物理化学趣味实验棉秆对废水中普鲁士蓝的吸附.pdf

2017年第 38卷第4期 化 学 教 育(http：／／、】lnvw．hxjy．org) 物理化学趣味实验：棉秆对废水中普鲁士蓝的吸附 吕喜风 秦少伟 。 王 芳 。 宁梦瑶 李 旭 (1．新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室 新疆阿拉尔 843300；2．塔里木大学生命科学学院 新疆阿拉尔 843300； 3．塔里木大学信息工程学院 新疆阿拉尔 843300；4．北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室 北京 100029) 摘要 设计并实施了物理化学实验 “棉秆对废水中普鲁士蓝的吸附”的探究教学，学生通过 实验理解 了表面现象、吸附过程影响因素、吸附动力学及热力学等相关物理化学知识，取得 了显 著的教学效果，同时培养了学生的创新精神和动手能力。 关键词 物理化学 趣味实验 染料吸附 科学探究 DOI：lO．13884／j．1003—3807hxjy．2016110019 物理化学是化学及化工专业学生的必修课，理 新疆棉花产业的发展现状。新疆是我国最大的 论性及抽象性较强，对于初学者而言难度较大。主 产棉基地[7]，但多数棉秆被直接焚烧或就地掩埋， 要体现在 2方面：一方面是逻辑性强，课程中有大 污染环境也增加了土壤的负担。在新疆将棉花秸秆 量的抽象概念及数学公式推导，必须通过严密的思 作为吸附剂处理染料污水对实现资源综合利用具有 考才能有所领悟；另一方面是课程在实际应用中得 应用价值和现实意义。 ． 不到很好的体现，使得部分学生认为学好物理化学 明确研究内容是以棉秆为原料，研究棉秆吸附 的用处不大 。这 2方面共同造成了学生学习的热情 普鲁士蓝染料的吸附性能，考察初始染料浓度、吸 不高，严重影响授课效果l】]。 附剂投放量、吸附温度、吸附时间等对吸附效果的 为了激发学生的学习兴趣 ，教师在进行课堂授 影响。 课的同时，可以结合趣味性的探究实验，将课 内课 2 实验设计 外有机整合，使学生在操作过程 中遇到的问题和结 2．1 仪器材料 果能够从课本理论中得到解答，让学生体会到本课 紫外可见分光光度计 (UV2400型，上海舜宇 程是与实际生活密切相关的，寓学于乐会增加学生 平科学仪器公司)，超声波信号发生器 (BILON一 学习的满足感，进而激发学生对该课程 的学习乐 1000D，西安比朗生科有限公司)，同步热分析仪 趣。以沈文霞编写的 《物理化学》第九章表面现象 (STA_449F3，德 国 耐 驰 公 司)，扫 描 电镜 中的 “固体表面吸附”为背景，结合新疆当地农业 (SU3500，日立高新技术) 废弃棉秆过剩的现状，设计了 “棉秆对染料废水中 普鲁士蓝 (AR，上海依赫生物科技有限公 普鲁士蓝的吸附”趣味实验 ，让学生在实验中理解 司)，实验所用棉秆产地为新疆阿拉尔。将农 田中 表面现象、吸附过程影响因素、吸附动力学及热力 收集的棉花秆用蒸馏水洗净，置于 50℃干燥箱 中 学的相关知识 。通过实验引导学生查阅相关文献， 干燥 24h，粉碎 ，密封储存 。 设计合理的实验过程 ，并能够独立完成数据分析。 2．2 实验方法 1 文献查 阅 2．2．1 吸附实验 学生通过查阅文献，要了解以下 3方面内容： 取 30．O0mL一定浓度 的普鲁士蓝溶液，加入 染料废水特点。染料废水具有高污染性、高毒 一 定量的棉秆吸附剂，搅拌一定时间后，高速离 害性、难治理等特点l2]。