机电一体化的理解篇（1）

一、教学机电一体化课程存在的一系列问题

1.机电专业课程教学内容不够标准化、完整化

如今，在教师群里，总会听到学生对机电一体化课程兴趣不够或没有耐心钻研的声音；而在学生群里，存在着很多对教学内容、对教材的抱怨，觉得索然无味，使人厌倦。在机电一体化课程教学过程里，大部分需要手工实际编程操作，就很少教学自动编程软件。最终就使得学生整体的知识面过于狭窄，不能适应现代化企业的工作环境。面对这样的情况，我们应该尽快完善、规范机电一体化教学模式，使之更加标准、完整。

2.机电一体化课程教学模式体系科学性、合理性不足

目前对于机电一体化这一专业课程的体系，绝大部分的注意点就在机和电两方面，过于偏向机械方面的课程安排，在一定程度上忽视了对电类课程的实际应用。这极不适合现在“机、电、计算机”这三种机电教学格局，同样地，这一教学安排也适应不了机电一体化教学设备的实际应用。由此可知，在机电一体化教学课程内容中，强化对电气控制课程及计算机课程等教学的实践应用能力，在一定程度上对提高学生专业技能有重大的影响。

二、针对上述问题，提出有效的解决措施

1.强化“副科” 教学

（1）强化教师自身培训力度。因为以前培训系统的局限性，传统教师在机电综合技术方面的知识普遍匮乏， 如果想要让学生得到综合性的机电知识，就要让老师接受更高效的教学培训。可以采用多层次、多途径的培训方法， 就像在岗实践练习， 强化业务知识跟教研方式的不断更新；积极参加最新技术的短期训练班；脱产培训， 有目的地挑选机械类专业的老师去学习电类知识， 而电类专业的老师则去学习机类知识， 利用这种跨科学习机会，多掌握一些技术，方便传授给学生更全面的知识。

（2）追求讲课技巧。电工学、机械知识课本中大部分是较为抽象、枯燥的教学内容， 所以教师在讲课的时候，就要追求生动、形象的教学技巧。调动学生的激情， 在特定课程环节里，适当举些实例来活跃整个课堂的气氛， 让学生在自由、放松的环境里熟悉那些抽象、枯燥的理论知识。

（3）调动学生对机电一体化课程的学习激情， 培养学生优化、归纳知识的方法。绪论课教学成功的话，机电一体化的教学就一定会成功。理顺学习本课程的教学意义， 归纳各类教学内容的主要内容， 进而激发起学生对“副科”学习的自主性。因为“副科”教学知识过于繁杂， 而且需要记忆理解的定义、专业名词多， 所以教师需要让学生学会独立思考， 并对知识学会优化、整合。比如机械知识课程中的第二章，在介绍常用金材时，用了仅仅四页篇幅， 内容过于杂乱，学生掌握起来就有一定的难度。老师最好可以根据实际情况，编出最常用金材的分类表格， 去帮助学生掌握归纳技巧，培养动脑能力。

2.注重机电专业课程的实践教学

（1）学生应在短期内将自己获取的专业理论知识高效地应用到实际生活中，从而更加深刻地记住并理解那些理论知识。

（2）学生可以利用自己学到的理论知识上岗实习，获得更高等级的专业操作技能，所以学生依赖理论知识去探讨实际问题、寻找故障并积极思考出解决问题的最佳方案。

（3）教师在教学机电一体化课程时，应及时发现学生遇到的一系列专业理论难题，在课堂巡回指导时给予学生悉心的指导，帮助学生独立思考解决疑问。

最需要强调的就是，在机电一体化教学模式里的巡回指导跟课程结束性指导都应该涉及到专业理论、理论知识与实践相结合的教学。举电力拖动课本中的第二章第6节来说，其主要内容就是三相异步电动机知识，可将教学内容安排成理论知识的简单讲解跟实习巡回指导，如下表1、表2所示：

在讲解理论知识的同时，花费两节课的时间传授学生三相异步电动机中Y 连接跟连接的相电压知识，并推导出这两种连接方式里启动电流的一系列联系。在实际课程讲解时，最好直接用连好的电路板进行现场演示，并利用电压表、钳表相应地测量出电压值、电流值，从而加强学生自身的理解能力，让学生可以直观地对Y—降压启动控制线路知识进行掌握。

三、结束语

综上所述，随着工业化、市场经济的发展，培养高素质的技能专业型人才是目前中职机电一体化课程的主要追求。所以应不断地去研究机电一体化的教学内容、模式，进一步提升学生自身专业理论知识水平，另一方面，要加强实践教学，使得学生在毕业之后，可以尽快适应工作需求，为社会做出一定的贡献。

机电一体化的理解篇（2）

中图分类号：X705 文献标识码：A

生活生产垃圾中的物质含量变化很大，不同时期的垃圾中物质含量不一样，不同来源的垃圾中的物质种类和含量都不一样。但是无论如何，垃圾中的成分主要是有机物和无机物两大类。由于有机物固有的反应活性低、降解速率低、对催化剂的专一性要求高、反应后的产物多样性等原因，特别是反应后产物多样性与不可控性，使得垃圾中有机物的处理非常困难。对于垃圾中有机物的降解需要寻找科学、可靠、可持续发展的处理方法。目前对待有机废物的处理方法通常就是利用有机物易燃的性质采用焚烧的方法。有机物的焚烧带来的环境负影响很大，焚烧所产生的有毒有害物质造成更加严重的二次污染。在此背景下，长沙加中环保科技有限公司和湖南大学化学化工学院联合研发出了厌氧消化-微生物电解工艺来处理垃圾中的有机废物。

一、厌氧消化-微生物电解法反应技术

厌氧消化是一种微生物转化技术，尤其适合于易降解有机废物的处理和能源化转化。因此，特别适合食品加工、厨余和餐厨垃圾及畜禽粪便等有机废物的处理。该方法不仅可把这类有机废物高效率地转化为可再生能源――生物燃气，同时，还可产生有机肥料，从而实现有机废物的完全循环和高效利用。

我们利用电化学和生物有机化学的学科交叉，结合有机废物主成分-碳、氢元素的性质，设计了一种有机废物厌氧消化-微生物电解耦合的反应系统，该系统由微生物催化电解、厌氧消化、主产物收集利用和副产物脱离技术复合而成。其设备示意图如图1所示。

预处理废物通过磨碎机进入搅动式厌氧消化反应器，厌氧消化反应器的工作温度为55℃～60℃，有机废物的固含率达到20%以上，经过连续式反应，释放生物燃气，将所得到的生物燃气收集利用。厌氧消化反应后的残渣进入微生物电解反应器。微生物电解设备内设有微生物电解装置和电解水装置，电解水装置的输出端与厌氧消化反应器相连接，该设备通过阀门控制水流方向，排出的水通过水管可以提供生活用水，也可以输送回预处理装置，达到零排放的目的。脱水后的有机废物成为肥料，可做固体有机肥而出售。微生物电解装置包括阳极、阴极和电源。厌氧消化设备与微生物电解催化设备相连接并产生一系列反应，该设备主要是加快厌氧消化，缩短其自身反应所需要的时间，而得到的沼气用于发电，从而达到化废为宝的目的。厌氧消化器实物如图2所示。

二、厌氧消化-微生物电解耦合技术工艺

厌氧消化-微生物电解耦合技术工艺包括预处理、厌氧消化-微生物电解耦合、脱水以及后续收集利用等程序。

1.预处理（絮凝）：在装有垃圾渗滤液的预处理池中投加混凝剂，把其中的悬浮物生成絮状体，且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉降速度不断增加，使其沉淀并去除，得到较为清澈的液体流入厌氧发酵池中。

2.厌氧消化-微生物电解耦合反应：包括搅拌装置、厌氧消化反应器和微生物催化电解装置。

搅拌：在厌氧消化反应器中设有能转动的搅拌装置，对有机废物进行充分混合，增加物料与微生物接触概率，使系统内的物料和温度分布均匀，防止局部出现堆积和局部温度过高，使生物反应生成的硫化氢、甲烷等对厌氧菌活动有阻碍的气体迅速排出，使产生的浮渣被充分破碎。

厌氧消化-微生物电解：首先电解水产氢，从电解水装置中得到大量的氢气和氧气。有机废物经过进料口输入厌氧消化反应器，进行有机废物的微生物电解和厌氧消化，利用电解水产生的氢气，结合二氧化碳生成甲烷气体，反应式如下：H2+CO2CH4（甲烷）+2H2O，从而增加了甲烷的生成量。利用电解水生成的氧气用于厌氧生物反应器内，不仅能提高有机物的水解速率，还加速了氧和硫化氢反应，使硫化氢浓度降低，减少了硫化氢对细菌的伤害。

3.脱水：厌氧消化-微生物电解后的产物，首先进行固液分离。分离后的液体通过纳米过滤膜处理，在常压下对液体进行过滤，纳米过滤膜能有效阻隔不带电溶质等大分子（分子、原子等尺寸大于1nm）物质，只允许单价离子和水分子通过，从而获得洁净的盐水和液肥。盐水经纳米过滤膜后，接着经过反渗透膜设备，经加压后，盐水中的水经过反渗透膜得到纯水，用于浇灌花草、清洗道路、冲洗厕所等用水，而剩下压缩后的高浓度的盐水将与漂水结合，用于湿式喷淋塔中，用于烟气净化，从而达到零排放效果。

三、厌氧消化-微生物电解法反应技术优点

厌氧消化-微生物电解法可以用于降解广泛的废弃有机化合物，特别适合处理COD浓度高（超过152g COD/L）的废水，有机固体悬浮液或浆（15%总固体含量）。该技术提供了一种生物反应器，包括微生物电解与厌氧消化反应技术的耦合，比传统厌氧发酵设备产生更多富含甲烷的沼气。电解效率高，而且避免使用贵金属催化剂。

电解水在厌氧降解的微生物作用下，产生氢气，将有机物降解，提高了沼气的质量，增加了硫化氢和氧结合成二氧化硫的速度，消除了有毒硫化氢，同时电解水和二氧化碳还原成甲烷。

发酵池内的碳水化合物、蛋白质、脂肪被分解成甲烷和NH4OH，所产生的NH4OH和二氧化硫结合，生成硫酸铵。

电解催化有利地减少了高效电解所需功率。使用间隔分开的电极，一对或几个电极成对（如堆栈上的顺序放置阴极和阳极电极）实现电解，既可以保持优秀的电解效率，同时达到造价低廉，腐蚀性小的优点。

Y语

通过实验室小试，工业化中试和放大，我们的有机废物厌氧消化-微生物电解偶合的反应系统，能够有效降解垃圾中的有机废物，充分利用了有机物中的碳和氢原子，把垃圾变成了燃气和有机肥料，综合利用效率高，经济效益和社会效益高。是目前为止国内外先进的垃圾处理方法。

参考文献

机电一体化的理解篇（3）

（①贵州遵义师范学院，遵义563002；②云南省交通运输厅工程造价管理局，昆明 650031）

（①Zunyi Normal College，Zunyi 563002，China；②Yunnan Communication Department Project Cost Management Bureau，Kunming 650031，China）

摘要：高级氧化技术是有机污染物处理的重要技术，而电化学氧化法是有机物降解中最理想的方法之一。本文研究了氯离子的存在环境下，苯酚在不同氧化物涂层的阳极上所发生电化学降解过程的分析，深入探讨氧化法降解有机物质中氯离子的作用。

Abstract: Advanced oxidation treatment is an important technology of organic pollutants, and electrochemical oxidation method is one of the best in organic matter degradation. In this paper, under the presence of chloridion, the electrochemical degradation process of phenol in different anodic oxide coating is analyzed to investigate the discuss the role of chloridion in degradation of organic matter.

关键词：氯离子 苯酚电化学氧化 降解 影响

Key words: chloridion；phenol electrochemical oxidation；degradation；infulence

中图分类号：O6文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）27-0294-02

1电化学法降解概述

当前，处理生物降解有机污染物的重要方法是高级氧化技术，这其中电化学氧化法是最有效的有机物降解的方法之一，电化学氧化法具有操作简单和高效率的降解的特点，这使得电化学氧化降解在有机废水处理方面有着极为广阔的前景。在电化学氧化过程中，通过直接电氧化或间接电氧化降解污染物。其中，直接电氧化是指吸附在阳极表面的污染物通过电子转移发生氧化降解反应。而间接电解氧化则是指通过电生成活性氯等强氧化物质，使污染物在阳极表面或溶液中被氧化降解。

最近几年，间接电化学氧化法已经被成功的应用于多种废水处理过程中，但是，对于一些成分复杂的有机废水，特别是难生物降解的有机废水还是缺乏具体的了解。很多情况下，水中有机污染物的电化学降解的过程是很复杂的娥，通常是直接和间接电氧化同时发生，其处理的效果与电极材料、溶液组成以及电流的大小有着直接的关联。例如，金属氧化物电极的过电位通常是比金属电极高，尤其是一些半导体材料，它们具备良好的光电催化性能，十分有利于・OH自由基的产生。处理含酚废水时产生的大量的・OH自由基快速的攻击苯环，使得酚类通过间接氧化降解。基于此，目前在电化学处理含酚废水时一般采用PbO2，TiO2，RuO2和SbO2等电极。在酸性条件下，复合金属氧化物电极（如TiO2一RuO2一IrO2）为阳极电解工业含酚废水，以NaCl作为电解质时的处理效果很好，但在处理后期仍有部分有机氯化物残留。使用PbO2和Bi―PbO2电极处理高浓度含酚废水时，在高电流密度（100mA／cm2）、高NaCl浓度和碱性条件下，酚去除率基本接近100％，而且化学需氧量（COD）转化率业高达90％多。大多数工业废水中含有高浓度的氯离子，氯离子的存在对有机污染物氧化降解的影响越来越受到重视，然而当前却没有大规模的对其进行深入的研究，而主要是针对一些处理结果进行讨论。实际上，氯离子的影响与所存在的环境有关，包括电极材料、氯离子浓度和有机污染物种类等。下面通过研究氯离子存在条件下苯酚在Ti/SnO2-Sb2O5 /PbO2和Ti/Ru-Ti～Sn氧化物涂层阳极上的电化学降解过程，进一步了解氯离子对于氧化法降解有机物的作用。

2实验

2.1 仪器与试剂恒电流仪，光谱仪，化学需氧量分析仪。所用的试剂全都是分析纯，水为二次去离子水。

2.2 实验过程

2.2.1 涂液及电解液的配置

Sn―Sb氧化物涂液的配制：将SnCl2・2H2O和SbCl3按摩尔比9：1溶于正丁醇中，为防止水解在其中加入几滴浓盐酸。按10mg/cm2SnO2-Sb2O5进行涂液。

Ti/PbO2电极电镀液为0.5mol/LPb（NO3）2+0.05mol/LNaF+0.1mol/LHNO3的水溶液。

Ti/Ru-Ti-Sn氧化物涂液的配制：将RuCI3，・5H2O，Ti（OH）4和SnCI4・5H2O按摩尔比2：7：l加入正丁醇中，然后加入几滴浓盐酸。按3mg/cm2RuO2-TiO2-SnO2进行涂液。其中电解液为100mg/L苯酚+0．5mol/LNa2SO4的水溶液。

2.2.2 电极制备钛基体为TA2钛网，其规格为3.013/11×3.0cm/1×1.0mm。第一步用洗涤剂进行脱脂，第二步放在质量分数为20％盐酸水溶液中，煮沸2h，第三步用去离子水冲洗干净，备用。在已涂好的sn-sb氧化物中间的钛网上恒电位电沉积制得Ti/SnO2一Sb2O5/PbO2阳极（简称Ti/PbO2阳极）。

2.2.3 电化学氧化降解实验在250mL的无隔膜电解槽中进行实验。氧化物涂层电极是阳极，3.0cm×3.0cm×1.0mm的Ti网是阴极，溶液pH值为6～7之间，电极间距5mm，用恒压电流电解，电流密度为10mA/cm2。在电解一定时间（0．5，1，2，3和4h）后，取样，测定和分析COD、有机物、中间产物、电压、电量和pH值等各项参数值。要注意电解实验必须在室温下进行。

2.2.4 检测方法用光谱仪分析反应物和中间产物；COD根据重铬酸钾标准方法，用化学需氧量分析仪测定。

3结果

根据实验所测的结果如下：图1是氯离子对Ti/PbO2和Ti/Ru―Ti-Sn阳极电化学氧化降解苯酚溶液的影响。图2和图3分别为Ti/PbO2阳极和Ti/Ru-Ti-Sn阳极在有无氯离子存在条件下苯酚降解过程的光谱图。

4讨论

4.1 氯离子存在时苯酚在Ti/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn电极上的电化学氧化

从图1中可知，当降解150min时，氯离子不存在的体系中COD去除率达66.1％，而有氯离子存在的溶液中COD去除率达98.1％。这说明氯离子的存在能够加速溶液COD的去除速度，因为氯离子在阳极被氧化，变成了活性氯，而活性氯是一种强氧化剂，能够有效氧化溶液中的有机物，使得在一样的时间内有机物在有氯离子存在的溶液中受到活性氯氧化和电化学氧化的双重作用，极大的加快了COD去除的速度[图1（A）]。对于Ti/Ru-Ti-Sn阳极体系，在没有氯离子存在时，COD去除效果很不理想，150min时去除率才是11.4％；然而当溶液中加人氯离子后，COD去除效果就得到了极大的改善，150min时达到65.6％。

在没有氯离子存在的情况下，150min时Ti/PbO2阳极的COD从237.12mg/L下降到了80.48mg/L，而Ti/Ru-Ti-Sn阳极的COD仅仅下降至210.08mg/L，说明Ti/PbO2阳极能够更好的降解该有机物。当加入氯离子后，一样的时间内Ti/PbO2阳极体系的COD去除效率加快了31.9％，而Ti/Ru-Ti-sn阳极体系的COD去除效率加快了了54.2％，表明对于电生成的活性氯，使用Ti/Ru-Ti-Sn阳极比Ti/PbO2阳极具有更好的作用。

4.2 在Ti/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn电极上苯酚电化学氧化过程的光谱分析对于Ti/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn电极体系，氯离子不存在时，图2（A）和图3（A）电解过程中苯酚的2个特征吸收峰（210，269nim）都是慢慢减弱的，但在210～225，230～263和280～310nim 3个波段又分别出现3个新的吸收峰，不一样的是，在Ti/Ru-Ti-Sn电极中，苯酚的2个特征吸收峰随着电解时间的增加变化很小，而其余的波段的吸收却是很弱。在有氯离子存在时，图2（B）和图3（B）也出现了类似的现象，吸收主要集中在280～330nm之间，这表明在不同的电极中，对于相同的电解液，生成的中间产物基本相同。但2种电极的电解过程中的成分随着电解时间的变化而不同，Ti/PbO2阳极中苯酚逐渐开始降解，其它的中间产物也伴随着电解时间变化而逐渐矿化，这其中氯离子的作用是加快降解速度；对于Ti/Ru-Ti-Sn电极，在没有氯离子存在的情况下，苯酚的降解较慢，当存在氯离子时，苯酚快速降解，但是其它中间产物降解仍较慢，苯酚在这其中发生了转化反应。对于相同的电极体系，不同的电解液的氧化降解过程中产生不同的中间产物。

参考文献：

[1]王璇，黄卫民，刘小波，陆海彦，林海波.氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响[J].高等学校化学学报，2011,（2）：361.

机电一体化的理解篇（4）

中图分类号：X703.1

文献标识码：A文章编号：1674-9944（2015）04-0188-03

1引言

随着我国经济与工业技术的快速发展，各个行业排放的污染物种类繁多，对环境和人们生活危害加大，尤其是印染行业产生的染料废水，具有色度高，酸碱性强，高生物毒性，难降解等特点，不经过处理任意排放会给水环境带来严重危害，因而对染料化合物废水的处理一直是人们关注的问题。电催化氧化法是通过电化学过程中产生较高氧化还原电位的OH、O等自由基与染料分子之间的氧化还原反应使有机物转化为CO2和H2O，达到去除污染物的目的。当前，电催化氧化工艺技术作为发展较快的新方法，在染料废水处理领域成为研究热点。

2电催化氧化法概述

电化学催化氧化法处理有机废水在1940年左右由欧美发达国家兴起，但受到当时有电资源及硬件条件的制约，没得到广泛的发展和应用，到1960年，全世界电力的开发与应用水平大幅提高，电化学氧化方法处理废水逐渐进入快速发展时期，但到目前为止，国内外科学家对电化学氧化法处理废水的技术有了初步了解和应用，但对其深入的研究不够完善，处理废水的各类也比较单一，主要集中在水中溶解性金属阳离子的还原处理，目前有机废水污染越来越严重，电化学方法逐渐开始应用于有机废水的处理。电化学氧化是在设计的水处理装置内，水分子在电压作用下与有催化活性的阳极反应从而产生具有高氧化还原电位的自由基，通过自由基与有机分子发生反应，破坏分子结构，达到去除有机物的目的，是未来有机废水处理发展的趋势，尤其是难以用生物法处理的有机废水。根据所采用的电极材料的不同可以分为以下两种不同的的过程，一种是污染物在电极表面直接发生氧化还原反应，称为直接电化学氧化，另一种是利用电极产生的自由基（较高的pE值）与污染物作用，称为间接电化学氧化。

2.1直接电化学氧化

直接电化学氧化主要是污染物与阳极表面直接作用，发生电子转移直接改变污染物分子结构，电极表面作为反应发生的区域，因为降解速率与程度不同分别称为电化学转化和电化学燃烧，电化学转化是把污染物质转化为其它一种或者几种中间产物，从而提高污染物的可生化性能，然后进行后续生物化学处理;而电化学燃烧则是将有机物在反应器中直接完全氧化为CO2和H2O。电化学燃烧比电化学转化反应更彻底，但消耗能量也相对较多。

2.2间接电化学氧化

间接电化学氧化是利用水在阳极发生电化学反应产生的具有较强氧化还原特性的活性自由基，与污染物发生氧化还原反应将其去除，活性自由基作为发生电子交换的载体，既可以是电化学反应生成的瞬时产物，也可以是特制的催化剂，间接电化学氧化的瞬时中间产物一般是产生的・OH或・O等自由基来氧化有机物，此外当电解溶液中有Cl-存在时，可以产生ClO-，进而产生更强烈的氧化作用，电化学间接氧化既有电极的氧化因素，也有自由基的氧化作用，所以反应的速率非常高，同时这些自由基氧化性强，一般对有机物的氧化降解更彻底，而且只在外加电压、极板间产生电流时才会产生自由基，电压消失，电流停止，自由基的氧化作用就会停止。

3电催化氧化在国内外染料废水处理中

的研究与应用

电催化氧化技术因为反应过程中运行条件和影响因素众多，目前对其机理的研究不够深入，只能大致从表面上解释有机物被分解的原因以及各种不同条件下对有机物分解去除效果影响，但对具体在分解过程中发生的转化规律不能进行深入的解释和论证。

阮湘元等[1]研究了有机染料废水在经铝系及PAM混合絮凝预处理后，在钌氧化物和钛氧化物制备的催化剂电极氧化絮凝床内，极板间电压4.8V，HRT为5h，使染料废水达标排放。

赵国华等[2]采用电化学方法，经过氧化还原反应制备了纳米级金属铂颗粒电极。通过SEM分析表明，铂微粒在空间网络形状的氧化钛膜中分布呈均匀分散状态，而且颗粒直径很小，铂微粒能够完全展露，使得纳米铂颗粒电极反应活性位置分布广泛，氧化还原作用强。研究还发现纳米级铂颗粒电极对甲醇的电催化氧化行为，在不同的酸碱度介质中纳米级铂颗粒电极对甲醇的氧化性能均明显优于常规的金属铂片电极，可能是因为纳米级的颗粒在状态和性质上与原物质发生质的变化引起的。采用两种不同的铂电极催化氧化降解甲基橙染料时，纳米铂微粒电极的平均氧化分解性能远远高于普通金属铂电极，这进一步表明纳米级铂微粒电极具有良好的催化活性。

方建章等[3]研究了用电化学方法生成强氧化剂H2O2和HClO处理酸性铬兰K染料废水。在电解过程中向阴极表面通纯氧，氧在阴极上还原可生成H2O2，以NaCl作为电解质，Cl-在阳极上还原为Cl2，Cl2进一步转化为HClO，HClO是强氧化剂，可氧化降解燃料分子。反应时间30min，脱色率和化学需氧量去除率分别达到90%以上和75%以上，当处理时间增加到50min时，两个指标分别增加至100.0%和83%。

周建等[4]采用电催化氧化法处理染料废水，当反应时间40min，H2O2的加入量与废水体积比为0.005∶1，催化剂的用量与废水为0.005∶1，pH值为2.5时，处理效果达到最佳。电解处理后能够进一步降低废水的COD与色度值，未达到排放标准的染料废水经生物化学处理使排放水质达到国家规定的二级排放标准。这为电催化法作为染料废水预处理工艺提供了理论基础。

余琼卫等[5]的实验以Ti为基体，并通过一定方法制备了Sn和Pb氧化物半导体催化剂电极。并通过扫描电镜和电化学等手段分别对以上两种电极进行结构和电化学特性检测。在相同工作条件下，Sn半导体电极的析氧电势比Pb半导体电极高，且其对实验中的模拟废水COD值分解去除速度更迅速。在模拟染料废水处理体系中，提高反应温度有利于促进染料的降解，可能是因为染料分解反应是吸热反应，高温有利于反应进行。反应过程中检测到降解产物CO2充分证明有机物的矿化。

王敏等[6]在催化电解法去除渗滤液中CODcr、NH3-N的动力学研究中，进行了渗滤液的SBR出水中CODcr、NH3-N的去除研究，在一定工艺下，对渗滤液的SBR出水进行电化学氧化，反应时间为30min时，NH3-N去除率100%，当反应时间增加到120min时，CODcr的去除率达90%以上;有机物指标的分解反应符合一级动力学反应方程，其速率常数随反应器中的电流密度的增加、极板间距的减小而提高。

李天成等[7]在电催化氧化技术处理苯酚废水研究中，分别测定了SnO2/Ti复合电极、不锈钢电极、柔性石墨电极的析氧电位，并以这三种不同电极材料，施加5V左右电压，对模拟苯酚废水进行了电化学氧化分解实验。研究表明：析氧过电位次序为不锈钢<柔性石墨<SnO2/Ti，处理后水的化学需氧量值约为100mg・L-1，且出水的苯酚浓度<0.5mg・L-1。处理取得良好效果。

贾金平等[8～10]研制了铁/活性炭纤维的复合材料电极，并应用该电极对染料废水进行处理，研究结果表明，在最佳工艺条件下，该复合电极可以对染料废水的脱色率达到100%，TOC的去除率也达到60%以上，处理的效果比采用单一的铁电极要更好，从而证明活性炭纤维在该复合电极中起了主要的作用，我们认为具体催化作用机理可能是因为活性炭纤维其具有较大的比表面积和对污染物有较强吸附能力有关。

娄红波等[11]采用碳棒电极，在室温下进行了电化学法处理苯酚模拟废水的研究，通过改变废水中Na2SO4电解质浓度、电极电压、pH值和初始浓度等条件，研究了不同条件对处理效果的影响，研究结果表明：处理最佳条件为pH值为8.0，电极电压为5.5VNa2SO4电解质浓度为20.0g/L。最后对苯酚的降解机理进行了初步探讨。但我们认为，最佳处理条件的适用范围有限，因为电极间距及电极表面积大小的影响对处理效果影响也非常大。

林海波等[12]以炼油厂二级出水回用为目的，研究了电催化氧化法降解炼油厂二级出水CODCr的方法。实验结果表明：电催化氧化法可在炼油厂二级出水回用中降解CODCr，当废水处理后ρ（CODCr）小于30mg/L时，处理每吨废水的电能消耗在1kW・h左右。CODCr的降解效果依赖于废水性质、电解时间、电极材料、电流密度、电极间距、电解槽结构、废水流量等因素。

殷钟意等[13]在活性炭负载纳米TiO2电催化氧化处理染料废水中，用溶胶凝胶―动态吸附法制备颗粒活性炭（GAC）负载纳米二氧化钛（TiO2）催化剂，以甲基橙的脱色率为考察指标，研究TiO2/GAC电催化反应体系对甲基橙染料废水的电催化氧化性能。实验结果表明，在甲基橙废水pH值为4，TiO2/GAC催化剂用量为0.5g，Fe2+浓度为250mg/L，电解电压为16V时，电催化氧化30min的条件下，甲基橙脱色率达99.2%，COD去除率达93.1%。

电催化氧化方法和光催化结合方法处理染料废水近年来引起研究人员的兴趣，李国亭等[14]在电催化降解偶氮染料酸性橙Ⅱ的降解过程研究中采用光照协同作用，采用具有电催化活性和光催化活性二氧化钛掺杂PbO2复合材料电极，研究了对偶氮染料酸性橙Ⅱ的光助电催化降解效果。结果表明，单独电催化过程会产生大量醌类化合物，可能是因为电催化不足以降解这类化合物，因而在溶液中积累;而在光协同电催化氧化过程中，光催化氧化过程大大减少了电催化过程中产生的醌类物质。在反应时间为120min，光协同电催化氧化是其使TOC去除率高于单独电催化1.5倍以上，协同作用非常显著。

在钛基二氧化锡电极电解过程中羟基自由基检测及电催化机理中，丁海洋等[15]采用浸渍――热分解方法制备了钛基二氧化钌（Ti/RuO2）和钛基二氧化锡（Ti/SnO2）两类尺寸稳定阳极电极。以扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对电极结构进行了表征。用循环伏安法（CV）比较研究了Ti/RuO2和Ti/SnO2电极直接电催化氧化苯酚性能，表明苯酚在Ti/RuO2和Ti/SnO2电极上均可发生直接电氧化反应，两种电极上氧化峰电位分别为0.96和1.43V（vs.Ag/AgCl）。以对苯二甲酸为捕获剂，利用荧光光谱法进行了羟基自由基（・OH）检测。Ti/SnO2电极在电解过程中能够产生・OH;而Ti/RuO2电极・OH的生成极其微弱。Ti/SnO2电极电解过程中生成・OH是其具有高电催化活性的主要原因，也表明了用荧光法进行羟基自由基检测方便、灵敏，可以用于电催化过程羟基自由基的检测。

4电催化氧化法的优势

目前电催化氧化法应用于有机废水处理，优势主要在以下几个方面。

（1）电能属于清洁能源，可以再生，并且该方法对电能利用效率{，反应条件宽松。在废水处理过程中，主要是依靠瞬时活性自由基和电子，无需额外添加化学药剂，没有二次污染，对环境不产生负面影响。

（2）电催化氧化法不仅能对有机物进行矿化分解，另外本身不引入菌胶团，没有生物污染，同时电化学产生的强氧化性的活性自由基对废水中的有害生物起到杀灭作用，这样可采用生物法作后续消毒的工艺。

（3）基础建设和运行成本较低[16]，控制简单，工艺组合灵活，可以单独处理污水，也可为难生物降解的高浓度废水提供可生化性预处理。

5结语与展望

电催化氧化法处理污水有深远的发展潜力和广阔的发展空间[17]，尽管电催化氧化工艺处理染料废水有许多优势，但目前还是存在很多急需解决的问题，这些问题的产生主要体现在电极组成结构、电催化氧化的机理、高催化性能电极的研发以及电催化氧化整体工艺的研究这四个领域，这是电催化氧化水处理研究领域的热点和难点，同时对电催化氧化的工业化应用研究还有待加强，今后的发展要从解决实际问题出发，逐步把理论研究过渡到实际工业应用研究上。

参考文献：

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[13]殷钟意，李小红，侯苛山，等.活性炭负载纳米TiO2电催化氧化处理染料废水[J].环境科学与技术，2010，33（1）：150～153.

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机电一体化的理解篇（5）

引言

随着机电技术的进程加快加深，机电一体化系统中对软件系统的设计要求也越来越高。在很多机电一体化系统的设计中，设计者对软件系统的设计过程中还是存在很多片面的理解，软件设计中存在很多不规范的因素，甚至有些存在严重的不足。本文就机电一体化系统中软件系统的开发进行了一些探讨，并对软件在机电一体化系统中的发展进行了一些展望。

1.机电一体化系统中计算机软件系统的重要性

1.120世纪70～80年代为机电一体化系统的蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了物质基础。

1.2在机电一体化系统发展中，智能化是一个很重要的发展方向。人工智能在机电一体化建设中的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的智能化

是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

1.3从机电一体化系统的发展过程中和未来的发展方向上看，计算机技术始终处于一个关键的位置，是一体化、自动化、智能化进程中的关键纽带。然而，计算机只是一个软件运行的平台，它所提供的是高效率的数据处理，而真正在机电一体化系统中起作用并控制计算机做有效工作的则是凝结了人们智慧结晶的各类软件。一些大型的并且独立的软件(比如：pro／e、AuIoa气D、ANSYS等)并不在这篇文章的讨论之中。虽然它们在机电一体化系统中起着至关重要的作用，并且已经发展地相当成熟，但本文所讨论的是针对那些具体的工程中，在机电一体化系统的设计中，为了满足具体工程所提出的具体要求和细节而需要我们独立开发和设计的软件系统。

2.当前机电一体化系统中软件系统存在的问题

随着机电一体化系统的飞速发展，软件系统的发展并没有跟上其步伐。相比程序语言的发展和软件在其他领域的应用中，则更显落后。主要表现在：

2.1编程语言不够强大目前，在机电一体化系统的开发过程中，大量应用的还是汇编语言和C语言，C++语言应用也很广泛，所用的开发平台无外乎BC、TC、VC等。之所以说其不够强大，并非指这些语言本身不能够胜任目前的机电一体化系统的要求。相反，它们在机电一体化系统的开发中有不可比拟的优势，这也是这些语言得以存在并还将继续存在的原因。但是，我们也应看到编程语言的迅速发展状况。例如JAvA和例等，各类功能更加强大的开发平台如：

2.2JBuilder、N1玎的出现。虽然这些语言和平台还不能很好的适用在机电一体化系统之中，但是它们的发展趋势决定了它们将在越来越广泛的领域中成为主流的开发工具，它们的优势也越来越明显的表现出来：如方便、快捷、高效、高安全性等。2.2编程风格差一般在机电一体化系统开发过程中，从事软件系统开发的技术人员一般不是专门从事软件开发的人员，他们尽管对机电系统中的软件开发很熟悉，而且有过硬的技术和奇妙的思想，但是他们之中还是有部分人在软件系统的开发过程中不能形成良好的编程风格，比如清晰的注释、遵守一定意义的命名规则和匀称合理的代码布局。

2.3软件系统往往不能满足用户需求或不能按期完成软件产生之初，便存在了问题，最主要的问题就是不能恰当地了解用户的需求，不能提供给非专业用户更多、更广的选择范围，不能考虑到用户未考虑到的其他应用中将会遇到的问题，从而造成开发出来的软件无法满足用户需求的问题。因此，软件系统发展过程中借鉴了工程的方法，形成了成熟的软件工程理论，用工程学的方法知道软件系统开发，从而提高了软件开发的效率。但是在机电一体化系统的软件系统设计过程中，技术人员可能更多地关注其他系统的开发，而没有按工程的理念来开发其中的软件系统，从而使得软件系统没有达到用户的需求，甚至不能按期完成工程项目。

2.4软件系统开发中重复劳动较多等问题机电一体化系统中的软件系统还存在另一个问题，就是开发过程中，重复劳动较多。这是因为每个工程之间本身就存在很大差异，即便是实现相同功能的软件系统，嵌入到不同的工程之中的时候，都会有所变化，甚至要进行较大的修改，这就导致了一个工程中开发的软件系统无法为另一个工程所使用，技术人员要进行大量的重复劳动，即浪费时间，又没有效率。

3.解决机电技术系统中计算机软件系统开发问题需要采取的措施

要解决在机电一体化系统中，软件系统开发过程中出现的一些问题，首先还是应该呼唤工程概念的回归。即，重新在机电一体化系统中的软件开发中建立工程的概念。严格按照工程学方法来指导软件系统的开发，遵循合理的开发流程。从可行性分析、需求分析到具体的设计，再到最后的封装测试，都按照严格的工程体系，建立清晰可靠的文档，形成良好的工作流程。其次，需要有专门人员来研究机电一体化系统中，软件模块的开发和封装。以组件的概念来开发软件系统，研究如何划分高内聚低耦合的模块，如何提供模块的接口，如何尽可能提高软件模块的可重复利用率。最后，要提高那些更高级的编程语言在机电系统中的应用率，这需要机电一体化领域和计算机领域更进一步的融合。

4.对于机电技术系统中应用计算机软件的展望

机电一体化的理解篇（6）

中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1672-1098（2016）01-0046-04

Abstract：The de-COD rules of landfill leachate were investigated from discharge time， discharge voltage， total power input and flocculant adding order respectively by using needle-plate DBD non-thermal plasma reactor. The results showed that the degradation rate of COD increases with the increasing of discharge time， discharge voltage and total power input. The degradation rate increased rapidly at the beginning of treating process. However， when the critical value 14 kV， 6 h and 32.5 W， reached， the increasing speed of de-COD rate became slow. The degradation effect of cooperative treatment process， i.e. non-thermal plasma with flocculants， is better than single treatment process. Further more， using the treatment process of flocculation - non-thermal plasma - flocculation obtained the best de-COD effect. The maximum degradation rate of COD is 62.06% in the investigation.

Key words：non-thermal plasma；landfill leachate；flocculants；COD

垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中，由于发酵和雨水淋溶、 冲刷， 以及地表水和地下水浸泡过滤产生的污水[1-2]。 垃圾渗滤液一般具有成分复杂、 种类繁多等特点[3]，其中有机污染物含有各类芳烃化合物，并且取代基团繁多，无机污染物主要是氨氮和重金属污染[4]；污染物浓度高、变化范围大，垃圾填埋场根据其场龄不同，COD变化范围一般在2 000～62 000 mg/L，BOD5范围60～45 000 mg/L[5]，填埋初期渗滤液的可生化性较好，随着场龄增加BOD5/COD下降，氨氮浓度和重金属浓度上升，可生化性降低[5-6]，某一场龄的垃圾填埋场其渗滤液中污染物浓度还会受降雨量变化影响[7]。

低温等离子体技术是一种高级氧化技术[8]，在环境保护领域有广泛应用[9-10]。等离子体被称为物质的第四态，由电子、正负离子、激发态的原子、分子和自由基等离子组成。低温等离子体技术运用于废水净化，主要是利用体系空间中产生的・OH、臭氧、电子、光子、正负离子、活性基团等，氧化废水中的污染物质[9-10]。絮凝沉降是通过降低或破坏污水中胶体ζ电位，通过电中和、吸附架桥、絮体卷扫等过程，将难沉淀降解物质聚并沉淀的过程。

根据垃圾渗滤液的水质特点，单纯采用低温等离子体处理垃圾渗滤液，要达到出水水质标准需要较长放电时间。为减少电能消耗，在低温等离子体处理过程中引入絮凝沉淀工艺，利用絮凝剂沉淀和吸附作用，快速将有机污染物捕捉分离，提高能量利用率[11]。本实验利用低温等离子体协同絮凝剂，通过改变放电电压、放电时间、输入总功率和絮凝剂添加顺序，探寻低温等离子体协同絮凝剂降解垃圾渗滤液的基本规律。

1实验方法

11实验试剂及装置

实验水样取自安徽省淮南市东部垃圾填埋场垃圾渗滤液，水样取回后用玻璃瓶放置在4℃恒温箱中保存，原水样呈黑色，散发难闻恶臭，COD初始浓度6 880 mg/L。本实验使用重铬酸钾法测定垃圾渗滤液COD。涉及的主要试剂有硫酸银、浓硫酸、重铬酸钾、邻菲呤、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、碱式氯化铝（PAC）、去离子水等。

本实验涉及的主要仪器有HCA-100标准COD消解器、79-3型磁力恒温搅拌器、TDGC2接触调压器、P096652C功率放大器、滴定管等玻璃仪器若干。等离子体反应器为自制的针板式介质阻挡放电低温等离子体反应器。反应器为筒状，内径450 mm、 高度100 mm。 上部盖板开有两孔：中心孔用于插入阳极电极铜针， 铜针直径1 mm，下端打磨成针状； 另一孔用于插入冷凝回流管， 避免因放电水温升高而造成水分流失。 反应器底部放置10 mm厚有机玻璃板作为阻挡介质，有机板下面设置铝网作为放电阴极。

12实验过程及方法

220 V交流电经接触调压器、功率放大器后，分别连接至针板式反应器的中心铜针和底部铝网上。水样置于反应器中，反应器上端接冷凝回流管，下部放置磁力搅拌器。整个放电体系的电功率用接触调压器之前的功率表测量，放电电压由高压探头和示波器测量，实验装置如图1所示。

实验前调节铜针针尖与液面距离约8 mm，以保证良好的放电效果。调节磁力搅拌器转速确保搅拌时不会在液面形成明显的漩涡凹面。在放电过程中，阴极和阳极之间的放电空间产生高能电子，同时在放电过程中还会向水体中辐射紫外光与其他活性基团协同降解渗滤液中的有机污染物[12]。COD降解率计算公式为COD降解率=（COD0-CODi）/COD0，其中COD0 和CODi分别为未经处理的原水样和实验测试COD值。

2结果及讨论

21放电时间对COD降解率的影响

取垃圾渗滤液水样50 mL置于等离子体反应器中，放电电压135 kV，连续放电10 h。垃圾渗滤液COD降解率随放电时间变化如图2所示。

放电时间/h

放电30 min后，渗滤液的COD浓度上升了247%；继续放电COD浓度开始下降，1～6 hCOD降解速率最快，COD降解率从131%上升至5523%；6 h之后继续放电，COD降解速率变缓，从5523%上升至6206%。反应初期渗滤液中的大分子有机污染物（例如多环芳烃）在等离子体活性基团作用下开环断键，形成新的可化学氧化的小分子有机污染物，表现为COD上升[13]，所以在初始阶段COD降解率为负值。随后小分子有机物在等离子体作用下不断被氧化分解，COD降解率不断上升。继续放电COD降解率上升速度减弱，放电6h之后曲线趋于平稳，说明渗滤液中可被等离子体降解的有机物含量逐渐减少。

22放电电压对COD降解率的影响

取50 mL垃圾渗滤液于等离子体反应器中，放电电压变化范围99～153 kV，放电时间4h。COD降解率随放电电压变化规律如图3所示。

放电电压/kV

放电电压从99 kV升至153 kV对应的COD降解率从2718%升至4608%。

在相同的处理时间内，COD的降解率随放电电压升高而升高。放电电压较低时，在单位空间内产生等离子体活性基团密度较低，所以单位时间内被活性基团氧化的有机污染物的量较少。随着放电电压升高，单位空间内等离子体密度上升，相同时间内被氧化的有机污染物总量上升，表现为COD降解率升高。从图3中可以发现，放电电压在135 kV之后，COD降解率曲线斜率逐渐下降，说明放电空间的等离子体密度已趋于饱和，继续增大电压COD的降解率上升并不明显，在本实验中13～14 kV是较为理想的放电电压。

23输入功率对COD降解率的影响

反应器放电电压不同系统的电能消耗不同。放电电压变化范围99～153 kV，连续放电4 h，对应的系统总功率与COD降解率变化曲线如图4所示。

总功率/W

由图4可知，在放电时间相同条件下，COD降解率随放电系统总功率增大而上升，但是总功率大于325 W，曲线斜率降低， COD降解率上升幅度不明显。增大功率可提高单位体积内的等离子体密度，但当等离子体密度达到饱和时即使再继续增加功率COD降解变化也基本趋于稳定。

24絮凝剂协同作用对COD降解率的影响

取垃圾渗滤液水样50 mL置于等离子体反应器中，放电电压135 kV，放电时间4h。选取碱式氯化铝（PAC）为絮凝剂，单位体积渗滤液中PAC的投加量为60 mg/L，絮凝剂不同的添加顺序对COD降解率影响如表1和图5所示。

将低温等离子体和絮凝沉淀这两种单一处理方式进行比较，直接添加PAC的去除效果优于低温等离子体放电4h的COD去除效果，并且处理时间更短。在絮凝沉淀过程中，通过电中和、吸附架桥、絮体卷扫等过程，将渗滤液中的有机污染物从液相转移至固相，实现了污染物相间转移，但是并没有将污染物净化。将低温等离子体和PAC进行组合，利用絮凝沉淀和吸附作用，快速将有机污染物捕捉分离，提高体系的净化效率，其处理效果优于单一处理方式。放电前投加絮凝剂，可有效降低等离子体的净化负荷，提高净化效率，对COD的降解效果与单独使用等离子体技术在相同电压下处理5～6 h的效果相当。在放电后投加絮凝剂的效果优于放电前投加絮凝剂的效果，渗滤液中大分子有机污染物被等离子体打碎成小分子有机污染物，更易于被絮凝剂吸附去除[11]。采用絮凝沉淀+低温等离子体+絮凝沉淀的处理方式，其处理效果优于上述单一或组合的处理方式，其处理效果与单独采用等离子体技术在相同电压下处理7～8 h的处理效果相当。

3结论

1） 低温等离子体可以有效降解垃圾渗滤液中的COD。放电初期COD浓度短暂升高，继续放电COD浓度降低。本实验放电电压135 kV条件下，放电6 h后COD降解变缓。

2） 在反应器结构不变情况下，提高放电电压可提高有机污染物降解率。但当等离子体密度饱和后，继续提高放电电压COD降解率变化不明显。

3） COD降解率初始阶段随输入总功率增加而上升，当COD降解率达到最大值后（本实验对应总功率325 W），继续增大总功率COD降解率上升不明显。

4） 低温等离子体协同絮凝作用降解效果优于单一处理方式，可提高净化效率和系统输入电能能量利用率。

机电一体化的理解篇（7）

中图法分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)01-254-03

Application of the Opto-Mechatronics Practice Training Equipment in Course Teaching of Mechanical Specialty

FANG Gui-sheng, SUN Ping

(Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College, Hangzhou 310018, China)

Abstract: The traditional teaching equipment is mainly used to verification experimental teaching. It is deficient to foster students practical ability and creativity. The opto-mechatronics practice training equipment which adopts open architecture and modular structure, applies various technologies, such as mechanical technology, electrical control technology, PLC technology, pneumatic technology, sensing technology to train students comprehensive ability. In this paper basic structure and main functions of the opto-mechatronics practice training equipment are introduced. Some course modules and course projects of mechanical specialty are designed based on the equipment. Finally, by making an example in the electrical control and PLC course teaching, the teaching method combining theory with practice is described.

Key words: opto-mechatronics; practice training equipment; teaching combining theory with practice; project teaching; modular teaching

1 概述

职业教育的核心是提高学生的实践动手能力和分析解决实际问题的能力。传统的职业教育模式是专业理论课和实训课分开进行,其弊端是理论和实践相分离,重理论而轻实践,教师教学缺乏新意,上课枯燥乏味,学生听课不感兴趣,上课昏昏欲睡,这样直接造成的后果就是培养的学生动手能力差,解决实际问题的能力差,课程教学难以达到职业教育培养目标的要求。解决该问题的关键是适当引入实训设备,探索理实一体化教学模式。

理实一体化教学作为职业院校专业教学中探索创新的一种教学模式,它强调充分发挥教师的主导作用,将理论学习和实际训练紧密结合起来,注重培养学生的动手能力,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。理实一体化教学要求学校建立专业教室,配备相应的专业设备和计算机辅助教学设施,将有关专业设备和教学设备同置一室,将专业理论课和生产实习等实践性教学环节安排在专业教室中进行教学[1-2]。

高职高专机电类课程教学大多需要实验实训设备的支撑。传统的教学仪器设备主要为了满足某门课程验证性实验的需要,缺乏对学生实践动手能力和创新能力的培养。光机电一体化实训装置融合了机械、电气、PLC、气动、传感等多种技术,采用了开放式和模块式结构,可满足《电气控制与PLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理论实践一体化教学的需要。正是基于以上考虑,我校在省财政的支持下,面向机电一体化、数控技术、电气自动化等专业课程教学的需要,引入了光机电一体化实训装置和模块化生产线等设备,并积极探索理实一体化教学模式,取得了初步成效,显著提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。

2 光机电一体化实训装置的基本构成

2.1 光机电一体化实训装置的总体结构

光机电一体化实训装置由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、低压电器模块、模拟生产设备实训模块(包含上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等)、接线端子排、各种传感器、警示灯和气动电磁阀等组成。整体结构采用开放式和拆装式设计,学生可以组装、接线、编程和调试由上料机构、搬运机械手机构、皮带输送线和物料分拣组成的光机电一体化设备。装置的总体结构示意图如图1所示。

2.2 装置主要模块的基本组成

1) PLC主机:采用了CPU226 AC/DC/晶体管(24路数字量输入/16路晶体管输出)、两个RS-485通信口、EM222(8路数字量输出),在PLC的每个输入端均有开关,PLC主机的输入/输出接口均已连到面板上,方便用户使用。

2) 变频器模块:采用西门子MM420变频器,三相380V供电,输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口,提供BOP操作面板;集成3路数字量输入/1路继电器输出,1路模拟量输入/1路模拟量输出;具备过电压、欠电压保护,电机过热保护,短路保护等。提供调速电位器,所有接口均采用安全插连接。

3) 电机模块:包括三相交流异步电动机,步进电机和步进电机驱动器等。

4) 低压电器模块:配备了交流接触器、热继电器、电子式时间继电器、中间继电器、变压器、整流电路、能耗制动电阻、带灯按钮、断路器、熔断器、行程开关、组合开关、转换开关、速度继电器、磁性开关、急停按钮、复位按钮、自锁按钮等低压电器。

5) 气动模块:包括了静音气泵、单杆气缸、双杆气缸、气动手爪、单控电磁阀、双控电磁阀、旋转气缸等。

6) 传感器模块:具备了电感传感器、漫反射式光电传感器、对射式光电传感器、光纤传感器,可区分金属物料和非金属物料、不同颜色的物料。

7) 触摸屏与组态模块:配备了深圳步科EVIEW MT4200工业触摸屏和EV5000组态编程软件。

2.3 装置主要部件的工作原理[3]

1) 机械手搬运机构

当存放料台检测光电传感器检测物料到位后,机械手手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,延时0.5秒,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪抓取物料,手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后;延时0.5秒,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后;手臂向右旋转,手臂旋转一定角度后,手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪放开物料,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后,手臂向左旋转,等待下一个物料到位,重复上面的动作。在分拣气缸完成分拣后,再将物料放入输送线上。

2) 物料分拣机构

当入料口光电传感器检测到物料时,变频器接收启动信号,三相交流异步电机以30HZ的频率正转运行,皮带开始输送工件,当料槽一到位检测传感器检测到金属物料时,推料一气缸动作,将金属物料推入一号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止;当料槽二检测传感器检测到白色物料时,旋转气缸动作,将白色物料导入二号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,旋转气缸转回原位,同时电动机停止;当物料为黑色物料直接导入三号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止。

3 基于实训装置的课程模块与项目设计

光机电一体化实训装置融合了机械、电气、电动机、PLC、气动、传感等多项技术,并面向职业教育发展的需要,采用了开放式和拆装式结构,可根据课程内容需要选用不同的模块组合,满足《电气控制与PLC》、《液压与气动控制》、《变频调速技术》、《检测与传感技术》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理实一体化教学的需要。表1为利用该实训装置开发的课程模块和教学项目。

4 基于实训装置的理实一体化教学

4.1 理实一体化教学场地安排

传统的职业教育模式是理论教学和实践教学分开进行,造成理论与实践分离,而且实验实训室功能单一,设备利用率低。为了改变这种现状,突出职业教育的实践性,我校引入了光机电一体化实训装置,并根据现场化教学的需要,将教学环境设计为现场教学模式, 建立理论与实践一体化教学的专业教室,融教室、实训、实验、考工于一体, 使专业教室具有传统教学、多媒体教学、实物展示、演练实训、考工强化训练和考工等多种功能, 营造出良好的职业氛围和环境。整个一体化实训室面积达150m2,室内配备了九台光机电一体化实训装置,一套MPS模块化生产线实训装置,以及46台电脑和投影、音响教学设备,配备了统一的实验桌椅、黑板、仪器柜等,可满足单班课程现场化教学的需要,实现课程教学做于一体,教学场地布置如图2所示。

电脑与操作台区属于基础教学部分,主要用于知识讲解、课程讨论、软件编程、低压电器实训等。实验桌上安装了网孔板,既用于液晶显示器的保护,又可固定常用的低压电器,作电工实训用。光机电一体化实训区属于应用部分,既可用于单门课程的实训需要,也可满足课程综合教学的需要,如PLC实训、变频调速实训、机电设备安装与调试操作等。模块化生产线区属于高级扩展部分,配备了自动传输、立体仓库、三坐标测量、模拟加工等八个模块,模块与模块之间采用了以太网和现场总线进行相互连接,侧重于生产线的总体控制实训等。

4.2 《电气控制与PLC》理实一体化教学思路

我校的《电气控制与PLC》课程在2005年被确定为省级精品课程,四年来项目组老师根据我校学生的特点探索了多种现代化教学方法,其中效果最显著的当属基于光机电一体化实训装置的理实一体化教学模式。以下为实施该教学模式而采取的一些有效措施:

1) 课前根据实训装置的特点,合理设计教学项目,编写教学讲义,制作多媒体教学课件和仿真动画,以提高课程教学的实用性和针对性,提高学生学习的积极性和趣味性。这部分工作是关键所在,直接关系到理实一体化教学模式能否顺利进行。

2) 在课程教学之初,组织学生到校工程训练中心进行参观,增加感性知识,了解普通车床、铣床、钻床的工作原理和控制要求,以及实际的电气控制电路;了解常用低压电器、PLC在数控车床、数控铣床、加工中心、电梯控制系统中的应用等。

3) 在讲解电气控制部分时,每个实验桌上放一套常用的低压电器和电工工具,方便学生了解各种低压电器的结构,学习基本控制电路的安装、调试方法等。

4) 在讲解PLC基础部分时,每个实验桌上放一个PLC和一套常用的低压电器,方便学生了解PLC的结构、接线方法等;方便学生自己动手设计、调试基于PLC的电机控制电路等。

5) 根据学生的特点,实行分类教学,充分发挥学生间的传、帮、带作用。对于平时表现优秀的学生,给与较高的要求,安排较难的设计任务,并要求不光自己学会设计和操作,还需要帮助组内的同学完成设计任务。对于平时表现一般的学生,需要加强引导和督促,适当加以鼓励,激发学生的学习兴趣和求知欲。对于平时表现较差的学生,则需要给予较多的关注,必要时采用强制措施,迫使他们掌握本课程的基础知识和基本技能。

6) 加强中间过程考核和期末实践考核,增添答辩环节,提高学生的口头表达能力,强化学生综合技能的培养。对教学过程中的每个项目组织考核,并根据学生的表现进行打分,计入平时成绩。在期末再安排一次实践考核,随机抽取平时训练过的项目任务,并给予评分,计入总评成绩。在实际操作过程中,这一招对平时不太爱学习的学生有很大的促进作用。

5 结束语

将光机电一体化实训装置引入课程教学,实现理论与实践一体,不仅提高了学生的学习兴趣和实践动手能力,同时也提高了教师的教学业务能力。整个实训装置包括了机械、电气、PLC、组态设计、气压、传感器等多项知识,不仅要求教师要有过硬的理论知识,更重要是具备综合运用知识和解决问题的能力,随时解决学生在操作中碰到的各种问题。另外新的实训设备引入,也需要教师根据实训装置编写合适的讲义,探索新的教学模式,这样对教师个人能力的培养也有很大的促进作用。

机电一体化的理解篇（8）

1信息化远程教育应用到机电一体教学中的必要性

机电一体化专业是在传统机械制造与自动化专业基础上改进而来，集合了机械结构知识以及电路知识，更加适应现代社会对机械人才的需求。机电一体化教学开展目标是培养出大量优秀的具备机电设备使用、维修、维护以及设计的高技术型综合人才。随着现代科学技术水平的不断发展，信息化技术在我国得到了迅速的发展，并衍生出了各种各样基于信息技术的创新产品，信息化远程教育就是其中的一员，突破了传统教学方式中的局限性，让课堂教学活动的开展不再受限于时间和空间上的限制，极大地提高了学生学习的便利性与积极性，显著提高了机电一体化专业的教学效果[1]。举例说明，在传统的教学模式中，机电一体化教学流程是依据课本知识进行逐个讲解，使得各个知识点之间没有形成有效的链接，造成知识点之间的衔接能力不强，不容易被学生整体消化。通过信息化远程教育模式的应用，可以方便、快捷地将机电一体化教学资源进行整合，并且能够将课本上的理论知识转化成立体的三维模型，从而为学生带来不一样的感官感受，帮助学生更好地理解课本知识。另外，信息化技术的应用还能够很好地拓宽学生的知识面，调动学生的学习积极性，从而改善机电一体化教学效果。

2现阶段机电一体教学中存在的问题

机电一体化专业教学不仅要关注学生对理论知识的掌握情况，同时还有重点培养学生实践操作能力，鼓励学生将理论知识运用到实践操作中，实现理论联系实际，促进理论知识和实践能力的共同提升[2]。为此，在开展机电一体化专业教学活动中，必须要加强学生理论知识和实践能力的练习。但是，在进行实际的机电一体化教学活动时，存在着较多的问题，主要表现在以下两个方面。第一，机电一体化专业知识涉及范围广，不仅牵涉到机械结构原理、结构力学、材料力学、液压原理等，还涉及到电路知识，在进行传统教学过程中，老师仅仅是围绕课本知识进行讲解，没有对课本知识进行向外扩散和延伸，同时也缺乏对学生实践能力的培养，学生普遍存在动手能力差的问题，也不能够很好地将理论知识应用到实践操作中，更谈不上用理论知识解决实际生活中的问题[3]。第二，机电一体化教学过程缺乏创新，这主要表现在教学方法和内容上。首先教学方法上，老师采用传统教学方法，按部就班的进行课程讲解；另外教学内容上，主要以教学大纲要求的课本知识为主，没有进行有效的延伸，使得学生的学习积极性较差，影响机电一体化教学效果。

3信息化远程教育在机电一体化教学中的应用策略

3.1提升学生对机电技术的应用水平

将信息化远程教育引入到机电一体化教学改革中，必须要充分认识到机电一体化传统教学中存在的问题，然后根据具体问题进行有针对性的整改。首先，大多数机电一体化专业学生存在着对知识应用能力不强的问题，为解决这一的问题，老师可以利用信息化远程教育平台提高学生的知识面，让学生学习到更宽泛的机电一体化知识，提高学生的学习兴趣以及积极性。另外，机电一体化专业是一门综合性很强的学科，要求学生熟练掌握全面的理论知识，同时还有具有较强的实践操作能力，而传统的教学方式中，仅仅注重学生理论知识的传授，而忽视了对学生实践操作能力的培养，通过信息化远程教育平台，不仅可以突破传统教学中时间和空间上的限制，让学生能够更加自由、便捷地进行专业知识的学习，同时信息化远程教育平台还可以将课本中枯燥的理论知识转化成生动的三维模型，并以此创建教学情境，降低学生对知识的理解难度，完善具体化的学习过程，改变传统教学中抽象、枯燥的教学内容，实现教学成绩以及教学效果的共同提升[4]。

3.2促进老师对机电一体化教学进行创新

机电一体化的理解篇（9）

电工作业是维修电工安全上岗培训的重要内容，知识与操作技能涵盖电工基础知识、安全用电技术、常用电工仪表与测量、配电线路及变配电设备、常用电器设备及控制线路、防雷防火防静电、触电急救等，知识范围广、技能要求规范、安全要求高。培训的对象主要是农民工、下岗工人、失地农民等，他们文化水平低、年龄跨度大、课堂自控能力差；还有少数是忘记复审电工作业证而再次参加培训的老电工。所以学员水平参差不齐，总体水平偏低，教学难度相当大。为此笔者根据维修电工专业特点，进行理实一体化教学，收到了良好的效果。

一、电工作业实施理实一体化教学的条件

1.梳理培训教材，找出理实一体化项目

理实一体化教学是以操作项目为载体，通过学员动手实际操作，让学员掌握操作要领；再配以理论讲解和学习，让学员理解操作原理。因此我们将电工作业教材进行了仔细梳理，形成一系列理实一体化项目：如以电流表、电压表、功率表、电能表的测量和使用来理解电工基础知识和仪表工作原理，以常用低压电器的拆装来学习控制电器，以常用低压控制线路的安装来学习电气控制，参观配电房来学习变配电设备，以模拟人的胸外挤压和人工呼吸来学习触电急救等。将培训内容梳理成理实一体化项目体系，学员做完这一系列项目体系，也就完成了电工作业培训。

2.购买与自制相结合，创建电工作业实训室

理实一体化教学的重点是实操，所以教学设备数量需求较大。培训中心通过购买成套设备建立了电工基本操作实训室、电力拖动实训室；通过自己制作，组建了电器控制设备示教室、触电急救与防火防爆示教室等，实训设备可达到3～5人一组，为理实一体化教学的开展创造了条件。

3.努力提升教师理实一体化水平

理实一体化教学的关键因素是教师，要求教师既能上理论课又能指导学员实际操作，要善于结合实践进行理论讲解。教师要熟悉实训设备，所有实训项目自己要会做，甚至会修理实训设备；根据实操过程来讲理论，更需要把理论讲解透彻；善于课堂管理，特别是要关注安全，因为有些项目是用到三相电源，必须严格按照规程操作。教师成为学员学习中的引导者、指导者和监督者。

二、电工作业实施理实一体化教学的具体做法

在培训组班同时，调查清楚学员的工作经历、学历层次，以便理实一体化教学时将学员进行合理搭配，一般文化层次不同的3～5人组合，好的学员引领其他学员共同学习。

1.简单项目实操引领理论

电工作业培训大多数项目都是基本操作，可以直接先进行实操，然后将理论讲解清楚，学员对理论和实操掌握更加深刻。如在讲交流接触器时，可以用投影仪直接打出交流接触器的组成图片，然后让学员拆装旧接触器。通过拆装，学员知道了接触器由电磁系统、触头系统、灭弧系统组成；也了解到触头有常开和常闭两种，在接控制线路时不能混淆，且主触头是用在主回路中通大电流、辅助触头是用在控制回路中通小于5A的控制电流；还了解到电磁线圈的工作电压常用的有380V/220V，使用时要特别注意电压是否正常。拆装一次接触器，掌握了它的原理、结构、选择、使用，可谓事半功倍。

2.复杂项目理论引领实操

有些复杂的理实一体化项目可以理论为主，如电动机项目我们就以理论讲解为主，这就要求将理论讲解的PPT做得直观形象，学员可以方便地从图片中看到电动机有两大部件组成――定子和转子，定子又由机座、铁心、绕组、端盖等组成，而转子也由转轴、转子铁心、转子绕组、风扇等组成，这样理解电动机的结构组成及装配原理就很方便。而电动机的实训可相对简单些，以电动机绕组首尾端判断、绕组绝缘电阻检测为主，学员掌握电动机使用和保养就可以了。

3.实际难题要讲透

有些做过电工的师傅在培训过程中往往会提出实际问题请老师解答，这个时候一定要把原因解释清楚，才能让学员信服老师。曾经有一位学员提出他们单位有一个线路，漏电保护器一推上去就跳闸，而测量线路的绝缘电阻是好的，线路工作也正常。笔者解释是经过漏电保护器的保护中性线（PEN线）只能作中性线（N线）用，不能作保护线（PE线）用，工厂里往往不注意将两者混用而自动跳闸，并搭建试验电路给学员看，学员实际测试后回工厂也解决了实际问题。还有一个学员提出一个更学术性的问题，他不理解晶闸管工作电路中的“同步”问题，为此笔者特意焊接了如下图所示的晶闸管调光控制实验线路，晶闸管SCR控制12V灯，检测点4的触发脉冲来得早，灯就亮；反之则灯暗；而触发脉冲的时间实际上由0.1微法电容C充电时间控制。图中检测点1是整流电源波形、检测点2的工作电源是用梯形电压，没有电源滤波电容，这样确保检测点3即0.1μF电容器可以每次从交流电源过零点开始充电，充电起始点与电源同步，确保控制的同步，利用示波器观察能很好地理解同步的意义。

图

三、实施一体化教学的效果

理实一体化教学可以边演示边讲解，帮助学员理解电路原理；通过开展贴近工厂实际的实践项目，增强学员的动手实操能力，学员用手做、用眼看、用耳听，将触觉、视觉、听觉等多个通道全都集中到课堂上，达到了“教、学、做”的统一，提高了教学效果。同时将多媒体辅助教学引入课堂，改变“粉笔+书本”的传统教学模式，使学生接受知识的速度更快。

1.学员考核通过率有较大提高

电工作业（上岗）证由市安监局采用教考分离、电脑随机抽题考试，题库量达5000多道考题，过去只是理论讲解，学员考试通过率只有50%左右；采用理实一体化教学以后，学员真正理解了基本原理、基本操作规程，答题的正确率大大提高，从而提升了学员考试的通过率，目前基本能做到85%。

2.激发了学员积极性

过去光讲理论，有些学员觉得可以回家自己看书，每次培训的到训率很低；采用理实一体化教学以后，绝大多数学员会留下来上课，有个别学员因为单位有事还会自觉请假，在他们看来学习不再是负担，而是一件快乐的事情。

3.便于营造一个良好的学习氛围

3～5人组成一个小组，让有基础的师傅做小组长，充分发挥小组长的作用，带领小组成员共同完成理实一体化项目，担任小组长的师傅觉得很有成就感，就会成为老师的好助手。小组之间相互竞争，学员在学习中处处感到有压力，时时感到有动力，形成了一个“比、学、赶、帮、超”的良好学习氛围。

4.有利于教师水平的提高

机电一体化的理解篇（10）

中图分类号：[TU992.3]文献标识码： A 文章编号：

众所周知，水是生命的源泉，没有水人类就无法生存和发展。近年来，工业的发展使得水不可避免的受到污染。在治理污染的问题上，一方面我国采取果断措施，关闭一大批生产效率低、污染耗能高的项目；另一方面加强技术研究。微电解法是近年来发展起来的污水处理技术，具有工艺简单、处理效果好、成本低廉及不会产生二次污染等特点受到越来越多的研究人员的青睐，现已广泛应用于印染、化工、电镀等领域的污水处理，取得了很好的效果。

1微电解法的技术原理

微电解法处理废水过程中涉及的作用机理因废水的性质不同亦不同。一般可概括为以下几个方面：

（1）氧化还原作用：铁碳微电解是基于电化学中的电池反应，当将铁和碳浸入电解质溶液中时，阳极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使某些有机物的发色基团—NO2、—NO还原成—NH2,胺基类有机物的可生化性明显高于硝基类有机物；同样其也可使某些不饱和发色基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的双键打开，破坏发色基团而除去色度，将部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性；阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机废水的色度，提高了废水的可生化性。

（2）铁离子的絮凝沉淀作用：微电解反应体系中产生大量二价和三价铁离子，特别是二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，在有氧或碱性条件下可形成氢氧化物，Fe(OH)3水解产生的Fe(OH)2+、Fe(OH)2+等络合离子，吸附废水中的悬浮或胶体状态的小颗粒及有机高分子，可进一步降低废水的色度，同时去除部分有机污染物质，使废水得到净化。

（3）微电场作用：在微电解反应体系中，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，并且两极间的电位差越大微电场作用越明显。在微电场作用下，废水中分散的不溶性的胶体颗粒、极性分子及微小污染物聚集在电极上，形成大颗粒后沉淀。

（4）物理吸附作用：活性炭是多孔吸附剂，具有巨大的比表面积，铁屑也具有多孔的结构，二者都具有较强的活性，能吸附废水中的有机污染物和多种重金属离子，达到净化废水的目的。

（5）气浮作用：在酸性或微酸性的溶液中，阴极产生的H2使的废水中有大量的微小气泡产生，使得废水中的微小悬浮污染物依附到气泡之上并上浮至水表面，另外还可以起到搅拌的作用，加速各种反应的进行。

2微电解法在重金属工业废水处理中的研究

对工业废水采用微电解工艺处理可明显降低废水COD及色度，并能显著提高废水的可生化性，再与其他物化、生物处理工艺耦合联用，可以达到良好的处理效果。

2.1处理染料废水

染料废水是工业废水的主要贡献者，长期以来一直是工业废水处理的难点。其中含大量以苯环为核心的稠环、杂环等难降解的且具有较大的生物毒性和致癌性的化合物，如蒽醌染料和树脂以及二氧化硫脲、阴离子表面活性剂、烷基苯磺酸钠和异丙醇等清洗辅料。

微电解工艺对染料废水的处理一般是通过以下几个方面完成的：利用活性炭吸附废水中溶解的污染物；利用阴极产生的[H]和[O]调节废水的酸碱度，同时新生态[H]和二价铁离子能与废水中许多组分发生氧化还原反应，破坏染料中间体分子中的发色基团(如偶氮基团)，使其脱色，降低废水的色度；通过二价铁离子和三价铁离子水解生成的络离子混凝废水中分散染料和胶体物质及氧化废水中还原性物质，使硫化染料和还原染料沉淀下来，同时提高废水的可生化性。

采用铁碳微电解处理模拟染料废水，实验所用的染料具有双偶氮结构的成品直接红染料，研究表明，在pH值5～6之问，反应时间为1h，色度的去除率可达到95％以上，同时COD的去除率也达到了73％，废水的生物可降解性有显著的提高。对于双偶氮直接红染料，苯环和与双偶氮基相连的共轭体系是其主要发色体。经微电解处理后，红色基本消除，对废水进行紫外-可见光扫描发现苯环间的发色基团偶氮双键被断开，生成了其他的相关衍生物。

采用铁炭微电解法处理染料实际生产高COD、高盐度、高色度的废水，以废铁屑的焦炭为反应材料，原废水pH为0.5～6、COD为6000～10000mg/L、色度为8000～20000倍，实验调节进水pH为1，反应0.5h，COD去除率为60%左右，色度的去除率为94%以上，对处理后水样进行紫外可见光吸光度测定，认为主要是通过氧化还原反应和絮凝作用去除COD和色度的。

研究了微电解-Fenton工艺对难降解染料工业废水预处理的效果，研究结果表明，当pH=2，Fe/GAC体积比为l，反应时间60min，H202采用连续投加，体积投加量为0.14%，pH=3，反应时间为30min的条件下，COD去除率达75%以上，废水的可生化性从0.08提高到0.46。

微电解-SBR组合工艺是由微电解作为预处理工艺，SBR生化处理为主体工艺组合起来的，适用于高COD，高色度的印染废水处理。

对漂染废水的处理研究表明，微电解预处理的废水BOD5/COD比值由0.22～0.26提高到0.35～0.57，再经过SBR法和炉渣吸附处理后，COD的去除率达到83%以上，BOD5的去除率达到92%以上，总色度去除率达到92%以上,各项水质指标均达GB8978-88《污水综合排放标准》中纺织印染工业的一级标准。

2.2处理化工废水

化工产品生产过程中产生的废水表现为：排放量大、毒性大、高COD、高盐度、高色度、难降解化合物含量高、治理难度大，但同时废水中也含有许多可利用的资源，是目前水处理技术方面研究的热点和重点。

化工废水中含大量硝基苯类，酚类，氯代苯类，多环芳烃类等化合物，常用的物理处理方法为过滤、沉淀、气浮和吸附等，化学法为混凝，氧化等。微电解工艺通过铁碳层的过滤作用，铁屑和活性炭的物理吸附过程，H2的气浮作用及铁离子、[H]和[O]的氧化还原作用实现对化工废水的处理。