рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ - раздел Экология,   Федеральное Агентство По Образованию Государственное...

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно–Российский государственный университет экономики и сервиса»

(ГОУ ВПО «ЮРГУЭС»)

 

 

ЭКОЛОГИЯ

 

Лабораторный практикум

для студентов очной и заочной формы обучения механических и технологических специальностей

 

 

 

Шахты

ГОУ ВПО «ЮРГУЭС»

 

 

УДК 504.064(07)

ББК 20.18я73

Э40

 

 

Составители:

к.т.н., доцент кафедры «Энергетика и безопасность жизнедеятельности» ЮРГУЭС

И.А. Занина

ст. преподаватель кафедры «Энергетика

и безопасность жизнедеятельности» ЮРГУЭС

О.В. Соколовская

ст. преподаватель кафедры «Энергетика

и безопасность жизнедеятельности» ЮРГУЭС

С.А. Тряпичкин

  Э40 Экология : Лабораторный практикум для студентов очной и заочной формы…  

Общие вопросы по организации и проведению лабораторных работ.

Работы настоящего лабораторного практикума проводятся с половиной учебной группы в течение 4 академических часов. При этом подгруппа делится преподавателями на звенья по 3 – 4 студента.

Работы выполняются в очерёдности указанной в календарном графике, составленном преподавателем согласно прохождению лекционного материала.

Порядок выполнения лабораторных работ следующий:

– в начале занятия студенты знакомятся с методическими указаниями, обращая основное внимание на порядок проведения работы, изучают конструкцию и принцип действия оборудования, выясняют, какие параметры должны получить в результате проведения экспериментальной части;

– преподаватель путём краткого опроса производит допуск каждого студента к проведению экспериментальной части работы;

– сдав допуск, студенты (только с разрешения преподавателя) приводят необходимое оборудование в действие, выполняют требуемый порядок работы.

При этом обо всех неполадках и неисправностях оборудования в лаборатории студенты обязаны немедленно ставить в известность преподавателя:

– получив необходимые экспериментальные результаты, студенты производят их математическую обработку, с построением требуемых в методических указаниях графиков и зависимостей;

– по окончании каждой работы составляется письменный отчет, оформленный согласно требованиям СТП–02.

Отчет в общем виде должен содержать:

– наименование работы;

– цель работы;

– краткие сведения из теории и описание конструкции оборудования;

– порядок выполнения работы;

– результаты испытаний и их математической обработки;

– графики;

– выводы.

Оформление отчета о проделанной лабораторной работе студенты должны закончить в лаборатории, что будет являться показателем их организованности и дисциплинированности. После оформления, отчет предоставляется преподавателю на проверку с целью оценки правильности полученных результатов и сделанных выводов. Защита отчетов о проделанной работе осуществляется на следующем занятии, после соответствующей подготовки с использованием настоящего практикума, основной и дополнительной литературы, указанной в лекционном курсе и в конце каждой лабораторной работы.

К следующей лабораторной работе студент допускается только после того, как у него принят отчет по предыдущей работе.

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ

При выполнении лабораторных работ по дисциплине «Экология» студенты сталкиваются с различными поражающими факторами, которые могут нанести вред здоровью. В связи с этим перед началом выполнения работ настоящего лабораторного практикума, они проходят вводный инструктаж по безопасным приемам проведения работ, устройству и применению защитных приспособлений, соблюдению санитарно–гигиенических правил и противопожарной техники.

После инструктажа и индивидуального опроса каждый студент расписывается в журнале по технике безопасности лаборатории, в которой проходят занятия.

Кроме того, приступая к выполнению очередной лабораторной работы, преподаватель знакомит студентов с правилами безопасного обращения с оборудованием и материалами, предупреждает о возможных опасностях.

Общие правила проведения работ:

– во время работы в лаборатории необходимо соблюдать чистоту, тишину, порядок и правила техники безопасности, так как поспешность, неряшливость часто приводят к несчастным случаям с тяжелыми последствиями;

– к выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж на рабочем месте;

– запрещается работать без халата, одному, курить, принимать пищу, воду;

– каждый работающий в лаборатории должен знать, где находятся средства противопожарной защиты и аптечка;

– нельзя приступать к работе без разрешения преподавателя;

– приступая к выполнению работы, следует ознакомиться со свойствами применяемых в опытах веществ (токсичность, огнеопасность и т. д.);

– нельзя работать с реактивами без этикеток;

– нельзя брать реактивы руками, т. к. многие из них могут вызвать сильное раздражение кожи и в ряде случаев экзему;

– после окончания эксперимента посуду следует помыть, рабочий стол привести в порядок.

Правила работы с электрооборудованием:

– приступая к работе на оборудованием и приборах, имеющих электропитание напряжением свыше 36 В, следует проверить исправность изоляции, состояние электропроводки и заземления;

– в случае обнаружения повреждения изоляции прибор включать запрещается, об этом следует немедленно поставить в известность преподавателя;

– если во время работы электроприбора ощущается запах гари, происходит искрение, прибор следует немедленно отключать от сети и известить об этом преподавателя;

– категорически запрещается самостоятельно производить ремонт в электроустановках и приборах;

– при возникновении пожара следует немедленно обесточить электроустановку;

– запрещается тушить водой или пенными огнетушителями электроустановки находящиеся под напряжением. Тушение электроустановок необходимо производить с помощью углекислотных или порошковых огнетушителей, а так же сухим песком.

Первая помощь при ожогах и отравлениях:

– при ранениях стеком нужно удалить осколки из раны (если они в ней остались), и, убедившись, что их там больше нет, смазать рану йодом и перевязать пораненное место.

– при термических ожогах первой и второй степени обожженное место можно присыпать питьевой содой. Помогают примочки 2 % – го раствора питьевой соды, 5 % – го раствора перманганата калия или 96 % этиловый спирт. Он оказывает также обеззараживающее и обезболивающее действие;

– при ожогах крепкими кислотами требуется обмыть обожженное место большим количеством воды, а затем 3 % – ным раствором питьевой соды;

– при ожогах щелочами кожу надо промыть водой, а затем нейтрализовать слабым раствором борной кислоты;

– при отравлении необходимо вывести пострадавшего на свежей воздух, сделать искусственное дыхание и вызвать врача;

– в случае воспламенения одежды набросить на пострадавшего халат или одеяло.

За нарушение правил техники безопасности студенты отстраняются от выполнения лабораторной работы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Очистка сточных вод фильтрованием».

  – изучение работы безнапорного однослойного фильтра; – определение эффективности очистки сточных вод.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Флотационная очистка сточных вод».

  – ознакомиться с различными методами флотации сточных вод; – определить влияние технологических параметров на эффективность очистки.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

«Очистка сточных вод от тяжелых металлов методом катодного восстановления»

 

Ц е л ь р а б о т ы:

 

– изучить метод очистки сточных вод (электролитов) катодным восстановлением ионов металла до предельно–допустимых значений;

– расчёт токовых параметров про­цесса.

 

О н а щ е н и е р а б о ч е г о м е с т а:

 

– электрохимическая установка "Катунь";

– электроды;

– электролит;

– весы аналитические;

– химические реактивы и посуда.

 

О с н о в н ы е с в е д е н и я и з т е о р и и.

 

Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспер­гированных примесей применяют электрохимические методы: анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электро­флотацию и электродиализ.

Все указанные процессы протекают на электродах при пропус­кании через сточную воду постоянного электрического тока. Элект­рохимические методы позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при относительно простой автоматизированной технологи­ческой схеме очистки, без использования химических реагентов. Очистку можно проводить периодически и непрерывно. Основной не­достаток методов – большой расход электроэнергии.

Эффективность электрохимических методов оценивается рядом факторов: плотность тока, напряжением электролизера, выходом по току и энергии.

Плотность тока является основным параметром, характери­зующим процесс электролиза и выражается отношением силы тока I к поверхности катода Sк (катодная плотность) или Sа (анодная плотность).

Напряжение электролизера складывается из разности элект­родных потенциалов и падения напряжения в растворе и определяется по формуле:

 

(3.1)

 

где φа, φк – потенциалы анода и катода соответственно, В;

α – коэффициент, учитывающий потери напряжения в растворе за счет газонаполнения;

I – сила тока на электролизере, А;

Rэл – сопротивление раствора, Ом.

β – коэффициент, учитывающий падение напряжения в контактах.

 

Расчет напряжения электролизера производится применительно к столбу раствора сечением 1 м2 и длиной l, равной расстоянию между катодом и анодом.

В таком случае вместо силы тока I (3.1) принимается средняя плотность тока iср, равная среднеквадратичному значению анодной iа и катодной iк плотностей тока:

 

(3.2)

 

Сопротивление электролита определяется из соотношения:

 

(3.3)

 

где l –расстояние между электродами, см;

S – площадь сечением в 1 дм 2=100 см2 ;

χ – удельная электропроводность раствора, Ом–1 ·см –1.

 

Значения iср и Rэл подставляются в формулу (3.1).

При электролизе растворов на аноде протекают процессы электрохимического окисления, а на катоде – процессы восстановления. При выделении из растворов металлов на катоде происходят побочные процессы: выделение водорода, восстановление органических веществ и др. В результате этого суммарное количество электричества, затрачиваемое на выделение вещества, превышает количество электричества, рассчитанное по закону Фарадея.

Это определяется выходом по току и рассчитывается по формуле:

(3.4)

где gТ, gn – количество электричества теоретически и практически расходуемые на осаждение единицы вещества соответственно;

mф, mТ – количество вещества, фактически и теоретически выделившиеся на электроде соответственно.

На практике значение выхода по току η определяются отношением количества металла, осаждённого на катоде mф, к количеству металла, рассчитанному по закону Фарадея mТ.

Катодное восстановление можно использовать для очистки сточных вод (электролитов), содержащих ионы тяжёлых металлов, например, Cu2+, CrB+, Zn2+ и др.

Катодное востонавление металлов происходит по схеме:

 

Men+ + ne → Me0

 

Металлы осаждаются на катоде и могут быть рекуперированы.

В качестве анодов используют материалы электрохимические нерастворимые: графит, двуокись свинца и др. Поэтому процесс катодного восстановления металлов происходит при постоянном снижении концентрации извлекаемого металла до минимально возможных значений.

 

Важным показателем процесса является расход электроэнергии, требуемый для очистки электролита от металлов до значений предельно допустимых концентраций.

Удельный расход электроэнергии на единицу массы выделившегося металла можно определить (Вт∙ч/г) по формуле:

 

(3.5)

 

где – сила тока, А;

– напряжение электролизёра, В;

t – время электролиза, ч;

– электрохимический эквивалент металла, г∕(А∙ч);

– выход по току.

Величина обратная удельному расходу электроэнергии Wуд называется выходом по энергии (г/Вт∙ч) и определяется по формуле:

 

(3.6)

 

П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы.

 

Работа выполняется на электрохимической установке «Катунь». В качестве электродов используются: катод – листовая медь, анод – графит.

Состав раствора с ионами меди следующий (г∕л):

 

– медный купорос CuSO4∙5H2O – 200 г∕л;

– серная кислота H2SO4 – 50 г∕л.

 

Работа выполняется в следующем порядке:

1) Медные пластинки – катоды перед покрытием зачищаются наждачной бумагой и обезжириваются в органическом растворителе (ацетоне), после чего промываются в проточной воде.

2) После просушивания образцы взвешиваются и определяются их начальный вес mн, г.

3) Пластики – катод опускается в раствор до заданной глубины, определяющей площадь покрытия Sк.

4) Устанавливается заданное межэлектродное расстояние l, плотность тока iк, время электролиза t.

5) По окончании электролиза катод извлекается из раствора, промывается в проточной воде и сушится.

6) Катод с осадком меди взвешивается и определяется его вес mк.

7) Устанавливается количество осажденной меди по формуле:

 

 

8) Определяется теоретическое количество меди по закону Фарадея:

 

 

где q – электрохимический эквивалент меди, q =1,186 г∕А∙ч=0,33 мг∕Кл;

I – сила тока, А;

t – время электролиза, ч.

 

9) Определить выход по току .

10)Определить напряжение электролизера по формуле (3.1) при следующих данных:

φа= + 0,35 В, φк= + 0,25 В, α = 0, β = 0,02, χ = 0,5 Ом–1 ·см –1

11) Определить удельный расход электроэнергии (Вт∙ч∕г) и выход по энергии.

12) Построить графики зависимости:

а) Концентрации меди в растворе ССи от времени электролиза t при заданных токовых параметрах, (предварительно необходимо рассчитать начальную концентрацию меди в растворе).

13) Определить время и расход электроэнергии, необходимые на очистку раствора от меди до значений предельно – допустимой концентрации в 1мг∕л.

14) Выводы по работе.

 

 

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы.

 

1. Какие процессы могут протекать на электродах при катодном восстановлении?

2. Какой анодный материал можно применять при катодном восстановлении и почему?

3. Какие факторы определяют напряжение на электродах?

4. От чего зависит эффективность очистки раствора электрохимическими методами?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

«Исследование газопылевых выбросов в атмосферу.

Определение предельно – допустимых выбросов (ПДВ)»

Цель работы: Определение концентрации газопылевых выбросов весовым методом, расчет приземной концентрации вредных веществ и установление предельно – допустимого выброса (ПДВ).

Оборудование и приборы:Аспиратор М–822, газовая камера, компрессор, аэрозольные фильтры АФА, аналитические весы.

Краткие сведения из теории

Выбросы вредных веществ в атмосферу резко снижают экологическую безопасность, оказывают непосредственное, отрицательное влияние на здоровье человека и окружающую среду. В связи с этим поступление вредных веществ в атмосферу ограничивается нормативами: предельно –допустимой концентрацией (ПДК) и предельно – допустимым выбросом (ПДВ). ПДК подразделяются на ПДК максимально разовые (ПДК м.р.) и среднесуточные (ПДК ср.с.).

ПДВ является технологическим показателем и устанавливается для контроля над выбросом вредных веществ в атмосферу непосредственно из источника. ПДВ представляет собой количество вредного вещества (г/с), которое при попадании в атмосферу не создает в приземном слое воздуха концентрацию, превышающую ПДК. Таким образом, для установления ПДВ необходимо определить максимальную предельную концентрацию вещества.

Норматив выброса загрязняющего вещества в атмосферный воздух – это норматив, устанавливаемый для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов и оборудования, отражающий максимально допустимую массу выброса каждого вещества в атмосферу.

Пример распространения выбросов в атмосферу показан на (рис. 3).

Рисунок 3 – Распространение выбросов в атмосфере

 

Начинать расчет необходимо с определения фоновой концентрации СФ, которая не должна превышать ПДК. Выбросы в атмосферный воздух вредных веществ из устья источника характеризуются двумя параметрами мощностью выброса М (г/с) и концентрацией концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ С (мг/м3), которые, в свою очередь, создают максимальную приземную концентрацию СМ.

Описание лабораторной установки

Установка (рис. 4) состоит из газопылевой камеры 1, служащей ёмкостью для создания загазованного воздуха. Передняя стенка камеры откидная, уплотняемая. Бункер – дозатор 2, наполненный пылью. Пыль и газы развеваются с помощью сжатого воздуха, поступающего от компрессора 3. На боковой стенке камеры имеется отверстие 4 для снятия пробы воздуха, в которое вставляется патрон с фильтром 5. Запыленный воздух по трубопроводу 6 поступает в аспиратор 7, имеющий ротаметры 8, которые позволяют определить расход воздуха.

 

 

Рисунок 4 – Схема установки.

 

 

Воздух, проходя через фильтры, оставляет содержащиеся в нем примеси. Таким образом, пропускается через фильтр известный объем запыленного или загазованного воздуха и установив массу задержанных примесей можно рассчитать их концентрацию.

 

Таблица 1 – Результаты измерений.

Скорость отбора пробы U3/c Время отбора пробы τ,c Объем воздуха прошедшего через фильтр VT3 Температура Давление Объем воздуха Масса загрязняющего вещества Концентрация
               

 

 

Таблица 2 – (Исходные данные для расчетов)

Вариант tг°C tВ°C H,м Д,м Вредное вещество ПДК м.р. Мг/м3 γ=
          пыль    

 

Концентрацию пыли в воздухе рассчитываем по формуле:

мг/м3 (1),

Где

– разность между массой фильтра до отбора пробы и массой фильтра после отбора пробы

V0– объём воздуха, прошедшего через фильтр при нормальных условия (T = 273°K и P0 = 0.1013 МПа), м3

В свою очередь

, м3(2),

Где

Тг – температура анализируемого воздуха, K;

Pв – барометрическое давление, МПа;

Vt – Объём воздуха, прошедшего через фильтр при Тв и Pв, м3

, м3 (3),

Где

V – скорость отбора пробы

T – время отбора пробы

Максимальная приземная концентрация вредного вещества См, которая может установиться на некотором расстоянии от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях для нагретых выбросов определяется по формуле:

мг/м3 (4)

Где

А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе,

М – масса вредно вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, мг/с

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в воздухе,

m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Н – высота источника выбросов, м.

∆Т – разность между температурой газовоздушной смеси Т2 и температурой окружающего воздуха Тв, К°,

Vl – объём газовоздушной смеси, м3

Масса вредного вещества определяется по формуле:

(5)

Где

С – концентрация вредного вещества, мг/м3

– объём газовоздушной смеси при нормальных условиях, м3

 

(6)

Объём газовоздушной смеси определяется по формуле:

(7)

Безразмерный коэффициент m рассчитывается по формуле:

(8)

Где

f – вспомогательный параметр

м/с2 ·К°(9)

 

Где

W0 – скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с

D – диаметр устья источника, м

Скорость выхода W0определяется по формуле:

м/с (10)

 

Безразмерный коэффициент n рассчитывается в зависимости от величины вспомогательного параметра Vm:

(11)

При параметр

При параметр

Опасная скорость ветра Um также определяется с учетом величины Vm

Расстояние от источника выброса Xm на котором достигается максимальная приземная концентрация CМ равно

(14)

Где α – безразмерный коэффициент.

Для нагретых выбросов

 

 

Предельно–допустимый выброс рассчитывается по формуле:

(16)

Где Сф – фоновая концентрация веществ, создаваемая другим источником:

При выполнении данной лабораторной работы мы ознакомились с такими понятиями, как предельно–допустимая концентрация (ПДК), какие виды ПДК существуют. Также мы изучили механизм работы лабораторной установки, с помощью которой определяется концентрация вредных веществ в воздухе. Также мы научились рассчитывать ПДВ вредных веществ в атмосфере.

Из расчета, сделанного мною в лабораторной работе, мы видим, что предельная концентрация вредного вещества CМ больше чем ПДК всего на 0.3 и уровень ПДВ не превышает ПДК, следовательно нет необходимости осуществлять какие–либо мероприятия по снижению уровня ПДВ вредных веществ в атмосферу, и высоту источника выбросов увеличивать также не требуется.

 

Выводы по работе.

 

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы.

 

1. Обосновать необходимость расчета ПДВ.

2. Определить минимальную высоту источника выбросов, позволившую снизить СМ до допустимого значения.

3. В каком случае расчет ПДВ теряет смысл?

4. Сущность весового метода анализа концентрации вредных веществ в воздухе?

Практические занятия.

Задача№1 Определить концентрацию взвешенных веществ в сточной воде, разрешённой к сбросу в водоток после очистных сооружений, и…

– Конец работы –

Используемые теги: Экология0.09

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭКОЛОГИЯ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Таърихи тараыыиёти экология. Наыша: Педмет ва вазифаьои фанни экология. Методьои тадыиыотии экология
Мафьум дар бораи муьити зист ва шароти маьал... Муьити асосии ьа т... Мафьум дар бораи муьити зист ва шароити...

Экология Пособие по изучению дисциплины «экология» для студентов
Федеральное государственное образовательное учреждение... Высшего профессионального образования... quot московский государственный технический университет гражданской авиации quot МГТУ ГА...

Экология пәнінің анықтамасы, мақсаттары, міндеттері және әдістері. Экология дамуының тарихы.
Экология п ніні аны тамасы ма саттары міндеттері ж не дістері Экология дамуыны тарихы... Экология б лімдері аутэкология демэкология эйдэкология... Литература Экология п ніні аны тамасы ма саттары міндеттері...

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ по дисциплине EUR 1106 - Экология и устойчивое развитие ООД 1 Учебно-методическое пособие по дисциплине Экология и устойчивое развитие / – Астана: Изд-во ЕНУ
Евразийский национальный университет им Л Н Гумилева... Кафедра Управления и инжиниринга в сфере охраны окружающей среды...

Интегрированный урок экология + физика + биология по теме "Экология жилища"
Оформление мультимедийная система гигрометрпсихрометрический коллекция пыли таблицы по исследованию шума влажности воздуха плакаты по... Вступительное слово учителя физики... Нам часто кажется что загрязнения окружающей среды подкарауливает нас лишь на улице и поэтому на экологию наших...

КУРСОВАЯ РАБОТА: Экология
федеральное государственное автономное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Северный Арктический федеральный университет имени М В Ломоносова Кафедра...

ЭКОЛОГИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ... ЦЕНТРОСОЮЗА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ... РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КООПЕРАЦИИ...

Экология
Федеральное государственное бюджетное образовательное... Учреждение высшего профессионального образования... Волгоградский государственный архитектурно строительный...

Раздел 1 Общая экология
Абиотические факторы наземной среды Закон толерантности Примеры... Абиотические факторы это все влияющие на организм элементы неживой природы... Закон толерантности определяет положение по которому любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим...

Экология как наука. Структура современной экологии
Валеология одно из новых самостоятельных ответвлений экологии человека наука о качестве жизни и здоровье... Синтетическая эволюционная экология новая научная дисциплина включающая... История развития экологии как науки Краткий исторический путь развития экологии как...

0.038
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам