关键词：芳纶；复合材料；表面改性；界面强度
中图分类号：TQ342.72 文献标志码：A
Latest Developments in Chemical Treatment Method for the Surface of Aramid Fiber
Abstract： Aramid fiber is a high-performance fiber with outstanding combination properties， which has been widely used in composite materials as an important reinforce material. When being used as reinforcement in composite materials， the smooth surface and low chemical activity of the fiber as a result of its high degree of crystallization often lead to poor interfacial bonding performance between the aramid fiber and the substrate. Therefore， it is necessary to modify the fiber surface to improve the bonding behavior. The article， by introducing some latest developments in the chemical treatment methods for aramid fiber surface， discusses how to improve the bonding behavior between the aramid fiber and the substrate in composite materials.
Key words： aramid fiber； composite material； surface modification； interface strength
自芳]诞生起，其本身所具有的超高强、超高模量、耐高温的性能已受到了普遍好评。再加上芳纶与树脂基粘结，提高了复合材料的剪切强力、耐疲劳等性能，因此被广泛应用于各行各业。然而，随着应用的推广，芳纶表面光滑、表面活性低等缺点逐渐展现出来，严重影响了其在复合材料方面的发展。因此，对芳纶表面进行改性以提高其表面的化学活性，增强纤维与树脂基体的粘结性已成为高性能纤维增强树脂基复合材料研究的关键。
1 芳纶表面化学改性
化学改性是采用刻蚀、接枝和偶联等方法，通过化学反应，在纤维表面引入各种极性或活性基团，以化学键合作用的增加或极性基团的提高为指标来衡量纤维与基体之间的粘合程度，主要包括气相氧化法、液相氧化法、纤维表面聚合物涂层法、化学气相沉积等方法。下面主要介绍一下近年来芳纶化学处理的新方法。
1.1 络合作用
王君等用LiCl乙醇溶液处理芳纶，处理后芳纶表面的含氮官能团含量增加，表面有刻蚀出的沟槽，粗糙度增大，进而改善了芳纶与环氧树脂基体的界面粘结性能，使芳纶环氧树脂复合材料的层间剪切强度由处理前的21.75 MPa提升到37.98 MPa。夏忠林等通过实验表明，芳纶络合处理的最佳方法是CaCl2甲醇溶液处理，甲醇清洗。处理后，降低了纤维表面结晶度，提高了表面粗糙度。当溶液中CaCl2的质量分数为2%时，复合材料获得最大300%的定伸应力及撕裂强度。李诚研究发现，CaCl2乙醇溶液的质量分数为5%、处理时间为 5 h时处理效果最好，芳纶/环氧树脂复合材料的层间剪切强度提升最大。LiCl乙醇溶液的最佳处理条件为处理时间 3 h，质量分数为6%。在相同条件下，LiCl对氢键的破坏更有效，对芳纶的刻蚀效果更好，使芳纶与环氧树脂的界面结合更好。络合处理在芳纶表面产生的沟槽增加了芳纶的比表面积，增大了芳纶与橡胶基体的结合面积以及机械螯合力。处理后的芳纶/天然橡胶复合材料的拉伸强度和300%定伸都有提高，复合材料的抗撕裂性能最多提高了60%。
夏忠林等以KOH为催化剂，与环氧树脂（EP）或者端羟基液体聚异戊二烯橡胶（LIR）单独使用相比，EP、LIR 联用处理芳纶（AF），可以形成 AF-EP-LIR界面层。实验方案是向装有碱化过的纤维的烧杯中加入 2 g EP、5 g LIR，倒入200 mL甲苯，超声处理20 min，混合均匀，放入140 ℃的烘箱中，至甲苯烘干，取出用清水洗净，烘干后与天然橡胶（NR）复合后LIR参与NR硫化，能有效增强界面粘合。此方法测得的复合材料拉伸强度有一定降低，但定伸应力和抗撕裂强度最大，分别为6.43 MPa和50.08 kN/m。
1.2 表面刻蚀
邓婷婷等采用稀磷酸在芳纶表面进行高温浓缩磷酸化改性。改性后芳纶表面由光滑变为略显粗糙，纤维表面引入了大量的磷元素，引入了―P―OH―，芳纶结构中引入了二磷酸基团，提高了纤维的表面能，使纤维与基体间的相互作用增强，从而使纤维具有更好的增强作用。改性后，芳纶的结晶结构没有变化，结晶度略有增加，热稳定性保持良好。在低磷酸浓度条件下，改性后芳纶的力学性能保持良好。Zhao Jia用磷酸处理芳纶，处理条件为：温度40 ℃，质量分数30%，时间 5 min。改性后纤维的表面被蚀刻，纤维的晶体结构基本不变，引入了极性基团，并形成稳定的化学键合。经处理后，芳纶/环氧树脂基复合材料的界面结合强度比未经处理的复合材料提高了42.07%。王杨等采用质量分数为20%的磷酸溶液处理芳纶，纤维表面含氧官能团含量最高，纤维/环氧树脂基复合材料的层间剪切强度达到62 MPa，界面剪切强度提高18%，是一种简单有效的表面处理方法。由此可见，纤维表面粗糙度和含氧官能团的数量是影响复合材料界面结合性能的重要因素。
凌新龙等在酸性KMnO4的处理条件下，芳纶表面处理最优工艺为：硫酸质量分数10%，KMnO4质量分数5 g/L，处理温度30 ℃，处理时间35 min。采用高温低浓度长时间处理，可以有效改善芳纶的表面结构，在保证强力的条件下，提高纤维表面粗糙度。胡雪玉等采用高温低浓度的双氧水处理芳纶，可以有效改善芳纶的表面结构，在保证强力的条件下（强力下降2.6%），提高纤维表面粗糙度。
J Maity等采用直接氟化法，在由5%的F2和95%的He组成的密闭容器中，在气体压力为0.56 Pa、23 ℃的条件下处理1.5 h。改性后纤维的结晶度和分解温度升高，粗糙度增加，复合材料的力学性能和热性能也得到了提高；张阳等研究氟化改性国产芳纶III纤维（F-3A），在F-3A 纤维表面物理刻蚀形成大量微槽结构，氟化学反应形成大量含氧和含氟的极性官能团，有利于复合材料界面粘结性的提高，采用氟化处理后，F-3A 纤维复合材料的NOL环层间剪切强度最高分别可达56.3和56.1 MPa，比未改性处理提高了20%以上，复合材料综合性能达到最佳。
季家友等用乙酸酐改性理芳纶，经过处理的纤维表面较未处理时含氧基团增加，表面变粗糙。当处理温度为75 ℃时改性效果最佳，此时芳纶环氧复合材料弯曲强度为448 MPa，较未处理时的330 MPa提高了35.8%。
池晓智等采用1，6-己二异氰酸酯（HDI）对芳纶III进行表面接枝改性处理，最佳接枝改性条件为：HDI与催化剂质量比100∶1，反应时间24 h，反应温度 20 ℃。芳纶III经表面接枝处理后，纤维表面出现凸棱与凹槽，且接枝了活泼的―NH2基团，纤维与环氧树脂的接触角由处理前的73.6°减小至 45.2°，芳纶III对树脂的浸润性提高，从而可提高其复合材料的层间剪切强度。
1.3 偶联作用
陈小随等将磷酸酯偶联剂成功接枝于芳纶表面，使芳纶和聚丙烯（PP）的界面粘结性能得以明显改善。磷酸酯偶联剂接枝改性的最佳实验条件为：水含量10%，浸渍时间 1 h，偶联剂含量1%；李源等采用多巴胺沉积和二次功能化方法对芳纶进行表面预处理，在纤维表面成功引入活性较高的基团，从而提高纤维表面的化学活性和浸润性，在纤维表面成功沉积了聚多巴胺层，多巴胺层活泼的酚羟基与偶联剂KH560发生化学反应，从而在纤维表面引入环氧、羟基等活性官能团，其可参与橡胶的硫化交联反应，使橡胶与芳纶的粘合力提高69%。
Rina Sa等在室温下将MPIA纤维浸于多巴胺溶液中，仿生多巴胺自氧化聚合后可在纤维表面形成一层薄的聚多巴胺（PDA）薄膜，然后将环氧官能化的硅烷偶联剂KH560接枝在芳纶表面，与橡胶基体反应，从而使芳纶/橡胶界面的粘结性能得到显著提升，提升幅度达62.5%。
孟碧等将清洗过的芳纶长丝完全浸入质量分数为5%的KH-550偶联剂酒精溶液中，超声分散 5 h，每隔20 min拧一下超声清洗器的旋钮，并且振荡烧杯，使芳纶长丝与溶液充分接触。实验表明，经过硅烷偶联剂处理后的芳纶表面变得粗糙并且附着一些物质，纤维强力变化不大，仅降低了2.4%，但表面性能比改性前有一定提高。
2 结论
综上可知，采用化学方法处理芳纶的优点是可以明显改善纤维复合材料的界面性能，但需消耗大量的化学药品，且对反应条件如浓度、温度、时间等有一定要求。一方面容易污染环境消耗能源，另一方面反应速度
太快不易控制，很难保证实验的准确性，且会影响纤维的断裂强力。因此，现阶段根据化学方法处理纤维的特点，一般采用无毒性、污染小、价格相对较低的化学试剂处理纤维，今后的目标是通过对反应试剂、反应条件等不断进行改进优化，使化学处理方法应用于工业化连续处理纤维。
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【关键词】城市污水处理厂；化学除磷；方法
富氧化问题已经成为我国国内大部分湖波水体存在的共同问题，据研究表明，这一问题的根源在于大量富含氮和磷的城市污水不经处理便排入地表水体。相关学者表示，磷是造成水体富氧化问题的主要元素，所以，必须把除磷标准作为污水处理厂工作的重要指标，达到我国设定的磷酸盐(以P计)小于0.5mg/L的排放标准。
1化学强化除磷工艺
城市污水处理厂在应用化学强化除磷工艺时，依据其投放的位置差异分为前沉析、同步沉析、后沉析三种。前沉析是将沉析药剂头加到沉砂池中抑或是初次沉淀池的进水渠中，该工艺有使用化学药剂量大、有大量难以处理的化学污泥产生、基建费高等缺陷之处。后沉析工艺的特点是将化学药剂投放到二沉池的出水管道中。同样，该工艺也存在一定缺陷，比如产生的极细小的磷酸盐晶体颗粒需要专业的混合、反映、沉淀设备，这就增加了基建和运营花费。同步沉析的操作方法是将化学药剂投放到生物池中或生物池进水管道中。对比于以上两个方法，该工艺具有减少污泥膨胀和化学药剂使用量等优势，所以同步沉析是现在城市污水厂除磷所用的主要工艺。
2化学絮凝剂
钙盐、铁盐、铝盐是同步沉析工艺中常用的三种絮凝剂。据实践证明，钙盐和铝盐有着明显缺点：由于钙盐处理的污水中富含大量钙离子而且PH值很高，在排放前必须通过水体软化和酸碱中和来二次处理，所以运营费用增加，也会因为生成大量CaCO3造成堵塞；虽然铝盐对亚硝酸菌和异养菌的抑制作用远高于铁盐，但是其用量远超过铁盐用量，易导致贫血、神经性厌食等多种疾病，对人体带来严重伤害。与以上两者相比，拥有操作简单、费用低、受温度影响小等诸多优点，同时铁盐还可以增加活性污泥的重量，从而避免活性污泥因为重量轻造成的膨胀，此外，刺激生活活性、对微生物无毒害作用也是铁盐的两大优势。故而，铁盐成为化学絮凝剂的首选。高铁盐和亚铁盐是传统铁系絮凝剂的重要成分。亚铁盐除磷的原理为Fe(Ⅱ)和磷酸根发生反映形成磷酸亚铁类沉淀物，由于OH-等离子的存在会生成氢氧物絮体，除磷的目的就是通过这些絮体吸收磷再沉淀达到的。原理上磷酸亚铁比磷酸铁更易析出，可是磷酸亚铁与磷之间只能形成极为简单的络合物，所以磷酸亚铁的除磷效果远比不上Fe(Ⅱ)。因为Fe(Ⅱ)盐絮体生成速度快、形状大，所以在高铁盐除磷原理相同于亚铁盐的情况下，高铁盐拥有除磷效率高、速度快、消耗低、等优点，当然，事无完美，这一方法也存在成本高、低药量投放情况下排水色度大等问题。
3城市污水处理厂化学除磷方法
3.1构建在线监测系统
同步化学除磷工艺在一个已经建造好的污水处理厂应用过程中，会受到设施构建情况及设备性能的限制及影响。所以，对此而言，一般会通过控制除磷药剂量来来实现对原混合液、水量、除磷药剂自身性能等众多因素变化的适应，以此来达到除磷效果达标。但是不事先解决以下两个问题便很难达到理想的效果。首先是信息掌控，即通过科学的方法判定污水量、药剂效果、混合液物理化学性质等因素，并通过长时间的实践活动指定出合理化的系数，用来判定以上各因素的变化程度；其次将除磷药剂投放量修正值作为输出参数，将已经测出的参数设定为输出信号，通过建造数学模型等方式来最终确认输入和输出参数之间的无数种联系，并根据实际情况对输出信号作出合理化调整，以是的除磷效果达到最佳！
3.2结晶除磷技术
在已经投放了钙盐的含磷污水中加入一种结构和表明性质与难溶磷酸盐相似的固体颗粒，便会破坏掉溶液原有的亚平衡状态，而与此同时，磷酸盐会以一种实用的速度结晶并沉淀，这就是结晶除磷法的原理所在。在水中，多种形式的磷酸钙会在磷离子会和钙离子发生化学反应后形成，而当含有磷离子和钙离子的污水PH值为碱性时，便会形成见识磷酸钙经基磷灰石。磷灰石的溶解度与碱度成反比，所以当提升污水的碱度时，磷灰石就会更容易在晶种表面析出，污水中的磷度自然就会降低，从而达到了除磷的效果。这种方法固然有效，但污水值、反应器的除碳酸效果、晶种质量等因素依然会很大程度上影响着除磷效果。水力负荷是动态运行中的一个重要因素。对于生活污水的二级处理出水,利用曝气吹脱CO2提高污水ph值至8左右,可防止结晶床的Caco3的结垢,并能使出水磷浓度达到一级处理出水标准。同时，实验证明晶种的好坏受载体的影响，比如多空陶粒作为载体形成的晶体效果要远远好于石英砂作为载体形成的晶体效果，这种晶体所具备的练习六固定床除磷特性会让人们看到意想不到的效果。实验表明，如果原水中磷浓度小于等于一岁时，要想脱磷固定床除磷效率高且稳定，便可按照空床线速不大于而，水力停留时间不小于时的标准来控制，确保可以达到理想的除磷效果。
3.3海绵铁除磷方法
海绵铁作为同步除磷工艺的重要生物载体，是由经过研磨、磁选后高温烧结的精矿粉和氧化铁磷共同形成的金属多孔性物质，同时兼具吸附表面积大、铁溶出速率快和较强的电化学富集、氧化还原、物理吸附等优越性能。海绵铁拥有可以为微生物的富集生长提供充足空间的特殊结构，这一结构可以形成独特的“微环境”让生化反应器中的各种好氧、兼氧及厌氧生物可以协同共生；泥水分离也在这一的海绵体形成的微生物基金团的作用下变得更加容易；海绵铁可以与活性污泥相结合，还可与磷结合形成沉淀，比一般的铁系絮凝剂更简单易行。相比于物理除磷，化学除磷不受季节温度、天气变化等外界条件的影响，效果相对稳定可靠，同时化学除磷过程中污水中的磷会形成晶体沉淀不会造成二次污染。然而药剂价格过高、运行费用过高、药量消耗大及还会释放大量化学污泥等因素的制约，使得化学除磷工艺在我国无法大规模的应用到城市污水处理中。尽管如此，我们相关人员还是要在现有的基础之上，不断进行化学除磷工艺创新，解决现在存在的难题，为化学除磷工艺的广泛应用创造良好的条件。与此同时，科研人员还要通过大量的实验工作对比前置、协同、后置化学除磷及其他除磷方法的优劣之处，以此来大力推进城市污水处理技术的不断创新与进步！
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关键词： 高校化学实验室 化学废液 处理方法
高校化学实验室是学生进行化学实验，验证科学理论、训练实验操作能力、培养学生分析问题、解决问题能力的重要实验实训基地；是教师进行产学研的重要场所[1]。在实验过程中，虽然产生的废液数量少，但种类较多，且大多数是有毒、有害物质。若对其处理不当，则会带来隐患：污染大气、水体、土壤和生态环境，对环境和人体的健康造成严重危害，并有可能造成严重的后果。然而高校实验室化学废液的处理一直是困扰政府环保部门、高校实验室管理部门和实验室工作人员的难题。对于实验室产生的化学废液，高校管理部门只依靠若干项管理制度是不能从根本上解决环境污染问题的，而是要采取切实有效的处理办法和措施规范高校实验室废液的回收、处理及利用、加大对废液处理的力度，切实使高校实验室废液使用达到国家环保部门的排放要求。
1.高校实验室废液处理现状
一般而言，高校实验室产生的废液不管是种类还是数量都比较少，目前有许多高校为了避免产生较多的化学废液，对实验教学的内容及方式，都作了相应的改革和改进。如实验内容的更新，尽量不使用剧毒化学品进行实验；有的高校甚至出版了微型化学实验教材，尽可能减少化学试剂的用量；实验室配备了较为完善的回收废液的设施，将实验后用过的化学废液进行集中处理，或用大量自来水稀释冲洗排放[2]-[4]。处理方式主要是采用先将实验过程中产生的废液收集在废液桶，然后将其倒入填有石灰石的池子中，最后进行集中处理。各个高校基本上对废液的处理都有一套比较系统的管理制度和办法，但是由于废液处理的费用较高，有时处理的费用甚至高于做实验用的费用。因此出现了将实验室产生的废液随意丢弃、排放的现象，实验教师和学生缺乏安全和环保意识。
2.废液处理现状
造成实验室废液随意丢弃、排放的原因主要有以下几个方面：首先，用于废液处理的费用较高。大多数学校由于经济能力有限，在满足实验室正常运转的前提下，无法将大量的资金投入到化学废液的处理上。其次，有关领导的重视不够。长期以来高校实验室的废液排放问题未能得到有关领导的足够重视，很多高校虽然制定了废液管理制度，但没有行之有效地做出治理。在发达国家，实验室的污染问题已越来越受重视，他们已实现对实验室环境质量的24小时的连续自动监控，不允许实验室废液直接排放到下水道，而是要将这些化学废液分门别类地收集，再送到指定位置处理。最后，实验室管理人员和学生的环保意识淡薄。
3.应采取的措施
3.1建立有效的监管体系
要彻底改变高校实验室随意排放废液的现状，首先要建立有效的监管体系。监管部门要对实验室废液进行严格监管。如果将化学废液直接排入下水道，由于废液成分的不确定性及混合之后带来的潜在危险性，就会给处理工作带来更大的困难，因此应尽量在实验室对废液进行分类。
3.2设立实验室专用排水系统
在日本，大学对校内排水的管理非常重视。实验室的排水系统与生活排水系统是分开的。实验室废水的排放要经过检测，符合排放标准后才能排入公共下水道。实验室产生的原废液按要求分类收集后，统一进行委托处理。一般实验废水（指除去实验原废液外实验室排出的废水）要经过设在校内的设施进行层层检测和处理，符合排放标准后才能排入公共下水道[6]。实验室专用排水系统的设立，不仅有利于对实验室废水进行处理，而且为有效监管提供了可能。
3.3增强实验室人员的责任意识
学校在废液管理方面，要加强实验员和学生的责任意识，使回收废液成为每个人的一种习惯和自觉行为；对相关政策法规进行解读和宣传，并将废液处理的相关知识纳入化学实验教材，让实验员和学生随时能够了解到废水排放的相关知识，增强师生的废液回收意识和环保意识。
3.4建立处理机制和奖惩制度
建立废液处理机制和奖惩制度，严格执行废液的申报登记、收集、运输和处置制度，加强监管部门对废液排放的监管。对高校实验室废液没有经过处理随意排放的个人或集体要施以重罚，对于虽然将废液进行了处理但仍未达标的部门也要施行一定的惩罚措施；相反，对做得好的个人或集体要重赏，只有这样才能真正抵制随意排放实验室废液的现象。
3.5建立技能培训机制
加强对高校实验员等相关责任人的观念知识和技能培训。高校实验室应设立专人负责废液处理这项工作，对本校各个实验室废液的收集、搬运、处理等环节进行监督。
总之，高校化学实验室废液的处理工作是一项长期而艰巨的工作，虽然数量少，但种类多，危害大，应引起高度重视。因此，对所有有毒、有害的废液都必须进行有效处理后方能排放，以防止污染环境，危害人们的身体健康。
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关键词：水处理技术；膜分离技术；高级氧化技术
中图分类号：K928.4 文献标识码：A
引言
目前,我国大多数水厂仍采用常规水处理工艺,即混凝、沉淀、过滤、消毒等。此工艺只能去除极少部分的溶解性有机物。为了进一步去除残存在水中的污染物，常采用物理化学方法进行处理。本文系统综述了水处理中常用的物理化学技术，并探讨了物理化学方法在水处理中的发展趋势。
一、水处理中的物理化学方法
（一）吸附法
吸附是指利用多孔性固体吸附废水中某种或几种污染物，以回收或去除某种污染物，从而使废水得到净化的方法。吸附法设备简单、操作简便,是目前最常用的去除水中有机污染物的方法。已研究与应用的吸附剂包括活性炭、吸附树脂和硅藻土、海泡石、高岭土等粘土矿物和各种废料。
活性炭对BOD、COD、色度和绝大多数有机物有突出的去除能力。同时，活性炭吸附还具有处理程度高、应用范围广、适应性强、可重复使用等优点。但活性炭再生能耗大,且再生后其吸附能力亦有不同程度的下降。
（二） 离子交换法
离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一。在污水处理中，主要用于去除污水中的金属离子。离子交换的实质是不溶性离子化合物（离子交换剂）上的交换离子与溶液中其他同性离子的交换反应，通常是一种可逆反应。其过程：
1、阳离子交换过程：R-A++B+=R-B++A-
2、阴离子交换过程：R+C-+D-=R+D-+C-
式中，R表示树脂本体；A、C表示树枝上可被交换的离子；B、D表示溶液中交换离子。
在废水处理中，离子交换的优点为：去除效率高，设备较简单，操作容易控制。目前在应用中存在的问题是：应用范围受到离子交换剂品种、产量、成本的限制，对废水的预处理要求较高，离子交换剂再生及再生液的处理，也是一个难以解决的问题。
（三）气浮法
气浮法是固液分离或液液分离的一种技术。它是通过某种方法产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离。气浮法用于从废水中去除比重小于水的悬浮物、油类和脂肪，并用于污泥的浓缩。
（四）膜分离法
膜分离法是利用隔膜使溶剂（通常是水)同溶质或微粒分离的方法。根据溶质或溶剂透过膜的推动力不同，膜分离法可分为3类：1、以电动势为推动力的方法有：电渗析和电渗透；2、以浓度差为推动力的方法有：扩散渗析和自然渗透；3、以压力差为推动力的方法有：压渗析和反渗透、超滤、微孔过滤。其中常用的是电渗析、反渗透和超滤。
（1）电渗析
电渗析电场中交替装配阴离子和阳离子交换膜,在电场中形成一个个隔室,使溶液中的离子有选择地分离或富集,这就是电渗析。电渗析在废水处理中的应用主要用于去除废水中的盐分。对非水溶性电解质的胶体物质和无机物等不能去除。对铁、锰或高分子有机酸等物质，即使为离子状态，但由于易沉积在膜上，造成膜性能的劣化，因此，需要进行预处理。
（2）反渗透和超滤
反渗透和超滤、如果在渗透实际装置的膜两侧造成一个压力差并使其大于渗透压,就会发生溶剂倒流,使浓度较高的溶液进一步浓缩,这一现象就叫反渗透。如果膜只阻挡大分子,而大分子的渗透压是不明显的,这种情况叫做超滤。按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作为超滤;从溶液中分离溶剂的膜分离操作为反渗透,超滤和反渗透及反渗透及微过滤都是以压力差为推动力的。
膜生物反应器（MBR）是将高效膜分离技术与污水生物处理工艺相结合而开发的新型系统。它以高效膜分离代替传统生物处理中二沉池，以实现更好的处理效果。膜生物反应器是膜与生物结合的产物，可实现微生物发酵、动植物细胞培养和生物催化转化等。通常在常温和常压下进行生化反应，可使产物或副产物从反应区连续分离出来，打破反应的平衡，大大提高反应转化率，增加产率或处理能力，过程能耗低、效率高。与传统的生化水处理相比，膜生物反应器具有以下主要特点：固液分离率高、污泥停留时间长、污泥产生量小、出水水质好、处理效率高、占地空间小、运行管理简单、应用范围广。所以，膜分离技术具有广阔的发展前景。
（五）高级氧化技术
1、臭氧氧化
臭氧由于其在水中有较高的氧化还原电位，常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色等。近年来，由于氯氧化法用于给水、循环水处理和废水处理中有可能产生三氯甲烷（THMs）等“三致”物质而受到限制，使臭氧在水处理中的作用受到了更多的关注。例如采用臭氧氧化法处理印染染料废水就可以取得良好的处理效果。
2、光催化氧化
光催化氧化是利用易于吸收光子能量的中间产物（常指催化剂）首先形成激发态，然后再诱导引发反应物分子的氧化过程。在大多数情况下，反应物分子不能直接受光激发，因此在某种程度下光催化氧化法是一种具有广泛发展前途的新方法。以纳米TiO2光催化为例，它可以用于废水中有机、无机污染物的光催化分解，还可以使水中微生物细菌等分解成CO2和H2O，起到灭菌、除臭、防污自洁作用。
3、超声空化氧化技术
超声空化作用原理是当有一定功率的超声波辐射水溶液时，水中的微小泡核在超声负压和正压的作用下急速膨胀和压缩、破裂和崩溃。由于该过程发生在纳米级的范围内，气泡内的气体受压后急剧升温。高温将气泡内的气液界面的介质裂解产生强氧化性的自由基。超声空化氧化技术常用于处理难以降解的有毒有机污染物对自然水域和地下水源的污染。
二、分析与评价
通过各种方法分析得知，每种物化方法都有其各自的优缺点，而且处理的对象也各不相同。通过以上的分析，膜分离技术与高级氧化技术应该是当今水处理技术发展的方向。但不同的水质、水量及处理标准的不同又要求各种技术的联用作用。例如在饮用水的深度处理和难降解有机废水处理中，利用高级氧化法中TiO2/O3/UV的联合应用，不但提高了对芳香族化合物的去除效率，而且也可以使饱和有机化合物得以降解。超声/臭氧技术降解水中有毒有机物具有高效、低成本的特点，在超声/臭氧体系中引入紫外辐照，可提高有机污染物的降解效果。在水处理中具有很大的应用潜力。
参考文献：
[1]苑宝玲，王洪杰,水处理新技术原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2006
[2]张自杰主编，排水工程（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2000
[3]冯敏.现代水处理技术[M].北京：化学工业出版社，2006
关键词： 钻孔灌注桩；塌孔
Abstract: the phenomenon of hole collapse in the bored piles is a very common phenomenon, the prevention and treatment become the difficulty of quality control of pile foundation hole collapse.
Key words: bored piles; Hole collapse
中图分类号TU74：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1．前言
钻孔灌注桩中塌孔现象是一种很普遍现象，预防和处理塌孔成为桩基质量控制的难点。而随着国内装备技术的提升，尤其旋挖钻机施工越来越普遍，钻孔效率非常高，但造浆效率低是旋挖钻孔等新的钻孔工艺的短板，在一些软弱地层中，由于钻孔造浆效率低下致使泥浆密度较小而起不到有效的护壁作用，而亲水性较好的土体，很容易发生塌孔。使用工业碱能使较小密度的泥浆护壁作用倍增，进而起到较好的护壁作用，达到预防和处理塌孔的目的。
2．工法特点
2.1采用正循环法将在泥浆池内初拌制的火碱溶液通入塌方部位，使塌方部位带电胶体沉淀积累，吸附于孔壁上，从而达到护壁作用。
3．适用范围
本工法适用于各类土建工程中软弱土层中造浆困难的地方的钻孔灌注桩施工。
4．工艺原理
4.1化学现象中，胶体是无色透明的液体，胶体的特点是遇到强酸、强碱、高温或其他现象能迅速发生沉淀现象，胶体生成沉淀后由于带电现象，沉淀顷刻能吸附在附近的聚结体上。利用胶体的这些特性，我们在泥浆池内配制好火碱溶液，采用正循环法用泥浆泵将火碱溶液压入塌方部位，使塌方部位密度较低的泥浆中胶体粒子形成沉淀，并紧紧附着在塌方的孔壁上，从而起到防止继续塌方的目的。
5．施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
化学方法施工工艺如图5.1所示
图5. 1桩基塌孔处理施工工艺流程图
5.2 操作要点
5.2.1 施工准备
1）分析原因找出
桩基钻孔塌孔后，第一步先要分析出塌孔的原因，分析塌孔的大概部位。观察桩孔内泥浆是否有损失现象，如果有损失，对照地质勘探报告分析可能发生塌方的部位。
寻找塌孔部位
用粘土分层回填塌孔。对于有泥浆损失的桩孔，每回填3米，再观察泥浆是否还有漏浆现象，如果漏浆损失消失，证明漏浆部位就在此3米范围内；对于没有漏浆部位，利用回填土的方量测定回填高程，如果回填土高程与填土量差别大，则塌方部位很可能就在此处，从而确定了塌方部位。对塌方部位回填后，应将此范围填土挤压密实。
制备化学溶液
按照质量比（10%）配备塌方部位所用泥浆体积5~10%的火碱（NaOH，密度1.1，泥浆比重1.2）制成溶液。
5.2.2施工方法
塌方回填部位的回填粘土密实后，钻机钻孔，同时将配置好的火碱溶液利用泥浆泵通过正循环方式注入塌方部位的泥浆内，通过钻头将浆液和泥浆拌和。
6．材料与设备
6.1主要材料
6.1.1火碱溶液：工业用火碱或其他工业用碱、泥浆、粘土。
6.2主要施工机具
6.2.1各类灌注桩基钻孔设备，泥浆泵。
7．质量控制
7.1质量控制标准
7.1.1《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008
7.2质量控制措施
7.2.1建立健全质量管理机制，制定完善的质量管理规章及奖惩制度。
8．安全措施
8.1施工前对所有参加施工的人员进行安全施工的岗前培训，并持证上岗。
8.2施工人员进入施工现场严格按劳保着装，班前进行安全施工技术交底，每日进行安全巡检，每月进行安全考核，奖惩兑现。对不服从安全人员检查，拒不执行安全管理制度的施工作业人员进行严肃处理，对存在安全隐患的施工部位、工序等应责令整改后施工。
9．环保措施
9.1建立相应的施工环保管理机构。在施工过程中严格遵循国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章制度，加强对施工粉尘、设备噪音、废水弃浆、生产生活垃圾的控制和治理，遵守文明施工、防火及交通管理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。
9.2保证施工现场道路平整、交通畅通并适量湿润使其无大量扬尘；场内设置连续畅顺的排水系统，使场内无大面积的积水。
10．技术经济效益分析
10.1 胶体化学处理桩孔塌孔利用很小的代价就可以将一个废弃的桩孔治理好，经济效益不言而喻。比如，废弃一个塌方部位长3米，直径2米，距孔口40米的桩孔，需要全部回填后再下钢护筒到塌方部位，钻孔费用37000元，钢护筒增加80000元，两项返工费用11.7万，而采用工业碱仅400元的材料费用。
11．应用实例
11.1济宁滨湖大道济鱼段三合同新万福河桥
新万福河桥位于路线K14+342.6处新万福河上，为黄河冲洪积平原区，濒湖岸为冲积湖积平原，南四湖以西地貌类型为黄河冲洪积平原区。地势自西向东缓倾，海拔高程33.0～35.0米， 地势较低洼，地形较为平坦开阔，地表相对高差为局部人工修渠、筑坝、挖河造成。新万福河为人工河流。河槽宽约85米，内堤距约320米，河道与路线右夹角为107度。该河道规划河底宽98米，规划防洪标准为50年一遇。该河规划航道等级为Ⅴ级，通航净宽45米，通航净高5.0米（梁底标高不低于41.5米，废黄高程）。桥型布置为6×20米预应力混凝土空心板+（33+55+33）米预应力混凝土连续箱梁+6×20米预应力混凝土空心板,柱式墩，肋板式台，钻孔灌注桩基础，桥梁全长367米。
11.1.2施工情况
11.2.1因地层中粉质粘土较厚，30米深处有2~5米厚流沙，钻孔桩刚施工第一根时（0—4#桩），8米深处发生塌方，后来采用胶体化学方法护壁，桩基成孔后48小时内很少放生塌孔，在施工主墩8-2#桩时，因泥浆漏至7#承台基坑的降水井内发生塌孔，处理塌孔后在安装钢筋笼直至灌注完混凝土24h内未在发生塌孔。
【关键词】电厂;化学水;设备设施;防腐问题;处理方法
引言
现阶段，在电厂的化学处理水设备设计过程中，其设计人员必须要对设备的工艺进行重点的考虑，并且对于防腐工作进行重视。在电厂发展的过程中，设施设备的腐蚀问题一直都是一个比较重要的内容，并且电厂对于设施设备的防腐问题也相对来说比较重视，然而随着电厂规模的不断增大，防腐技术也得到了相应的改进。
1 关于高位酸槽衬胶层腐蚀以及处理的办法
在电厂中，化学水处理设备设施是最为容易出现腐蚀的设备设施。在最近的几年来，电厂化学水处理的系统当中，已经是出现了越来越多的腐蚀问题，高位酸槽衬胶层腐蚀便是其中之一。
对于高位酸槽衬胶层来说，出现腐蚀的原因主要是很多，例如水处理系统当中的盐酸中具有着异常的有机物，例如带有苯环的卤素取代物，对一般的橡胶将会产生乳化溶融性破坏的作用，从而对高位酸槽衬胶层产生比较大的腐蚀作用。
对于这种腐蚀来说，首先就应该要确定水处理系统当中的化学制剂是否是合理的，并且要严格的根据相应的标准来进行材料的采购，以此来确定材料是否能够满足生产的标准。要是从合成的盐酸厂家进行进货，那么可以尽量减少流通的环节，以此来保证水处理系统的盐酸能够满足需要。其次是对于盐酸管道来说，要对其进行反复的冲刷，一直到管道当中没有油状物质，并且还需要对其进行仔细的检查，对于池子内部进行有效的清理，确认正常之后才能够加入新的也盐酸来对其进行生产。第三是要对阳床进行相应的检查，以及碱洗复苏，根据排除阳床中的污染物，防治阳床中的污染对于设备产生腐蚀。第四是要把各个设备中已经是被污染的原料进行溢出，以此来减轻这些工业材料对于设备的腐蚀，要是遇到已经是有比较严重的腐蚀情况，应该要对其设备进行更好，以此来避免对生产过程中带来影响。在此之外，还要给相关的工作人员配备防毒口罩，并且做好危害的识别，统一的对其进行处理，以此来防止各种污染物的排放。
2 关于酸碱中和池以及沟道中的腐蚀问题处理办法
现阶段有很多的电厂都是利用中和池来处理生产过程中所排放出来的废酸以及废碱液等废料。酸碱中和的反应过程中，要是酸或者是碱的含量不足甚至是酸碱搅拌不够均匀，都将会对溶液的PH值产生影响，从而使得溶液具有着比较强的腐蚀性。所以，要加强电厂化学水处理系统中的酸碱排放沟道以及中和池的腐蚀防护。
对于这类腐蚀的问题来说，主要是原因以及处理的方法具有着以下几个方面：首先现阶段很多的电厂化学水处理系统当中，酸碱废水中和池的材料都是厚度大于三十毫米的花岗岩石材料 或者是一些耐酸的腐蚀性材料。这种材料修筑的中和池在材料结合的地方，通常存在着一定程度的渗漏问题。主要是因为对电池的防腐蚀施工没有根据相应的要求以及标准来进行。所以，在电池化学水处理系统的施工过程中对于块材施工中各种树脂胶泥的裂缝灌注处理，同时需要注意块材之间结合层的厚度控制，严格的根据相应的施工标准来进行施工，这样能够有效的解决因为块材结合所造成的渗漏问题。其次对于曾经出现过渗透的酸碱中和池的修复不彻底也将会导致设备出现腐蚀。在进行修复的过程中，要把被破坏的防腐蚀层进行处理，对酸碱中和池周围的土层进行检查，看其是否已经是被腐蚀性的溶液侵泡过，对于酸碱中和池的修复，要修复好混凝土基层之后在开始修复防腐蚀层，并且根据一定的顺序进行施工。第三是，酸碱中和池的设计布局方面的问题，要是设计布局存在着问题，那么将会容易导致酸碱中和池以及排污沟出现腐蚀，影响周围的环境以及地基，对于这类问题的处理，要从施工以技术合计的初期便开始对其进行控制，在设计布局的过程中，不可以讲废水池以及其他的建筑物紧紧挨在一起，尽量的把废水池做露天的情况。在此之外，对于废水池以及沟道，尽量的不要密封，要是必须要加盖子，那么应该使用有一定透气性的水泥盖板，采用栅栏型的盖板，以此方便对内部的腐蚀可以有着比较准确的了解，在出现问题的过程中也能够对其进行及时的处理。
3 关于循环水加酸系统的腐蚀问题以及处理的办法
现阶段的电厂化学水处理系统当中，循环水加酸系统在一些细节问题的处理过程中，通常将会容易出现一些问题。
首先是循环水加酸系统的材质问题。比较常见的碳钢材料对酸具有着一定的耐腐蚀性，现阶段很多的电厂化学水处理系统中的水加酸系统也是采用碳钢材料进行制作的，由于强酸将会对橡胶产生腐蚀的作用，因此在设备的阀门以及法兰等结合面垫片不可以采用橡胶材质，然而应该使用铅或者是聚四氟乙烯垫片，强酸的作用将会使橡胶迅速的进行老化，关于材质的要求相对来说比较多，在设施设备的选择以及安装的过程中，工作人员应该要对材质有着一定的了解，遵守相应的标准来进行施工。其次是对于循环水加酸系统的安装工艺问题处理方法，因为设备的安装工艺不对，也可能会导致设备的泄露造成污染。在设备安装的过程中，水箱就位之后应该进行灌水的试验，确认没有问题之后才能够把管道进行联通。系统中的化学制剂管道通常都比较细，如果沉降不均匀的情况下，很有可能会导致管道出现断裂，出现制剂的泄露。同时还应该要考虑到管道外部的防锈处理以及保温的问题，如果出现泄漏要及时的进行处理。第三是对加药的方式要进行控制，有关规定中指出，对于电厂水处理系统的加药最好是采用计量泵的方式来进行，由于计量系统可以很好的控制循环水加酸量以及加药的浓度。并且对于循环系统中溶液的PH值进行准确的控制。
除碳器本体和风道腐蚀问题的处理方式，除碳器在进行使用的过程中内部衬胶层会老化，并且出现裂纹，因为家中了水处理系统中的溶液对除碳器本体以及风道的腐蚀，严重的将会导致除碳器本体出现穿孔。
对于这类腐蚀问题的处理需要对除碳器的本体内部所出现的腐蚀进行打磨，并且把原来的旧胶层进行清除，露出金属的表面，同时对金属表面进行清理，保证其清洁。之后用干净的毛刷对已经处理的防腐层进行涂刷，等到防腐涂层干了以后在进行涂刷一层。对除碳器中已经是老化的部件进行处理，采用干净的抹布对表面进行清理，之后在涂刷防腐涂层。对已经是腐蚀的风道要把风道和除碳器本体之间所连接的位置进行切除，重新焊接风道和除碳器本体的连接部位。
4 总结
在电厂化学水处理系统中，其设施设备在使用的过程中将会比较容易的出现腐蚀，例如高位酸槽衬胶层、除碳器以及循环水加酸系统设备等。本文主要是通过对常见的腐蚀问题进行了相应的分析，进而提出了相应的处理方法，以此来为电厂水处理系统的设施设备防腐工作提供一定程度的帮助。
参考文献：
[1]解蛟.电厂化学水处理设备设施腐蚀问题及处理方法[J].黑龙江科技信息，2014（24）.
[2]陈莹.火电厂化学水处理设备腐蚀问题处理方法研讨[J].黑龙江科学，2014（24）.
[3]黄燕.电厂化学水处理设施防腐蚀常见问题及对策分析[J].黑龙江科技信息，2014（24）.
关键词：数字图像处理;数学模型;形象化教学
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-7503（2015）05-0045-03
一、引言
“数字图像处理”是高等院校信息类专业的重要专业课程，也是与计算机视觉、模式识别、认知计算等研究相关的热门学科。该课程希望通过对数字图像处理基本理论的学习，建立学生对数字图像处理学科的有效认知与兴趣，通过实验课强化数字图像处理的编程能力，为学生未来就业从事图像相关领域的工作奠定基础。数字图像处理课程涉及范围广，难度大，要求学生具有良好的数学和信号处理等相关知识的基础，并且掌握一种编程语言[1，2]。同时，随着近几年计算机视觉的发展，图像处理的新方法新思路更新迅速，如何更好地开展该课程教学，如何让学生理解数字图像处理并自主研究相关领域知识一直是专业课教师思考的问题。
二、课程特点及教学现状
“数字图像处理”课程是一门理论与实践并重的课程，所涉及到的内容很丰富，课程中涉及的每个章节或每种算法都可以作为一个研究内容;该课程涉及计算机技术、数学物理、通信技术等知识，要求学生在前期学习中具有较好的相关知识基础。
传统“数字图像处理”课程的教学存在以下问题：（1）开课时间过晚，高年级学生对课程了解少，缺乏兴趣，并且对该课程不够重视。（2）以往经验认为该课程注重实践，因此加大了实验课教学环节，增加实验课实践，虽然学生得到一定程度提高，但总体学习还不够理想[3]。
根据对学生的调查，部分学生认为课程晦涩难理解，老师讲解的数学模型枯燥，不知道图像处理中理论知识部分的作用，希望能够更直接或者更实例化地讲授该门课程。而讲授课程的教师也很为难，该课程与数学理论知识紧密相连，没有这些理论知识，很难真正理解该课程精髓，如果改成完全实例化教学，那可能与本科教学的目的不相符，只有更深入地了解课程中数学模型才可以更有效地利用，因此，仅仅以工程化举例是不够的。根据这一问题，我们采用数学模型形象化，图像处理实例特殊化，实践课程兴趣化的教学模型。让学生更有效地理解数学模型的同时，可以更有效地运用图像处理方[4]。
三、改革的教学内容
1.形象化数学模型讲授方法
学生们普遍反映数学模型晦涩，公式复杂很难理解。如小波变换，傅里叶变换，Gabor变换等都是数字图像处理课程中重要的内容，也是课程的难点，这些数学变换模型复杂，学生不易理解。我们将复杂的数学变换公式转化为数学模型，以形象化的方法将数学公式展示给学生。比如：在讲解Gabor变换时，Gabor变换实质上是傅里叶变换的加窗函数，Gabor变化的定义式如下。
（1）
单从公式角度看，公式中参数多且难于理解，我们可以用图形化方式向学生解释什么是傅里叶变化的加窗函数。假设傅里叶函数如图1所示。
图1 傅里叶变换
图2 窗口函数
现在只想得到f（t）函数在区间[a.b]的部分，因此可以引入窗口，（如图2）。有了傅里叶函数f（t）和窗口函数f（t），那么加窗的傅里叶函数就是两个函数的乘积，表示为G（x）=x1（t）f（t），其形象化的数学表达形式如图3所示。
图3 G（x）函数
其中，虚线框内得到的函数就是所说的傅里叶加窗函数，这样再把窗口函数x1（t）换为高斯函数，就是我们通常所说的Gabor函数。这样讲解，学生在了解傅里叶变换和高斯变换的前提下，形象化地理解了Gabor变换。但是仅仅了解数学函数基本图像还不够，我们还要进一步让学生理解函数。
2.多参函数变换的形象化教学
函数中必定存在着数学参数，而参数调节会对函数变化产生影响，因此，讲解参数对函数变换的影响，可以进一步加深对函数的理解，同样，利用2D-Gabor函数举例。函数2D-Gabor的数学表达形式如下。
（2）
公式中参数较多，形式复杂，主要参数包括σx和σy，分别表示函数在x轴和y轴方向上的标准差，ω0表示空间频率。这样的讲解较为晦涩。我们利用形象化的数学图像解释该函数与参数间的关系。
对于二维Gabor，参数变化引起图像形状的变化，不同参数的二维Gabor，在进行图像特征提取时也会产生不同效果，针对该函数，通过调节某一参数，观察二维Gabor图像，以及特征提取结果的变化情况。二维Gabor核函数如下。
（3）
其中， 。观察二维Gabor的核函数，该函数中每个参数对图像响应不同。参数λ代表二维Gabor的波长。
图4 参数λ对图像影响
如图4所示，图像中是波长分别为λ=5，λ=10的二维Gabor图像，其他参数的值如下：方向0，相位偏移0，长宽比0.5。
除此以外，还有方向参数θ，相位参数φ，形状参数γ，都采用通过调节参数，观察数学函数相应的变化，最终对数学函数有一个较为深入的理解。
3.特殊实例的展示
本研究根据函数特点，选取特殊实例，实例可以选取极限状态下的数字图像，以突显函数的作用，我们仍用二维Gabor函数为例，选取图5中（a）等边的八边形进行实验，此实例可以对检验二维Gabor对于纹理方向的敏感性（如图5）。
（a）原图 （b）方向0° （c）方向45° （d）方向90°（e）方向135°（f）4个方向 （g）6个方向
图5 2D-Gabor在不同方向的响应
图5中（a）图为实验用的等边8边形，以下使用相同波长参数λ=8，不同方向的二维Gabor对图5中（a）进行特征提取，从图（b），（c），（d）和（e）中可以看出二维Gabor对纹理方向的响应敏感，图5中（f）为θ=0°，θ=45°，θ=90°和θ=135°的四方向滤波图像结果，可以看出基本上提取了六边形的纹理，但是相对特征显得有些粗糙;图5中（g）是波长为λ=4，方向θ=0°，θ=30°，θ=60°，θ=90°，θ=120°和θ=150°的6方向滤波特征提取结果。可以看出六边形六方向滤波处理结果要比四方向效果要细致一些。
以此种方法，给予学生特殊实例图像，启发学生进一步思考：在调节相位参数φ后数字图像处理效果会有什么变化，并作为实验课内容让学生完成，以更有效地让学生理解数学模型中参数变化对图像处理的影响。以上通过形象化的数学图像解释数学函数，通过参数调节进一步形象化理解函数本身，在选取特殊实例进一步说明数学函数的具体功能和函数对图像变换产生的作用。这样学生可以更深入理解数学函数。
4.相似数学模型的学习延伸性
在经过一轮详细讲解数学函数方法后，我们可以将此方法延伸到其他近似函数，如小波变换，K-L变换等。在学习数字图像处理课程中关于数学函数的课程时，学生要知道这样的学习思路：把复杂数学函数转化为数学图像，通过对参数调节理解数学函数，再例举特殊实例了解数学变化在数字图像处理过程中的功能作用。学生在了解此学习方法后，老师采取启发驱动式的思想，让学生主动学习。
5.以兴趣和学校特点为导向教学和实践方法
形象化的数学模型讲解大大改善了数字图像处理课程，但是兴趣往往是学生重要的老师，因此我们在教学过程中注重兴趣培养[5]。
（1）通过前沿性的图像处理技术提高学生兴趣。数字图像处理是一门前沿科学，教材课程重点介绍常用算法，使学生掌握数字图像处理原理。再结合国内外多种教材，精选本学科相关的中英文期刊，本区域特色相关的科研热点项目等其他资料构建科学合理的教学内容和课程体系。教师将自己在科研中获得的新理论、新技术、新方法、新成果及时引入到教学中，不断充实和修正教学内容。通过一些发展中的、前沿性的算法着重介绍其思路和原理，教导学生注重思维培养而非局限于具体算法，培养学生的学习能力和创新思维。
（2）选取有效的实验课内容：数字图像的实用性很强，让学生利用数字图像处理方法解决一些与生活上相关的问题，例如：对植物叶子上的叶脉特征提取，多幅图像拼接技术等来提高学生主动学习的积极性。同时，还要考虑学校科研大环境，吉林农业大学作为一个以农业为主的大学，在信息科学上也要结合农业，将数字图像处理课程设计有效结合于农业科学，以农业为导向，完成数字图像处理综合应用。
四、结束语
数字图像处理课程一直存在学生感觉难、听课兴趣不足，教师感觉累、教课不积极的问题。通过对数字图像处理课程进行形象化教学方法，以贴近生活的实例为内容，通过前瞻性的科学知识吸引学生，并结合学校科研环境，有导向地设计课程实验。促进科研的同时，更主要的是可以有效地提高学生对课程知识的掌握，促进学生对学习知识的综合应用，使学生具有更好的创新能力。
参考文献：
[1] 张书真，宋海龙.专题化教学模式在《数字图像处理》课程中的实践[J].现代计算机，2011，（01）：54-56.
[2] 李飞鹏，胡云峰.《数字图像处理》实践教学改革与效果分析[J].中国科技信息，2010，（20）：258-259.
[3] 贾永红.数字图像处理课程的建设与教学改革[D].武汉：武汉大学，2007.
[4] 饶俊慧.数字图像处理课程教学改革探索[J].中国科教创新导刊，2012，（10）：22-23.
一、作业的布置
在布置作业之前，教师不仅要对教学大纲对所学知识的要求要有明确的掌握；同时要对学生的情况有基本的掌握，如学生对过往知识的储备水平，学生本身的学习能力，学生的学习习惯等；对新知识的巩固及运用的难度和规律有着深入的了解。在布置作业的时候要注意到新旧知识的连续、拓展、发散。同时，要注重课堂知识在作业中体现及深化。使学生在做作业的过程中不仅对新学的知识要有巩固，更要对其有深入理解，达到能运用新知识解决问题。与此同时，针对班上不同层次学生的实际情况，在难度及广度上，应该做适当合理的比例设置，比如；简单的基础知识、中等难度的、较高难度的分别占百分比大约是多少，使之符合绝大多数学生的学习要求。此外，对部分基础较好要求较高的同学，可以适当布置一点思考题；对部分基础较差反应较慢的同学，可以依据“三基”要求，适当让其对课堂知识、书本知识进行记忆及巩固。总之，分层次、分阶梯、分情况、分任务、分要求，做到“因生而异，因学而置”。
二、作业的批改
批改作业是教师发现教学中的反馈信息，及时进行教学调整调控，提高教学质量的重要手段。教师必须对学生作业提出严格、明确的要求。做到作业规范、正确、整洁和按时。对学生的作业，教师要按规定的数量批改后及时发给学生。要重视“及时反馈”的心理效应，即：能及时得知自己学习结果的学生，其学习效果要远胜于不能得知自己学习结果的学生。
1．写好批语，及时反馈
批改作业时，要明确地向学生标示正、误并指明错误所在。为此可以采用学生熟悉的约定符号，例如“√”、“×”、“≠”、“？”、“……”、定点圈阅等。为了说明问题症结和解决办法，帮助学生提高智力品质和非智力品质，可以简明扼要地写上批语。
让学生及时地获得上述信息，不但可以帮助他们及时地纠正错误，解决存在问题和搞好新的学习，而且可以防微杜渐、防止形成不良定势。因此，作业的批改和发放一定要及时。
2．建立统计记录，掌握情况，积累经验
在批改作业时，教师可以建立“习题批改正误统计记录”和“学生作业统计记录”，不但有利于搞好作业讲评和课后辅导，而且可以为日后备课、复习、编制测验、研究教材、研究学生、总结经验积累生动的素材。
三、作业讲评
作业讲评不仅仅是简单地让学生对答案、订正错误，它是根据作业批改获得的信息指导学生完善、改进学习而采取的补充措施，对学生的查漏补缺及进一步深化拓宽所学知识具有指导作用。可以使作业更好地充分地发挥其作用。
进行作业讲评应注意：
1．优化方法，总结规律
要注意向学生提出方法多样化要求和优化要求。例如，讲评习题“在一定温度下，将等物质的量A和B充入一密闭容器中，发生如下反应：A（气）+2B（气）== 2C（气），反应达到平衡时，若A和B的物质的量之和与C相等，则此时A的转化率为（ ）。
A．50% B．60% C．40% D．70%
一般的同学看到这个题目，立即可以想到根据化学平衡的一般计算方法，设A、B、C三种物质的变化浓度分别为x、2x、2x，然后利用“A和B的物质的量之和与C相等”，列出方程式，解出A的变化浓度x，从而求出A的转化率。
极限思维：按非可逆反应考虑，设均为1 moL的A、B，则只有0.5 moLA参加反应，转化率为50%，但由于是可逆反应，所以A的转化率应小于50%，直接得到答案C。
在学生提出递推法和估算法后，通过比较，确定后一种方法比较简便，能提高解题速度。
2．评议结合、讲练结合
教师要精讲、少讲，给学生思考问题、发表意见、参与讨论的机会。有时可以组织学生进一步练习，形成体验。例如，为了帮助学生巩固关于强酸、强碱以及弱酸、弱碱的浓度及混合后溶液跟pH值的关系，可以设计类似下列练习题并组织讨论：下列各组溶液以等体积混合后，pH值大于7的是（ ）。
A．pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液
B．0.1moL／L的醋酸和0.1 moL／L的氢氧化钠溶液
C．0.1 moL／L的硝酸钡和0.1 moL／L的硫酸铵
D．pH=3的盐酸和pH=11的氨水
学生在解答涉及实验操作的习题时，常常说不清实际步骤和方法，甚至发生错误。此时可以组织实际操作表演，让学生对不同方法进行比较、讨论，得出正确结论。
3．拓宽思路，适当提高
讲评作业时，教师要注意拓宽学生思路和眼界，以求举一反三。为此，有时可以适当变动习题的条件和要求。
例如，含有饱和一元醛A的溶液100 g，其中醛A的质量分数为25.7%，加入饱和一元醛B17 g后，搅拌均匀。从拌匀的混合液中取出4 g，加入足量的新制氢氧化铜，加热煮沸产生红色沉淀4.32 g。已知B醛比A醛多一个碳原子，计算并确定A、B的结构简式。
此题的解法分析：以1 moL醛基对应1 moL氧化亚铜（产生的红色沉淀）为计算依据，用平均式量法求出两种饱和一元醛的式量平均值，然后根据饱和一元醛的通式CnH2n+2O求出n的值等于2.33，得到两种醛分别是乙醛和丙醛。
以此题为典范，如下题：一个重91.8 g的洁净烧瓶中，加入两种饱和一元醛A和B的混合液4.68 g，向混合液中加入足量的银氨溶液，并水浴加热，经充分反应后，过滤、仔细洗涤、干燥，称得瓶和固体质量共108 g。已知B比A的相对分子质量大14，求A、B。
在分析此两题时，有同学更一步提出甲醛也是饱和一元醛，但是它完全反应时是可以以两个醛基来反应的，所以最完整的做法是还要单独把甲醛拿出来讨论。
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