课程英文名称：Air Pollution Control Experiment

课程代码：TMP0894 课程性质：实验实习实训必修

适用专业：环境科学、环境工程 开课单位：环境科学与工程学院

总学分：1 总学时：16

编写年月：2010年3月 修订年月：2024年3月

执笔人：林钦浩，孔洁静，郭云龙，任贺龙课程负责人：林钦浩 专业负责人：安太成

一、 课程简介和教学目标

1． 课程简介

大气污染控制实验是大气污染控制工程理论课程的实践部分，是对理论课程的实验补充，通过本课程的实验环节，为学生将来从事大气污染控制工程的设计、科研及技术管理等相关工作打下基础。本课程实验由5个实验组成，通过本课程的学习学生应掌握以下几个方面的知识和技能：1)掌握大气颗粒物采集与质量浓度分析方法、了解认识其主要污染源与环境空气质量标准；2)基本掌握除尘技术的基本理论，学会正确选用除尘设备、设计除尘系统；3)基本掌握挥发性有机物吸附净化的基本原理，主要典型净化工艺流程和设备实践；4)基本掌握挥发性有机物光催化净化的基本原理，主要典型净化工艺流程和设备实践；5)基本掌握SO₂净化的基本原理，主要典型净化工艺流程和设备实践。

Course introduction

Experiment for air pollution control engineering is the practice part of the theory course of air pollution control engineering, which is a useful supplement to the theoretical course. Through the experimental link of this course, the students will be engaged in the design, research and technical management of air pollution control project in the future. This course is composed of four experiments. Through the study of this course, students will master the following knowledge and skills: 1) understand sample method and concentration of aerosol particles, the main sources of aerosol particles as well as environmental and air quality standards; 2) have a fundamental grasp of the basic principles of dust-cleaning technology, and learn proper selection of dust removal equipment, design dust removal system; 3) have a fundamental grasp of the basic principles of adsorbing volatile organic compound and the typical purification process and equipment of main pollutants; 4) have a fundamental grasp of the basic principles of photocatalytic volatile organic compound and the typical purification process and equipment of main pollutants; 5) have a fundamental grasp of the basic principles of removing SO₂ and the typical purification process and equipment of main pollutants.

2． 教学目标

大气污染控制实验是环境工程和环境科学专业的必修课，通过实验使学生掌握本课程的基本实验方法、手段和操作技能，学会正确使用各种仪器和实验设备，掌握处理实验数据的科学方法，培养学生运用所学理论进行科学研究、分析问题和解决问题的能力；同时，通过理论与实践的结合，巩固和加深对所学基本原理的理解，并在以下方面得到充实和提高：1)进一步巩固和加强对大气污染控制工程基本理论与知识的理解；2)能正确使用仪器设备，掌握实验方法、手段和操作技能；3)掌握正确的数据处理和曲线绘制方法，正确分析实验结果；4）通过团队对实验过程设计，操作和分析进行细化分工，共同讨论实验过程存在哪些问题对实验数据或实验结果造成的误差。

3． 教学目标对毕业要求指标点的支撑关系

进一步巩固和加强对大气污染控制工程基本理论与知识的理解以及能正确使用仪器设备，掌握实验方法、手段和操作技能，支撑毕业要求指标点4.1、5.1和5.2：针对复杂环境工程问题，能够运用化学、化工、微生物、物理等与环境工程相关领域的科学原理，合理分解、设计实验、选用适合的研究仪器和设备，制订研究计划和技术路线。掌握正确的数据处理和曲线绘制方法，正确分析实验结果，支撑毕业要求指标点4.2和4.3：对研究所获得的数据能够进行科学合理的分析与解释，准确说明问题的关键。通过团队对实验过程设计，操作和分析进行细化分工，共同讨论实验过程存在哪些问题对实验数据或实验结果造成的误差，支撑毕业要求指标点标点4.2和9.2：能够胜任团队成员的专业角色与责任，并能独立完成团队分配的工作。

表1-1教学目标对毕业要求指标点的支撑关系

4． 课程思政育人目标

以“金山银山就是绿水青山”的“两山”理论为主线，融入家国情怀、政治认同、法治精神、道德修养、科学家精神、四个面向等思政元素，提升鼓励学生投身环境治理的社会责任感和使命感，实现价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的课程目标，培养有家国情怀、有国际视野、有坚实专业基础、有创新实践能力的“环境接班人”，为“美丽中国”建设，提供源源不断的复合型高素质创新性人才。

二、 课程教学内容及学时分配

本课程实验由5个基本实验组成，通过本课程的学习学生应掌握以下几个方面的知识和技能：1)掌握大气颗粒物采集与质量浓度分析方法、了解认识其主要污染源与环境空气质量标准；2)基本掌握除尘技术的基本理论，学会正确选用除尘设备、设计除尘系统；3)基本掌握挥发性有机物吸附净化的基本原理，主要典型净化工艺流程和设备实践；4)基本掌握挥发性有机物光催化净化的基本原理，主要典型净化工艺流程和设备实践；（5）基本掌握气态污染物SO₂净化的基本原理，主要典型净化工艺流程和设备实践。

(一)大气颗粒物的采集和质量浓度测定(2课时)

1、基本内容：

1)能够利用大流量采样器采集大气颗粒物；

2)根据实验结果求出大气颗粒物质量浓度。

2、基本要求：

1)学会操作大流量采样器采集大气颗粒物并记录相关采集信息；

2)学会大气颗粒物质量浓度计算方法和误差分析；

3)通过大气颗粒物质量浓度分析，确定当地环境大气颗粒物污染水平。

3、重点与难点

重点：大气颗粒物采集和浓度水平计算。

难点：大气颗粒物采集和计算过程造成误差因素的分析。

(二)除尘器性能测定(2课时)

1、基本内容：

1)掌握典型除尘器的工作原理、结构性能和使用方法；

2)了解操作条件变化对除尘效率的影响等。

2、基本要求：

1)提高对典型除尘器结构和除尘机理的认识；

2)了解典型除尘器的性能测定方法；

3)了解管道中各点流速和气体流量工况下除尘效率的测定。

3、重点与难点：

重点：除尘效率的测定和方法。

难点：管道中各点流速和气体流量工况下除尘效率的测定。

(三)数据采集有机废气净化处理实验装置(4课时)

1、基本内容：

1)操作数据采集有机废气净化处理实验装置进行吸附剂吸附VOCs的实验；

2)根据实验结果计算吸附剂的吸附效率；

3)探究不同实验条件对吸附剂吸附效率的影响。

2、基本要求：

1)学会操作数据采集有机废气净化处理实验装置；

2)学会计算吸附剂的吸附效率并明确影响吸附效率的实验参数；

3)了解吸附剂与吸附VOCs之间的相互作用力。

3、重点与难点：

重点：明确影响吸附剂吸附效率的实验条件参数；

难点：揭示吸附剂吸附VOCs的吸附过程和原理。

(四)光催化净化VOCs的性能测试(4课时)

1、基本内容：

1)操作间歇式光催化反应器进行光催化净化VOCs反应；

2)操作气相色谱测定光催化反应过程VOCs与CO₂的浓度变化。

3)计算VOCs降解率、矿化率及反应速率常数

2、基本要求：

1)掌握光催化净化VOCs性能评估方法

3)掌握间歇式光催化反应器耦合气相色谱的使用方法

2)阐述气相色谱的结构与工作原理；

3、重点与难点：

重点：评估光催化净化VOCs性能的方法及数据分析；

难点：确定反应级数并计算速率常数。

(五)气态SO₂的去除性能测试(4课时)

1、基本内容：

1)操作筛板塔/填料吸收塔进行碱液吸收净化SO₂反应；

2)改变空塔速度测定碱液吸收过程SO₂的浓度变化；

3)计算SO₂吸收效率及影响因素。

2、基本要求：

1)掌握碱液吸收净化废气中SO₂的原理和效果；

3)掌握筛板塔/填料吸收塔的使用方法；

2)掌握测定筛板塔/填料吸收塔吸收效率及影响因素的方法。

3、重点与难点：

重点：评估筛板塔/填料吸收塔碱液吸收净化SO₂的性能；

难点：确定碱液吸收净化SO₂吸收效率及数据分析。

三、 本课程与其它课程的联系与分工

先修课程：《大气污染控制工程》，《环境工程制图》和《环保设备基础》。后续课程：《环保设备自动控制》和《毕业设计》。本课程中，各种实验中均涉及到大气污染控制技术的基本原理和方法，该课程是为加深和拓展大气污染控制工程专业课程主要知识点的基础上发展而来的单独设立的实验课程，因此需要以大气污染控制工程课程为基础；各种控制技术工艺的计算、实验操作等均需要具有良好的设备基础和设备自动控制基础，因此该课程与环保设备基础也有着不可分割的联系；同时该课程是专业实验课，在后续的毕业设计和环保设备自动控制中也将用到本课程学生已学会的技能和知识。

四、 课程教学方法

根据实验目的，开展实验前理论知识讲解、实验操作演示和实验准备指导等；实验中的内容可以包括实验技能训练、数据记录和误差分析等；实验后的内容可以包括数据处理和结果分析讲解、实验报告撰写指导和问题讨论等。

（1）理论与实践结合：将实验与相关的理论知识相结合，帮助学生将所学的理论知识应用于实际操作中。可以在实验前进行相关理论知识的讲解和概念的复习，以增强学生对实验内容的理解。

（2）渐进式实验设计：从简单到复杂，逐步引导学生掌握实验技能和方法。可以先设计一些简单的实验，培养学生的基本操作和观察能力，然后逐渐引入更复杂的实验设计，培养学生的问题解决能力和实验设计能力。

（3）小组合作学习：鼓励学生进行小组合作学习，可以提高学生的团队合作能力、沟通能力和解决问题的能力。同时，通过小组合作可以增加实验时间的利用效率。

（4）实验数据分析与讨论：引导学生对实验数据进行分析和讨论，帮助他们理解数据的意义和实验结果的含义。可以通过数据处理软件、图表绘制工具等进行数据分析和可视化展示，促进学生对实验结果的深入理解。

五、 建议教材及教学参考书

（1）郝吉明、马广大主编，《大气污染控制工程》第二版，高教出版社，2010年出版。

（2）童志权主编，普通高等学校“十一五”国家级规划教材《大气污染控制工程》，机械工业出版社。

（3）魏先勋等主编，《环境工程设计手册》(修订版)，湖南科学技术出版社，2002。

（4）刘天齐主编，《三废处理工程技术手册(废气卷)》，化学工业出版社，1999。

（5）周兴求主编，《环保设备设计手册--大气污染控制设备》，化学工业出版社，2004。

（6）吴忠标主编，《实用环境工程手册--大气污染控制工程》，化学工业出版社，2001。

六、 考核与成绩评定方法

考核内容

指标内容	目标	评价内容
能够根据研究目标，合理分解、设计实验，团队制订技术路线和实验方案，构建实验系统，选用适合的研究仪器和设备，安全地开展实验。	能正确使用仪器设备，掌握实验方法、手段和操作技能；	仪器设备原理的掌握
		实验方法的掌握
		实验技能的熟练程度
对研究所获得的研究数据团队能够进行科学合理的分析与解释，准确说明研究问题的关键。	通过处理分析实验数据，解析实验误差、影响实验数据误差的关键影响因素。	数据处理能力
		实验数据误差分析
		实验关键影响因素分析
能够通过研究数据和信息，综合其他条件和信息，得到合理有效的结论。	基于实验数据和相关知识点，分析和得到实验合理的可靠结论。	实验数据与其他知识结合分析能力
		实验合理有效的结论

成绩评定方法

优秀 (>90分)	良好 (80-90分)	中等良好 (80-70分)	及格 (60-70分)	不及格 (<60分)
实验方案设计 正确、合理。	实验方案设计 较正确、合理。	实验方案设计 基本正确、合理。	实验方案设计大 部分正确、合理	实验方案设计不正确、合理
实验动手 能力强	实验动手 能力较强	实验动手 能力一般	具有一定的实验 动手能力	实验动手 能力差
格式规范	格式比较规范	格式基本规范	格式基本规范	格式规范
解决问题的能力强；实验报告总结准确、翔实。	解决问题的能力较强；实验报告总结较准确、翔实。	解决问题的能力一般；实验报告总结基本准确、翔实	具有一定的解决问题的能力；实验报告总结大部分准确、不翔实。	解决问题的能力差；实验报告总结不准确、不翔实。