物理化学实验研究性开放式教学改革探索

在物理化学实验中通过改革传统的实验教学,开设研究性开放式物理化学实验,提高了学生的动手能力,培养了他们的创新能力。     

液固吸附动力学与吸附等温式探索性实验

使用重金属螯合树脂作为吸附剂用于吸附溶液中的铜离子,在恒温下通过测定不同时刻的吸附量获得吸附动力学及其模型。在恒温下测定不同平衡浓度时的平衡吸附量得到吸附等温线。通过提供实验模型数据处理的相关Excel文件,使用线性拟合和非线性规划求解方法,实现了实验数据的快速化处理。     

Langmuir等温式应用于溶液的等温吸附实验

目前国内通行的一些物理化学实验教材中,在溶液的等温吸附实验中借用了Langmuir等温式这一固体吸附理论,其给出的线性方程在非极稀浓度条件下(0.1 mol/L)和实验结果偏离较大,造成理论理解和数据处理上的一些问题。论文从Gibbs吸附理论出发,结合表面过剩和Langmuir等温式,通过理论分析得到了更宽浓度条件下适用的关系式,并相应提出了一种直接非线性拟合法,得到了正丁醇在水-空气界面吸附实验的验证。证明了目前通用的线性方程是在极稀浓度下的近似。对表面张力-浓度非线性拟合求得吸附分子截面积、吸附常数等,和文献结果相符合。进一步提出了表征溶液界面层厚度的方法,求得正丁醇-水体系中,Gibbs吸附层厚度为5.09 nm。     

Langmulr等温式应用于溶液的等温吸附实验

目前国内通行的一些物理化学实验教材中,在溶液的等温吸附实验中借用了Langmuir等温式这一固体吸附理论,其给出的线性方程在非极稀浓度条件下(＞0.1 mol/L)和实验结果偏离较大,造成理论理解和数据处理上的一些问题.论文从Gibbs吸附理论出发,结合表面过剩和Langmuir等温式,通过理论分析得到了更宽浓度条件下适用的关系式,并相应提出了一种直接非线性拟合法,得到了正丁醇在水-空气界面吸附实验的验证.证明了目前通用的线性方程是在极稀浓度下的近似.对表面张力-浓度非线性拟合求得吸附分子截面积、吸附常数等,和文献结果相符合.进一步提出了表征溶液界面层厚度的方法,求得正丁醇-水体系中,Gibbs吸附层厚度为5.09 nm.     

蒙脱土吸附稀土离子综合化学实验

分别以La~(3+)和Y~(3+)为轻稀土元素和重稀土元素的代表,探讨了蒙脱土吸附稀土离子的吸附性能和吸附机理。采用密封振荡平衡法考察了初始浓度、温度和时间对蒙脱土吸附稀土离子的影响。确定蒙脱土吸附La~(3+)和Y~(3+)符合Freundlich吸附等温模型,属于非均匀表面的单层吸附,蒙脱土吸附La~(3+)和Y~(3+)动力学符合准二级动力学方程,蒙脱土吸附La~(3+)活化能为28.1kJ/mol、吸附重稀土钇离子的活化能为13.8kJ/mol。该综合化学实验将理论知识与实验紧密结合起来,锻炼了学生的实验动手能力,激发了学生的科研兴趣。     

铜电极制备实验的电源装置

介绍一种改进的电源装置，阐述了其设计的原理、组装及使用方法等。     

聚苯乙烯二乙醇胺树脂对铜离子的吸附

研究了聚苯乙烯二乙醇胺树脂对铜离子的静态与动态吸附,测定了吸附量和脱附率,并研究了温度对吸附量的影响。     

聚苯乙烯二乙醇胺树脂对铜离子的吸附

研究了聚苯乙烯二乙醇胺树脂对铜离子的静态与动态吸附 ,测定了吸附量和脱附率 ,并研究了温度对吸附量的影响     

改性甘蔗渣的制备及其对重金属离子的吸附性能综合化学实验

为提高农作废弃物甘蔗渣对重金属离子的吸附性能,制备了均苯四甲酸二酐改性甘蔗渣。采用扫面电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线能谱仪(EDX)、电位滴定等方法对改性甘蔗渣进行了表征。考察了改性及未改性甘蔗渣对Pb2+和Cd2+的吸附效果。结果表明,改性后甘蔗渣对Pb2+和Cd2+的吸附容量显著提高,其对重金属离子的吸附可在50min内达平衡。该研究可作为高年级综合化学实验,使学生深入了解生物吸附材料的制备及其应用,激发学生的研究兴趣,提升学生的操作技能。     

Performance of PAHs emission from bituminous coal combustion

Carcinogenic and mutagenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) generated in coal combustion have caused great environmental health concern. Seventeen PAHs (16 high priority PAHs recommended by USEPA plus Benzo[e]pyrene) present in five raw bituminous coals and released during bituminous coal combustion were studied. The effects of combustion temperature, gas atmosphere, and chlorine content of raw coal on PAHs formation were investigated. Two additives (copper and cupric oxide) were added when the coal was burned. The results indicated that significant quantities of PAHs were produced from incomplete combustion of coal pyrolysis products at high temperature, and that temperature is an important causative factor of PAHs formation. PAHs concentrations decrease with the increase of chlorine content in oxygen or in nitrogen atmosphere. Copper and cupric oxide additives can promote PAHs formation (especially the multi-ring PAHs) during coal combustion.     

Performance of PAHs emission from bituminous coal combustion

Carcinogenic and mutagenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) generated in coal combustion have caused great environmental health concern. Seventeen PAHs (16 high priority PAHs recommended by USEPA plus Benzo[e]pyrene) present in five raw bituminous coals and released during bituminous coal combustion were studied. The effects of combustion temperature, gas atmosphere, and chlorine content of raw coal on PAHs formation were investigated. Two additives (copper and cupric oxide) were added when the coal was burned. The results indicated that significant quantities of PAHs were produced from incomplete combustion of coal pyrolysis products at high temperature, and that temperature is an important causative factor of PAHs formation. PAHs concentrations decrease with the increase of chlorine content in oxygen or in nitrogen atmosphere. Copper and cupric oxide additives can promote PAHs formation (especially the multi-ring PAHs) during coal combustion.     

离子液体键合硅胶制备及对重金属离子吸附综合实验设计

介绍离子液体键合硅胶的制备与表征,以及在吸附重金属中的应用的综合实验教学设计。以硅胶为原料,利用氯丙基硅烷将1-甲基咪唑和1-乙基咪唑分别键合在硅胶上,制备两种离子液体键合硅胶,并将这两种硅胶用于吸附重铬酸根离子,并对吸附行为进行理论分析。该实验条件简单,实验试剂易得,涉及高分子材料的制备、结构表征、静态吸附、量子化学计算等多方面内容,有利于提高学生的综合运用知识和理论与实践相结合的研究能力。     

废煤饼吸收甲醛的试验

1提出问题 一次有位学生在《扬子晚报》上看到一则生活小窍门,用新鲜的废煤饼置于冰箱中可除去冰箱中的异味。这位同学便问我是什么原因,我解释可能是新鲜的废煤饼中有多孔性物质而具有吸附作用。学生追问能否用新鲜的废煤饼吸收其他有味有毒的气体,例如新装修房屋中的甲醛呢？带着这个问题,笔者和同学们做了如下实验：     

铜离子与氯离子反应分析

在溶液中,Cl-与Cu2 之间发生配位反应形成一系列的配合物CuCl 、CuCl2、CuCl-3、CuCl2-4.本文根据物料平衡,结合这些配合物的稳定常数,求出了在Cl-不同浓度时,所含Gu2 各物种的分布百分比,并作出了相应的分布图.     

煤与瓦斯突出模拟实验系统研究与教学实践

搭建了真实地层受力下的煤与瓦斯突出物理模拟实验系统,为矿井瓦斯防治课程的实验教学提供设备支持,按照"煤样制备—数据采集—结果分析"流程对学生进行引导,使学生能够变被动学习为主动钻研思考,有效地加强了学生对煤与瓦斯突出灾害的直观认知。将科研成果用于实验教学,实现了学生以科研方式对理论知识的深层次理解。     

活性炭纤维吸附去除甲苯综合性实验

选用市售的2种活性炭纤维样品作为吸附剂,在模拟甲苯废气环境中进行了甲苯吸附实验。结果表明:4.998 8g活性炭纤维1#在甲苯的进气质量浓度为6 079mg/m3时,吸附达到平衡的时间为40min,甲苯吸附容量为41.85mg/g;1.703 5g活性炭纤维2#在甲苯的进气质量浓度为2 718mg/m3时,吸附达到平衡的时间为20min,甲苯吸附容量为30.90mg/g。该实验涉及到实验装置的调校、气相色谱仪的使用和表面吸附理论,而且针对生活中的环境问题,能激发学生的实验兴趣,可作为环境类专业的综合实验,巩固学生的理论知识,培养学生的实践能力和创新能力。     

硫酸铜制备实验的改进

硫酸铜的制备实验是无机化学实验教学中一个必做的实验。铜不能与稀硫酸直接反应,实验中以浓硝酸为氧化剂分次加入到铜与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、析晶等操作得到硫酸铜晶体。其反应原理如下：