1智能控制系统的基本情况
根据智能系统的应用情况来看,其主要是依靠计算机来对人脑的思维进行模拟,以在结合人工智能、控制技术等的情况下,对污水处理系统的实际运行进行进行有效检测和监控,从而保障整个系统的智能化。目前,污水处理系统中的智能控制,其主要的硬件系统有传感器、各种检测设备、通讯接口、和智能控制器等,而软件系统主要有认知学习系统、感知信息处理系统、数据库、和控制系统软件等,在污水生物处理系统的稳定运行中发挥着非常重要的作用。随着经济不断发展,污水生物处理的要求变得越来越高,必须将氮化物、有机物和磷等全部去除,才能真正达到净化污水的目的。因此,在实践过程中,为了对多种物质进行同时处理操作,必须充分利用智能控制系统,对各种输入量、输出量、时间等进行有效控制和调节,才能在有效结合相关数据的情况下,真正提高污水生物处理的有效性。
2污水生物处理系统中智能控制的实践应用
根据污水生物的实际情况来看,智能控制系统的实践应用主要有如下几个方面:
2.1模糊控制系统的实践应用在污水生物处理模糊控制系统中,发挥主要功能的是模糊控制器,主要是指输出参数与输入参数的模糊化和清晰化、模糊推理、获取控制规则等。在相关研究中,有关研究人员将模糊控制合理的应用到污水生物处理系统中,在严格按照二级污水处理厂的相关要求执行的情况下,是活性污泥工艺得到了有效控制,从而使污泥回流比、剩余污泥排放量和DO设定值等得到有效确定,对于防止污泥膨胀、上浮等起到重要作用。根据相关工作人员的实践应用经验来看,活性污泥工艺模糊控制器的有效构建,需要九个输入参数、三个输出变量、二十条控制算法,其中,有四条控制算法要被运用到污泥膨胀、上浮等问题的处理上,而根据数学模型模拟运行的整体情况来看,模糊控制器的充分利用,可以有效改善出水水质,有着非常良好的效果。。
2.2专家系统的的实践应用通过合理运用专家系统,污水处理的实际效果得到了大大提高,是我国污水生物处理系统不断完善的重要基础之一。。从专家系统研发到现在的智能控制,其在寻求和解决各种问题的方法上起到了很大作用,如在除磷、脱氮、泥水分离等问题上,通过模拟的方式来确定控制参数和各种变量,并且,在充分运用专家知识和统计数学等的几次护送,形成了多种规则和建议,从而大大提高污水生物处理系统中防治、预测等的可靠性。例如:在水质水量变化比较大的食品废水处理厂中,利用在线综合控制系统对废物进行处理,其主要组成结构是过程控制层、管理层,在实践应用中可以有效减少出水COD,最终获得节约50%能耗的效果。
2.3神经网络控制的实践应用在实际进行污水处理时,人工神经网络控制主要是用于解决污水处理厂存在的各种附加问题和编制相关规则,并且其有着非常强的学习能力和适应能力,对于提高污水生物处理系统的稳定性发挥着重要作用。根据神经网络控制的应用情况来看,很多知识都是在学习各种例子后储存在网络中的,因此,神经网络控制在合理应用的情况下,有着很好的容错能力,如果个别单元出现损坏情况,神经网络控制的整体运行不会受到太大影响,并且,整个系统仍然可以保持正常运行。在污水处理工程不断推进的过程中,部分研究人员通过分析相关数据和资料,才用简化输入集合重新训练的方式,提高了检测氨氮浓度模型的准确性,使得人工神经网络模型在污水生物处理中得到不断推广和应用。根据多次实践应用和对人工神经网络控制进行改进,污水生物处理系统的运行变得更加稳定,大大降低氨氮物含量,在提高脱氮效率方面发挥着重要作用。
3结束语
关键词:双水相萃取技术;生物制药;分离纯化;应用
1 前言
随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新技术研究工作的广泛开展,各种高附加值的生化新产品不断涌现,对生化分离技术也提出了越来越高的要求。双水相萃取是16年由Beijerinck最早发现的,1956年瑞典Lund大学的Albertsson 第一次用来提取生物物质,1979年德国的 Kula等人将双水相萃取用于生物产品分离纯化。此后,双水相体系的研究和应用逐步展开,并取得很大进展。该技术由于操作方便,分离效率高,不会导致被分离物质的破坏和失活,目前广泛应用于生物大分子物质的分离和纯化,在生物小分子物质的分离和生物无机化学等方面的应用研究也已经展开,相信随着该技术的进一步完善,其应用将更加广泛。
2 双水相萃取技术的简介
双水相萃取技术(Aqueous two-phase extraction,ATPE)是指把两种聚合物或一种聚合物与一种盐的水溶液混合在一起,由于聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性形成两相,是近年来引人注目,极有前途的新型分离技术。被分离物质进入双水相体系后由于表面性质、电荷间作用和各种作用力(疏水键、氢键和离子键)等因素的影响,在两相间的分配系数不同,导致其在上下相的浓度不同达到分离目的。常见的双水相体系主要有五类:聚合物/聚合物/水;高分子电解质/聚合物/水;高分子电解质/高分子电解质/水;聚合物/低分子量组分/水;聚合物/无机盐。目前应用最广泛的的双水相体系是聚乙二醇/无机盐体系。双水相体系萃取分离技术具有其独特的特点。首先反应条件比较温和,因此对被分离物质不会起到破坏作用,特别适合对具有生物活性的物质进行分离提纯。其次,双水相萃取技术操作方便,设备简单,并且能够直接与后续提纯工艺连接,不用进行特殊处理。双水相萃取技术的回收率也比较高,如果选择的体系合适,能够达到百分之十以上,并且分离速度也十分迅速。
3 双水相萃取技术在生物制药领域的应用
因为双水相萃取技术的诸多优势,使其在生物制药领域有非常广泛的应用。
3.1 双水相萃取技术在分离提纯蛋白质、酶中的应用
分离纯化出高纯度有生物活性的蛋白质一直是一项非常艰巨的工作。由于蛋白质的市场价格非常昂贵,因此提高其回收率能够带来十分巨大的经济效益。双水相萃取法分离纯化蛋白质有很多优势。首先,体系含水量高达百分之八十,萃取环境和操作条件十分温和,因此不易造成蛋白质的失活。其次,双水相体系的界面张力远远低于水/有机溶剂两相体系的界面张力,有助于强化相际间的质量传递;最后,双水相萃取技术还有利于按比例放大和进行连续性操作。
3.2 从天然物中提取有效成分
制药的重要资源就是天然产物。但是许多有效成分的稳定性都比较差,因此传统的萃取方法既操作复杂,萃取率还低。双水相操作条件温和,有利于保护活性成分,因此在天然产物中有效成分的提取中有着非常重要的地位。最典型的是黄芩苷的提取。黄芩苷是黄芩的主要有效成分,具有很好的抗氧化功能。李伟等考查了黄芩苷在环氧乙烷环氧丙烷无规共聚物/混合磷酸钾双水相系统和温度诱导相分离后的分配行为。另外,通过调整双水相体系相的组成、质量分数以及影响分配平衡各种因素,该技术还可以应用于植物精油、黄酮、皂苷和酶等不同极性、不同类型的化学成分的提取和分离。
3.3 双水相萃取技术在抗生素制备中的应用
双水相萃取技术在抗生素领域基本涉及了各类抗生素,与传统方法相比,显示出了高效化和节能化的显著优势。潘杰等简单阐明了双水相萃取技术在抗生素分离中的应用情况,分析了影响双水相系统分离抗生素的各种因素,提出了导致双水相中抗生素非对称分配的主要作用力为疏水作用力,同时对双水相萃取技术应用在抗生素分离中的发展方向做了探讨。秦德华等用双水相萃取技术萃取了丙酰螺旋霉素,分别用PRO-SPM溶液和发酵液,对聚乙二醇和磷酸盐成相系统进行了研究,选出了合适的成相系统。
3.4 双水相技术在手性药物分离中的应用
手性药物的获得一般能够通过手性源合成法、不对称合成法和外消旋体拆分法。现有的各种分离方法成本较高且繁琐,探索新的方法具有十分重要的意义。陈晓青等利用双水相手性萃取技术拆分扁桃酸外消旋体;邢建敏利用双水相体系为手性识别体系,研究了异丙醇/盐和TritonX-114温度双水相体系中扁桃酸的分配行为,通过以L-酒石酸正戊酯和环糊精作为手性识别剂,优选出了最佳的分离体系。
4 结束语
双相萃取技术在药物的分离提取应用上显示出明显的优势,是一种应用前景广阔的新型生物分离技术。但是实现其工业性应用还需要进行进一步的研究改进。随着科学技术的进一步发展,双相萃取技术同其他技术相结合的提取分离新工艺将是提取分离行业的发展方向。双相萃取技术的日益成熟,必将使双相萃取技术拥有更广泛的应用范围。
参考文献
[1]兰立新,胡莉蓉等.双水相萃取技术在生物制药中的应用[J].轻工科技,2012,4:24-26.
[2]戈延茹,曹恒杰.双水相萃取技术及其在药物提取分离中的应用近况[J].中国现代应用药学杂志,2009,26(8):623-627.
关键词:生物技术 环境污染 应用
引言
1.1环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题,也日益严重地影响着我国国民经济的可持续发展。在我国过去几十年的经济发展中,由于忽视了发展中的环境保护,目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施,但环境质量下降的趋势仍在继续。
2.1现代生物技术是应用现代生物科学以及某些工程原理,如酶工程,基因工程,微生物工程等,利用生命体(从微生物到高级动物)及其组成(含器官,组织,细胞,细胞器,基因)来发展新产品或新工艺的一种技术体系。一般认为,生物技术包括基因工程,细胞工程,酶工程和发酵工程四个方面。
2.2生物技术直接关系到与人民生活,卫生,健康密切相关的医药卫生,食品工业,化学工业,农业的发展。可以在粮食危机,能源危机,环境污染中发挥巨大的作用,并且还可以从基因的角度治愈人类的遗传病。因此,现代生物技术已经被世界各国列为重点项目。
3.现代生物技术的特点
生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器,这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显着优越性充分体现在它是一个纯生态过程。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显着优点,受到了高度重视。
目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术,其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复等环境保护的各个方面,发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时,最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质,如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位,避免了污染物的多次转移。
利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质,即用生物修复技术净化环境,使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土壤等得以重新利用,同时还可进一步强化环境的自净能力。
环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理,如今已相当广泛地应用于环境监测,尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术,可在线在位迅速地提供环境质量参数,成为环境质量预报和报警中的重要组成部分【1】。
4.现代生物技术在环境保护中的应用
4.1污水的生物净化
污水中的有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。
4.2污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失。
4.3白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫【2】。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌,另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。
4.4化学农药污染的消除
一般情况下,使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中,特别是氯代烃类农药是最难分解的,经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法,而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面【3】。能降解农药的微生物,有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O,这种降解途径彻底,一般不会带来副作用;有的是通过共代谢作用,将农药转化为可代谢的中间产物,从而从环境中消除残留农药,这种途径的降解结果比较复杂,有正面效应也有负面效应。
5.结语
著名的天文学家和生物学家,佛瑞得霍意耳(Fred Hoyle)先生曾经说过,还未解决的主要问题的答案应该由基本的假设来得到,而且同时也必须依靠经过反复尝试和检验的科学工具及方法。随着处理技术的不断发展,生物方法所能处理或修复的对象也在时刻不停地改变。为了使生物技术能满足新的发展需要。我们必须真正进行探索,并且可能以过去未曾想象到的方式来使用生物或是它们的衍生物。
参考文献
[1]孔繁翔.《环境生物学》.高等教育出版社,2000
关键词 教学;化学;生物知识应用
在一线学校调研期间,发现教师在讲授新课过程中导入较为生硬,而仔细观察可以发现新课中部分内容在生物课中已经学到过,为什么不可以用生物知识作为桥梁导入新课呢?。。
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调研地区义务教育阶段采用“制”教学模式。“制”与 “六三制”相比较,其优势在于可以将大量知识点分散到四年教学时间中去,可以减轻学生学习压力,优化学生知识基础,对于化学教师而言,可以有更多的时间进行创新教学实践和新教学模式的探索。初中生物课程按照要求利用初一到初三三个学年的时间进行授课,在初三下学期进行总复习,准备结业考试。而初中化学课程则要求在初三初四两年授课,在初四下学期进行总复习,准备中考。
众所周知,化学与生物、物理、地理这三门学科之间的知识都有互相关联的地方。仔细分析,生物和地理同时在初一开设;化学与物理同时在初三开设,想要将物理知识应用于化学有很大难度,例如:化学第一单元学习天平的使用,物理却要到初三下学期才学习质量及物体的称量;化学第二单元学习水的三态变化,物理却要到初四才学习热学知识。。所以在生物、物理、地理三门课中,对初中化学最具有铺垫作用、可以应用到化学教学中去的只有生物学科。
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需要做出说明的是:在开设化学课之前生物科已经学完了第五章,即生物前五章内容均可直接应用到化学教学中去,生物第六章的教学与化学第一、二单元的教学同步进行,部分生物知识也可以应用于化学教学。
二、初中生物学知识在化学教学中的应用
1.在化学实验教学方面的应用
毫无疑问,在理化生这三门以实验为基础的学科中,学生们最先进入的是生物实验室,也是在生物实验室最早接触到实验室注意事项。自从我国引入西方的科目划分体系以来,“生化不分家”的提法一直延续至今,生物通过显微镜探究生物的亚微观结构,化学通过实验探究物质的微观结构,实验室是生物和化学两个学科不断发展的基础。
(1)走进实验室,认识实验室的布局,了解实验室学生安全守则等;
(2)进行实验前的准备、试验后的仪器及材料处置;
(3)设计实验和进行实验的注意事项及步骤;
(4)生物第二章第一节所涉及的显微镜的使用在化学初三第二章水的人工净化部分的应用……
2.在化学理论教学方面的应用
按照从微观到宏观的逻辑顺序,化学方面:原子构成分子、分子构成物质;生物方面:物质组成细胞器,细胞器组成细胞,依次为细胞组织器官系统生物体生物圈。。在生物学中,构成细胞的物质,种子的组成等均涉及化学物质的分类;植物的光合作用和呼吸作用涉及到了化学反应文字表达式的内容;人体消化系统部分涉及到物理变化和化学变化的本质区分。诸如以上的例证不胜枚举,为便于阅读将研究结果列入下表。
。与生物知识练习较少的化学章节未显示在下表,为便于数据分析:按“章号.节号”编号,例如第四章第二节编号为(4.2)。
初中三年级化学教学中可以应用的生物学知识
初中四年级化学教学中可以应用的生物学知识
三、初中生物知识在化学教学中的应用举例
初三化学第三单元溶液“第二节溶液组成的定量表示”是化学学科第一次涉及到计算,将该节课与生物学知识点“质壁分离”相结合,导入案例如下:
师:同学们,这一节课我们来复习一点生物学的知识。(“化学课上复习生物?真的么?”调动起学生上课的积极性。板书:植物细胞)谁可以告诉我植物细胞的结构?
生:细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。
师:回答的非常好。我们还学过质壁分离,谁又能告诉我发生质壁分离的条件是什么?
生:浓度差(引导学生回顾浓度的概念,将生物学知识成功前移到化学课堂上来)
师:很好,我们来看这样一个问题:如果100g水溶解10g食盐所得的溶液刚好可以使一个细胞处于发生质壁分离的边缘。同学们考虑一下:细胞质的浓度是多少?(仍然是生物学内容,但已经引出了课题“溶液组成的定量表示”)
四、结论及建议
通过对鲁教版初中化学(制)教材和鲁科版初中生物教材(制)教材的对比研究,从课堂编排和学科知识结构出证了将生物学知识引入化学课堂的可行性和优越性。无论是从新课的导入方面还是知识点过渡方面都可以引用生物学相关知识,弥补单纯使用化学教学法的不足。另外,化学教师在课堂上引用化学知识,如上文案例:一方面,可以调动起学生听课的积极性和求知兴趣;另一方面,还可以展示出教师博学的一面,树立良好的教师形象,增强教师自信,从而提高教师的授课热情。
。通过对化学教材的分析还可以看出,前后只是逻辑性不强,从知识中心到社会中心的过渡略显形式化,不利于学生形成系统的化学知识体系,应加以改进。
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参考文献:
[1]义务教育课程标准实验教科书·化学[M].济南:山东教育出版社,2007.
[2]义务教育课程标准实验教科书·生物[M].济南:山东科学技术出版社,2007.
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关键词:水生植物园林
1、研究背景
。在园林水景中,可利用水生植物洒脱的姿形、优美的线条、绚丽的色彩及水生植物的生态作用、水生植物的意境美,通过艺术构图和造景手法,创作出一幅幅具有诗情画意、环境优雅的园林景观。因此,水生植物不失为园林水景的重要材料、生态系统不可或缺的组成部分、景观艺术重要的组成因子、人类和谐与美好生活的使者[1]。
2、水生植物在园林中的作用
2.1园林景观作用
各种水生植物在水域中的合理布局,可以形成一幅波花相映、叶随水移的优美而独特的水生观赏植物景观,从而提升了园林的景观功能,强化了园林的景观效果,丰富了园林景观的内涵,增强了园林景观的魅力。
水生植物不仅可以观叶、赏花,还能欣赏映照在水中的倒影。例如,荷叶青翠而洁净,波状叶缘更增添几分潇洒风姿,且荷叶的表面有一层蜡质,落在上面的水滴更有动感。又如菖蒲是常绿水生观叶植物,有喜水耐湿的生态习性,也常被用作水景园的种植材料,与碎石相配能很好地增加景观效果。此外,像水葱修长的茎杆、伞草碧绿的苞片等,都是水
生植物园中观叶的好材料。
2.2生态作用
(1)净化水质。水生植物一方面有美化环境的作用,另一方面还有净化水质的功能。它们不仅能进行光合作用,吸收环境中的二氧化碳、释放出氧气,改善水体质量,而且能消除水体中许多污染元素,因此说水生植物具有重要的生态恢复功能。据研究:水葱能净化水中的酚类;野茨菰对水体中氮的去除率达75%,对磷的去除率达65%;芦苇具有净化水中的悬浮物、氯化物、有机氮、硫酸盐的能力,能吸收汞和铅,对水体中磷的去除率为65%;凤眼莲又名水葫芦,它繁殖快,耐污能力强,对氮、磷、钾及重金属离子均有吸收作用;沉水植物还可以促进水中悬浮物和污染物质的沉积,并可通过吸收、转化、积累作用降低水中营养盐,从而抑制和减少水体中浮游藻类的生产量,同时能防止底泥的再悬浮,提高水体的透明度[2]。总之,水生植物在美化水体景观、净化水质、保持河道生态平衡等方面都具有显著的功效。
(2)作为指示性物种。部分水生植物种类可作为某种水质类型或水质变化某个阶段的指示物种。通过在多个位置的种植,可以很容易监测出污染物质分布的空间类型。而且植物的一些基本特征组成,如生长、生存和繁殖情况等,能够比较容易通过观察和测量得到,这些结果能直接或者间接地反映出某个水域或水体的相应物理、化学及其他环境指标,显示水体的受污染程度,或者受污染的类型,这有利于人们对水质变化进行科学合理的。
(3)抑制浮游藻类。富营养化严重的水体中,藻类疯长水质恶化。栽种水生植物后,水生植物同浮游藻类竞争营养物质以及所需的光热条件,同时分泌出抑藻物质,破坏藻类正常的生长代谢功能,使藻类死亡,并防止其带来的毒素这样可以提高水体透明度,改善水质,促进沉水植物与共生菌的生长,从而达到进一步净化水质的目的。
(4)保护河岸、涵养水源。植物根系具有较强的穿扎固土能力,在坡面上和消落区(最高和最低水位之间的水位变化区)种植耐水耐湿的乔灌木和地被植物,一方面减少地表径流,另一方面防止或减轻水流、波浪对河岸的侵蚀和冲击作用。同时,植物根、茎、叶的生长对土壤具有改良作用增加了土壤的有机质含量,改善了土壤结构与性能,提高了土壤持土防蚀能力。因此,岸边种植水生植物既能保持水土,起到固土护岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生态环境,所以种植水生植物是一种有效的、可行的生态护坡形式。
3、水生植物在园林应用中注意事项
3.1注意水生植物的造景要求
生态习性及种植总设计的要求。一些水生植物不能露地越冬,应多做盆栽处理。这种方便的栽植方法,不但可保持水质的于净,有利于对植物的控制,还便于替换植株,更新设计。但各种水生植物原产地的生态环境不同,对水位要求也有很大差异,所以应按水生植物对水深的不同要求,在水中安置高度不等的水泥墩,再将栽植盆放在墩上。在种植总设计上,除按水生植物的生态习性选择适宜的深度栽植外,专类园的竖向设计应有―定起伏,在配置上应高低错落、疏密有致。从平面上看,水面上水生植物的覆盖度应小于水面积的30%。同时,水生植物不宜过密,否则会影响水中倒影及景观透视线。为此,山下、桥下、临水亭榭附近,一般均不宜种植水生植物,即使种植,为控制水生植物的生长范围,常在水体中设池或设置金属网。对一些受到严重污染和富营养化的水体,应配植石菖蒲、水葱、凤眼莲等可以吸污净化水质的植物。
3.2注意沉水植物的应用
目前沉水植物多用于水族箱的设计,在景观水体中对沉水植物的应用还不够多,许多具有较高观赏价值和生态功能的野生资源没有得到充分的开发和利用。因此,在园林水景中,应当充分挖掘、引种当地的野生水生植物,丰富园林水体植物配置的内容,多种植物的合理搭配也会增强整个系统的生态功能。随着对这方面研究的深入和栽培技术的不断完善,沉水植物将会具有更广阔的应用前景。
3.3注意水生植物的后期管理
水生植物到了枯萎、死亡期,会产生许多植物残体,有利于水中其他生物的生长,但过量的植物残体会造成大量堆积、腐烂而导致新的污染。为此,应经常地及时地清理植物残体,以防止和减少污染。同时,捕捉过量的水生生物也有利于整个系统的可持续发展。
4、结论
随着生态美学在世界的发展趋势,今后的水景景观必然要向水体景观与生态系统相结合方向发展,向水体景观及其周围环境生态系统保护方向发展。这就要求园林设计师应在造景设计时注重景观美学与生态学理论的结合,巧妙运用各种类型的水生植物营造具有诗情画意和深刻文化底蕴,鲜明地域特色和环境优雅,生态系统稳定优良的水生植物景观。
参考文献:
关键词:腐殖酸 衍生物 废水处理
腐殖酸(又称胡敏酸Humic acid,简称HA)是一种广泛分布于自然界的有机高分子化合物,大量存在于土壤、河湖海沉积物以及风化煤、褐煤、泥炭中,是构成土壤和水体中有机质的主要成分。其作为染色助剂、粘合剂、水处理剂、水质稳定剂和锅炉阻垢剂等广泛应用于电镀、印染、石油、医药、环保等方面。
1 腐殖酸的化学组成、结构和性质
腐殖酸是由C、H、O、N、S等元素组成。工业上所用腐殖酸多数是用碱溶酸析的方法从风化煤、褐煤和泥煤中提取出来的。一般认为,腐殖酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复杂混合物,它的大小约由10个分子大小的微结构单元组成,每个结构单元又是由核、桥、键、活性基团组成,各种类型的腐殖酸普遍存在苯的衍生物,脂肪酸、苯羧酸、酚羧以及它们的衍生物。腐殖酸是一种亲水性可逆胶体,比重在1.330~1.448之间,通常腐殖酸多呈黑色或棕色胶体状态,其颜色和比重随煤化程度的加深而增加。腐殖酸具有疏松的“海绵状”结构,使其产生巨大的表面积(330~340 m2/g)和表面能,构成了物理吸附的应力基础。由于腐殖酸分子结构中所含的活性基团能与金属离子进行离子交换、络合或螯合反应,因此可用来处理重金属离子废水、印染废水和其他工业废水。
2 腐殖酸在水处理中的应用
2.1 处理重金属离子废水
重金属离子废水是一种对生态环境危害极大的工业废水,重金属离子进入环境后参与食物链直接威胁人体健康,带来严重后果。目前对含重金属离子Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+等的废水处理方法主要分为两类:一类是将溶液中的金属离子转变为不溶性物质,如化学沉淀法、电解还原法[1]等;另一类是不改变金属离子化学形态条件下的缩合分离,如离子交换法和交换纤维法[2,3]等。化学沉淀法通常是向废水中加入化学药剂,使重金属离子生成不溶的或难溶的化合物沉淀析出,但此法所用沉淀剂价格较贵,处理中易排出有害气体,反应后残留物的去除还存在一定困难;电解还原法是通过电解作用使重金属离子在电极上析出,此法操作简便,不必消耗化学药剂,但电和金属电极消耗大,而且在处理过程中产生大量的污泥还需要进一步的处理;离子交换法处理效果好,但处理废水成本较高。交换纤维是一种新型的交换材料,其特点是比颗粒状吸附剂交换速度快,多用于各种无机离子的分离、提取(如重金属、贵金属等),但用于处理废水成本较高。而泥炭价格低,其中含有腐殖酸及羟基、羧基、醌基等活性基团,可与水中重金属发生离子交换、络合反应及表面吸附作用[4,5],对重金属离子具有很好的去除效果,去除率均在97%以上,且具有较强的抗Ca2+、Mg2+干扰能力。吸附重金属离子后,经过解析脱附再生处理可循环利用[6]。王兰等[7]利用大同风化煤粉中的腐殖酸处理天津某厂含镉电镀废水,使处理前含镉量为92.5 mg/L的水,处理后镉含量降为0.1 mg/L,去除率为99.8%,达到国家规定的排放标准。王兰等[7]还利用吉林黄泥河泥炭(腐殖酸含量42.6%,粒径<60目)对长春某厂的电镀含铬废水进行吸附实验,常温下间歇搅拌,吸附5 h后,铬的去除率达96.6%以上。
2.2 处理染色废水
染料废水在处理中脱色是一个难题。利用泥炭腐殖酸作为阳离子染料脱色剂用于处理阳离子印染废水,无论色度有多高,通过泥炭脱色剂滤层,都可达到无色透明,经脱色处理后的污水可循环利用。泥炭吸附剂也可以把染色废水中毒性较大的阳离子缓染剂(1227)和柔剂VS等去除97%以上。陈仙[8]利用腐殖酸钠对印染废水进行处理研究,实验结果表明,对染色污染物的去除率很高,而且工艺成本较低,具有较高的净化效果。
2.3 用于阻垢缓蚀剂
腐殖酸主要是一些天然的芳香族羟基羧酸,相对分子质量大,具有离子交换、吸附络合等性质及良好的渗透性与分散性,且能有效地分散金属氧化物,在金属表面形成化学性质稳定的保护膜,表现出良好的阻垢、除垢和缓蚀性。邱广明等[9]利用腐殖酸钠和含磺酸基的共聚物为原料制得HA/P共混物对水中CaCO3、Ca3(PO4)2的阻垢率、Fe2O3的分散性以及缓蚀性进行研究发现,此共混物具有很高的阻垢、分散和缓蚀性能,避免了由于缺少磷系水处理剂而带来的不利影响,具有很高的实际应用价值。
2.4 用于处理其他工业废水
用含77.22%游离腐殖酸的Kapucin制剂进行污水脱酚试验,在向污水中加入此种制剂时,腐殖酸变成腐殖酸盐,可以吸附污水中的酚。被酚饱和的腐殖酸盐以沉淀物形式从污水中分离出来。日本进行的研究是将2~3 mm的SiO2用酚醛树脂涂覆后再涂上腐殖酸制成吸油剂,用于处理含油废水,去油效果非常理想。按5:100比例将含有腐殖酸和微生物的土壤丸粒投入屠宰厂废水中(含BOD 14300 mg/L、固体悬浮物100 mg/L及大肠杆菌24000 mg/L),在3个曝气池中连续反应,最后生成一种不含大肠杆菌、BOD和悬浮固体极低(分别为65和19 mg/L)的澄清液。
3 应用前景
。近十年来,它作为废水废气净化剂,作为脱臭剂等在国内外都进行了大量的研制工作。作为一种新型天然水处理剂,其开发利用前景将是非常广阔的。
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