)、受海水及淡水腐蚀的设备、化工设备的结晶槽、蒸发罐等多采用这种方法，它是目前公认的最经济、有效的防腐蚀方法之一。该法是将被保护金属与外电源的负极相连，并在系统中引入另一辅助阳极，与外电源的正极相连。电流由辅助阳极(由金属或非金属导体组成)进入腐蚀电池的阴极和阳极区，再回到直流电源B。当腐蚀电池中的阴极区被外部电流极化到腐蚀电池中阳极的开路电势，则所有金属表面处于同一电势，腐蚀电流消失。因此，只要维持一定的外电流，金属就可不再被腐蚀。（3）气相中阴极保护。电化学方法能否在气相环境中使用是人们一直希望解决的问题。1988年，中国研究出了气相环境中的阴极保护技术，用于架空金属管道、桥梁、铁轨、海洋工程构件上的飞溅区保护，并在架空金属管道的实际试验中取得了非常好的保护效果，使材料的寿命延长了20多倍，为气相环境中的构件保护提供了一个崭新的途径。气相阴极保护原理与溶液中的阴极保护原理相同，只是用固体电介质代替溶液，成为阴极保护电流从阳极层流向阴极层的主要离子迁移通道。外加阴极电流从辅助阳极流入，经过固体电介质至阴极(即被保护的结构材料)，从而使处于气相环境中的结构得到保护。3.缓蚀剂的防腐作用把少量的缓蚀剂(如万分之几)加到腐蚀性介质中，就可使金属腐蚀的速率显著的减慢。这种用缓蚀剂来防止金属腐蚀的方法是防腐蚀中应用得最广泛的方法之一。下面我们根据极化图来说明缓蚀剂抑制金属腐蚀的基本原理。电化学腐蚀的速率是由阳极过程和阴极过程的极化特征所决定的。只要加入的缓蚀剂能够抑制上述过程中的一种或二种，腐蚀速率就会降低。根据缓、蚀剂所能抑制的过程，我们可以把缓蚀剂分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。加入缓蚀剂，加快极化程度，降低腐蚀电流。作用的机理主要是在电极表面形成钝化膜或者吸附膜。缓蚀剂的种类繁多，属于无机类的缓蚀剂有亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐，磷酸盐等等；属于有机类的缓蚀剂有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类等等。具体使用时，需根据要保护的金属种类和腐蚀介质等条件通过筛选试验来确定。
燃料电池的演化及发展探析摘要：对燃料电池的工作原理进行了详细的分析；对其演化过程进行了简述；对其最新技术进行了详细的研究；对国内燃料电池技术的发展提供了参考意见。关键词：燃料电池；碱性燃料电池；磷酸型燃料电池；熔融碳酸型燃料电池；固体氧化物燃料电池；直接醇类燃料电池；固体高分子膜燃料电池随着工业化过程的进一步加强，大气中二氧化碳的排放量和污染程度加剧，导致了温室效应越来越明显，因此环保问题引起了各国政府的重视。为此，绿色能源技术引起了各国的普遍关注，并且正在逐步成为一种趋势。经过了各方的互相协作和努力，燃料电池技术正日趋成熟。作为一项重要技术，从本质上讲，它是一种电化学的发电装置，等温地按电化学方式，直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高，且无噪音，无污染，因此正在成为理想的替代能源。1 燃料电池的演化过程1．1 燃料电池的演化过程燃料电池是一种新型的无污染、高效率汽车、游艇动力和发电设备，在本质上是一种能量转化装置。1839年，格罗夫发表了第一篇有关燃料电池研究的报告。1889年，蒙德和朗格尔采用了浸有电解质的多孔非传导材料为电池隔膜，一铂黑为电催化剂，以钻孔的铂或金片为电流收集器组装出燃料电池。但此后的一段时间里，奥斯卡尔德等人在探索燃料电池发电过程的实验都因为反映速度太慢而使实验没有成功。与此同时，热机研究却取得了突破性进展并成功运用而迅速发展。因此燃料电池技术在数十年内没能取得大的进展。直到1923年，由施密特提出了多孔气体扩散电极的概念，在此基础上，培根提出了双孔结构电池概念，并成功开发出中温度培根型碱性燃料电池。以此为基础，经过一系列发展，这项燃料电池技术得到了突飞猛进的发展。在20世纪60年代由普拉特一惠特尼公司研制出的燃料电池系统，并成功应用于宇航飞行，使得燃料电池进入了应用阶段。1．2 燃料电池的基本工作原理燃料电池是一种能量转化装置，它就是按电化学原理，即原电池工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，因而实际过程是氧化还原反应。从本质上说是水电解的一个“逆”装置。电解水过程中，通过外加电源将水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。因此，燃料电池的基本结构与电解水装置是相类似的，它主要由4部分组成，即阳极、阴极、电解质和外部电路。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，目的是用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质，电解质可分为碱性型、磷酸型、固体氧化物型、熔融碳酸盐型和质子交换膜型等类型。燃料电池的工作原理如下(以磷酸型或质子交换膜型为例)：(1)氢气通过管道或导气板到达阳极；(2)在阳极催化剂的作用下，1个氢分子解离为2个氢离子，即质子，并释放出2个电子；(3)在电池的另一端，氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极；(4)在阴极催化剂的作用下，氧与氢离子和电子发生反应生成水；与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过适当连接可以向负载输出电能。1．3 燃料电池的特点由上所述可知，燃料电池在本质上是电化学转化装置，它能够通过电化学过程直接将化学能转化为电能和热能，因而具有如下优点：1)干净清洁。利于环保，可减少二氧化碳的排放；无噪音，并自给供水；2)高效。由于其转化过程没有经过热机过程，因此效率高。3)适用性。由于污染小，无噪音，可靠，可使用于终端用户，因而可减少各种损失，并节省设备投资。4)可调制性。由于它是组合的结构，因而可以调节，以满足需求。5)燃料多样性。由于燃料可以是氢气、天然气、煤气、沼气的功能碳氢化合物燃料。基于以上特点。燃料电池成为绿色能源技术发展的重点。成为本世纪最有发展前途的技术之一。2 国内外燃料电池的最新进展2．1 碱性燃料电池（AFC）AFC技术是第一代燃料电池技术，已经在20世纪60年代就成功地应用于航天飞行领域。它是最早开发的燃料电池技术。目前德国一家公司开发的AFC在潜艇动力实验上获得了成功。国内对AFC的研究工作是从20世纪60年代开始的，主要是集中在中科院的下属研究机构。武汉大学和中科院长春应化所在上世纪60年代中期即开始对AFC进行基础研究。上世纪70年代，由于航天工业的需求，天津电源研究所研制出lkW AFX2系统。与此同时，A型号(即以纯氢、纯氧为燃料和氧化剂)、B型号(即以N2H4分解气、空气氧为燃料和氧化剂)燃料电池系统也在中科院大连化物所研制成功。此外，其它的研究机构也都展开了对AFC的研究。2．2 磷酸型燃料电池（PAFC）PAFC也是第一代燃料电池技术，也是目前最为成熟的应用技术。已经进入了商业化应用和批量生产。目前美国、日本、欧洲各国已有100多台200KW 发电机组投入使用或在安装中，最长的已经运行了37000小时。因此已经证实了PAFC是高度可靠的电源。只是由于其成本太高，目前只能作为区域性电站来现场供电、供热。国内对PAFC的研究工作相对较少。尽管如此，在对PAFC的研究过程中仍进行了卓有成效的工作，取得了不俗成绩。如国内学者魏子栋等人在对氧化还原发应的电催化剂研究过程中发现了Fe、Co对Pt的锚定效应。2．3 熔融碳酸型燃料电池(MCF℃)MCFC是属于第二代燃料电池技术。目前对MCF℃ 的研究国家有美国、日本和西欧，主要是应用于设备发电，目前还处于试验阶段。美国对MCFC的研究单位有国际燃料电池公司和能源研究公司及M—C动力公司。而日本对MCFC的主要是NEIX)公司、电力公司、煤气公司和机电设备厂商组成的MCFC研究开发组。大坂工业技术研究所从1991年开始10kW的MCFC单电池的长期运行试验，到1995年l1月止，累计运行了4万小时，确证了MCFC实用化的可能。德国MTU宣布在MCFC技术方面取得了突破。由该公司开发出来的世界上最大的280kW 的单电池还在运行。国内对MCFC的研究是中科院大连化物所从1993年开始的。现在正处于组合电池的研究阶段。而经过多年的艰苦努力与创新突破，上海交通大学科研人员率先在国内成功进行了1～1．5l 的熔融碳酸型燃料电池(M ℃)发电实验，取得了在国外一些国家至少需要6年甚至10年左右时间才能获得的成果。参加项目评审的专家认为，它整体水平达到了当前国内领先水平、国际20世纪90年代初同类技术的先进水平。2．4 质子交换膜型燃料电池系统(PEMF℃)PEMFC是属于第三代燃料电池技术。20世纪60年代，美国就已将PEMFC应用于宇航飞行，但由于技术问题，使得在其发展过程中受到了影响。直到20世纪80年代，加拿大Ballad公司才展开对PEMFC的研究工作。并取得了突破性进展。目前开发出来的电池组合功率达到了1000W／L、700W／kg的指标，因此这一技术引起了各国的广泛关注。目前Ballad公司在这一技术领域处于领先地位。国内对PEMFC的研究是从20世纪70年代天津电源研究所展开一聚苯乙烯蟥酸膜为电解质的PEM—FC基础研究。但进展缓慢。而国外在这一领域发展较快。因此在90年代开展了PEMFC的跟踪研究。目前，在PEM 方面，国内技术在多个方面取得了突破，北京富原新技术开发总公司已出现了50W、75W、150W、5KW 等样机。而上海神力科技有限公司已研制出5KW，10KW 的大功率型质子交换墨燃料电池系统，这大大缩小了与世界先进水平的距离。