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關(guān)鍵詞：酸堿中和滴定；化學實驗；教材分析；比較研究
文章編號：1005–6629（2014）2–0011–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
酸堿中和滴定是高中化學課程的重要內(nèi)容?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（實驗）》“化學反應原理”模塊內(nèi)容標準及活動與探究建議并未提出“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”[1]，但三種版本《化學反應原理》教材[2～4]（下文簡稱：人教版教材、蘇教版教材、魯科版教材）均涉及到了該實驗。三種版本教材在該實驗的設(shè)計上有明顯的差異。本文基于教材比較的視角，梳理差異并進行分析，并由此引發(fā)系列疑問，對這些疑問進行討論，最后得出若干結(jié)論和啟示。
1 各教材實驗設(shè)計差異及由此引發(fā)的疑問
閱讀并理解各教材中“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”的內(nèi)容，從設(shè)計目的、原理、儀器、藥品、實驗操作及結(jié)果處理等方面進行比較與梳理，結(jié)果如表1及表2所示。
對表1、表2進行分析，可以發(fā)現(xiàn)三種版本教材在“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”的編寫、設(shè)計上存在差異：
第一，從設(shè)計目的看，人教版和蘇教版、魯科版的設(shè)計目的“同中有異”、“異中有同”。人教版和蘇教版、魯科版盡管分別采取例題和學生探究實驗的不同形式來設(shè)計該實驗，但是它們的最終目標是一致的，就是讓學生能夠進一步理解和掌握酸堿中和滴定的原理。但是它們的側(cè)重點又不一樣，人教版測重于測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理過程，而蘇教版、魯科版關(guān)注到了實驗的基本技能、實驗的整個過程以及實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。
第二，從儀器和藥品看，人教版和蘇教版未明確列出，魯科版明確列出。但從描述來看，涉及的儀器基本相仿，包括已知濃度或未知濃度的酸、堿溶液，酸式、堿式滴定管，錐形瓶及其他配套儀器等。
第三，從實驗操作看：蘇教版采用的滴定方法和人教版、魯科版不同。人教版和魯科版教材采用已知濃度的HCl溶液來滴定未知濃度的NaOH溶液，而蘇教版教材采用未知濃度的NaOH溶液來滴定已知濃度的HCl溶液。
第四，從結(jié)果處理看：三種版本實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理有所差異。人教版教材結(jié)果處理時先求三次滴定用去HCl溶液體積的平均值，再計算NaOH溶液物質(zhì)的量濃度；蘇教版教材先將兩次滴定的結(jié)果分別計算NaOH溶液物質(zhì)的量濃度，再取兩次濃度計算結(jié)果的平均值作為NaOH溶液物質(zhì)的量濃度；魯科版教材先將三次滴定的結(jié)果分別計算NaOH溶液物質(zhì)的量濃度，再取三次濃度計算結(jié)果的平均值作為NaOH溶液物質(zhì)的量濃度。
通過差異分析，發(fā)現(xiàn)有幾個問題值得進一步討論：（1）是否有必要設(shè)計學生探究實驗？（2）是否可用甲基橙溶液作指示劑？（3）用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸是否可行？（4）如何保證測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理的合理性？
2 問題討論與分析
通過查閱相關(guān)的文獻，對以上四個問題進行如下討論與分析：
2.1 是否有必要設(shè)計學生探究實驗
酸堿中和滴定實驗涉及到三個主要問題：一是了解酸堿中和滴定的實驗基本技能；二是知道酸堿中和滴定的過程；三是掌握酸堿中和滴定的原理，前兩個問題是為第三個問題服務的?；瘜W是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，實驗是創(chuàng)設(shè)學習情境最重要的手段之一。通過分組動手進行酸堿中和滴定實驗，學生可以在真實的化學實驗中體驗酸堿中和滴定的整個過程，可以真實地觀察到酸堿中和滴定終點時顏色的突變，可以通過自己的操作得到測量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行結(jié)果處理，這些都會極大地激發(fā)學生學習的興趣和動機。酸堿中和滴定的整個過程在學生看來就顯得更為真實，有助于學生更好地理解和掌握酸堿中和滴定的原理。因此，在實際教學中，教師應盡可能創(chuàng)造條件讓學生進行分組探究實驗，并通過實驗讓學生真正理解和掌握酸堿中和滴定的原理。
2.2 是否可用甲基橙溶液作指示劑
人教版教材未指明所使用的指示劑，蘇教版在實驗操作步驟中體現(xiàn)出所使用的指示劑是酚酞試液，而魯科版明確列出了可選用的指示劑有酚酞試液和甲基橙溶液。而在實際操作中，魯科版選用了酚酞試液，未選用甲基橙溶液。那么，是否可用甲基橙溶液作為指示劑呢？
從理論上來講，一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）完全反應時的pH應為7，滴定時應選用在pH=7時變色的指示劑。石蕊、酚酞和甲基橙溶液是實驗室常用的酸堿指示劑。在中和滴定中，由于石蕊溶液顏色的突變不明顯，很少被選用?？紤]到酚酞溶液的變色pH范圍（8.2～10.0）和甲基橙溶液的變色pH范圍（3.1～4.4），可知酚酞溶液和甲基橙溶液在一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）的酸堿中和滴定過程中均可以作為指示劑。然而，由于酚酞溶液的變色pH范圍比甲基橙溶液的變色pH范圍更靠近一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）完全反應時的pH即7。因此，雖然酚酞溶液和甲基橙溶液均可作為一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）的指示劑，但選用酚酞溶液作為指示劑可使誤差更小。
2.3 采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸是否可行
查閱三種版本教材發(fā)現(xiàn)對于酸堿中和滴定均提到：用已知濃度的酸（或堿）來滴定（或測定）未知濃度的堿（或酸）。對于這句話不能過于刻板地認識和理解成一定要將未知濃度的堿（或酸）注入錐形瓶作為被滴定液，一定要將已知濃度的酸（或堿）注入酸式滴定管（或堿式滴定管）作為滴定液。在實際操作中用未知濃度液體來滴定已知濃度液體從而測定未知濃度液體濃度的方法是很常見的。比如，在標準酸溶液或堿溶液配制和標定過程中，通常都是用未知準確濃度的待標定的標準酸或堿溶液來滴定基準物質(zhì)的溶液。在高等教育出版社出版的《分析化學實驗（第二版）》[5]教材中“幾種常用標準溶液的配制與標定”介紹了0.1 mol·L-1 NaOH溶液的配制和標定：通常可用鄰苯二甲酸氫鉀作為基準物質(zhì)，準確稱取鄰苯二甲酸氫鉀三份，每份約0.4～0.5 g，分別放在250 mL錐形瓶中，加入50 mL溫熱水溶解，冷卻后加2滴酚酞溶液作指示劑，用NaOH溶液滴定至溶液剛好由無色呈現(xiàn)粉紅色，并保持30 s不褪色，記下所消耗的NaOH溶液體積，計算NaOH溶液濃度。在蘇教版《實驗化學》教材[6]拓展課題6-1“配制并標定氫氧化鈉溶液”中介紹了這種方法。因此，采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸的方法是可行的，在教學過程中切不可簡單理解并機械執(zhí)行教材的表述與要求。
2.4 如何保證測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理的合理性
各教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法有所差異，是否三種教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理都是合理的？如何來保證測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理的合理性？仔細分析，發(fā)現(xiàn)蘇教版和魯科版教材測量結(jié)果數(shù)據(jù)的處理方法實質(zhì)上是一樣的，只是實驗操作過程中，蘇教版教材只要求做兩次平行實驗，魯科版做了三次平行實驗。在實際操作
綜上分析，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。
3 結(jié)論和啟示
通過比較、分析和討論，可以得到幾個主要的結(jié)論：
第一，蘇教版、魯科版設(shè)計學生探究實驗有利于讓學生在真實的化學實驗情境中進一步深入地理解和掌握酸堿中和滴定的原理，教師教學過程中應該盡可能地創(chuàng)造條件讓學生通過實驗來落實教學目標。
第二，一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）過程中酚酞溶液和甲基橙溶液均可作為指示劑；
第三，不能過于刻板地去認識和理解酸堿中和滴定，蘇教版采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸的方法是可行的；
第三，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。
課程改革以后，實行“一綱多本”，不同的教材由于編寫者的編寫思路和對課程標準的認識和理解不盡相同，對于同一內(nèi)容的編寫存在一些差異是正常的。教師在教學實踐過程中，經(jīng)常將三種版本教材結(jié)合起來使用，由于不同版本教材編寫的差異不免會產(chǎn)生一些疑問。中學化學教師可以按照以下研究思路進行研究，以解決困惑：（1）明確研究目的。首先要理清研究的背景和明確研究的目的，確定研究的方向；（2）比較不同版本教材、挖掘共同點和差異點，并針對共同點和差異點提出需要加以討論的問題；（3）通過查閱相關(guān)的文獻資料，對這些問題加以討論和解釋；（4）提煉總結(jié)，得到研究的結(jié)論，形成解決問題的方案。教師通過這類型的研究，可以加深自己對課程標準和教材的理解，能夠把握住教學的關(guān)鍵，提升自身的教研和教學能力。
參考文獻：
[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.
[2]宋心琦主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應原理[M].北京：人民教育出版社，2007.
[3]王祖浩主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應原理[M].南京：江蘇教育出版社，2008.
一、已知混合物中某元素的含量求雜質(zhì)或求混合物的組成
例1、有一硝酸銨樣品，經(jīng)測定含氮37%。則混入的一種雜質(zhì)是( ),A、NH4HCO3B、（NH4）2SO4C、CO（NH2）2D、NH4Cl
解析：因為樣品平均含氮37%，而NH4NO3含氮35%，則混入的一種雜質(zhì)含氮＞37%。經(jīng)計算得：NH4HCO318%，（NH4）2SO421%，CO（NH2）247%，NH4Cl26%。故選C。
例2、某氣體可能含有SO2、CO、CH4中的一種或幾種，經(jīng)測定含氧50%。則該氣體的組成可能為： 。
解析：因為氣體平均含氧50%，而SO250%，CO＞50%，CH40＜50%。故該氣體可能為SO2或CO、CH4或SO2、CO、CH4。
二、已知化學反應中混合物與生成物質(zhì)量求雜質(zhì)或求混合物的組成
例1、某不純的鋅6.5g與足量的稀硫酸反應生成氫氣0.21g，則所含雜質(zhì)不可能是()A、FeB、MgC、Al D、Cu
解析：設(shè)金屬均為+2價，R2+的平均原子量為X
R2+H2
X 2
6.5g0.21g
解得：X＜65， 因Zn＝65，故雜質(zhì)原子量不可能＞65，而Fe56，Mg24，Al27×2／3＝18 ，Cu不反應，看成無窮大。選D。
例2、由兩種金屬組成的混合物20g與足量的稀鹽酸反應生成氫氣2g，則該混合物為( )A、Fe MgB、 Mg AlC、ZnFeD、Zn Mg
解析：設(shè)金屬均為+2價，R2+的平均原子量為X
R2+ H2
X2
20g2g
解得：X＝20，即一種金屬的原子量＞20而另一種金屬的原子量＜20。故選B。
注：此類型還涉及不純的碳酸鹽與酸反應生成二氧化碳，不純的鹽與酸或鹽或堿反應生成沉淀等等。
三、混合溶液的計算
例1、將100g20%的KNO3溶液與100g10%的KNO3溶液混合后其溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為。
解析：因兩溶液質(zhì)量相等，所以混合后其溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)等于原兩質(zhì)量分數(shù)的平均值。即(20%+10%)÷2＝15%
例2、要使某溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)增大一倍，需蒸發(fā)水為 。
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）11-0097-03
1 引言
汽車車牌監(jiān)控圖像的很多樣本，都是通過CCD攝像機拍攝而獲得的，由于照明、天氣、運動目標位置和運動目標速度的不同，導致圖像質(zhì)量差異非常大，車牌監(jiān)控圖像常常出現(xiàn)對比度低、灰度分布不均勻、噪聲干擾等等不利因素，從而不利于車牌監(jiān)控的定位和識別。那么為了消除這些不利的影響因素，需要利用圖像彩色過濾技術(shù)，對車牌監(jiān)控圖像進行顏色過濾。本文首先闡述了車牌圖像顏色過濾的必要性，然后介紹了最大值法、平均值法和加權(quán)平均值法等三種車牌監(jiān)控圖像彩色過濾方法，最后對其過濾結(jié)果進行了驗證。
2 車牌圖像顏色過濾的必要性
CCD攝像頭，數(shù)碼相機或其他車牌監(jiān)控設(shè)備拍攝的圖像存儲格式為BMP位圖格式的真彩色RGB圖像。彩色RGB圖像的顏色信息劃分為R，G，B的3個分量，每個分量表示一個顏色，R為紅色，G為綠色，B為藍色。由于彩色圖像處理前含有大量的顏色信息，這些顏色信息在圖像識別過程中屬于無關(guān)因素，不僅對圖像識別幫助不大，反而會造成識別的干擾，同時還會占據(jù)大量的存儲空間，從而將極大地影響預處理速度，所以首先需要將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。圖像顏色過濾是將收集到的車牌監(jiān)控圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。
灰度也屬于一種特殊形式的彩色圖像。在數(shù)字圖像灰度處理過程中各種格式圖像被簡化，節(jié)省了存儲空間，并提高了處理速度。其特征在于，灰度圖像除了不包含顏色信息之外，其他如亮度，飽和度等特性仍然存在，仍然能夠反映色度和亮度的圖像特征分布，因此彩色圖像的灰度化并不影響除了顏色信息之外的其他信息的處理?；叶然蟮能嚺茍D像的彩色信息雖然被省略，但其他方面的信息有所放大，使得字符識別過程變得簡單，節(jié)省了大部分處理時間?；叶然蟮能嚺茍D像能夠有效排除車牌顏色和周圍背景顏色之間的干擾，提高車牌識別精確度?；叶然蟮能嚺茍D像能夠突出圖像的對比度，降低由于色彩失真而帶來的干擾，簡化車牌識別過程。因此，對車牌監(jiān)控圖像進行顏色過濾，將彩色車牌圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像是必要的。
3 基于加權(quán)平均值的汽車車牌圖像過濾技術(shù)
采集到圖像雖然進行了灰度化，簡化了圖像信息，但是這些圖像的灰度大多集中在很小的區(qū)域內(nèi)，對比度明顯不夠。這就使得計算機處理灰度圖像時難以識別。因此，在彩色圖像過濾技術(shù)中，除了對彩色圖像進行灰度化處理，還要進行灰度拉伸，灰度拉伸是將圖像的灰度范圍進行放大，從而增強對比度的一種圖像預處理方法?；叶鹊睦焓蔷€性的，其拉伸范圍在0—255之間?；叶壤斓暮瘮?shù)表達式如下：
如圖1所示，灰度拉伸可以非常靈活的控制灰度直方圖的分布范圍，有選擇的拉伸某段灰度區(qū)間，這樣就改善了輸出圖像的質(zhì)量。在上圖中，變換函數(shù)是將原圖在x1和x2范圍的灰度拉伸到了y1和y2范圍。如果在一幅圖像中，其灰度都集中在亮的區(qū)域而造成整幅圖像都偏亮，那么，我們可以將灰度拉伸的斜率設(shè)定為小于1，以此來增加對比度，改善圖像質(zhì)量。同樣，如果在一幅圖像中，所有灰度都集中在暗的區(qū)域而造成全部圖像都偏暗，那么我們可以將灰度拉伸的斜率設(shè)定為大于1，以改善圖像。
對于圖像的灰度拉伸還有更簡便的方法，如可以設(shè)定一個最小值和一個最大值，但灰度值小于最小值時，就讓這個灰度值等于0；而當灰度值大于最大值時，就讓這個灰度值等于255，使系統(tǒng)灰度值只在最小值與最大值之間作灰度拉伸。
4 基于加權(quán)平均值的汽車車牌圖像過濾驗證
我們以交通車輛圖像為例，從交通車牌監(jiān)控錄像中選取4張包含車牌監(jiān)控彩色圖像，如圖3-a所示。對這4個車牌圖像進行顏色過濾，即將車輛圖像轉(zhuǎn)化到HSV空間，將車輛圖像轉(zhuǎn)化為5級灰度圖像。根據(jù)確定的圖像顏色區(qū)間，對圖像進行過濾，車輛圖像顏色過濾判斷流程如圖2所示。
根據(jù)上述判斷流程，分別采用最大值法、平均值法和加權(quán)平均值法對車牌車牌監(jiān)控圖像進行顏色過濾，得出的車輛5級灰度圖像過濾結(jié)果如圖3-b、圖3-c、圖3-d所示，相比可以看出，采用加權(quán)平均值法對車牌監(jiān)控圖像顏色過濾效果最好，適合后續(xù)的車牌定位和從中提取車牌圖像，車牌的邊緣非常明顯。
從圖3-a可以看出，采用最大值法進行車牌圖像顏色過濾雖然能夠有效消除掉一些顏色噪聲，但經(jīng)過顏色過濾之后的灰度圖存在雪花斑點般的灰色背景噪聲干擾，而且車牌上的字母和數(shù)字也比較模糊，與圖像背景之間的差異度也較小，這顯然有礙于對車牌進一步的目標搜索，不利于車牌識別。圖3-b采用平均值法進行車牌圖像顏色過濾，刪除了大部分的車牌背景彩色信息，總體上來說過濾效果較好。所存在的主要問題是去除了一些小的連通區(qū)域干擾，車牌的結(jié)構(gòu)和元素依舊比較模糊，邊界難以確定。圖3-c采用加權(quán)平均值法進行車牌圖像顏色過濾能夠保留絕大部分的車牌信息，并且對無關(guān)背景信息有效進行了過濾，目標和背景之間邊界清晰，有利于車牌識別，是一種較好的圖像彩色過濾方法。
5 結(jié)語
本文首先介紹了車牌圖像顏色過濾的必要性和原理，然后介紹了車牌監(jiān)控圖像的流程，并以4幅車牌監(jiān)控圖像為例，采用最大值法、平均值法和加權(quán)平均值法三種彩色過濾方法對其過濾結(jié)果進行了驗證。結(jié)果表明，采用加權(quán)平均值法進行車牌圖像顏色過濾技術(shù)能夠保留絕大部分的汽車車牌信息，并且對無關(guān)背景信息有效進行了過濾，目標和背景之間邊界清晰，有利于車牌識別，是一種較好的車牌圖像彩色過濾技術(shù)。
參考文獻
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平均值法所依據(jù)的數(shù)學原理是：
X=A-B 2 即 A
只要知道x的值，便可判斷A和B 的取值范圍，從而實現(xiàn)速解巧解，可見平均值法適用于兩種混合物的有關(guān)計算，平均值法解題的范圍很廣，特別適合于缺少數(shù)據(jù)而不能直接求解的混合物判斷題
如果考試中學生碰上這樣的題目往往要花較多的時間，而在考試中又不能夠浪費時間，對于某個題目如果花了較多時間，就會導致后面的題目沒有時間去完成。這就要求我們老師在上課時要善于給學生對不同題目的類型進行歸納和總結(jié)，這樣不但可以節(jié)省時間。同時可
以讓學生有更多的時間去完成后面的題目。
題目一、
某硝酸銨（NH4NO3）樣品，測知含氮量為37%，則該樣品中含有的雜質(zhì)可能是（ ）
A （NH4）2SO4 B CO（NH2）2 C NH4HCO3 D NH4Cl
解析：依題意我們知道：樣品中含有硝酸銨（NH4NO3），先把硝酸銨（NH4NO3）中含氮量求出來.
在NH4NO3中： N%= 2NNH4NO3x100%=2880x100%=35%
根據(jù)x=A+B2即 A
因為x=37
35
所以雜質(zhì)中的氮元素質(zhì)量分數(shù)B必大于樣品37%。
經(jīng)過計算我們知道
（NH4）2SO4、 CO（NH2）2 、NH4HCO3 、NH4Cl四種氮肥的含氮量分別為：12%、46.7%、17.7%、26.1%
正確答案為： B
題目二、
一塊質(zhì)量為6克的Fe的合金，與足量的鹽酸反應，產(chǎn)生0.2克氫氣。則該合金的組成可能為（ ）
A Mg Fe B Mg Al C Zn Fe D Fe Mg
分析：
根據(jù)
氫氣的質(zhì)量=金屬和酸反應時所顯示的化合價參加反應的金屬的相對原子質(zhì)量x參加反應金屬的質(zhì)量
則6g鐵與稀酸充分作用可產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量=6g×2/56=1/7g=0.21g
6g鋅與稀酸充分作用可產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量=6g×2/65=0.18g
6g鎂與稀酸充分作用可產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量=6g×2/24=0.5g
6g鋁與稀酸充分作用可產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量=6g×3/27=0.67g
根據(jù)
x= A+B2即 A
因為平均值為：0.2g. 故有 A
所以A的值一定小于0.2
正確答案為：C
題目三
測知CO和M的混合體氣體中，氧的質(zhì)量分數(shù)為52%.則M氣體可能是（ ）
A CO2 B N2O C SO2 D SO3
解析：依題意
先求出CO中：氧的質(zhì)量分數(shù)=1628x100%=57.1%
因為混合氣體中氧元素的平均質(zhì)量分數(shù)為52%即x=52
根據(jù)x=A+B2即 A
A
所以M中的氧元素質(zhì)量分數(shù)必小于CO中氧的質(zhì)量分數(shù)，且小于52%
經(jīng)過計算我們知道CO2 、N2O 、SO2 、SO3 四種氧化物的含氧元素質(zhì)量分數(shù) 分別為：72.7%、88.9%、50%、60%
正確答案為：C
一個學生在考試中分數(shù)的高低，主要還是取決教師平時進行教學是的總結(jié)，對題目的類型進行分析、歸納和總結(jié)是提高學生解題效率和縮短解題時間的一個最有效的途徑。這是本人在教學中的一點體會，希望能夠給廣大同仁和學生有點幫助。以下是例題的變形
練習題：
1測知Fe2O3和另一種氧化物的混合物中氧的含量為50%，則另一種氧化物可能是：
A MgO B Na2O C CO2 D SO2
2有兩種金屬組成的合金6.8克與足量的硫酸溶液反應，產(chǎn)生氫氣0.4克 ，則該
合金的組成可能為：（ ）
A Al Mg B Na Fe C Al Cu D Mg Zn
3 兩種氧化物的混合物共5.6克跟足7. 3%的鹽酸100克完全反應，則混合物可能是：
A MgO和ZnO B CaO和CuO
1 前言
城市污水是指排入城市管網(wǎng)的生活污水及各種工業(yè)廢水，此外還包括降雨、融雪以及夾雜的垃圾、廢物等。城市污水處理是環(huán)境保護的一項重要組成部分，對于保護當?shù)氐纳鷳B(tài)平衡以及改善自然條件，消除環(huán)境污染都是必不可少的，如果大量城市污水不加治理任意排放，會導致水體、土壤乃至空氣的嚴重污染，進而會破壞人們正常的生產(chǎn)和生活，所以必須對城市污水進行處理控制，改善受污染水體的水質(zhì)，使之能滿足水體功能的要求。
2 污水處理方法
污水處理實質(zhì)上是采用各種手段和技術(shù)將污水中的污染物質(zhì)分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，使之得到凈化。現(xiàn)在污水處理技術(shù)按作用原理可分為物理法、化學法和生物法。物理法是利用重力分離的方法將污水中呈懸浮狀態(tài)的固體物質(zhì)分離出來；化學法是利用化學反應來分離、回收污水中各種形態(tài)的污染物；生物法即活性污泥法是利用微生物自身的各項生理活動來去處水中污染物。
3 污水可生化性
在污水中，存在著各種有機物和無機物，大部分為有機物，部分為無機物，被微生物作為營養(yǎng)加以利用，使微生物獲得需要的能量和合成新的細胞，這些被微生物利用的物質(zhì)稱為底物。底物降解在污水處理中具有十分重要的意義，如果污水中的底物是可降解的，說明該污水采用生物處理法進行無害化處理是可行的。生物處理法按凈化原理可分為生物膜法和活性污泥法，由于活性污泥法研究十分充分，有大量的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，運行管理方便，亦較經(jīng)濟，因而在城市污水處理中普遍采用物理法與活性污泥法相結(jié)合的方法，故人們首先要考慮采用活性污泥法處理污水的可行性，簡稱污水的可生化性。
評價污水處理的可生化性有很多方法，最簡單的方法是用BOD5、CODcr之間關(guān)系簡單評價。BOD5與CODcr是污水處理中最基本的指標，BOD簡稱生化需氧量，可間接地反映能為微生物分解的有機物的總量，BOD5為5天的生化需氧量；COD簡稱化學需氧量，它是在高溫有機催化劑及強酸環(huán)境下，強氧化劑氧化有機物所消耗的氧的量，所用的氧化劑為重鉻酸鉀，記作CODcr由于這個反應不受有機物是否能為微生物分解的影響，能夠氧化微生物無法分解氧化的有機物，所以CODcr比BOD5值高。
CODcr值可分為能被生物降解的有機物的CODB值和微生物不能降解的有機物的CODBN值的兩部分，即CODcr=CODB+CODBN（COD測定幾乎能反映所有有機物，但一些難分解的有機物如苯等不與考慮）根據(jù)研究可認為CODB=1.72BOD5（見圖1）。
通過關(guān)系式我們可以求出不能被生物降解的有機物CODBN的大概數(shù)值。東郊污水處理廠采用漸減式曝氣傳統(tǒng)活性污泥法為主處理城市污水抽，取其96、97年比較明顯有代表性的幾個月份的BOD5、CODcr月平均值為例（見表1、圖2）。 表1 項目 96.3 96.8 96.10 97.5 97.8 97.9 97.11 BOD5 進水 257.9 141.7 150.2 260.5 193 168.1 167.5 出水 17.5 15.6 17.8 20.5 15.9 13.2 18.7 去除率 93.2 89 88.1 92.1 91.8 92.1 88.8 CODcr 進水 457.8 321 359.6 481.3 401.5 382.6 368.3 出水 80.9 59.2 73.7 79 75.3 76.9 89.4 去除率 82.3 81.6 79.5 83.6 81.2 79.9 75.7 CODBN 14.2 78.3 101.3 33.2 69.5 93 80.2
從以上的數(shù)據(jù)可以看出，CODcr與BOD5的去除率曲線隨CODBN的增大而降低，當CODBN過高時采用生物法去除污水中有機污染物，有機物去除率不是很高，出水時還殘留有大量微生物無法去除降解的有機物，而這些難降解的有機污染物還會繼續(xù)污染環(huán)境，由此可說明當CODBN過高時不宜采用生物處理法。采用生物處理法必須控制CODBN，而其絕大部分來源于工業(yè)廢水，所以在控制工業(yè)廢水污染物排放濃度的同時還要考慮CODBN是否過高，如果排放總量很高，用其它方法如稀釋法降低排放濃度，但有機物總量沒有改變，還是會對處理造成不良后果。
CODBN值對有機污染物去除率影響很大，CODB=1.72BOD5這個比例關(guān)系是比較理想化的，由于污水來源比較復雜、多變，有機污染物濃度也不穩(wěn)定，根據(jù)以往經(jīng)驗用BOD5/CODcr比值也可以簡單判別污水的可生化性，BOD5/CODcr≥70%說明污水中的有機物基本可以被生物處理方法全部去除反之BOD5/CODcr比值越小，越難于生物處理，有的工業(yè)廢水BOD5/CODcr≤0.3即使提高有機物濃度，也很難采用生物工藝有效去除污染物。
東郊污水處理廠97年BOD5/CODcr月平均值如下：
1月份 2月份 3月份 4月份 5月份 6月份 BOD5 156.1 186.9 211.4 264.7 257.5 176.5 CODcr 641.7 296.3 365.9 418.1 493.6 313.1 BOD5/CODcr 0.246 0.632 0.577 0.634 0.543 0.562 7月份 8月份 9月份 10月份 11月份 12月份 BOD5 248.3 222.1 182.2 177.4 155.5 198.5 CODcr 607.2 376.6 317.7 228.1 375.8 333.6 BOD5/CODcr 0.409 0.602 0.573 0.776 0.414 0.596
BOD5/CODcr>70%認為值偏大不宜采用將其刪除。
97年BOD5/CODcr平均值為0.528、96年BOD5/CODcr平均值為0.462、95年BOD5/CODcr平均值為0.476、94年BOD5/CODcr平均值為0.494、93年BOD5/CODcr平均值為0.314。
實驗原理：一般是推理公式的步驟，可以配上簡單的所使用的公式定理，最后的計算式子一定要寫出。。
實驗內(nèi)容：做實驗的詳細步驟，儀器的具體使用方法，越詳細越好，精確到距離、所用劑量，在后面寫上測量并記錄數(shù)據(jù)，最后一步一般是重復幾遍記錄數(shù)據(jù)。。
關(guān)鍵詞：白度；玻璃片；開松；平整；充滿；不確定度
白度是指對白色物質(zhì)表面白色程度的一維評價[1]，可用色度坐標L、a、b來表示，也可以用白度W(%) 表示?；瘜W纖維特別是粘膠短纖維，白度差異在一定程度上反映短纖維的質(zhì)量。在紡織加工時，如果將白度差異明顯的纖維混合使用，在成紗上就會出現(xiàn)黃白紗，由于其吸色性能不一，在最后成品上還會造成色差、色花，影響產(chǎn)品質(zhì)量。最近幾年，“無紡布”在國內(nèi)外興起，對短纖維白度提出了更高的要求，如何準確真實地測試短纖維的白度值，就成了檢測行業(yè)和相關(guān)部門的現(xiàn)實問題。
由于白度是一種視覺概念, 其影響因素很多，有人曾分析過影響白度測定的因素[2]：a.儀器不同；b.標準白板、黑筒值不準確；c.使用不同的試樣盤；d.試樣重量的變化。FZ/T 50013―2008《纖維素化學纖維白度試驗方法 藍光漫反射因數(shù)法》[3]應運而生，從某種程度上減小了纖維素纖維白度測定誤差。但是標準執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)有些不明確的地方，使用者操作方式不同會影響測定結(jié)果，筆者對檢驗過程需要明確的問題進行了歸納總結(jié)，提出了建議，并根據(jù)JJF 1059―1999評定了formetex纖維的不確定度，為相關(guān)部門和行業(yè)提供參考。
1白度測試影響因素分析
1.1試驗材料與儀器
1.1.1試驗材料
formetex纖維，天竹纖維，高濕模量未梳木制粘膠纖維。
1.1.2試驗儀器及試驗原理
測試儀器：AQ-B900白度測定儀[4]，杭州奧強自動化技術(shù)有限公司研制。
測定原理：模擬D65光源，采用漫射/垂直照明觀測條件，測定纖維素化學纖維對主波長457nm藍光的漫反射因數(shù)（%），其數(shù)值表示白度測定結(jié)果。
1.1.3測試程序
首先開啟儀器，待儀器顯示“b 900”，進行儀器調(diào)整：用標準黑筒校準零點；輸入標準工作白度板1#標準值并進行調(diào)準，再將1#放上玻璃片進行調(diào)準；接著測試開松的樣品2次，取其平均值作為最終測定結(jié)果。
1.2影響因素分析
經(jīng)過初步分析得出，儀器校準是否使用玻璃片、樣品開松程度（開松均勻即指成束纖維和團狀纖維分散成網(wǎng)，否則即為不均勻）、試樣盒測試面（試樣盒的玻璃面）平整和充滿程度對檢測結(jié)果有影響。
為了減小不同測試位置對白度值的影響，本文中的試驗數(shù)據(jù)，均是以測試面邊緣上凹口為起點，順時針或者逆時針每旋轉(zhuǎn)90°，對同一個樣品測試4次，取其平均值進行比較分析。
1.2.1玻璃片、開松程度對測定結(jié)果的影響
測試面平整、完全充滿整個測試面，討論玻璃片、開松程度對白度值的影響，如圖1所示。
圖1不同材料白度值柱狀圖
由圖1可見，同一個試驗樣品，隨著試驗條件和樣品狀態(tài)的改變，即儀器校準是否使用玻璃片、樣品開松程度不同，不同材料獲取的白度值呈現(xiàn)相同變化趨勢，儀器校準使用玻璃片，樣品開松均勻時的白度值高于其他三種條件下的白度值。由此在以下試驗過程中從黑筒的零點校準到標準白度板標準值的校準均采用加玻璃片的方法。
1.2.2.樣品開松程度、測試面平整和充滿程度對結(jié)果的影響
儀器校準使用玻璃片，討論樣品開松程度、測試面平整和充滿程度對測試結(jié)果的影響，如圖2所示。
圖2不同材料白度值柱狀圖
由圖2分析得出，同一個樣品，樣品開松程度、測試面平整和充滿程度對測試結(jié)果影響較大且呈現(xiàn)相似的變化趨勢，即表面平整高于表面不平整的白度值，開松均勻時表面平整和充滿程度對測試結(jié)果的影響相對較小。
1.2.3測試面成束纖維的影響
纖維素纖維屬于再生纖維，通過干法或者濕法紡絲獲得，其卷曲是經(jīng)過卷曲加工的，樣品中有成束或者成團纖維，這會影響測試面對R457藍光的漫反射，進而影響測試結(jié)果。從圖1、圖2得出，白度值受樣品開松程度影響。
（1）儀器校準加玻璃片、測試面平整的條件下，討論成束纖維的存在測試面對白度值測定的影響。
從表1可以看出，測試面是否有成束纖維存在，即樣品開松均勻與否對纖維素纖維白度值的影響較明顯：天竹纖維不同角度白度值變異為0.12%，對平均值影響較大，變化為2.4%，這可能是因為該樣品成束纖維較少，不同角度藍光漫反射受影響較??；formetex纖維和高濕模量未梳木制粘膠纖維不同角度白度值變異較大，最大的為0.45%，但對白度平均值影響不大，最大的僅為0.4%，這可能是因為這兩種樣品成束纖維多，測試過程中對藍光漫反射影響較大。
表1白度值比較表
（2）討論測試面有成束纖維時，表面平整和充滿程度對白度測試結(jié)果的影響，見表2。
表2表面平整和充滿程度對測試結(jié)果的影響
從表2可以看出，成束纖維存在于測試面，表面平整和充滿程度對白度值的影響不大，變化最大的為高濕模量未梳木制粘膠纖維（1.5%）；不同角度測試結(jié)果的變異較大，變異最大的為formetex纖維（0.62%）。
1.3建議
通過分析，筆者對FZ/T 50013―2008《纖維素化學纖維白度試驗方法 藍光漫反射因數(shù)法》及AQ-B 900白度測定儀在紡織材料白度測試中的應用提出以下建議：
1.3.1取樣及樣品開松要求
從取出的實驗室樣品中均勻地抽出約20g試樣，混合均勻后進行開松除雜處理。
從20g試驗樣品中隨機抽取3g～4g，進行充分開松。開松過程中要盡量使成束或者成團纖維分散成網(wǎng)狀且不能損傷其光滑度和卷曲度，有雜質(zhì)的要將雜質(zhì)揀出，再進行調(diào)濕平衡，平衡時間為24h。
1.3.2儀器校準
開啟AQ-B900白度測定儀，待儀器顯示“b 900”預熱15min，再進行儀器校準工作。
（1）將標準黑筒加上試樣盒內(nèi)的玻璃片放置在儀器的試樣座上校準零點；
（2）輸入標準值，即指標準工作白度板1#的R457值；
（3）將1#加上玻璃片放置在試樣座上進行調(diào)準。
1.3.3測試
從完全開松的3g~4g樣品中隨機取出試樣3g，精確到0.001g。均勻鋪入試樣盒內(nèi)，注意從底部（玻璃片相對面）放纖維，保持厚度均勻且試樣均勻充滿整個測試面。壓緊試樣，旋緊圓蓋，將其放置在試樣座上，測試白度值，記錄。
每個試樣測試4次（每次以測試面邊緣上凹口為起點，順時針或者逆時針每旋轉(zhuǎn)90°記錄一次測試值），其算術(shù)平均值作為該試樣的白度值。
2不確定度評定
2.1數(shù)學模型
在恒溫恒濕實驗室進行formetex纖維白度測試，引入的數(shù)學模型為：
A=A（x）
A（x）――測量結(jié)果。
同一批樣品混樣均勻后從中取樣3g/個，共20個樣品的測試結(jié)果如表3所示。
表3白度值統(tǒng)計表
2.2測量不確定度分量
2.2.1單次測量標準不確定度（A類不確定度）
通常以樣本的平均值作為被測量的無偏估計，以平均值的標準差作為被測量的標準不確定度。
平均值：
標準差：
Ai――單次測量值；
i――第i次測量；
n――測量次數(shù)估計值（平均值）的標準不確定度。
2.2.2儀器示值不確定度（B類不確定度）：
檢定證書給出儀器示值誤差的擴展不確定度：U2=1.7；k=2，所以
2.2.3標準白板的不確定度（B類不確定度）
檢定證書中給出標準白板擴展不確定度：U3=2.00，k=2，于是
2.3合成標準不確定度
以上不確定度相互獨立，故其合成不確定度為：
2.4擴展不確定度
取包含因子k=2，根據(jù)JJF 1059―1999的規(guī)定，其概率分布可估計為正態(tài)分布，對應置信概率為95%，故擴展不確定度為：
U=k×uc=2.6（%）
2.5測量不確定度報告
測量結(jié)果表示：A（%）=80.0±2.6
3結(jié)論
(1)本文主要討論了基于FZ/T 50013―2008《纖維素化學纖維白度試驗方法 藍光漫反射因數(shù)法》AQ-B900白度測定儀白度值測定結(jié)果的影響因素，并從儀器校準和樣品準備、試驗步驟方面提出建議，以改善白度測定結(jié)果的正確可靠性。
(2)討論了formetex纖維的白度不確定度的評定，不確定度主要來自儀器示值和白板。
參考文獻:
[1] GB/T 17644―2008紡織纖維白度色度試驗方法[S].
[2]侯文芝. 粘膠短纖維白度測定值的測定誤差分析[J].人造纖維，2000,30（6）：14-15.
化學計算對基本概念、基本理論以及元素化合物知識、化學實驗等從定量的角度上來設(shè)問，可以在較高的深度上考查學生對上述相關(guān)知識的認識；同時通過數(shù)學的抽象和簡潔的文字敘述，考查學生的思維邏輯性、敏捷性等，以及對相關(guān)學科知識的運用能力和將中學各科知識形成網(wǎng)絡(luò)的狀況。因此，化學計算是對學生知識和能力的綜合性考查，而不是單純的數(shù)字計算。
二、化學計算的特點
（一）內(nèi)容的綜合性
化學計算須綜合運用化學基本概念、化學基本理論、元素化合物、有機化學、化學實驗等知識塊中的有關(guān)知識，但其重點是有關(guān)物質(zhì)的組成和化學方程式的計算。
（二）設(shè)問的層次性
較低層次的計算題在設(shè)問時偏重于概念、原理和元素化合物知識的理解與直接應用。綜合計算題在設(shè)問時著重于概念、原理以及元素化合物知識的理解和綜合應用，特別是分析和綜合、創(chuàng)新能力的訓練與測試。難度較大的習題往往分成幾個小題設(shè)問。一般地說，前面小題的思考與解答實際是為后面的小計算題起提示和鋪墊作用的。
（三）條件的隱蔽性
題中的隱蔽條件有多種情況：一是數(shù)據(jù)參與運算，有的則不參與運算；有的明示，有的隱含；有的則要推求，也有可能給出虛設(shè)的數(shù)據(jù)，或者給出多個數(shù)據(jù)，須經(jīng)推算、判斷之后才能選擇使用的情況；不參與運算的數(shù)據(jù)有的是作為思考的前提或討論的范圍，有的則起迷惑的作用。二是題中隱蔽的條件還往往隱含在化學原理之中，以考查學生思維的嚴密性和整體性。
（四）解法的多樣性與靈活性
由于題目的綜合性強，涉及的知識點多，因此由已知到未知往往有多種轉(zhuǎn)化方式與途徑。故解題時可以從不同的角度、不同的層次、不同的側(cè)面、不同的方式進行剖析求解，還要比較不同解法，找出最佳方案。
三、化學計算的方法
【中圖分類號】K876.4文獻標識碼：B文章編號：1673-8500（2013）01-0284-01
例一：鎂、鋅、鋁、鐵各m克分別跟足量的稀硫酸反應，產(chǎn)生氫氣最多的是那種金屬？分析：我們知道，m克金屬（m金）與足量稀鹽酸反應生成氫氣質(zhì)量（mH2），計算公式為MH2=金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量×m金。由公式可知，m金一定時，生成的氫氣的量與比值（金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量）成正比，比值越大，產(chǎn)生的氫氣越多。
解：鎂：1/12鋅：2/65鐵：1/28鋁：1/9
由此可得出結(jié)論：鋁放出的氫氣最多，鎂次之，鐵再次之，鋅最少。
故產(chǎn)生氫氣質(zhì)量最多的是鋁。由此可得：
【規(guī)律1】相同質(zhì)量的不同金屬與足量的酸反應產(chǎn)生氫氣的數(shù)量與比值（金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量）成正比，比值越大，產(chǎn)生的氫氣越多。
同理，我們可以推出：
【規(guī)律2】要制取等質(zhì)量的氫氣，消耗金屬的質(zhì)量跟比值（金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量）成反比，比值越大，消耗金屬質(zhì)量越少。
例二：由兩種金屬組成的混合物30克，與足量稀鹽酸完全反應，共生成氫氣1克，則這種混合物的組成可能是：
A鋅和銅B鐵和鋅
C鎂和鋁D鎂和鐵
分析：在數(shù)學學習中我們知道，若幾個K的算術(shù)平均值為a，則其中必有一數(shù)大于a，必有一數(shù)小于a。我們把公式mH2=金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量×m金，變形為mH2/m金=金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量=K
題中mH2/m金=1/30，即氫氣質(zhì)量與金屬質(zhì)量的比值的平均值為1/30，則混合物的組成中，必有一種金屬的K值大于1/30，必有一種金屬的K值（金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量）小于1/30，若幾種金屬的K值（金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量）都同時大于1/30或都同時小于1/30是不可能的。（若幾種金屬中有與酸不反應的金屬，可以為該金屬K值為零）
解：鋅2/651/30鎂2/24>1/30
由上述答案可看出只有答案B中的K值，有大于1/30的，有小于1/30的，
故選B
由此可得：
【規(guī)律3】由幾種金屬組成的混合物（m金）與足量酸反應得到氫氣的質(zhì)量（mH2），則該混合物的組成中必有一種金屬的K值（金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量）大于mH2/m金，必有一種金屬的K值（金屬化合價/金屬相對原子質(zhì)量）小于mH2/m金。
誠然，金屬和酸的化學計算還有另外一些反應類型，堅持從無規(guī)律找規(guī)律解化學計算題，便會達到不期而然的境界。
1 項目概況
化肥二部合成尿素控制系統(tǒng)為霍尼韋爾公司的TPS系統(tǒng)，采用的是上個世紀90年代的控制技術(shù)，于2003年9月投入使用，至今運行了11年。系統(tǒng)故障頻率和范圍增加，故障在線處理難度和安全風險加大，部分備件已停產(chǎn)。調(diào)查國內(nèi)同類型控制系統(tǒng)的運行周期，依據(jù)與DCS系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的前期技術(shù)交流情況，化肥二部計劃利用2015年3月裝置停車大修機會對現(xiàn)有DCS系統(tǒng)進行升級改造，以解決目前DCS系統(tǒng)存在的安全運行隱患。
2 改造方案分析
2.1 過程控制器
控制器1：1冗余配置，包括電源單元、CPU、通信卡。控制器至少采用32位微機處理器。本項目只采用標準控制器，不采用經(jīng)過功能擴展的控制器。每個控制器的負荷超過50%，應提供控制器的負荷計算表。負荷按所有輸入輸出變量掃描速率為0.5秒計算。估算負荷不超過系統(tǒng)存儲、計算、傳輸能力的50%。冗余的控制器CPU必須能夠在線自診斷?？刂破骶邆鋽?shù)據(jù)記憶功能，斷電情況下，數(shù)據(jù)可以保存72小時以上。所有控制器的型號和配置必須一致，不允許多種型號或規(guī)格的控制器混用。如圖1所示。
2.2 操作站及輔助操作臺
操作站是獨立的電子單元，能夠通過控制網(wǎng)絡(luò)與控制站進行通訊。操作站具有報警管理功能軟件包，操作站操作系統(tǒng)采用MS Windows 7系統(tǒng)。主機：CPU： Xeon CPU E5 -1620，內(nèi)存： 8GB DDR3，硬盤：SAS 500G；1G以上獨立雙輸出顯卡；彩色雙屏24" LCD高分辨率監(jiān)視器，工程師鍵盤、光電鼠標、工作臺。
兩套裝置共用一臺工程師站，用于組態(tài)維護，四臺數(shù)據(jù)服務器都具備工程師組態(tài)功能。操作臺及輔助操作臺全部更新，適當加寬操作位置。各操作臺、輔助操作臺之間無縫連接。操作臺配置2臺LCD安裝支架，支架有一定的選裝角度；滿足操作員個性化需求。輔操臺上的開關(guān)、按鈕、指示燈、聲光報警器全部更換，保留電極液位顯示器。增加合成/尿素公共監(jiān)控站，用于非操作人員查看生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
2.3 將原有HM歷史模件設(shè)計成新的冗余數(shù)據(jù)服務器結(jié)構(gòu)
HM是系統(tǒng)的文件服務器，處于核心地位，是存儲系統(tǒng)軟件和應用軟件及歷史記錄的重要節(jié)點，其硬盤是24小時讀寫，已使用12年，隨著時間的推移發(fā)生故障的次數(shù)在增大，而且一旦發(fā)生故障，大量文件就會丟失，后果十分嚴重。根據(jù)實際使用要求，采用冗余數(shù)據(jù)服務器的系統(tǒng)架構(gòu)，服務器直接從控制器完成在線數(shù)據(jù)采集和存貯，每個操作站能從服務器獲取歷史數(shù)據(jù)的趨勢和表格數(shù)據(jù)。
（1）對用戶所要求的快速點進行每5秒一次采集，至少存儲30天數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)每60秒一次采集；
（2）每天計算一次平均值，根據(jù)小時平均值計算得到數(shù)據(jù)，存貯5年時間；
（3）提供冗余配置的硬件，用于在線歷史數(shù)據(jù)的采集、存貯、平均值和檢查；
（4）提供小時平均值和日平均值進行永久性離線存貯和查詢的方法；
（5）支持開放的歷史數(shù)據(jù)訪問，如SQL、ODBC、OPCHDA、ModbusRTU、Modbus TCP/IP等。
2.4 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)及通訊接口
網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)為控制站、操作站、數(shù)據(jù)服務器、工程師站和OPC站、上位計算機接口提供可靠的高速數(shù)據(jù)傳送。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)為全冗余的工業(yè)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，能夠自動切換，并產(chǎn)生系統(tǒng)診斷報警，自動切換時間應小于1秒。在切換時不允許有數(shù)據(jù)丟失。
通訊接口：DCS提供了與工廠信息管理系統(tǒng)、ESD系統(tǒng)、燃氣透平MARK VI系統(tǒng)、壓縮機控制ITCC系統(tǒng)、ESD2000監(jiān)控系統(tǒng)（變電所運行監(jiān)控）以及其它成套設(shè)備控制系統(tǒng)的通訊接口。與其它子系統(tǒng)的通訊接口支持冗余配置。DCS確保與ESD等子系統(tǒng)的時鐘同步。
3 項目效果分析
（1）原來的操作流程圖畫面是單屏顯示，現(xiàn)在改成雙屏顯示，操作人員在操作同時可以查看相關(guān)參數(shù)的趨勢，提高操作效率；
（2）參數(shù)趨勢存儲時間長，正常使用可以達到2年，采樣時間為1秒，以前是5秒；
（3）FTE容錯以太網(wǎng)提供節(jié)點之間更多的網(wǎng)絡(luò)通訊路徑，可以承受更多的故障，包括所有單個故障和多個多重故障，與以前LCN和UCN網(wǎng)絡(luò)比較，F(xiàn)TE有了明顯的改進；
（4）PKS組態(tài)軟件Control Builder是圖形化，簡單易懂，容易上手，而TPS的Native Window 是填表方式；
（5）新安裝的C300控制器具有快速執(zhí)行過程控制、邏輯控制、順序控制和批量控制的強大實力，其處理能力是HPM控制器的1.5倍；
（6）PKS系統(tǒng)豐富的自診斷功能方便日后的巡檢和與預知性維護，從而提高了DCS的穩(wěn)定性和可靠性。
4 結(jié)語
做好工廠測試FAT很重要，問題盡量在測試期間發(fā)現(xiàn)并解決，可以減少SAT工作量，節(jié)省系統(tǒng)調(diào)試的時間。DCS改造只有在大修期間實施，開停車進度要求嚴格，因此，合理、緊湊的工期安排，嚴格按計劃實施的制度保障，是改造按時順利完成的堅實基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]姜兆海.HONEYWELL DCS系統(tǒng)升級改造概述[J].中國儀器儀表，2010（11）.
1前言
超濾膜技術(shù)是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、分離或者濃縮的膜透過分離技術(shù),介于微濾和納濾之間。超濾膜是懸浮顆粒及膠體物質(zhì)的有效屏障, 同時超濾膜也可以實現(xiàn)對“兩蟲、藻類、細菌、病毒和水生生物的有效去除,從而達到溶液的凈化、分離與濃縮的目的。與傳統(tǒng)工藝相比,超濾膜技術(shù)在水處理方面具有能耗低、操作壓力低、分離效率高、通量大及可回收有用物質(zhì)等優(yōu)點,廣泛應用于飲用水凈化、生活污水回收、含油廢水、紙漿廢水、海水淡化等水處理中。在此,本文就超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應用展開簡要闡述,以供參考。
2 超濾膜技術(shù)的基本原理及特點
2.1超濾膜技術(shù)的基本原理
超濾(Ultra Filtration,簡稱UF)是溶液在壓力作用下,溶劑與部分低分子量溶質(zhì)穿過膜上微孔到達膜的另一側(cè),而高分子溶質(zhì)或其他乳化膠束團被截留,實現(xiàn)從溶液中分離的目的。其截留機理主要是篩分作用,但有時膜表面的化學特性(膜的靜電作用)也起著截留作用。超濾分離時是在對料液施加一定壓力后,高分子物質(zhì)、膠體物質(zhì)因膜表面及微孔的一次吸附,在孔內(nèi)被阻塞而截留及膜表面的機械篩分作用等三種方式被超濾膜阻止,而水、無機鹽及低分子物質(zhì)透過膜。
超濾膜技術(shù)截留分子量的定義域為500-500000左右,對應孔徑約為0.002-0.1μm,操作靜壓差一般為0.1-0.5MPa,被分離組分的直徑約為0.005-10μm。
2.2 超濾膜技術(shù)的特點
1.對雜質(zhì)的去除效率高,產(chǎn)水水質(zhì)大大好于傳統(tǒng)方法。
2.徹底消除或者大大減少化學藥劑的使用,避免二次污染。
3.系統(tǒng)易于自動化,可靠性高。運行簡易,設(shè)施只有開啟,關(guān)閉兩檔。
4.具有良好的化學穩(wěn)定性,有耐酸、耐堿以及耐水解的性能,能廣泛應用于各種領(lǐng)域。
5.耐熱溫度可達到140℃,可采用超高溫的蒸汽和環(huán)氧乙烷殺菌消毒;能在較寬的PH范圍內(nèi)使用,可以在強酸和強堿和各種有機溶劑條件下使用。
6.過濾精度高,能有效濾除水中99.99%的膠體、細菌、懸浮物等有害物質(zhì)。
7.與常規(guī)水處理系統(tǒng)費用相當生活污水經(jīng)過超濾使處理水質(zhì)變好從而進行回用,而工業(yè)廢水中由于一般技術(shù)不能達標,采用超濾技術(shù)能充分處理廢水。
3 超濾膜技術(shù)在水處理中的應用
3.1 飲用水凈化
當前,隨著我國水污染問題的日益嚴重,我國出現(xiàn)了新的水質(zhì)問題,如賈第蟲和隱孢子蟲(兩蟲)問題、水蚤及紅蟲問題、藻類污染加劇及臭味和藻毒素問題、水的生物穩(wěn)定性問題等。而將超濾膜技術(shù)應用于飲用水的凈化時,其可去除水中包括水蚤、藻類、原生動物、細菌甚至病毒在內(nèi)的微生物,對水中的致病微生物、濁度、天然有機物、微量有機污染物、氨氮等都有較好的處理效果,能滿足人們對水質(zhì)的要求。
如,張艷等以混凝沉淀為預處理方法,通過中試試驗,對浸沒式超濾膜處理東江水的最佳運行方式進行了研究,該工藝通過對水中的致病微生物、濁質(zhì)、天然有機物、有毒有害微量有機污染物、氨氮、重金屬等設(shè)置多級屏障,可以使其含量得到逐級削減,最后得到優(yōu)質(zhì)飲用水。
3.2造紙廢水的處理
超濾膜技術(shù)應用于造紙廢水中,主要是對某些成分進行濃縮并回收,而透過的水又重新返回工藝中使用。一般,造紙廢水膜分離技術(shù)研究主要包括:回收副產(chǎn)品,發(fā)展木素綜合利用;制漿廢液的預濃縮;去除漂白廢水中的有毒物質(zhì)等。
楊友強等研究了超濾法處理造紙磺化化機漿(SCMP)廢水及影響超濾的各種因素,結(jié)果表明:截留分子量為20000u的聚醚砜(PES200)膜適于處理SCMP廢水,清洗后膜的通量可恢復98%。黃麗江等采用0.8μm微濾(MF)與50nm超濾(UF)無機陶瓷膜組合工藝對造紙廢水進行了處理,在溫度為15℃、壓力為0.1MPa的操作條件下,0.8μm膜對COD的去除率為30%~45%,50nm膜對COD的去除率為55%~70%。
3.3含油廢水的處理
含油廢水存在的狀態(tài)分三種:浮油、分散油、乳化油。前兩種較容易處理,可采用機械分離、凝聚沉淀、活性炭吸附等技術(shù)處理,使油分降到很低。但乳化油含有表面活性劑和起同樣作用的有機物,油分以微米級大小的離子存在于水中,重力分離和粗?；ǘ急容^困難,而采用超濾膜技術(shù),它使水和低分子有機物透過膜,在除油的同時去除COD及BOD,從而實現(xiàn)油水分離。
如,油田含油廢水中通常油量為100~1000mg/L,超過國家排放標準(<10mg/L),故排放前采用先進的高效衡壓淺層氣浮技術(shù)和中空纖維膜分離技術(shù)進行了分離,在操作壓力為0.1MPa、污水溫度40℃時,膜的透水速度可達60~120L/(m2·h),出水中含油量為痕跡,懸浮物固體含量平均值為 0. 32mg/ L,懸浮物粒徑中值平均值為 0. 82μm,完全達到了特低滲透油田回注水的水質(zhì)標準。
3.4城市污水回用
城市污水是一種重要的水資源,國外早已開始廣泛英語膜法進行城市污水回用,隨著我國水污染問題的愈發(fā)嚴重,將超濾膜技術(shù)應用于城市污水回用,也日漸引起了人們的關(guān)注。如,湯凡敏等利用 CASS 與超濾膜組合工藝處理小區(qū)生活污水,當水力停留時間為12h、CODCr濃度在215~ 677 mg/ L 之間時,該工藝出水 CODCr穩(wěn)定在30 mg/ L 左右;NH3-N 濃度為 22.2~ 41.2 mg/ L時,出水NH3-N 最低可達0. 2 mg/ L,去除率達到90%以上,出水pH 值在 7.26~7.89 之間,出水濁度小于 0. 5,出水水質(zhì)優(yōu)于回用水標準,可直接回用。
3.5海水淡化
海水淡化技術(shù)經(jīng)過半個世紀的發(fā)展,從技術(shù)上已經(jīng)比較成熟,目前主要的海水淡化方法有反滲透(SWRO)、多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)和壓汽蒸餾(VC)等,而適用于大型的海水淡化的方法只有 SWRO、MSF 和 MED。隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展,從19世界60年代開始膜技術(shù)開始應用于海水淡化。但在這一過程中,由于膜污染問題,使得反滲透系統(tǒng)在處理海水方面出現(xiàn)了瓶頸,而超濾膜技術(shù)的應用,可有效地控制海水水質(zhì),為反滲透系統(tǒng)提供高質(zhì)量的入水。
如,葉春松等采用中空纖維超濾膜直接處理高濁度海水,該超濾膜的產(chǎn)水濁度平均值為 0. 11NTU,SDI15 平均值為 2. 4,COD 的平均去除率為60.0%,膠硅的平均去除率為 89. 0%,跨膜壓差小于6.0×104Pa,遠遠小于超濾膜本身最大操作壓差2. 1×105Pa,該超濾膜對濁度高、變化大的海水有很強的適應性,可以在以高濁度海水為進水的情況下作為海水反滲透系統(tǒng)的預處理裝置。
參考文獻:
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張艷,李圭白,陳杰.采用浸沒式超濾膜技術(shù)處理東江水的中試研究[J]. 中國環(huán)境科學,2009, 29(1).
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