摘要:环境化学课程是一门理论与实际相结合的课程。环境化学教育关系到化学生毕业后的发展方向。环境化学教育的好坏也是化学生未来能否改进人类生存环境的关键点。本文通过论述现代污水处理的几种技术，来提高学生对于环境化学课程的积极性，加深对环境化学课程和未来环境治理方法的了解。
关键词:学生角度；污水处理技术；环境化学；教学应用
1引言
环境化学是应用化学的思维和理论，研究环境中大气、水、土壤里潜在的有害有毒化学物质含量的鉴定和测定，污染物存在形态及迁移转化的规律、生态效应以及减少或消除来改善人类生存环境的科学，是环境科学的重要分支学科之一。随着人类社会工业及科技的飞速发展，环境破坏也日益严重。因此，环境化学课程对于现代的化学生未来改善环境、解决污染问题具有极大的指导意义。而在教学过程中，环境化学这门课程由于理论较多，相比其他化学课程更显得枯燥难懂，技术性要求较强，化学功底要求扎实。学生不愿意深入了解环境化学的内容，考核也是通过死记硬背的方法应付。本文通过联系现实存在的环境问题及技术应用，以污水处理为例，让学生更为客观直接地从现实出发，避免“纸上谈兵”，而是联系实际了解环境化学课程内容，这样有利于调动学生积极性，提高教学质量。
2污水的分类、产生原因及主要成分
2.1污水的分类
污水主要分为生活污水和工业污水两类。
2.2生活污水的来源及主要成分
生活污水的[1]主要来源是各种工作和生活场所排放的污水。生活污水含有的污染物大多是含有营养成分的有机物（含有氮磷钾等元素）、寄生虫的虫卵以及大量的病原体。因此生活污水里的有机物容易被反应、腐化，从而产生恶臭。而同时污水也成了繁殖细菌微生物的温室。人类接触到污水，容易因此被感染从而形成大规模的传染病。因此，生活污水在排放前必须进行处理。
2.3工业污水的来源及主要成分
工业污水指人类在进行工业生产、工业加工过程中产生的一系列废弃污染水。在工业生产中所使用的原料或多或少带有一定的污染性：在电解盐工业废水中含有大量的汞,农药生产工业废水中含有大量的农药,石油炼制废水含有大量的酚[2]，这些物质都会对人类的身体和自然环境造成很大的危害。所以在排放工业污水前，我们一定要先处理再排放。而工业污水由于工业方向不同，所产生的废液也不同，所以对于工业污染废水的治理比生活污水更为困难和复杂。
3现代污水处理的主要技术
3.1膜分离技术
随着科学技术日新月异的发展，膜分离技术也经历着一次又一次的改进和提升，它在20世纪初萌芽，20世纪60年代后期快速进入大众视线中的一个分离新技术，最近被大量应用于医学、生物、食品、环保、环境等各领域中。膜分离技术的主要工作原理是利用外部能量和化学差作为主要工作动力，然后通过一系列反应形成合成膜或者直接使用天然膜作为介质，最终实现多种混合物和两种混合物的溶液分离。另外，随着膜分离技术的发展，现在还可以根据不同物质的等级进行分别收集和提纯。正是因为膜分离技术可以对废弃物中的物质进行有效的分离提取，因此，可以通过膜分离技术来进行各种形态废弃物的处理，使废物达到排放标准。除此之外，一些经过膜分离技术提纯的物质还可以进行二次循环利用，有效地节约了能源，对环境保护具有积极作用。[3]膜分离技术具体包括三种分离技术：微滤分离技术、超滤分离技术和反渗透分离技术。微滤分离技术成本低，实用性高；超滤分离技术要求高，成本高，目前未能大规模应用于实际中；反渗透分离技术具有普遍性但是缺点在于膜耗材污染严重。总体上来说，膜分离技术具有可在常温下进行、无相态变化、无化学变化、选择性好、适应性强及能耗低的优点，同时，膜分离技术对于膜材料要求较高。
3.2臭氧氧化
臭氧是氧气的同素异形体，与氧气一样，属于氧化剂，但是氧化性大大强于氧气。有水存在时臭氧是一种强力漂白剂。跟不饱和有机化合物在低温下也较易生成臭氧化物。使用方便，不发生二次污染。但是如果独自使用臭氧会成本较高且其有选择性，不易与某些卤代烃及农药反应，故近年来发展了意在提高臭氧氧化效率的相关组合技术。该技术可分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化，均相臭氧催化氧化机理一般可分为两种：一种是臭氧在催化剂的作用下分解生成自由基；另一种是催化剂与有机物或O3之间发生复杂的配位反应，从而促进臭氧与有机物之间的反应。自由基反应机理是一种类Fenton反应机理，即臭氧在催化剂的作用下分解形成具有强氧化作用的自由基。[4]在实际污水处理工作中，使用臭氧氧化技术也要注意不同的废水种类：含油废水处理时，主要是以浓盐水而不断提高，通过催化剂和臭氧氧化反应来进行组合，深度处理炼油的效果，满足整个含油废水当中的合理利用，同时还要按照国家的标准进行实施；工业有机废水处理时，要分析废水中其他化合物的浓度；对食品废水进行处理时，由于食品中含有大量的杂质和有色物质，因此需要对食品废水含量进行分析。从有利于废水处理角度而言，还要不断地控制好添加剂的应用；对于生活用水处理时，主要是通过臭氧氧化技术。在臭氧氧化基础上，可以结合羟基自由基来强化臭氧氧化技术效果，同时还要结合化学结构来控制其中的复杂性，对难去除的有机物质进行处理。
3.3湿式（催化）氧化
湿式催化氧化法(CatalysticWetAirOxidation，简称CWAO)，是指在高温(200～280℃)、高压(2～8MPa)下，以富氧气体或氧气为氧化剂，利用催化剂的催化作用，使废水中有机物与氧化剂间的反应加速，让废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，达到净化的目的。由于在反应中降低了反应所需活化能，因此提高了反应速率，降低了处理装置的投资和生产成本，缩短了废水停留处理的时间，提高了氧化效率。在传统的湿式氧化处理体系中加入催化剂，降低反应的活化能，可在使处理效率和结果不变的情况下，降低反应的温度和压力条件并使氧化分解的能力提高，使反应的时间减少，进而提高效率，减少了设备的损坏并降低了所消耗成本。因此，湿式催化氧化具有净化效率高、无二次污染、流程简易等优点；催化剂有选择性，因为污水中含有许多种类和结构不同的有机物，在进行反应时需要注意对催化剂进行筛选。
3.4电化学（催化）氧化
电化学作为化学生的一门必修课，在污水处理技术中也有涉及。我们学过，电化学氧化的定义为在电解槽中放入有机物的溶液或悬浮液，通过直流电，在阳极上夺取电子使有机物氧化或是先使低价金属氧化为高价金属离子，然后高价金属离子再使有机物氧化的方法，此方法同样可用于污水处理中。常用水和废水电化学处理方法有以下几种：电絮凝法、电沉积法、内电解法、电渗析法、电气浮法、电芬顿法。[6]电化学（催化）氧化方法将物理化学与环境化学联系到了一起，使两门化学学科应用于同一问题的解决方法中，可见化学各科目的相辅相成，息息相关。目前处理生活污水，农药、染料、制药、含酚废水等难降解有机废水，金属离子，垃圾渗滤液等问题都可以用电化学技术来解决。
4污水处理在高校环境化学课程中的应用
4.1环境化学课程的现状
环境化学课程作为化学的新分支，比较抽象，也比较枯燥。理论知识较多而实践教学几乎没有。多是因为实验要求条件复杂等问题而难以实现。造成了学生学习环境化学时觉得生涩难懂，考试时死记硬背。死读书，读死书。
4.2污水处理技术的课程应用
污水处理是环境化学的一大难题，也是未来环境化学的热门研究方向。对于如何将污水治理技术应用到课堂中，笔者有以下三点提议：①课堂上可以运用PPT来进行课程知识演示，将污水的来源和成分通过PPT进行演示，并在PPT中穿插污水带来危害的图片或视频，并发散思维，提出问题，让学生运用所学的专业知识回答如何治理水污染问题。也可以进行小组讨论，设定组长，每个组分配不同的问题，并设立奖惩机制，增强课堂的互动性。②实验课中可以带领学生实地考察，进行污水成分分析，少量污水处理的实验，让学生切身实践污水处理的技术，激发学生的学习兴趣和探究性思维。③课堂下教师和学生一起进行课程准备。教师抽时间实地考察污水处理场，并且做好教案，放弃现在大多数教师的传统教学方法，将理论与实际相结合，寓教于乐，有利于调动学生的主观能动性。从学生角度来说，学生整日呆在学校接受着相似的教育，如果突然实地考察，学生的积极性会被调动起来，而且会增加课堂的趣味性。将学生进行分组，每一组分配下相应的任务，让学生亲自去查资料、阅读文献等，改变被动学习的状态。相应地，作为教师要准备好奖励措施，例如小蛋糕、小面包等，对积极的同学给予奖励。同样地，教师如果准备好相应的微缩模型或装置会更好，让学生可以更直观地去学习环境化学这一部分的内容。
参考文献
[1]李闻欣.皮革环保工程概论[M].中国轻工业出版社,2015.
[2]章淼淼.工业废水处理方法研究及技术进展探析[J].化工管理,2019(12):52-53.
[3]王丽媛.膜分离技术的环境工程发展前景研究[J].居业,2019(12).
[4]魏海波.工业废水臭氧催化氧化技术浅析[J].云南化工,2019(10).
[5]叶杨.臭氧氧化技术在水处理中的应用[J].资源节约与环保,2019(10).
[6]仲昭宇,宦恒庆,缪莉,等.电化学氧化处理有机废水综述[J].当代化工研究,2019(13).
作者:王泓智 单位:池州学院材料与环境工程学院