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高中生科技论文范文

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  【高中生科技论文范文一】

  浅谈高中化学教学中的人文教育和科技伦理道德教育

  在化学教学中渗透人文教育,就是通过对化学学科的诸多内容和方法的研究,培养关注多样化的社会生活,崇尚科学、反对迷信和盲从的人文精神,使学生树立正确的世界观、人生观和科学观,培养学生的社会意识,增强服务社会的使命感和责任感。

  一、进行人文教育和科技伦理道德教育的意义

  我国由于学校承担着巨大的高考升学压力,教学组织和管理以及学科内容的教学成为理科教师课堂教学的首要任务,中学化学教学很少涉及科学伦理道德的教育及人文精神的培养,淡化了人文教育。

  学生的德育是素质教育的重中之重,在化学教学中渗透人文教育和科技伦理道德教育,强调化学科学的育人功能,纠正化学教学中的唯科学化倾向,让学生将学习化学知识与认识社会、解决与社会相关的化学实际问题相结合起来,培养其社会责任感和使命感。

  二、如何进行人文教育和科技伦理道德教育

  1.充分挖掘科学家人格魅力的榜样示范作用,塑造学生的高尚人格。用科学家在创造伟大业绩时所表现出的伟大人格魅力去影响教育学生,对帮助学生形成良好的世界观,会起到潜移默化的影响。

  2.利用化学史进行爱国主义和行科学态度的教育

  (1)进行爱国主义的教育。化学史蕴含着丰富的爱国主义人文教育素材,化学家们可歌可泣的爱国故事不胜枚举。解放前,我国留美博士侯德榜为了打破帝国主义国家对我国采取的制碱技术封锁,毅然放弃在美国的舒适生活,回到贫穷落后的祖国母亲怀抱。经过潜心研究,发明了享誉世界的侯氏制碱法,并公布于世。这是何等的爱国情怀,何等的高尚人格!

  (2)行科学态度的教育。科学家之所以可以成为科学家,其中很重要的一个原因就是他们有科学的态度:尊重科学,实事求是,精益求精,不畏辛劳。卤族元素氟、氯、溴、碘的发现史,就是一部化学家求真求实的历史。教学中以具体的实例展现化学先驱们追求科学的顽强毅力、献身科学的无私奉献精神和严肃认真的科学态度,可以丰富学生的科学情感、培养良好的科学素养。

  3.用科学家的故事进行科技伦理道德教育。道德伦理能净化心灵。在高中化学教材中,大部分思想教育内容并不占明显的地位,这就需要教师认真钻研教材,充分发掘教材中潜在的德育因素,把德育教育贯穿于对知识的分析中。

  在学习有机化学时,学生曾遇到一道以二十世纪最伟大的发明:阿斯匹林为题材的练习。我不失时机地引用了发现阿斯匹林的故事进行伦理道德教育。阿斯匹林的前身是名叫spirSaure的一种药品,这种药有很大的副作用,霍夫曼为了给父亲治病,就潜心研究改进这种药的方法。后来对这种药的结构进行修饰,减除了药的副作用,经过修饰的药被命名为阿斯匹林。这个故事从侧面反映了孝敬父母关心老人的思想内涵,故事虽短,但教育效果不言而喻。

  利用化学史渗透人文教育和科技伦理道德教育是行之有效的途径之一,但在具体实践中要注意它的策略性,一定不要喧宾夺主,把握渗透的可行性,注重渗透的反复性。面向全体学生,由把学生当容器来“灌”转到把学生当成有思想、有感情的活生生的人来“育”。

  【高中生科技论文范文二】

  摘要:目的:研究超声波对炼化废水中COD的降解作用。方法:利用超声与曝气相结合的方法处理不同酸碱度和不同COD浓度下的有机废水,考察多种因素诸如超声作用时间、曝气、pH值等对COD降解率的影响。结果:在碱性环境和50W(频率为20kHz)的超声处理下,当原水COD浓度大约在273mg/L时降解率较好,在超声同时间歇式曝气下处理15min降解率可达58.2%。结论:超声波/暴气法可以提高COD的降解率,且碱性环境下COD降解率要比酸性环境下好。

  论文关键词:超声/曝气,空化,酸碱度,降解率,COD,声化学

    1 超声波的降解机理

    超声波促进化学反应的机理十分复杂,至今尚没有权威的解释,较为常用的是热点模型(Hot Spot Theory)、声空化效应(Acoustic Cavitation),该理论认为当超声波进入水体,会在水体中的弱点部位(如气泡、悬浮物)引发空化气泡,空化泡在超声波正压下收缩,部分空化泡收缩时表面速率超过声速而迅速破裂,在空化泡崩溃的瞬间其周围极小空间范围内会产生一个温度高达1900-5500K、温度变化率高达109 K/s、压力超过 50MPa的热点(Hot Spot),并在空化泡崩溃的瞬间伴有强烈的高温高压冲击波和时速高达400km的微射流等现象[10]。

    液体的声空化过程就是集中声场能量并迅速释放的过程,这就为有机物的降解创造了一个极端的物理环境。声化学反应主要源于声空化——液体中空腔的形成、振荡、生长、收缩至崩溃及其引发的物理、化学变化[11]。

    2 实验部分

    2.1 仪器与试剂

    浓盐酸(HCl含量20.24%),NaOH(化学分析纯);德国H199109型COD快速测定仪,德国C9800型消解系统, UP50型超声波发生器(江苏熊猫电子有限公司 50W 20kHz 容积2L), 曝气装置, 温度计, PH计,烧杯,铁架台,滴定管等。

    实验所用水质取自延长油田某炼油厂生化处理段。其水质分析如下表1所示。

    表1原水水质分析

    Table 1 The water quality analysis of the raw water

    项目

    PH

    CODcr(mg/L)

    BOD5(mg/L)

    油(mg/L)

    硫化物(mg/L)

    酚(mg/L)

    SS(mg/L)

    范围

    6-9

    150-350

    54-90

    7.8-11.7

    1.9-3.6

    2.2-4.3

    58-125

    均值

    8.5

    350

    68

    9.5

    2.6

    3.5

    90

    2. 2实验方法

    本实验采用槽式实验装置,废水直接放入超声清洗槽中进行处理,通过外加酸碱来调节原水的pH(酸碱度),以考察多因素诸如超声作用时间,原水COD浓度,酸碱度等对COD降解率的影响。 由于暴气仅仅是为了强化溶液的传质效果,所以本实验中,我们采用了间歇曝气的方式,以促进超声对废水的降解效果。利用德国H199109型COD快速测定仪以及配套的C9800型消解系统对COD进行快速准确的测定。

    3 实验结果讨论

    3.1对比实验

    为了考察不同处理方式对COD降解率的影响,我们对COD浓度在250mg/L左右的废水分别进行了静置、单独暴气、单独超声以及超声结合暴气等处理,并进行了五次采样其数据如下图2所示:

    表2 不同处理方式下COD的降解率

    Table 2 The degradation COD under different treatment methods

    项目 原水COD

    处理15分钟下5次采样COD浓度(ppm)

    平均降解率%

    254

    263

    247

    273

    266

    静 置

    248

    249

    231

    262

    254

    4.53

    单独暴气

    251

    241

    223

    238

    236

    8.75

    单独超声

    168

    157

    157

    159

    163

    38.3

    超声/暴气

    117

    119

    121

    114

    114

    55.1

    从表2中可以看出在静置、单独暴气的处理方式下COD浓度也会有所降低,但降低幅度不是很大分别为4.53%和8.75%,其主要原因是因为实验所用水质取自炼油废水生化处理段,由于微生物的存在使得废水自身还具有一定的自净化能力,暴气使得某些耗氧微生物的分解能力增强,所以在暴气情况下COD降解率较单独静置下稍高一些,但由于微生物的分解能力有限,所以当COD浓度达到一定范围时,不能够再降低。在单独超声处理下COD的降解率要明显高于前两者,达到了38%以上;暴气则强化了溶液的传质效果使得声空化阈值降低,从而增强了超声对COD的降解作用,使得COD去除率达55%以上。

    3.2 时间对COD超声降解率的影响

    在碱性环境下(pH=8.5)我们对COD浓度在273mg/L的废水分别进行了单独超声、超声结合暴气两种方式的处理,得到其COD浓度随时间的变化如下图1所示。

  Fig.1 the relationship between degradation rate and time

    从图1 可以看出处理时间并不是越长越好,本试验中两种处理方式下COD的降解率分别在20和15分钟时达到了最大值即44%和58.2%,随着处理时间的延长COD降解率反而下降。这样的结果可能与COD的测定方式有关。当超声波直接作用于综合废水时,超声波作用初期,一部分有机物发生降解,而这部分有机物可能大部分正是COD测定中所用重铬酸钾易于氧化的成分,因此表现出COD值明显降低,但超声波可能也同时产生另外2种作用:一是打碎废水中的部分悬浮颗粒以使油脂被乳化分散在水中,致使废水中溶解的有机物增多;一是使废水中不易被重铬酸钾氧化的有机物发生降解,成为可以被重铬酸钾氧化的有机物。这2种作用均导致COD值增加。由此可见,超声处理时间的长短也是影响降解率的一个重要因素,因此,适当的超声波作用时间对于最大限度地降低水样中的有机物含量十分重要。

    3.2 酸碱度(pH值)对COD超声降解率的影响

    对于COD初始浓度为273mg/L的炼化废水,利用酸碱将其pH值分别调节为6、6.5、7、7.5、8、8.5、9。在超声结合间歇式暴气下处理15min,得到的COD超声降解率如下图2所示

    图2 pH对COD降解率的影响

    Fig.2 The influence of pH on COD degradation

    从图2可以看出,原水的pH值对COD超声降解效率有很大的影响,且随着原水pH值的增大COD超声降解效果明显增强,但当原水pH值高于8.5时,COD的降解率又有所回落,因此我们可得到结论,在弱碱性条件下COD的超声降解效率要比在弱酸性条件下好。

  主要是因为,溶液的PH值主要影响有机物在水中的存在形式,造成有机物各种形态的分布系数发生变化,导致降解机理的改变,进而影响有机物的降解率。对于有机酸碱性物质的超声降解,PH值起较大作用。对于有机酸有机碱的超声降解,应尽量在酸性和碱性条件下进行,这样更有利于有机物分子以更大的比例分布在气相中参与热分解。反之,当有机物分子以盐的形式存在,水溶性增加,挥发度降低,使得空化气泡内部和气—液界面处的有机物浓度较低,不利于超声降解[12-13]。

    3.3 原水初始浓度对COD超声降解率的影响

    将原水初始COD浓度分别为154mg/L,197mg/L,273mg/L,307mg/L,337mg/L的炼化废水,在pH=8.5的弱碱性环境下利用超声结合间歇式暴气处理15分钟,其各自COD的超声降解效果如下图3所示。

  图3 不同COD浓度下的降解率

    Fig.3 The degradation on different COD concentration

    从图3中可以看出,COD的初始浓度在273mg/L时,降解效果最好,达58.2%,但是当原水的COD浓度低于200mg/L时,降解效果则明显下降,在154mg/L时甚至出现了负降解;当COD浓度高于300mg/L时虽也有一定的降解效果,但远不如在273mg/L时好。这可能与超声的作用效果以及原水中COD的组成成分有关,即超声波对废水中COD的降解具有选择性。

    4 结论

    本实验中,我们探索了超声对石油炼化废水中COD的降解作用,在室温条件下,我们分别对不同COD浓度的废水,进行了静置、单独超声、单独曝气、超声结合曝气的实验研究,并且对不同处理时间、不同PH值下的超处理效果进行了初步探索。得到的结论如下:

    1.在碱性环境和50W(频率为20kHz)的超声处理下,当原水COD浓度273mg/L时降解率较好。在超声同时间歇式曝气下处理15min降解率可达58.2%。

    2.超声处理时间并不是越长越好。在本试验中,当超声处理15min时,降解效果最好。时间继续延长时COD降解率有所下降。

    3.超声波对于废水中COD的降解作用具有一定的选择性。当原水COD浓度过于低或者过于高时,降解效果则不太明显。

  参考文献:

  [1]谢学群。超声在污水处理中的应用[J],环境保护,1998,(9):12。

  [2]卞华松,张大年,赵一先。水污染物的超声波降解研究进展[J],环境污染治理技术与设备,2000,1(1):56~64。

  [3]吴胜举。超声波处理水体污染物的研究状况与发展[J],物理,2001,30(12):782~786。

  [4]谢冰。超声波作用下有机污染物的降解[J],水处理技术,2000,26(2):114~119。

  [5]Gonze E, Fourel L and Conthier Y. Wastewater pretreatment with ultrasonic irradiation to reduce toxicticy[J]. Chemical Engineering Journal, 1999, 73: 93-100.

  [6]Hu Wenrong and Pei Haiyan. Decomposed characteristic of azo dyes by ozonization with ultrasonic enhansment[J],Chinese Sci Bull, 2002, 47: 986-989.

  [7]Lin JG, Chang CN and Wu JR, et al. Decomposition of 2-chlorophenol in aqueous solution by process[J]. Wat Sci Tech, 1996, 33(6): 75-81.

  [8]Yi Jiang. Christian Petrier and Waite TD. Effect of pH on the ultrasonic degradation of ionic aromatic compounds in aqueous solution[J]. Ultrasonic Sonochemistry, 2002, 9: 163-168.

  [9]Yi Jiang, Petrier Christian and David Waite. Kinetics and mechanisms of ultrasonic degradation of volatile chlorinated aromatics in aqueous solutions[J]. Ultrasonics Sonochemistry. 2002, 9: 317-323.

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  [11]冯若,李化茂。声化学及其应用[M],合肥:安徽科学技术出版社,1992,72~78。

  [12]吴纯德。超声—紫外联合辐射降解水中有机污染物的研究[D],同济大学博士学位论文,1998,33(5):75~81。

  [13]刘岩。十二烷基苯磺酸钠超生降解研究[J]。应用声学, 1999,18(2):35~38。

  【高中生科技论文范文三】

  在观察大自然的过程中我偶然发现,树干的形态都近似圆的——空圆锥状。树干为什么是圆锥状的?圆锥状树干有哪些好处?为了探索这些问题,我进行了更深入的观察、分析研究。

  在辅导老师的帮助下,我查阅了有关资料,了解到植物的茎有支持植物体、运输水分和其他养分的作用。树木的茎主要由维管束构成。茎的支持作用主要由木质部木纤维承担,虽然木本植物的茎会逐年加粗,但是在一定时间范围内,茎的木纤维数量是一定的,也就是树木茎的横截面面积一定。接着,我们围绕树干横截面面积一定,假设树干横截面长成不同形状,设计试验,探索树干呈圆锥状的原因和优点。

  经过实验,我们发现:(1)横截面积和长度一定时,三棱柱状物体纵向支持力最大,横向承受力最小;圆柱状物体纵向支持力不如三棱柱状物体,但横向承受力最大;(2)等质量不同形状的树干,矮个圆锥体形树干承受风力最大;(3)风是一种自然现象,影响着树木横截面的形状和树木生长的高矮。近似圆锥状的树干,重心低,加上庞大根系和大地连在一起,重心降得更低,稳度更大;(4)树干横截面呈圆形,可以减少损伤,具有更强的机械强度,能经受住风的袭击。同时,受风力的影响,树干各处的弯曲程度相似,不管风力来自哪个方向,树干承受的阻力大小相似,树干不易受到破坏。

  以上的实验反映了自然规律、自然界给我们启示:(1)横截面呈三角形的柱状物体,具有最大纵向支持力,其形态可用于建筑方面,例如角钢等;(2)横截面是圆形的圆状物体,具有最大的横向承受力,类似形态的建筑材料随处可见,如电视塔、电线杆等。

  在我的观察、试验和分析过程中,逐渐解释、揭示了树干呈圆锥状的奥秘,增长了知识,把学到的知识联系实际加以应用,既巩固了学到的知识,又提高了学习的兴趣,还初步学会了科学观察和分析方法。

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