环保微型实验

2024-09-22

环保微型实验（精选7篇）

环保微型实验篇1

所谓“低碳生活”, 就是指人们在生活作息时所耗用的能量要尽力减少, 从而减低二氧化碳的排放量。作为新课程改革时代的教师, 不仅要引导学生在生活中融入“低碳”理念, 而且在教学中也要积极渗透节能减排的技能和“低碳”观念, 以适应社会的可持续发展。低碳环保教育的目的之一就是让学生树立环保意识, 并在生活中时刻注重低碳环保, 那么如何更有效地开展低碳环保教育呢?我认为, 低碳环保教育应以人文教育为基础, 突出关爱主题;以低碳环保教育为契机, 重显生命本源;以主体教育为平台, 激发体验成功;以生命教育为宗旨, 绽放激励教育花朵。可采取各种各样的活动形式, 比如:化学实验采取微型化学实验。

所谓微型化学实验, 就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一, 但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。微型化学实验是上世纪80年代初在美国几所高等院校基础有机化学实验室里试验成功的。此后, 这种方法和技术得到迅速推广。到80年代未, 其应用范围已经由有机化学扩展到无机化学、普通化学和中学化学的实验教学中。化学实验改革的这个重要趋势引起国际化学教育界的重视。因为这种实验方法和技术的经济效益和环保效益显而易见, 所以, 一经采用, 就受到化学工作者的青睐。

由于微型化学实验仪器具有小巧便携、不易破碎、液体试剂在多用滴管中不易流出等优点, 使每个学生都有条件装备自己的化学实验箱。这就为改革化学课堂教学提供了方便与可能。实践证明, 微型化学实验对中学化学教学的改革有如下主要优点: (1) 可使绝大多数学生都有动手做实验的机会, 改变过去那种“一人做、大家看”的局面;使学生由过去被动“等待”和接受式的学习方式, 变为“主动”和“探索式”的学习方式, 使多年来提倡的“启发式”“学生为主体、教师为主导”的教学方法得以实验。 (2) 极大地培养了学生学习化学的兴趣。由于微型实验既安全又节约, 教师可以放心地让学生一人一组做实验。通过亲手做实验, 以可帮助学生理解和形成化学概念, 可以培养观察和实验能力, 同时, 有效地激发了学生学习化学的兴趣。学生盼着上微型化学实验课, 做作业、复习或预习等, 根本不用教师督促。 (3) 使随堂实验、实验室分组实验、家庭小实验和课外活动实验等都得以开展。 (4) 有利于培养学生既动脑又动手、理论联系实际和解决实际问题的能力。 (5) 有利于培养学生关心自然、关心社会的情感和创新精神。 (6) 对办学条件较差, 缺少仪器药品和实验设备的农村中学, 促进了其对化学实验代用仪器药品的开发和推广。 (7) 能改善实验室环境。可大幅度地减少实验室空气和水体排放污染, 有益于师生的健康。

(唐山市丰南区第一中学)

环保微型实验篇2

二、实验试剂

石灰石 (或大理石) 、稀盐酸 (2∶1) 、石蕊溶液、澄清石灰水、氢氧化钠稀溶液.

三、实验装置及用品

1. 气体实验微型环保装置制作材料

30 m L塑料注射器管1支, 20mL塑料注射器管1支, 5mL塑料注射器1支 (带针头) , 丫形三通管一个, 中性笔芯杆1支, 输液导管若干, 棉花团1个.另备戴小胶帽的30 m L塑料注射器管3支.

2. 气体实验微型环保装置制作方法

(1) 如图1所示, 用三段约10 mm长的输液导管8, 通过丫形管9分别将20 m L注射器管5、30 m L注射器管7与中性笔芯杆10连接起来.

(2) 将取掉推杆的胶活塞3置于20 m L注射器管5中偏下部位, 把5 m L注射器1伸入20 m L注射器管5内且针头刺透胶活塞3.

(3) 给30 m L注射器管7口部塞一棉花团6;将充当试管用的三支内插中性笔芯杆10的30 m L注射器管11的安针嘴上套上小胶帽12.

四、实验步骤

1. 本装置由于用输液导管连接, 气密性特好, 实验前无须检查气密性.

2. 如图所示, 在20 m L注射器管5内下部加入适量细小的石灰石 (或大理石) , 5 m L注射器1内吸入足量稀盐酸, 给30 m L注射器管11内盛少量清水, 让中性笔芯杆10下端保证插入水中.

3. 轻轻推动5 m L注射器1的推杆, 逐滴加入稀盐酸制取二氧化碳, 二氧化碳通过丫形管进入集气用30m L注射器管7中, 用向上排空气法收集.稍后取下30m L注射器管7口部的棉花团, 用燃着的木条在管口检验二氧化碳.

4. 改用橡胶活塞塞住集气用30 m L注射器管7管口, 将中性笔芯杆10分别插入盛有少量紫色石蕊溶液、澄清石灰水的30 m L注射器管11内, 观察二者的变化.

5. 将中性笔芯杆10插入盛有适量氢氧化钠稀溶液的30 m L注射器管11内, 再推动5 m L注射器1的推杆, 将其中的稀盐酸全部加入20 m L注射器管5内下部, 待石灰石 (或大理石) 消耗殆尽, 再轻轻推拉5m L注射器1的推杆, 促使二氧化碳的溶解.过一会将看到氢氧化钠溶液到吸入集气用30 m L注射器管7中, 最后几乎充满整个气体实验装置.

五、注意事项

1. 在组装和实验的过程中, 集气用30 m L注射器管7与中性笔芯杆10保持竖直状态, 制气用20mL注射器管5与集气用30 m L注射器管7和中性笔芯杆10所处竖线呈45°状态.

2. 氢氧化钠溶液的浓度不要过大.

六、实验特点

1. 本实验在一套气体实验微型环保装置内完成了二氧化碳的制取、收集和检验, 通过喷泉实验生动地演示了二氧化碳与氢氧化钠的反应, 增强了实验趣味性.

2. 该实验通过小注射器加稀盐酸来控制二氧化碳产生的速率和量, 能很好控制实验进程, 大大减少了二氧化碳的逸出量, 提高了实验环保性.

微型实验与《实验化学》创新教学篇3

近年来, 微型实验的仪器材质、功能、安全性及操作简化程度进步明显。[1]其简约、绿色、易操作、适合单人实验的优势能克服《实验化学》教学过程中遇到的部分困难, 实现实验的创新教学。

一、微型实验优化教学模式

化学实验教学模式通常为演示讲授式和学生分组实验。这两种模式都不能让学生独自完成全部实验内容, 无需主动提出和发现问题, 无法对解决问题的思路和方法进行尝试探究。以探究实验为主体的单人随堂实验虽然给予学生发现问题、科学尝试、解决问题的机会。然而常规实验仪器价格高、装置复杂、药品用量大、污染严重, 不宜带入教室等因素, 制约了单人随堂实验的开设。

使用微型实验技术可以解决以上问题。例如“Cl2的生产原理和性质”这一节中, 既有工业上电解法制Cl2的模拟实验, 又介绍实验室制Cl2的方法, 还要完成Cl2性质实验。教学量大, 教学节奏快, 空气污染严重。我们布置了相关研究课题, 让学生通过书本、网络寻找实验方案, 选用微型实验完成教学任务。图1是电解法制Cl2的微型装置, 充满H2、Cl2混合气的肥皂泡能被点燃;图2是用废CD盒改制的实验室制Cl2和性质检验装置。微型实验的Cl2产量少, 便于尾气处理, 可在教室内进行。再如“火柴头中硫元素、氯元素检验”的常规实验需点燃十余根火柴, 分步检验两种元素, 室内污染严重且成功率低。运用图3所示微型实验装置只需1根火柴就能观察到SO2使酸性KMnO4褪色现象, 侧转试管使AgNO3浸没火柴头又现白色AgCl沉淀。操作简单、污染少、成功率高。

实验后三天和两周, 对“氯气”实验教学效果进行跟踪测试, 结果如下表。

跟踪测试表明使用微型实验, 让学生亲手实践, 得到的感性材料更易接受, 不易遗忘。

二、从思维创新的角度来审视微型化学

创新思维是指有创建的思维, 即通过思维不仅揭露客观事物的本质及内在联系, 而且能指引人们去获得新知识或以前未曾发现的问题解释。在教学中表现为对知识的牢固掌握和实验探究能力的增强。

1. 微型化学实验有助于掌握知识

化学实验知识包括实验事实、实验仪器和药品安全知识。获取实验事实的途径是提供直观材料, 让学生亲手实践。微型实验让学生亲自动手, 近距离观察, 获得的感性材料比较完整、清晰、正确。微型化的实验装置是常规实验装置的变形, 让学生明白常规实验装置的原理以后再用微型实验装置进行分析、探究, 正是创新精神的体现。

我们对使用相同教材的两个平行班作对照实验:08届A班级作为实验班, 用微型实验代替部分常规实验, 08届B班级作为对照班, 沿用常规实验, 教学成绩变化如下表:

结果显示, 实验班的教学效果好。访谈发现, 微型实验给学生一个探索问题, 获取知识的机会。他们在获取知识后有一种强烈的愉悦感, 这种愉悦感将实验提供的感知兴趣演变为探究兴趣, 成为大幅提高学习成绩的动力。这种愉悦感在所谓的“差生”中表现明显, 因而转化效果也更显著。

2. 微型实验提升实验探究能力

实验探究能力是在教学中运用实验来探究化学物质及其变化本质和规律的能力。[2]提升实验探究能力包含以下两个途径。

(1) 增加主体活动量

一般而言, 主体活动量越大, 越能发现和解决问题。微型实验赋予学生大量单人作业的机会, 教学活动量大增, 为学生提出问题提供可能。

例如课题实验“亚硝酸钠和食盐的鉴别”, 方案很多, 现象复杂, 若仅用单一的性质实验让学生体会两者化学性质之差异稍显苍白。运用微型实验:在塑料投影胶片上, 将亚硝酸钠溶液排成3行3列之矩阵。分别加入 (1) Na2S和稀H2SO4、 (2) 铜屑和稀HCl、 (3) 酸性KMnO4、 (4) 酸化的K2Cr2O7、 (5) 溴水、 (6) 先加AgNO3, 后加稀HNO3、 (7) 苹果、 (8) 酚酞、 (9) KI和稀H2SO4, 观察现象, 推断NaNO2化学性质。在研究NaNO2溶液显碱性时, 多数学生发现NaNO2饱和溶液能使酚酞变红, 稀溶液不使酚酞变红。另有部分学生发现稀H2SO4会使KI变黄, 认为这一NaNO2的检验方案值得商榷;还有同学用水果作尝试, 发现越“酸”的水果被氧化而褐变的速度越快。实践证明, 开展微型实验有助于发现问题和提出问题。

(2) 激发主体求知欲

求知欲是人追求某种现象或某个问题的内部动因。微型实验让学生人人动手, 不仅发现了许多问题, 也激起了学生的好奇心和求知欲, 形成自觉型实验态度。在进行电解饱和食盐水实验后, 有同学提出电解食盐稀溶液现象如何?我们设计了微型探究实验, 几乎所有学生都发现有氧气生成。还有同学在课余用铜电极电解饱和食盐水, 并对电解取得的橙色沉淀做深入分析。新现象的发现, 新假设的提出, 是顺利解决问题的关键, 这些书本中未出现的现象激励着学生去学习更多知识。

三、微型实验与高中化学教法整合的新进展

1. 微型“分钟实验”营造教学情境

“分钟实验”是简单、快速、不用特殊实验仪器的小实验, [3]具有快速高效的特点。在赋予学生亲自操作机会的同时营造了教学情境。例如“用纸层析法分析Fe3+和Cu2+”新授课引课时, 先给学生一支粉笔, 分别用红色水笔和蓝色水笔在接近粉笔底部的同一地方画圈, 再放于水中进行层析分离, 如图4。通过实验, 学生不仅获得了层析的初步印象和操作步骤, 更激发其系统、深入学习层析技术的欲望, 达到营造教学情景的目的。

2. 微型“发现实验”激发思维动机

“发现实验”是指在每节课的开头, 用简单的实验提出问题, 引导学生进入本节课的学习;也可在前一节课尾声用实验引出值得思考的问题, 留待下次上课解决。例如在上“水果中维生素C含量的测定”前, 我们给学生一片维生素C药片, 半滴管白醋, 数滴淀粉溶液, 一小撮碘盐, 引导学生在六孔井穴板 (或小量杯) 中检验食盐中的碘元素。结果四分之一的学生发现淀粉变蓝, 证明有I2生成, 现象如图5。其余学生却未见淀粉变蓝。造成这种现象的原因是什么?学生通过后续学习懂得了维生素C能把IO3-还原成I2, 进而继续还原成I-的事实, 明白了药品用量对实验结果的巨大影响。

3. 整合手持技术开发微型定量实验

我国部分地区的中学实验室已经开始配备传感器、数据采集器, 为利用传感器进行微型实验提供了物质基础。我们使用Vernier LabPro数据采集器和电流传感器, Logger Pro数据处理软件在六孔井穴板中利用电解法测定阿伏加德罗常数。电解时间从1小时缩短到20分钟;采用电脑自动积分获得电量, 避免电流突变引起的误差。实验过程无需守候观察电流变化, 赢得了宝贵的教学时间。随着化学实验探头配备的不断完善, 微型实验与手持数据采集器的整合成为研究的又一方向。

正如戴安邦先生写给微型实验的题词:“大力推行微型实验……学生在实验室的作业中, 不仅学到第一手的知识技能, 更能受到科学思维与方法的训练。”实验教学改革是在实验设计和仪器发展的基础上, 兼容并包地创新运用多种先进教学方法, 优化教学质量。期待微型实验使每位学生萌发的创新之花都结出丰硕的果实。

参考文献

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[2]王祖浩, 王磊.化学课程标准 (实验) 解读[M].湖北:湖北教育出版社, 2004:212.

微型化学实验篇4

首先,微型化学实验具有一定的社会效益,主要表现在降低了环境污染,提高了实验室的安全程度。在环境保护上,微型实验减少了三废的排放量,特别是有机实验,用到的易燃、毒性的药品较多(如很多烷基化剂、苯胺、芳烃类试剂,长期摄入体内有致癌作用),很多实验必须在通风橱内才能进行,而实验微型化后,一般实验产生的有害气体量少,只要以湿润相应试剂的棉花即可吸收掉有害气体,不必使用通风橱;另外,无机实验也会造成环境污染,如铜与浓硫酸反应时放出的有毒气体二氧化硫,严格来说,该实验也应在通风橱中进行,但由于经费紧张,有些学校化学实验室并未安装通风橱,而实验微型化则可避免这一矛盾。同时,实验微型化也能降低易燃、易爆实验的危害性,火灾、伤害等意外事故也会显著减少,改善实验室环境,大幅度地减少实验室空气和水体排放污染,有益于师生的健康。

其次,从教学功能来看,较好地适应了现代科技发展的水平与需要,微型化学实验在培养人的素质和技能上所能发挥的作用,是不容忽视的,对培养和提高学生的综合实验技能很有好处。1)微型化学实验及仪器,对于大多数老师和学生来说,本身就是一种新事物,以此激发学生学习的兴趣,可以为创新教学打下良好的基础。化学实验不仅可以加深学生对物质的性质、变化等内容的理解和掌握,而且能激发学生的学习兴趣。同时,微型化学实验所用仪器设备小,所用药品少,学生在操作时,一般都特别细心、认真,有利于培养严谨的科学态度,增强学生的环保意识。2)一些由于试剂昂贵、安全或时间原因,过去难以在常规实验中开出的实验,现在可通过微型化而面向学生开出,微型化学实验安全又节省,解除了教师的后顾之忧,他们可放手地采用开放型和探索型的实验教学方式去因材施教,调动学生的积极性,激发他们的创造力。微型化学实验可以使绝大多数学生都有动手做实验的机会,改变过去那种“一人做、大家看”的局面,使学生由过去被动“等待”和“接受式”的学习方式,变为“主动”和“探索式”的学习方式,使多年来提倡的“启发式”、“学生为主体、教师为主导”的教学方法得以实验,而且,随堂实验、实验室分组实验等都得以开展,有利于培养学生既动脑又动手、理论联系实际和解决实际问题的能力。开展微型化学实验,为学生开展家庭小实验、课余实验或研究性学习提供了一个载体,有利于培养学生关心自然、关心社会的情感和创新精神,有助于把课程内容与学生生活以及现代社会科技发展联系起来,扩充学校教育资源,使学生形成积极主动的学习态度。3)课堂教学中对学生进行解题训练,最基本的出发点有二方面,一是帮助学生掌握知识,二是培养学生的能力。中学的习题教学,不但是教师传授知识,学生掌握知识、发展智力的重要手段,同时也是拓展课本知识的桥梁。在习题教学过程中结合探究实验,利用微型化学实验,就可以使抽象的实验习题具体化,变枯燥的习题为学生感兴趣的实验,让学生根据习题设计实验方案,利用微型化学实验,进行边实验边解题,达到既培养实验能力,又解决难题的目的,而且有些习题设计的现象理论上比较抽象,让学生通过实验验证,答案更容易理解,一目了然。

第三,从经济效益看,化学实验仪器设备简陋、药品不足是许多学校面临的难题。由于经费紧张,许多学校只能有选择地进行实验,特别是有机实验,化学试剂价格较高,有的实验2~6人为一组进行,有的只能取消。而实验微型化后,则可缓解这一难题,在微型实验中,所使用药品的量是常规实验的十分之一到百分之一,药品用量明显减少,所节约的经费则可用于购买微型实验和扩大实验室规模,增多实验内容。以某校为例,若每年化学药品购买所需经费大约为六千到八千元,如果百分之五十的实验改为微型实验,药品使用量将减少至百分之十,则化学药品所需经费可减少数千元。微型实验中所用的部分微型仪器,价格也较便宜,如一套井穴板和多用滴管的价格仅几元钱,玻璃仪器价格较贵,每套价格在一百到两百,但从长远来看,仍然是值得的。对办学条件较差,缺少仪器药品和实验设备的农村中学,促进了其对化学实验代用仪器药品的开发和推广。从微型仪器的研究开发来看,主要有三个途径,一是常规仪器的微型化;二是寻找合适的代用品,如井穴板可用草珊瑚含片的有穴薄膜等来代替,这对经费紧张的学校较为适用;三是设计新的微型仪器。

最后,有利于科学管理。实验微型化后,所用仪器小,药品用量少,更便于科学管理。另外,由于仪器小,学生做实验细心,仪器的破损率也显著下降,延长了仪器寿命。

环保微型实验篇5

随着全球变暖、环境破坏的形势逐渐严峻, 越来越多国家开始认识到节能环保型建筑的重要性。“自维持技术”作为节能环保型建筑技术的一种, 通过开发与使用绿色能源, 使建筑达到零耗能, 是一种最大限度减少对环境污染, 做到低碳环保的现代建筑技术。但由于自维持技术应用于大型建筑中存在造价高、供给能源有限等缺陷, 自维持的概念慢慢被可持续概念所替代, 建筑也倾向于节能而不是零耗能。

若将自维持技术用于微型建筑中, 不仅易实现, 且轻便可移动, 可被广泛运用于脱离市政管网的极限生存环境下, 具有广泛的实践和推广意义。对于自维持建筑技术在微型建筑中的应用, 国内外不乏相关实践, 但研究性总结较少, 所以在此整理并加以总结显得十分重要。

1 自维持建筑技术的发展历程及理论基础

20世纪70年代, 建筑师们开始关注自维持建筑, 理论最早由英国剑桥大学学者Alex Pike在1971年时提出, 研究初衷是设计出一套应用于住宅的自我服务系统, 以减少其对有限的地域性消耗源的依赖。独立的个体也被认定为是自维持住宅的标志, 既支持居住者的生活, 也维持自身运转。1975年, Brenda Vale和Robert Vale夫妇给了“自维持住宅”一个更加具体的定义:它是一种完全独立运转的住宅, 不依靠外界摄入, 除了和它紧密相连的自然界 (如阳光、雨水等) 。这种住宅不需要市政管网的供气、供水、供电、排污等系统支持, 而是利用太阳和风产生的能源代替供电、供气;收集雨水代替供水;排污自行处理[1]。并自此在英国诺丁汉郡及新西兰等多处进行了众多的自维持建筑实践的探索, 甚至将自维持住宅实践的全过程记录在《The New Autonomous House:design andplanning for self-sufficiency》一书中。

2 小型建筑自维持的技术背景及目标

“自维持建筑”的技术是以建筑节能技术为基础的, 以其“完全独立运转”的特点区别于一般的“可持续发展建筑”“绿色建筑”或“低碳建筑”等概念。在研究节能环保建筑发展历史的过程中不难发现, 可自维持建筑的理念比可持续发展建筑理念先行。这种雏形的建筑可持续理论的先行性也正突显了最初建筑师对于节能的理想化和绝对化设想。

所以, 当“自维持技术”在微型建筑上使用时, 要求其达到的首要目标即为实现脱离市政管网下的建筑运转。首先是根据微型建筑的具体用途计算耗能 (E1) , 通过获得太阳能、风能等能源 (E2) 以保证获得大于或等于微型建筑的耗能, 即E2≥E1。使得微型建筑在完全脱离市政管网的能源支持下, 亦能独立完成正常生活运转。其次是在设计过程中尽可能地减少建筑耗能 (E1) , 增大建筑自维持的可行性。具体而言, 自维持的技术策略分为三方面:a) 用电和采暖制冷自维持;b) 用水自维持;c) 排污自维持, 主要包括生活污水处理和生活垃圾处理两方面。

3 小型建筑自维持的技术策略

3.1 用电及采暖制冷自维持技术

建筑供给使用需满足人对于基本用电、供暖的要求, 不同建筑根据功能和使用环境产生的能耗也有所不同。由于自维持建筑强调能源可持续性, 要求使用清洁能源, 目前较成熟的清洁能源一般采用太阳能、风能或生物能 (如沼气等) 等。太阳能作为一种最为普遍且最为成熟的清洁能源一直被优先利用, 中国也是太阳能资源十分丰富的国家, 2/3国土面积年日照在2 200 h以上, 年辐射总量大约在每年3 340 MJ/m2~8 360 MJ/m2, 相当于110 kg标准煤/m2~250 kg标准煤/m2[2], 所以太阳能利用具有广阔前景。

对于微型建筑来说, 采用太阳能供能的技术也较为普遍且成熟。从能源利用角度来说, 太阳能集热板和太阳能电池板具有储能率高、利用率高、可行性强等特性。微型建筑据利用太阳能的方式可分为两类:主动式太阳能建筑和被动式太阳能建筑。

a) 主动式太阳能建筑是通过集热设备将热量传入建筑物内分配使用, 对太阳能的利用高, 功率大, 便于控制, 但需要设备投入并占用室外空间。其中利用太阳能主要分为发电和集热两方面。目前中国国内性价比较高的太阳能发电技术主要为光伏技术, 主要依靠太阳能光伏发电方阵来实现。太阳能发电技术与微建筑结合时一般有两种方式, 见表1;

b) 被动式太阳能建筑被定义为不通过传统采暖方式和主动空调形式来实现舒适的冬季和夏季室内环境的建筑[3]。被动式太阳能技术是一个抽象概念, 可以被许多具体技术策略与技术手段来实现。比如被动式自然调节可以分为被动式太阳能采暖、被动式降温、天然采光与自然通风这四方面[4], 而后每一个方面下又有更为细致具体的技术手段支撑。被动式太阳能建筑的采暖方式主要有直接受益方式、新型集热墙的使用和应用多种供暖或降温措施, 如以水为媒介的蓄热器, 或采用对流式散热等[5]。对于微型建筑来说, 完全依赖主动式太阳能来供给采暖、制冷是不经济的, 这不仅要耗费过多的设备费用, 也不符合生产过程中的可持续生态要求。故要实现建筑采暖制冷自维持应一方面在设计上尽可能利用被动式太阳能, 微型建筑可通过调整建筑朝向, 选择适当建筑材料 (最好是在当地产出的材料) , 巧妙处理建筑的空间和形体, 进行合理建筑构造设计使建筑物自然地应用太阳能供暖、采光并维持建筑能耗。

综上可知, 主动式和被动式太阳能利用方式应在自维持微型建筑中综合运用, 利用先进技术手段和绿色设计理念, 合理利用每一束可利用的太阳光, 必将创造出更加节能、环保的建筑空间[6]。

3.2 用水自维持技术

微型建筑用水自维持的水源主要来自雨水或附近水源 (如江、河、湖、海等, 具体情况适建筑周边环境而定) 。雨水净化是目前微型建筑自维持用水最常用也是最容易的措施。微型建筑可以采用坡屋面集水或独立装置储水方式, 独立雨水收集系统根据初期弃流后的雨水水质情况和实验结果, 采取雨水-雨落管-初期弃流装置-贮水池-泵-加药装置-滤池-中水-消毒装置-中水的处理流程, 其出水可满足CJ 25.1-89生活杂用水水质标准[7], 该水可用作灌溉、冲厕、拖地等杂用。生活杂用水经过特殊专业处理后才能供给生活用水, 以煮饭、洗澡、饮用。

3.3 排污自维持

一般排污包括生活污水处理、生活废料处理两方面。一般生活污水包括厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲厕用水, 其特点有三:a) 冲厕水中含粪便, 是多种疾病的传播源;b) 生活污水浓度低;c) 生活污水可降解性较好, 适用于厌氧硝化制取沼气。根据以上特点, 生活污水一般处理方法有:生活污水净化池技术、无动力多级厌氧复合生态处理系统、土壤渗滤生态处理系统。其中, 生活污水净化池技术由于净化池后期维护成本较高, 需要每年精心管理、清洁。另外, 土壤渗滤生态处理系统针对土地较少情况提出, 对土地特性有一定要求。因此微型建筑中应首先考虑无动力多级厌氧复合生态处理系统。即针对独户或联户生活污水的处理, 基本形成一套成熟的厌氧处理与生态床相结合的处理方法。生活废料生活中产生的可降解和不可降解的垃圾, 可降解一般采取回收利用, 不可降解垃圾则一般归置到城市不可降解垃圾进行统一处理。

3.4 具体小型自维持案例分析

近年来, 国内外建筑师将自维持理论和技术运用于构思或实践, 有了诸多微型自维持建筑的概念模型或实践案例。如Jose Manuel Pequeno设计的“可搬运的游客塔”、伦佐·皮亚诺设计的“第欧根尼”小屋, 及东南大学设计的铝合金太阳能小住宅“未来屋111”等, 均在不同程度上实现了建筑在供水、用电、排污等多方面的自维持。现具体就一个实际建造案例介绍如下。

“第欧根尼”小屋[8]由著名建筑设计师伦佐·皮亚诺 (意大利) 设计 (见图1) 。造价约1.72×104英镑 (约合2.64×104美元) 。主体为木结构, 外墙是一层铝板。长3 m, 宽2.5 m, 屋顶是三角形, 最高处是3.7 m。室内面积为6 m2, 空间包含了起居室、厨房和卫生间。囊括食宿、办公、排泄、沐浴、储物等功能, 空间设置合理, 环保节能。房屋可以依靠太阳能和雨水实现自维持, 屋顶一侧铺设太阳能板, 利用太阳能转化为的电能可足以维持厨房和起居室的用电;生活用水由雨水供给, 屋子地板下铺设雨水采集系统和净化系统, 以此解决生活用水问题, 且造价相对低廉, 故此案例对于一般意义的微型自维持建筑具有一定参考价值。

4 结语

可持续建筑是建筑发展的共同趋势, 而微型自维持建筑正是顺应未来建筑绿色环保、轻盈便捷且极限可适应能力强的发展方向的。在未来, 人类活动会触发的极限环境多种多样, 如何设计快速适应这类环境的建筑显得十分重要。节能环保型自维持微型建筑可以通过用电、采暖、制冷、用水及排污等自维持技术实现完全独立运转, 可被广泛利用于多种缺乏基础设施的临时居住场景[9]。故对于自维持技术在微型建筑中的应用研究可为更多的设计实践提供资料, 具有广泛意义。

摘要：自维持微型建筑可在完全脱离城市基础设施的极限情况下独立运转。通过介绍自维持建筑技术的发展历程及理论基础, 对用电、采暖、制冷、用水及排污等自维持技术策略分别进行整理, 并提出自维持技术应用于微型建筑以应对极端环境的可行性和优越性, 为未来微型自维持建筑在更多缺乏基础设施的临时居住场景中的应用提供参考。

关键词：建筑节能,可自维持,微型建筑,技术策略

参考文献

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[7]曹秀芹, 车武, 孟光辉, 等.屋面雨水与建筑中水系统联合运行问题分析[J].北京建筑工程学报, 2002 (2) :4-7.

[8]Victoria Woollaston.Ultimate in downsizing:The 17, 000 micro-house that covers just 65sqft and has a kitchen, bedroom and shower[EB/OL].[2013-7-29].http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2380727/Renzo-Piano-designs-17-000-Diogene-micro-house-covers-just-65-sq-ft-fitlorry-kitchen-bedroom-shower-storage.html.

环保微型实验篇6

一、强化实验能力

实验能力是化学教学中最基本的内容之一。在教学中引入微型化学实验,将增加学生动手操作的机会,有利于增强学生的实验能力。

1. 自制微型化学实验箱。在教师的指导下学生自己动手加工制作一个微型化学实验箱,实验箱内的全套微型仪器都是利用学生家庭中的废旧物品经简单加工做成。如把医用安培瓶、各种口服液瓶和饮料瓶收集起来,整理分类,代替烧杯、集气瓶、广口瓶、细口瓶、试管、导管等。实验箱内的药品,一部分是学生动手从废旧物品中收集来的,如从废电池中收集到锌、石墨、二氧化锰等; 一部分是由老师一次性为学生配备的。

2. 人人参与演示实验。化学课中的演示实验在整个化学实验中占了很大的比例,将演示实验改为学生用微型仪器操作后,增加了每个学生的实验机会。凡是微型实验能操作的演示实验都放手让学生去做,从中培养学生的科学实验能力。

3. 重视学生实验。常规实验改为微型实验可节约试剂用量,减少污染,可以放手让学生做更多的实验。这样既增加了学生的动手实验能力, 又提高了实验课的效益。如“硫酸的性质”这节实验课,要求学生在试验前认真做好预习,安排学生用微型九孔板代替其中多数试管实验,这样节省了课内实验时间,在多余的时间里可以再要求学生把稀硫酸换成稀盐酸重复实验,结果学生多做了一个实验。

在复习课中、边讲边实验中、课外活动中等引入微型实验,让学生通过反复的实验练习获得操作技能,强化实验能力。

二、提高观察能力

观察是学生发展智力、增长知识、认识世界的重要途径之一,也是学生认识事物累积知识的基本方法。没有敏锐的观察力就不会有灵敏的思维力、丰富的想象力和良好的记忆力。

过去课堂上的演示实验都是由教师一人做,全体学生进行观察,许多实验现象只有前排学生看得清楚,多数学生印象浅,效果差,大大削弱了学生学习的积极性,失去了学习化学的兴趣。引入微型试验后,由于微型试验小巧便携,学生每人都有自己的实验箱,教师把一些演示实验改为学生自己动手做微型试验后,在实验中每个学生都能近距离观察实验。实验前教师明确实验要解决的问题,讲清观察方法和方向,提醒学生观察重点现象,实验中学生按照教师提出的观察目标、观察步骤进行仔细观察,然后教师再引导学生应用已有的知识,通过分析、综合、抽象思维来解释观察到的现象,使感性认识上升到理论,得出概念性的结论,使学生既增强了观察能力,又轻松愉快地接受了新知识。

以“氯气与水反应”这个实验为例,用学生微型实验替换教师的演示实验,向学生提出如下问题及观察要素:

1.比较氯水与原氯气的颜色,可得出什么结论;

2.用两支玻璃棒蘸取盐酸和氯水,分别滴在两条蓝色石蕊试纸上,观察两条试纸的颜色变化;

3.在氯水中滴加少量稀硝酸,观察有什么现象。

通过实验学生都能观察到明显的实验现象。在实验中,教师指导学生制定观察计划,分清观察的主次现象,使其能观察、会观察,从而培养学生形成良好的观察品质。

三、发展思维能力

通过观察得到的是感性认识,要使其上升到理性认识,还要借助于思维。通过思维活动,把观察的结果上升到理性认识,揭示事物的内在因果关系和本质特征。

由于微型试验仪器精美小巧,尤其是学生自己做的仪器,使学生产生了强烈的求知欲。学生一看到小巧的九孔井穴板、酒精灯就迫不及待地想操作,使学生们的思维活跃起来。许多学生课前主动预习,课上认真听讲, 按照试验步骤操作,通过自己动手做实验,观察现象,在教师的指导下积极思维,讨论、解释现象、证实结论。如在“氯气与水反应”的演示实验中,教师结合学生观察的现象启发学生思考: 为什么滴有氯水的蓝色石蕊试纸中间变白外圈变红? 再引导学生思考,“变白”说明氯水中有能使有色物质褪色的物质,H2O和HCl均无漂白作用,那么是Cl2与水反应后其他生成物有漂白性? 怎样用实验证明? 学生积极开动脑筋提出各种方法,然后由教师总结归纳,给出一套封闭式微型装置进行实验,最后得出结论。

在复习课上,为了改变以往复习课难上、枯燥、沉闷的不良现象,让学生边复习边做几个微型实验,将化学知识串联起来,激发他们的综合思维能力,使复习课充满生机。如复习氧族元素的性质时,要求学生设计一套硫、二氧化硫、硫酸为主干的系列实验,且配以相应的思考题,让学生既动手又动脑,通过对试验现象的比较、分析、综合,提高了归纳、推理、判断的能力,从而收到较好的复习效果,在后来遇到的一些开放题中也有很好的解题思路。

在校本课程教学活动中,除了有计划、有目的组织学生开展微型实验外,还让学生不断改善实验仪器,自拟实验习题,自己探索实验方法,选择实验器材和药品,实验后写出实验报告。如针对废电池乱丢会污染环境的不良现象,要求学生把废电池收集起来,进行“废电池中的化学“实验,这样不但提高了学生开展课外活动的兴趣,还培养了学生的创造性思维能力。

四、掌握自学能力

自学能力是顺利完成学习任务的本领,是独立获得知识的能力。由于微型实验的引入改变了传统的教学模式,使教师讲课与学生实验同步。学生在实验中能观察到许多明显的现象,如物质形态的变化、颜色的变化、新物质的生成等,学生的亲眼目睹,实验过程的亲身参与和成功的快乐,都会使他们欢欣鼓舞,并产生进一步学习的愿望。强烈的求知欲,一些学生还利用业余时间阅读科普读物、参考书等,不仅扩大了知识面,巩固加深课内的学习,还提高了阅读能力,培养了阅读习惯和兴趣。教师平时还布置一些家庭实验,让学生结合自己所学的化学知识去完成。

高中微型化学实验探究篇7

随着新时代教学发展的改革, 以教师演示实验为主的实验教学已经不能适应新课程的要求, 逐渐演变成以学生自拟实验方案的启发性、探索性为主的微型实验。化学实验的微型化培养了学生的环保意识、资源意识、安全意识、创新意识。

一、微型化学实验的概况

微型化学实验是一种新型的实验方法, 是基于传统化学实验在理论上的微型化, 也是为减少资源消耗和化学污染而发展起来的一种化学实验的新方法、新技术, 是化学实验方法的变革。学生在学习化学的过程中, 利用微型实验进行探究活动, 会不由自主地节约药品, 微型化的实验仪器在一定程度上限制了药品的使用, 也就培养了学生的节约意识。

高中微型化学实验就是把微型化学实验的理念应用于高中化学实验中, 其优点是仪器微型化、药品用量少;学生有较大的自主发挥空间, 能促进学生自主学习, 学会自主地发现问题、设计实验、观察实验。微型化学实验有利于提高学生实验技能和提高学生的创新意识。

二、微型化学实验的实践与探索

化学实验微型化一般是对实验仪器和试剂用量改进, 主要目的是减少实验时排放的废水、废气等污染物数量, 达到减小污染环境的效果, 其次降低危险性的实验操作, 提高实验的安全性, 从而使实验教学环境既安全又舒适。

下面以几个简单的实验来说明高中化学微型实验:

(一) 关于Cl2的制法和性质实验微型化的设计

1. 实验仪器和药品

实验仪器:胶头滴管、水槽、坩埚钳、滤纸、火柴、砂纸、医用带胶塞的小瓶3个、输液器1套。

实验药品:KMn O4、Na Cl、浓盐酸、10%的Na OH溶液、稀硫酸溶液、锌粒、镁带、砂纸。

2. 实验步骤

取洁净的青霉素小瓶1个, 先用胶头滴管吸取浓盐酸约1ml并把其放在小瓶胶塞上, 在瓶中装入0.5g的KMn O4, 组装成微型气体发生装置, 用输液器做导管, 一端插在青霉素小瓶的胶塞上, 另一端连接收集装置。用排饱和食盐水的方法收集1小瓶氯气。尾气用10%的氢氧化钠溶液吸收。在此微型化制取Cl2的实验中用胶头滴管可以控制浓盐酸的滴入量, 从而控制氯气的产生速度, 可减少污染。如图1所示。

化学反应方程式:2KMn O4 (固) +16HCl (浓) =2Mn Cl2+2KCl+8H2O+5Cl2↑

(二) 氢气—氯气光照反应实验

1. 在取1个青霉素小瓶让锌粒与稀硫酸反应, 用排水法收集1小瓶纯净氢气, Cl2和H2的体积比约为1:1, 将两小瓶口对口让气体混合均匀后, 用滤纸片将两小瓶盖好后备用。

2. 取一段镁带, 用砂纸磨掉表面的氧化膜, 用酒精灯点燃, 对小瓶照射, 氢气和氯气的混合气体迅速反应并爆炸, 将滤纸片向上弹起。如图2所示。

(三) 铜片与稀硝酸反应实验微型的设计

1. 实验仪器和药品

实验仪器:注射器1支、橡胶塞、小烧杯。

实验药品:铜片、稀硝酸、氢氧化钠溶液 (10%) 。

2. 实验步骤:铜片与稀硝酸的反应

(1) 将铜片加入到注射器内, 然后排净注射器内的空气, 吸入约2m L的稀HNO3, 迅速将胶塞按在注射器针头上, 可观察到铜表面有无色气体产生, 注射器内溶液的颜色变为蓝色。

(2) 当反应结束后, 将胶塞拔下, 拉动活塞吸入空气, 观察到的现象是迅速生成红棕色气体。

反应方程式:3Cu+8HNO3=3Cu (NO3) 2+2NO↑+4H2O2NO+O2=2NO2