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环境工程主要研究方向范文1
中国矿业大学环境工程专业始于1985年,环境工程学科经过30多年的发展,尤其在“211”一期、二期及“985”创新平台的支持下,发展非常迅速。环境工程专业分别于1993年和2000年获得硕士学位授予权和博士学位授予权;环境科学与工程于2005年获得一级学科博士授权点;2007 年获得批准设立博士后流动站。目前,环境工程专业已经具备了较完善的科研平台和研究生培养体系,拥有教育部“矿山生态修复工程中心”、江苏省重点建设专业等建设平台。本学科教授8人,副教授18人,其中,博士生导师10 人,硕士生导师30 人。经过 20 多年的建设,本学科在科学研究和技术应用方面取得了一系列成果,并形成了以下7个稳定的研究方向:包括大气污染控制技术、水污染控制与资源化技术、生态修复技术、环境规划管理与评价、环境地质灾害评价、固体废弃物处理与资源化和地下水污染与控制等。
中国矿业大学环境工程专业在师资队伍、科研条件、人才培养质量等方面都得到了很大的提高,这对研究生的培养质量提出了更高的要求,我校的环境工程专业,必须承担起为社会培养合格的高层次环保人才的责任。结合我国环保事业的特点和社会需求状况,明确了我校专业学位研究生的培养目标,即培养具有两大能力(创新能力和工程能力)和一项“三废治理”技能的高层次人才。本文提出协同提升我校环境工程专业学位研究生“两大能力”的方案和模式,进而提高环境工程专业学位研究生的培养质量。
2. 环境工程专业学位研究生创新和工程能力下降的原因
在研究生扩招的大背景下,从全国范围来看,研究生就业形势危机初显端倪,环境工程专业学位研究生培养创新和工程能力有所下降,造成环境工程专业学位研究生质量下降的原因主要有:
就业的严峻形势和学生读研期间经济的双层压力,造成了学生读研期间的学习的稳定性;目前,“双导师制”落实不足,很多校内导师对研究生采取放羊式管理,校外导师的实践指导不够;环境工程专业学位研究生培养方案和模式陈旧,没有体现环境工程学科自身的专业特点。研究生的创新能力和科研能力培养严重不足,是造成研究生培养质量下降的主要原因,具体体现在两个极端:第一,部分高校和科研院所培养经费不多,导致研究条件和手段的缺乏,很多研究生很难接触到实际科研项目的研究,没有很好的建立创新和工程能力;第二,经费过多,导致了课题组庞大的工作量,研究生疲于奔命忙于各种结题杂事等,同样也造成了创新和工程能力的下降。
3. 协同提升我校环境工程专业学位研究生“两大能力”的方案和模式
准确定位全日制专业学位研究生的教育目标,即培养具有一定创新实践能力的高层次应用型专门人才。协同提升研究生的创新能力和工程能力,是学校对研究生阶段培养的主要目标。
(1)根据研究生期间毕业论文的不同方向,建立不同模块的专业课程体系。教学内容实现理论和实践的有机结合。从我校环境工程专业学位研究生课程设置来看,课程中主要包含有水和气两大方向。研究生和导师可以根据指导研究生的科研方向,加大某一领域的课程力度,采取文献阅读和课程内试验的方式,提高科研创新能力。目前,我校研究生培养方案的课程设置中缺少固废的处理课程,应该适时填补这一空白。针对中国矿业大学独特的行业背景,课程中设置了《煤炭转化过程污染治理技术》这一特色性很强的课程,有利于提高我校研究生在这一方向的独特优势。
(2)集中时间,让研究生直接参加到校外导师的设计、施工、环评和监理等项目中,参与设计、施工、管理、评价和项目验收等全程工作;积极建立校外实训基地,让专业学位研究生校外实训工作制度化;落实双导师制,特别是让校外导师在学生工程能力的培养中,起到中流砥柱的作用。由于校外导师可能对教师职业没有多少了解,要加大对校外导师的职业培养。本文建立的环境工程专业学位研究生“两大能力”的培养模式如图1。
图1 环境工程专业学位研究生“两大能力”的培养模式
(3)加大提高研究生导师自身创新和工程能力的素质,不断提高更新导师对前沿科研的把握能力。导师应该具有一定的工程能力,有利于降低研究生的选题风险;导师应该保证研究生培养所需要的经费和科研硬件条件等。通过定期举办课题组会议的形式,在课程训练,文献阅读,选题报告,中期检查、论文评审和论文答辩等环节,加大对研究生的管理质量。很多高校研究生导师与学生的比例失调,要加大对我校中青年人才尤其是校外导师和高级科研人才的引进力度,加大“人才柔性引进”的力度。
(4)建立健全专业学位研究生培养机制。特别是在校内导师和校外导师的沟通机制建设方面,通过定期举办导师工作座谈会的形式,充分讨论研究生的课程训练、论文选题及毕业答辩等众多环节;此外,要对校外导师企业急需解决的问题和我国的环保战略等专业学术问题进行探索,校内导师和学生要熟悉了解国家和行业的重大需求。
4 .结束语
培养适应我国环保发展所需要的高素质环境工程专业学位研究生,是全国环境工程教育行业对研究生培养的主要责任。本文以中国矿业大学环境工程为例,通过剖析我国环境工程专业学位研究生质量下降的原因,提出了协同提升我校环境工程专业学位研究生“两大能力”的方案和模式。本文的研究内容对我国高校和科研院所协同提高环境工程专业学位研究生的工程和创新能力,具有一定的参考价值。
参考文献:
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环境工程主要研究方向范文2
1. 环境科学与工程学院研究生概况
我院环境工程专业是江苏省高等学校特色专业共建设点,在招收的攻读环境工程专业硕士研究生中,大多数学生选读了《高等环境化学》这门课程。研究生的培养目标是毕业后能独立地、创造性地从事科学研究、教学工作或担任专门技术工作,而且具备主持较大型科研、技术开发项目的能力。我们学院攻读环境工程专业硕士研究生毕业论文的主要课题方向列于表1。从表1可见,他们的研究方向主要有水污染控制工程、环境规划与管理和环境监测分析与技术三个方向,研究的内容主要以高浓度有机废水处理、脱氮除磷技术、生态区域规划。
2. 课程教学内容与硕士论文课题相结合
与建设理论、循环经济研究、环境污染物分析方法研究等。
从表1可见,大多数学生是从事水污染控制工程方向的,其次是进行环境规划与管理的,另外还有一些学生是专攻境监测分析与技术方向的。根据上面的情况,如何讲解此门课程,为他们在结束课程学习后进入到课题研究的关键问题是确定课程的主要内容。为此,我们作了大量的调研工作,并结合研究生的课题研究方向,修改、制定了该课程的教学大纲和讲课的主要内容。由于本课程的教学时数只有36学时,环境化学的内容又是那么多,因此必须进行合理安排。我们把讲解的内容分为六章,每章节的主要内容和教学时间安排见表2。由表1可知,较大部分学生是从事水污染控制工程研究的,他们很需要有关水污染这一方面的环境化学基本知识。我们在这一门课程的教学中就是根据此情况来安排我们的教学内容和时间的。由表2可见,第三章水环境化学的内容最多,共有10节,教学时数为18,占了总学时的一半。其内容包含了天然水的基本特征、主要离子的形成、溶解性气体,酸碱化学平衡、沉淀和溶解、配位平衡、吸附平衡等的基本原理,水体中有机污染物和无机污染物的迁移转化,氧化还原技术和生化技术在水处理中的应用等。
在讲解天然水的基本特征时,我们主要介绍了天然水的存在形式,各种水的主要组成、特点和污染物情况。如湖水中含钙、镁、钠、钾、硅、氮、磷、锰、铁等元素,其中氮、磷等元素引起的富营养化问题是湖泊的主要污染问题。在2007年夏天,无锡太湖发生了严重的蓝藻事件,给无锡市部分人民的生活带来了一定的困难。蓝藻出现的主要原因:一是气温比较合适,二是水中的氮磷浓度较高,三是太湖水域水流缓慢,这些都是蓝藻大面积繁殖的必要条件。根据此情况,我们讲解了水体中的异相物质——藻类的基本知识。藻类是湖泊、水库等缓慢流动水体中最常见的能进行光合作用的浮游类植物,有一个明显核。在没有阳光的条件下,藻类将消耗自身体内有机物以满足自身的需要,同时也消耗着水中的溶解氧。
对目前经常使用的生化法处理生活污水和工业废水,有针对性地介绍了水体中的生物氧化还原反应。水体中的微生物在有氧气存在的情况下,进行有氧呼吸时,有机物质发生的氧化还原反应可以表示如下:
CxHyOz+O2—^C02+H20+能量水体中,细菌、酵母菌、真菌等微生物的催化作用的结果使得许多无机化合物的生物氧化还原反应经常发生。细菌等微生物的呼吸过程是在微生物细胞内的各种氧化还原酶和一系列辅酶的催化作用下完成的,有机污染物被细菌等微生物降解的中间产物生成了各种有机酸'这些有机酸在水体溶解氧不足的条件下,将利用较弱的NO;-、Fe3+、Mn4+、SO42-、CO2等电子受体,进行反硝化、反硫化、甲烷发酵、酸性发酵等厌氧过程,其最终产物有CO2和氏0,以及NHhH2S、CH4、有机酸、醇等。在缺氧条件发生的生物反硫化作用可在淤泥、沼泽、排水池中进行。由此引起硫酸盐转化为HS气体的反应,从而产生Cu、Pb、Zn、Ag等金属的硫化物沉淀,以至减弱了这些金属在所在环境介质中的迁移能力。
另外对水体中有机污染物和无机物的的迁移转化机理进行了较详细的介绍。特别是水体中有机污染物的污染更为重要和复杂。到目前为至,世界上已有700多万种有机物,其中大多数都是有毒有害的,如排入到环境中会造成环境质量的恶化。而我们对环境中的有机污染物控制和处理还较簿弱,需要我们做很多工作。
水中有机污染物以及农药残留的分析、监测是环境中有机污染物的重要研究课题之一,部分研究生在这方面进行了一定的研究。
从环境科学的角度,土壤是人类环境的重要组成要素。随着环境科学的发展,人们愈来愈认识到土壤环境的复杂性和重要性。土壤环境化学就是研究化学物质,包括各种污染物进入土壤后的化学行为及其影响。包括污染物在土壤环境中的迁移、转化、降解和累积过程中的化学行为、反应机制、历程和归宿。此章重点放在几类有代表性的化学物质,即化学农药(代表土壤中外源有机化学物)、化肥、重金属和固体废弃物的土壤污染化学,并对土壤污染中复杂的化学过程作一介绍。首先,我们介绍了土壤的组成和性质;然后介绍了土壤负载容量或土壤环境容量;让学生对土壤有一个大概的了解。
重金属是土壤无机污染物中比较突出的一类。通过各种途径进入土壤的重金属通常以可溶态或颗粒态存在。其在土壤中的迁移、转化及生物可利用性均直接与重金属的存在形态相关。例如重金属对植物和其他土壤生物的毒性,不是与土壤溶液中重金属总浓度相关,主要取决于游离(水合)的金属离子。对镉,则主要取决于游离Cd2+浓度,对铜则取决于游离Cu2+及其氢氧化物。而大部分稳定配合物及其与胶体颗粒结合的形态则是低毒的。仅脂溶性金属配合物是例外,因为它们能够迅速透过生物膜,并对细胞产生很大的破坏作用。
我们学院有些教师在土壤中重金属形态分析的研究也开展了一些研究并取得了某些研究成果,并将此作为研究生的研究课题之一。根据此情况,我们给学生介绍重金属形态分析方面的基本理论和最新研究情况。近年来,以北美Tesskr等人提出的五步系列萃取法和欧共体BCR的四步系列萃取法应用较多[3,4]。我们也将这二种方法存在的缺点摆了出来,主要是萃取操作的时间过于冗长,使实际应用不易实现。在此同时,我们向学生展示了国际上应用超声波或微波的能量加速萃取样品中组分和缩短操作时间的研究工作情况,并把土壤中重金属形态分析作为研究生研究的课题之一。
3.已取得的部分研究成果
通过学习,学生们很好地了解和掌握了有关高等环境化学的基本知识。学生使用已学的基本理论和技术,在水污染控制工程、环境规划与管理和环境监测分析与技术等方面的研究工作已取得了一定的成绩,并在各类期刊上发表了他们的研究成果。在水污染控制方面的数最多,主要是利用膜生物反应器、生化法技术处理生活污水和工业废水,如厌氧氨氧化细菌、双循环两相生物处理工艺、磁场对污泥沉降影响、水生植物修复技术等。在环境规划与管理方面取得的成果主要是对生态环境、可持续发展、资源利用等。在环境监测分析与技术方面取得的成果主要在样品预处理现代技术的应用、重金属形态和有机污染物分析测定等方面。如在使用膜生物反应器生化技术处理废水时就运用在此门课程中学到的水体中的微生物在有氧气存在的情况下,进行有氧呼吸时,有机物质发生的氧化还原反应的原理对一体式射流曝气膜生物反应器处理废水的情况进行了分析,以及对膜生物反应器的优缺点及改进思路进行了探讨,成果分别发表在《环境科学与技术》和《江苏环境科技》期刊上。在生态环境、可持续发展和资源利用方面,如对城镇化过程中水环境变化及影响因子分析和盛泽湖湿地生态恢复初探等方面进行了研究,并分别在《江苏环境科技》和《环境科学与管理》期刊上发表了研究成果。在重金属形态分析研究方面,研究生应用课堂上学习到的关于土壤中重金属形态分析的基本原理和
利用超声波或微波的能量能加速萃取样品中组分和缩短操作时间,如对利用微波能进行土壤中重金属形态分析进行了较系统的研究,与常规的Tessier法比较,使重金属前4步形态的操作时间从17.5小时缩短为14分钟,并改善了萃取效率。研究成果已在《苏州科技学院学报(工程版)》上发表。
环境工程主要研究方向范文3
毕业论文质量不高。进行毕业设计时正值学生考研和工作面试的高峰期,占用了他们大量的精力,一些学生无法全身心投入毕业设计。指导教师出于对就业和考研实际情况的考虑,对学生管理也多有松懈,导致毕业论文质量不高,出现较多问题。①语句不通,格式混乱。本校针对理工类本科毕业设计(论文)出台了详细的撰写规范,对题目、摘要、论文正文、结论、参考文献等每一部分的字体、图表和段落格式都有明确要求。但学生成稿的论文依然格式混乱,如:表达口语化,语句不通顺;表格图形没有表头、图名或编号;字体和段落格式与规范不一致;上下角标错误;多余的空格;计量单位格式不统一;参考文献编排不合要求,等等。一些基本问题往往修改两三遍后还存在于文稿之中。②数据分析讨论不足。实验类毕业论文中,对于监测数据和实验所得结果,学生往往只是单纯列表或列图,对于图表中的数据和反映的实验规律没有思考和说明分析;或是仅仅能做到看图说话,不能讨论数据形成的原因和机理,不会引用文献展开对比分析讨论。最终导致论文内容肤浅简单,“实验结果与讨论”部分出现“只见图表不见文字”的情况,结论缺乏准确性和针对性,过于空泛。③制图不规范。此类问题多在设计类毕业论文中出现。CAD运用不够纯熟,制图时工艺管线和构筑物轮廓粗细不分、虚实不分;字体大小不统一;平面图上缺少风速风向玫瑰图;构筑物剖面图数量不够,等等。制图通常是设计类毕业论文后期的工作,如果学生前期工作较为松散,在此时往往时间仓促,不能认真绘制或修改,导致较多问题。
二、提高环境工程专业毕业设计(论文)质量的方法探索
1.加强教师的自我学习,提升科研水平。教师在毕业设计选题时应紧密结合实际,丰富设计题目,给学生制定的毕业设计要符合实际。专业教师应在主要研究方向的基础上扩展毕业设计的研究领域,使毕业设计题目多元化,既要突出本系特色方向,也要尽可能地涵盖环境工程专业能够涉及的各个领域,如水、气、噪声、固体废弃物的处理、区域环境影响评价等。同时要加强实验室的管理和建设,以满足不同研究方向实验测试的需求。多元化并且紧贴社会所需的题目一方面能够引起学生的兴趣,激发学生的探索求知欲,使其在此过程中能有较大的成就感,另一方面也避免了相似题目导致的学生间互相借鉴论文内容的问题,做到一人一题,独立完成。此外,教师本身也应积极申请各类型的科研项目,如国家自然基金、省部级科学基金等,不仅能提升自身的科研水平,也能为学生提供更多的研究平台。
2.强化环境工程专业学生科研能力的锻炼。①在进入大四毕业设计之前,可安排环境工程专业的学生进行文献检索课程的短期学习,使学生了解、熟练并掌握科研文献的检索方法,在进行毕业设计时将会事半功倍。某些高校会有由图书馆老师定期开展的科研文献搜索、管理方面的专题讲座,具有很强的针对性,值得借鉴。②环境工程专业实验课程的考核可采取笔试和仪器操作并行的形式,强化学生掌握仪器的正确操作法,理解实验步骤的目的和意义,培养严谨的科学态度。针对学生实验操作技能掌握不足的情况,应重新审视实验课程教学成果,提高实验课教学要求。目前实验课程多为分组进行,每一小组三四名学生,在实际的教学过程中,并不能让每个学生都能得到实验锻炼。针对这种情况可扩大实验室规模,尽量做到每名学生都能进行完整的实验操作,保证人手一组实验数据,避免出现小组内“课堂不动手,课后抄报告”的情况。同时组织学生积极参与专业老师的科研工作等,进一步扩大校内大学生创新计划和优秀生的培养规模,力争更多的学生更早得到专业科研训练;在老师指导之余,发动本专业研究生的带动作用,让更多甚至全部的学生参与到实验室工作,使科研训练由浅入深贯穿整个大学时期,养成认真端正的科研态度,为大四的毕业设计打下良好基础,提高效率,也有利于大学生创新能力的培养。
3.端正师生态度,加强对毕业设计的指导和督促工作。师生两方均应端正态度,对毕业设计教学工作给予足够的重视。高校教师尤其是青年教师在其自身的研究生求学阶段大多得到的是导师较为宽松的指导,这一方式有助于培养研究生独立思考和工作的能力,有助于展现个人的创新研究能力,所以一些青年教师在指导毕业设计时往往会借鉴这种方法。但对于大学生来说,这一方式不可照搬。大学生并非专业的科研人员,科研素养和积极性有待提高,在有限的时间内暂时不能独立自主完成给定的目标,还需要老师较多的指导和鼓励。指导教师要投入更多的时间,才能真正起到鞭策督促的作用:可为整个毕业设计工作安排合理且较详细的时间计划表,在每一阶段定时验收学生的毕业设计进展,对每一部分出现的小问题尽可能修改完善,更多地关注学生的毕业设计情况,随时指导,使其感受到一定的压力以投入更多的精力,切忌“放羊式”管理。从学生方面来说,专业辅导员、班主任和教师可以在平时工作中加强对学生的教育,使其理解毕业设计对以后工作、科研的重要性,明白这是一件有利于自身的工作,应端正态度,竭尽全力按照老师的指导认真进行,不可有应付交差的敷衍心理。
环境工程主要研究方向范文4
1有机化学的内涵
有机化学可以称为碳化合物的化学,是研究有机化合物的组成、性质、结构、制备方法与应用的科学,它的研究主要包括:高选择性反应,高效反应、合成方法学、绿色合成、新合成方法、试剂、复杂天然产物的合成、组合化学。迄今大约有2000多万个化合物,其中绝大多数是有机化合物。有机化学学科的发展,揭示了构成物质世界的有机化合物分子以及有机分子转化的规律,设计合成具有特定性能的有机分子。有机化学研究手段的发展经历了从手工操作到自动化、计算机化,从常量到超微量的过程。它能为的相关学科如生命科学、环境科学、材料科学等的提供了理论、材料和技术。有机化学是一系列相关工程的基础,包括在环境工程的应用。在能源、材料、信息、健康、环境等,在为推动科技发展、社会进步、提高人类生活质量,改善人类赖以生存的生态环境中发挥巨大作用。所以,有机化学是一门具有创新性的应用学科,它的化学研究主要包括新型药物、高效低毒农药、植物生长调节剂的研究和开发;具有潜在光、电、磁等功能的有机分子的合成和有序组装,进行物理化学方法得到新型具有光电磁性能的分子材料。为了保证可持续发展,有机化学的研究方向天然有机化学方面、绿色有机方面研究,它还面临着许多课题,在环境工程中,诸如环境中微量、超微量有机污染物的检测,有机污染物在环境中的反应变化和迁移等都是有机化学的一个研究方向,也是一项极大的挑战。
2有机化学在环境工程中的利弊分析
有机化学不仅在农作物改良、医疗研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且在日益突出的环境治理、环境保护的环境工程中得到广泛的应用,它的发展在污染治理和环境生物检测等方面发挥着越来越重要的作用。生态环境问题是一个多学科交叉的综合性大课题,化学在环境工程中起着至关重要的作用,化学给人类创造和维持了丰富多彩的物质生活,提高人们的生活质量。然而,人们要清醒的认识到有机化学是一把双刃剑,给人们提高生活质量的同时也造成了一些污染,不得不注意。农业生产中,为了增产人们使用化肥、农药,这些物质都是有机合成物质,对我们环境及人类健康都造成严重影响。例如,六六六和DDT具有很强的杀虫效果,同时也极难分解化合物,在农作物上大量的使用之后,它们不仅在土壤中残留,也进入了农作物并通过食物链进入人体或牲畜体内,目前,人们意识到这个危害性,这种含氯的农药被禁止使用;室内环境中,有机化学在室内环境的影响,就是人们在室内装修的装饰材料的影响,人们忽略了一些新颖的建筑材料含有的有害成分释放出来会给室内环境能够造成污染。比如:甲醛、氨气、笨、油漆、各种胶粘剂、放水材料等,都是有机化合物,如不重视,对人的身体健康有巨大的危害。自然环境中,汽车尾气的排放,汽车燃油是从石油的分馏、裂化等方式中得到的,正是有机化学的生成,有许多副产物,这些副产物对环境具有一定的破坏,因此,要控制化学副产物的产生,达到合理排放。虽然传统有机化学影响了生态环境,但是也可以改善生态环境。例如:今天使用的煤转化为清洁燃料,以减少在燃煤过程中产生的废气,达到排放标准,甚至达到零排放污染。这种手段就是利用化学原理,将煤中的元素原子100%转化成为人类有益的有机产物。在环境保护上提高能源的利用率。因此,开发绿色有机物对有机化学是一大挑战,有机化学就要担当起治理或减轻环境污染的重任。
3有机化学在环境工程中的具体应用措施
3.1充分调查,选择适宜的有机化学类型
我国在改革开放的三十多年中,经济和社会发展得到了显著的进步,但是,过于重视经济的发展,工业进程的加快,没有重视到化工业对自然环境造成的一定程度的污染和破坏。环境污染的污染源飞速增多,例如原油泄漏、燃煤烟尘、酸雨、汽车尾气、温室效应、有机氯农药、环境致癌物、雾霾、烟霾等。因此,在运用有机化学时,首要的任务就是对环境所存在的污染源进行准确识别。通过取样调查分析,明确污染源的类型和数量,制定准确的方案进行化学物质投放。做好对环境工程的调查,按要求选型可以应用的有机化学,这样,就可以规避污染源种类带来的危害,使化学制剂更具针对性。
3.2建立实验项目,准确把握有机化学的应用时效
有机化学在环境工程的应用上,需要从多方面进行考量。有机化学在不同的环境治理上有不同的特殊要求和局限性。环境科学问题是一项长期的任务,需要环境科学人员坚持动态观察的工作方法。根据各地区污染情况的差异,环境科学部门要建立实验机制,通过对有机化学的认识了解,采用实验的方式进行实验组合,在实验中得出有效的结论。有机化学在环保上的应用需要更加谨慎,以有利于与环境维护为基础标准。
3.3发展绿色化学,保障环保效果明显
从环境工程工业发展来看,绿色化学是有机化学应用于环保的进步。绿色化学采用绿色技术,旨在提高废物的利用率,降低废物的数量和毒性。绿色化学是化工也革命性的变化,能够继续推进绿色能源工业,绿色农业的发展。有机化学在应用过程中,需要从技术角度和专业化角度进行分析,通过实验得出结论,通过结论推广产生良好的环境治理效应。
4结语
环境工程主要研究方向范文5
我国环境工程专业从1977年清华大学、同济大学等一批院校开设开始,经过30多年的发展,目前年招生人数已达到2万人左右。环境工程的最大特点在于它是一门边缘交叉型的综合性学科。广义地说,几乎任何一门基础学科或工程学科的技术应用于环境保护领域都会在环境工程专业占有一席之地。在现有专业目录中,环境工程可能算得上是一门对其他各门学科的知识体系包容性很强的学科,也正是由于这一特点,我国环境工程本科专业的知识结构和教学计划自专业创建之始至今一直处于发展、完善之中。
虽然各高校的环境工程专业已统一相同的名字,但各高校依旧保持了传统的特色。全国各院校环境工程专业的培养体系也呈百花齐放、多种特色并存的特点。一般环境工程专业教学体系强调基础教学,以环境工程原理为专业基础,以水污染控制工程、大气污染控制工程、噪声污染控制工程、固体废物处理处置与资源化工程、环境监测、环境规划与管理等为专业课。培养过程过于强调教学过程,轻视综合能力这一最终目标。强调课堂教学,重视提供大量的实践锻炼,学生毕业论文或设计课题多为模拟,缺乏“真刀真枪”的实际训练。[1]国家环境保护“十二五”规划中对涉核环境保护与辐射安全管理提出本文由收集整理了明确的要求,按此规划要求,在核原料开采、纯化和核废物处置循环全过程、核电设计、核工程技术、核反应堆工程、核与辐射安全、运行管理等领域均需要大量具有核环境保护知识的专门人才。为了满足这个需求,探索南华大学有核特色环境工程学科新的教学体系,培养厚基础、宽专业、强能力的专门人才,使之理论扎实、知识面广、素质高、创新意识和独立工作能力强,服务于国防建设、核工业发展、地方经济建设与社会发展的各个领域。通过十多年的建设和发展,在教学体系建设与实践方面进行了有效探索,积累了一些成功的经验,并逐步形成了特色。
一、有核特色环境工程教学体系的建立
随着环境保护政策的深入,环境保护相关产业的发展基本走过了以“三废”治理为主要特征的发展阶段,正在朝着有利于改善经济的环境品质、促进经济增长、提高经济档次的方向发展,这样就对环境专业人才应具备的知识、能力、素质提出了更高要求。
环境工程专业既坚持“统一”性又注意发展“特殊”性,突出“个性”。统一性就是在培养规格和基本要求上做到一致。特殊性就是要根据学校相关学科优势和自身条件及毕业生服务行业、部门和区域的要求,使培养的人才在某个或某些方面具有特色或优势,得到社会的认可。kyoto大学本科生的教学重点以有毒有害及放射性废物管理为主。德国环境工程专业本科生的教学目标是使学生能够从事一般性的环境技术问题,更多地强调工程教学的实践性和应用性,并以应用型人才的培养为主。[2]国内大多数高校已经或正在使自己的环境工程教育特色化。为使南华大学环境工程专业学生能满足国防事业、核电建设、地方经济发展对环境工程专业人才的需求,实现“厚基础、高素质、重实践、强能力、宽适应”的全新的教学内容和课程体系,拓宽学生专业知识,为培养多样化、个性化、高素质的创造性人才构建好平台。在教学体系的制订过程中,以市场需求为导向,以追求教学质量和教学效果为目标,以学生的能力提高为核心,多平台设置课程,将实践教学、实习与校内课堂教学放在同等重要的位置。设有公共基础课平台、学科基础课平台、专业课平台、实践教学平台。每个平台又分为必修和选修,开设跨专业修双学士学位课程,对学生实行弹性管理模式,学生在一定的时间内修满180课程学分、10分第二课堂学分即可申请学位。为了达到上述目的,根据教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会的意见,将所有的课程分为四大类:一是公共基础课,重点培养学生的基本素质,尤其强调世界观、道德、外语和计算机应用知识的学习。二是学科基础课,在于让学生打好基础,开设了“大学物理”、“分析化学”和“核工业生产概论”等课程。三是专业课程,提供1~2个专业课程模块,让学生了解相关专业的情况,实行主修和辅修相结合的教学机制。将“水污染控制工程”与“排水工程”的相关内容结合起来教学;“环工原理与设备”、“环境微生物学”、“大气污染控制工程”、“固体废弃物的处置和综合利用”、“噪声控制工程”为主要专业课程。特别增设了“核环境学”、“放射性辐射防护”、“放射性三废处理”、“放射性环境监测与评价”等课程,以“环境保护与可持续发展”、“环境系统工程”等课程强调持续发展理念以及环境伦理学的观念。四是专业选修类课程,分为限制选修和任意选修。鼓励学生跨专业跨学科选修课程,也可在大类学科范围内任意选课,以建立合理的知识结构,扩展知识面,开设了“环境管理与法律”、“工程监理”等课程。培养计划的模块化操作除了落实教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会制订的高等学校本科环境工程专业专业规范所要求的教学任务外,其显著的特点是增加涉核课程,突出实践教学,使毕业生能快速地适应国防、核工业等有关领域的工作需要。
二、培养核特色环工人才的实践
1.整合资源,促进发展
不同层次学校学科建设的目标和建设思路有所不同,如何坚持走以内涵发展为主的道路,突出特色,优化资源配置,打破学科壁垒,增强学科间的内在联系和相互支撑是实施资源整合、培养有核特色的环境工程人才的前提条件。核心能力是资源整合的结果,但核心能力首先不是单指一个组织所拥有的一、两种“我有你没有”、“我行你不行”的专长设备、专长技术,而是获取、配置并充分运用各种资源的有效优化的整合能力。教学资源整合可分为四个方面。专业内课程资源整合:同一专业、不同研究方向的教师共享教学资源,就教学内容、教学形式等进行交流与合作,形成基于课程的教师学习与教研共同体;专业之间教学资源的整合:与辐射防护与环境工程、市政工程及安全工程专业实现教学资源的整合与共享;校内教学资源的整合:在专业课之外,与校内采矿工程、核技术及应用、市政工程等6个省级重点学科中环境相关的研究领域建立资源共享机制,拓展专业的课程内容,丰富课程学习资源;校园—社会相关资源的整合:为了营造学术氛围,学校经常开展学术报告、咨询、讲座等活动,让学生在这个大环境中受到潜移默化的影响,充分利用核类企业实践教学资源。
2.改革实验教学,培养动手能力
实验室是“知识创新的源头、人才培育的基地”。实验室在提高学生的实践能力、创新能力以及实施素质教育的过程中发挥着不可替代的作用。学校一直高度重视实验室建设,以培养学生的实践能力、创新能力和社会竞争力,体现专业特色为基础,构建了校园微型专业环境,进行专业之间的横向拓展,实现专业之间的教学资源、校内教学资源整合;市政与环境实验室、基础化学实验室、放射性辐射防护实验室和环境监测实验室对学生全面开放;作为部省级重点实验室的节能与环境实验室和氡实验室向学生的科研、毕业论文开放,不仅使实验室的功能得到了拓展,而且使仪器设备的功能得到了开发和利用。
在实验内容和形式上,增加设计性实验、综合性实验、创新性实验和探索实验,减少单纯验证性实验。部分实验,学生在独立查阅文献的基础上自己设计方案,采用“三开放”形式,实验时间、实验地点和实验方式开放,以此培养学生的初步工程意识和提高学生的工程实践能力。
3.强化实践,培养工程能力
在实验教学和课程设计、实习、毕业设计等环节大幅度提高实践教育的地位,并以实验的设计上最充分地调动学生的主体性和充分发挥他们的主观能动性作为实验室设计的主要宗旨,使高仿真的实验环境和主体角色体验成为促进学生主动学习的兴趣源、动力源,强化学生创新和科研能力的培养。为此,设置研究型课程和第二课堂学分,广泛开展科技文化活动;进行了公共场所空气质量评价、校园环境监测、湘江流域(衡阳段)水质评价、放射性核素和重金属在表层土壤中的迁移行为研究等;让学生根据情况查阅相关的文献资料,在老师的指导下自己制订方案,实施实验,对实验现象及结果进行分析和解释。同时,鼓励学生参加省、市、学校和环境保护协会举办的大学生科研创新活动。通过这些活动使他们的创新思维和实践动手能力得到了很好的锻炼。充分利用已开辟的6处教学实习基地(中核集团二七二铀业有限责任公司、桂林污水处理厂和耒阳电厂等),让学生有充分的接触和认知工程的机会。
环境工程主要研究方向范文6
关键词:双极膜;环境工程;水解离电渗析;应用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.086
1 工作原理简述
双极膜也叫双极性膜,是一种新型的特种离子交换膜,通常由一张阳膜和一张阴膜复合而成。该膜的特点是在直流电场的作用下,阴、阳膜复合层间的解离成和并分别通过阴膜和阳膜,作为和离子源,通过一系列电化学反应公式,达到有效处理环境污染问题的目的。与国外的研究相比,我国对双极膜技术的研究起步较晚,最近几年市场上才开始出现商品化双极膜。目前双极膜已被广泛应用于各个领域,其中在环境工程中的应用效果显著。
2 双极膜在环境工程中的应用
2.1 处理废水
2.1.1 处理工业废水
在工业生产过程中经常会产生大量的工业废水,针对不同性质的工业废水,往往采取不同的方法净化。在处理含有重金属的废水,通常是将这些重金属先经过化学反应变成氢氧化物沉淀并除去。若采用纳滤膜技术,则可以对废水进行有效回收,回收率可达90%以上,同时还能浓缩重金属离子,使其具备回收利用价值。
2.1.2 处理生活污水
在处理生活产生污水时,一般采用生物降解与化学氧化两者结合的方法处理,但往往氧化剂的用量太大,会剩余较多残留物。因此如果在它们之间加上一个纳滤环节,让能被微生物降解的小分子透过,截留住大分子,然后用化学氧化器处理大分子物质,使其进行生物降解,这样便可以充分利用生物降解性,节约氧化剂和活性炭的用量,并且减少最终残留物的含量。由于水污染的问题日益严重,人们的饮用水质量也受到威胁。利用双极膜纳滤法不仅可以有效去除消毒过程中产生的微毒副产物等化学残留物,而且还具有化学药剂用量少、节能、占地少、便于管理和维护等优点。
2.2 处理废气
工厂在生产过程中,除了会产生废液污染,还会排放一些对大气有污染的气体,也需要进行有效处理净化。目前,工厂在燃烧过程释放出来的酸性污染气体主要以COx、NOx、SOx 为主。这些大气污染气体物种每年的排放量非常大,例如 SOx,我国每年大约向大气排放1900~2100万吨的大气污染物。这些过量排放的酸性气体是引起全球温室效应、酸雨等污染问题的罪魁祸首,对人类日常生活的危害十分严重,因此必须要及时采取有效措施来进行治理。
利用双极膜技术处理这类酸性气体方法简单有效,并且易于操作。以从废气中回收二氧化硫为例,回收步骤为:一、先用碱液如氢氧化钠进行吸收;二、吸收液通过双极膜电渗析,在酸室里得到硫酸溶液;三、碱室里得到的主要成分是和液,这些液体可以返回工序的第一步重新吸收尾气。在整个回收过程中实现了零排放,从而也就避免了二次污染。在最大化回收废气中有用物质实现二次利用的同时还有效地缓解了环境污染问题。
2.3 绿色能源――双极膜蓄电池
在工业冶金过程中产生的废酸碱除了可以用纳滤膜技术进行废水跟重金属离子的回收,还可以通过双极膜技术做成蓄电池进行发电。计算显示,一摩尔每升的酸和一摩尔每升的碱反应,可以得到 0.828 V的理论电位,数值上刚好等于双极膜水解电离时产生的电压降。以往这部分的电能很难加以有效利用,现在通过双极膜水解电离池,不仅可以充分利用这部分电能,而且还能够借助于可逆电极,实现充电的过程。在实际应用时可以由数十个甚至上百个基本单元组成双极膜蓄电池,使其达到人们日常生活所需的电压及输出功率。日常生产中,通常会产生大量的酸性与碱性废液,通过双极膜技术对这些工业废液进行回收,并制成蓄电池,实现资源的循环再利用,由此可见,双极膜电池具有很高的开发价值和显著的经济效益,发展前景光明。
2.4 用于垃圾发酵连续制备有机酸
在日常生活中产生的厨房垃圾,一般采取直接填地的处理方法,这对环境也会产生一些较小的污染。目前处理厨房生活垃圾的主要方式是通过发酵处理的方法来制成有机酸,在保护环境的同时,充分发挥这些垃圾的经济效益。由于在传统的发酵制作过程中,反应生成的有机酸会影响环境的PH值,不利于微生物的生长、发酵,影响了反应的进一步进行,不少企业会向发酵池中加入酸碱来调节环境的PH值,这种方法,不仅工序步骤复杂,而且还消耗了大量的酸碱,反应剩余的废液残渣也对环境造成二次污染。而如果以双极膜电渗析解离作为氢离子和氢氧根离子的供应源,则可以直接从发酵液中生产出有机酸,免去了投放酸碱的过程,,也就避免了资源浪费和二次污染的问题。
3 展望
在社会工业化快速发展的今天,环境问题应受到人们的高度重视,只有保护好我们赖以生存的环境,才能实现社会的可持续发展。双极膜作为一种全新的技术,已被广泛应用于环境工程领域,它有效解决了传统方法在环境治污过程中存留的技术疑难问题。目前看来,双极膜的应用前景非常广阔,可以通过改进制备工艺过程,降低生产成本,研究开发出更高性能的双极膜,拓宽其应用领域,充分发挥其经济效益,对环境的可持续发展具有深远的意义。
参考文献:
[1]谢鸿芳,肖艳春,郑林禄,郑淑英,陈震.双极膜技术在环境工程中的应用与展望[J].广州化学,2012(01).