膜分離法及其在生物工程中的應用課件2

膜分離法及其在生物工程中的應用膜分離法及其在生物工程中的應用膜分離法及其在生物工程中的應用第五章膜分離法及其在生物工程中的應用MembraneSeparation)本章主要內容概述膜分離過程類型及膜材料膜組件四、濃差極化與膜污染及清洗方法五、膜分離法的應用探究學習是一種多層面的活動，它涉及到提出問題、猜想與假設、制訂計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素，是以人為本，培養(yǎng)能力，提高素質，重視過程和方法的發(fā)展性學習。義務教育階段的化學課程以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨，把科學探究作為課堂教學的主旋律貫穿在化學學習的全過程。因此，在化學教學中應通過各種途徑，注重對學生探究能力的培養(yǎng)。1.激發(fā)興趣，誘發(fā)探究動機1.1教學過程中，努力激發(fā)學生學習興趣，讓學生有一個輕松愉快的心情進入多采多姿的與人類息息相關的化學世界，對自己感興趣的化學知識積極地去認識、探究，從而誘發(fā)學生的探究動機。1.2學習中努力挖掘教材、注重收集生產、生活中的化學素材，創(chuàng)設故事情景、問題情景、魔術小實驗等，造成懸念，以引起學生的注意。如學習"二氧化碳"時，創(chuàng)設問題：你知道自然界中二氧化碳是怎樣產生和消耗的嗎？你知道舞臺云霧、人工降雨是怎么回事呢？你知道打開汽水瓶時冒出的氣體是什么嗎？人們經常用二氧化碳滅火，你知道二氧化碳為什么能用來滅火？這些問題情景有效地激發(fā)了學生的探究欲望，使之主動對學習積極地探究，在探究中培養(yǎng)了能力。2.通過化學實驗發(fā)展探究能力化學實驗是進行科學探究的重要方式，通過實驗不僅可以增進學生對科學探究的理解，且能夠發(fā)展學生對科學探究的能力。2.1將演示實驗變?yōu)榻處熞龑W生實驗。學生親自參與實驗比直接由教師簡單的演示給他們觀察更清晰直觀，留下的印象更深刻，更能引發(fā)學生的思考，激發(fā)學生的探究熱情，同時避免了教師機械的講實驗，學生死記實驗，紙上考實驗，使學生完全處于被動的"學習"狀態(tài)。教師引導學生實驗，使學生由被動的旁觀者變?yōu)橹鲃拥膶嵺`者，保障了學生學習的主動性和自主性，學生的實驗技能，觀察現象、分析及解決問題的能力得到充分訓練和提升。一般地說，對于那些操作比較簡單、耗時短、安全可靠且無污染的演示實驗，只要讓學生參與實驗，都能達到預期的效果。例如"硫的燃燒"等許多在試管中進行的實驗，在課堂上教師引導學生實驗，學生會在實驗過程中認真觀察，實驗結束后認真思考，同學之間也會積極討論與交流。教師只需要在最后做簡要小結，就能實現教學目標。通過這樣社會化的交往，促成個體發(fā)展，真正實現"以生為本"教學思想。2.2注意改進驗證性實驗為探究性實驗。在初中化學教學中引入驗證性實驗，可使學生了解科學研究外的一些方法，但是由于學生掌握化學知識和技能的限制，通過簡單現象中驗證結果，對于過程和方法的驗證性實驗過多，沒有真正發(fā)揮驗證性實驗的作用，容易造成學生不能正確認識科學的研究方法。所以教學中改進驗證性實驗為探究性實驗，讓學生先做實驗，觀察實驗現象，在老師引導下，積極思考，分析討論作出合理的解釋和結論，這樣有利于培養(yǎng)學生的探究能力。如《二氧化碳的實驗制法》的教學中，首先讓學生回顧學過的知識中能生成二氧化碳的化學反氣：加熱堿或碳酸銅生成二氧化碳。這些化學反應在老師分析中一一排除。而用石灰石與稀鹽酸反應，不需加熱，室溫反應，反應前沒有氣體，產生的氣體只有二氧化碳，容易凈化。那么能用碳酸鈣粉末，碳酸鈉代替石灰石，用稀硫酸代表稀鹽酸來完成這個實驗嗎？下面對此問題進行了探究。把班級學生分為A、B兩大組，每大組中四個人為一小組，分別協(xié)作完成下列實驗。A組：每小組中每人各一只試筆，分別放入等量的下列藥品：塊狀石灰石、碳酸鈣粉末、碳酸鈉固體、碳酸鈉粉末、再同時滴入稀鹽酸，觀察現象；B組：每小組中每人一支試筆，分別放入等量的下列藥品：塊狀石灰石，碳酸鈣粉末、碳酸鈉固體、碳酸鈉粉末、再同時滴入稀硫酸，觀察現象。各組回答現象，根據現象交流討論得出結論：最適合于實驗抽取CO2的是藥品塊狀石灰石和稀鹽酸產生的反應。2.3變課本上的實驗為個性化、開放性實驗，增加實驗的設計性。設計性或探索性實驗不僅要求學生掌握一定的化學基礎知識和實驗基本技能，還要求學生有創(chuàng)新的思維和意識，同時要求學生敢于實踐。設計性和探索性實驗需要學生親自動手，近距離的觀察和思考，從失敗中吸取教訓，從實驗中獲取寶貴經驗，勇于面對困難，最終戰(zhàn)勝困難。設計性和探索性實驗能促進學生自主構建新知識，從而學會學習，使學生終生受益。教師準備相關的藥品和儀器，開放實驗室讓學生進行獨立實驗，教師巡回指導。學生做完實驗后，如實記錄實驗現象，統(tǒng)計分析數據，得出結論，寫出實驗心得。這樣雖然要多花費時間和精力，但增強了實驗的開放性，實驗更具有個性化的特點，促進學生探究興趣的發(fā)展。在初中化學教學中，合理科學地選擇媒體輔助教學，可以幫助學生形成化學知識，理解化學原理，培養(yǎng)了學生自主、合作、探究的科學品質在眾多的教學設備中，投影機有其獨特的優(yōu)點，因此，備受教師青睞，也是各校及教師使用頻率較高的電教設備。在化學課堂教學中投影機的應用主要有兩方面：即投影片和投影實驗。但在課堂中如何科學、合理地使用投影，讓學生更容易地掌握教材內容，首先應認真寫好教案，將投影次序，提什么問題，講解分析的內容都編定。還必須把握投影時機，以吸引學生的注意力，激發(fā)學生的求知欲，從而突破教學難點。這樣才能恰當地指導學生觀察、分析、解決問題。投影片的制作應抓住教材的重難點，以幫助學生理解學習內容。使用各種媒體的目的，都是為了突出重點、突破難點。因此，投影片的制作要立足于科學、準確地解決教材中的重點、難點，以助于改進教學方法和提高教學質量。在具體設計每一張投影片時，要明確投影片要解決的問題。合理科學地選擇媒體輔助教學，可以幫助學生形成化學知識，理解化學原理，培養(yǎng)了學生自主、合作、探究的科學品質?？傊诨瘜W教學中，不僅要讓學生獲得化學知識，更重要是使學生掌握獲取知識的方法，培養(yǎng)學生的科學探究能力，讓科學知識真正融入心里，為可持續(xù)學習和終生學習打下基礎。隨著時代的發(fā)展，魯教版地理教材備受關注，專家認為這一教材真實地還原了社會的現實生活與實踐，對區(qū)域內外的發(fā)展有著不同的發(fā)展舉措，整體以地球與人類和諧為主。很多內容更是真實生活的寫照，通過各種事例學習地理知識，這個過程對于學生而言更容易接受，也更容易進行概念性的分析。畢竟地理所涉及的概念性問題是很多的。僅從生硬的解釋中進行理解，學生很難深入了解，學習的過程往往是膚淺的，一旦遇到類似的題目，由于對概念理解不清，就會出現無法判斷的局面，而魯教版教材著重實踐性教學，這樣更能讓學生去了解地理的奧秘。一、地理教學資源范圍研究魯教版教材的地理教學資源可以分為以下步驟，首先了解教材內容。與教材相關的資源包括圖片、視頻、儀器、多媒體等，這些教材資源在很大程度上幫助學生更高效地了解地理知識。文字教材是最常見的課本教材。魯教版教材對于文字教材的整體布局還是十分合理的。而視頻教材包含的內容十分豐富，學生通過真實的圖像去認識世界地理的奧妙，這個過程有著很多優(yōu)勢。為此，多媒體教室逐步取代了普通的黑板。二、多方位開發(fā)高中地理教學資源魯教版教材更加注重學生的接受程度，怎樣教才能讓學生更好地學，這是魯教版教材一直都在思考的問題。課本知識是不能丟掉的，學習地理課本是首要，教師應該引導學生通過各種學習技巧更深入地學習課本知識，這樣才能便于其他教學資源的使用。當然，在學習地理課本的過程中，如何正確地使用教學資源也成為重要問題。1.借助教學模型幫助學生進行學習學生的資質不同，學習地理的效果各有不同。很多頭腦靈活的學生，很容易就能理解課本里的東西，那么這個時候可以借助模型進行抽象化的類比方式讓學生更深入地去學習地理。而資質較為平庸的學生則需要通過大量的圖片進行分析對比，如天氣溫差的對比，可以通過實際的不同國家進行時差以及溫差的對比，這樣會更直觀一些，學生不會感覺到特別的枯燥乏味。當然，這種教學方式也有一些不足的地方，接受程度不同的學生，存在接受能力的差別，那么這個時候死記硬背的方式還是很不錯的。例如通過特別有趣的口訣去背誦一些理論知識，久而久之，這種知識自然就會留在大腦中。2.發(fā)揮多媒體教學的作用隨著科技的發(fā)展，計算機早已進入到校園當中，特別是高中教學過程是離不開計算機的，多媒體課件也需要通過計算機去處理。在地理課堂教學中，可以通過多媒體課件呈現知識。首先教師要做好課件，把圖片、音樂、視頻、內容等各個方面準備好，學生就可以通過多媒體課件對課本內容進行全面的了解，這樣的教學效果非常理想。魯教版教材對于多媒體課件的設計十分講究，必須要有實物圖像或者視頻，讓學生更為直觀地進行了解。例如臺風現象，這個時候教師需要收集一些臺風產生的相關視頻，各個不同臺風來臨時的模樣，以及造成的危害，從而讓學生更直觀地感受臺風的力量。又或者是講述地殼運動變化時，教師需要查找一些專題類紀實類節(jié)目的視頻，讓學生更加直觀地了解地殼運動的變化，地塊運動過激，一旦兩大地塊相撞，就會產生地震，或者火山爆發(fā)，這些都是可以直接通過視頻去理解學習的，這樣的學習效果更好。3.有效利用圖表圖表對于直觀性學習特別有幫助，魯教版教材對于圖表的布局也十分合理到位。魯教版教材注重在地理課堂之中，教師要通過各類圖表進行知識展示，這樣有助于學生的學習。例如，海底地形圖對于學生進行海洋地理的學習更為直觀，怎樣的表象是怎樣的地形地貌，都會很直觀地展示出來。或者是對經緯度的學習，可以通過幾張不同的地球局部圖展示出來，從而使學生很直觀地看到海洋的分布局域是處于北緯多少度。隨著我國教學改革的不斷深入，地理課程受到越來越多的重視，如何對地理課程進行改革，也是魯教版教材所需要深思的，特別是教學資源不斷豐富多樣起來，如何正確使用這些資源進行教學成為一個難題。學生在接受新知識的時候，需要借助課本對知識有一個基本了解，還需要借助大量的教學資源。在這個教學過程中，想要學生進行高效的學習，那么教師一定要善于利用這些教學資源，這樣才能讓學生更容易接受知識。[第五章膜分離法及其在生物工程中的應用MembraneSeparation)本章主要內容概述膜分離過程類型及膜材料膜組件四、濃差極化與膜污染及清洗方法五、膜分離法的應用膜分離法及其在生物工程中的應用概述近20年發(fā)展起來的膜分離技術,已廣泛用于生物工程、食品、醫(yī)藥、化工等工業(yè)生產及水處理等各個領域;膜分離技術是用半透膜作為選擇障礙層,允許某些組分透過而保留混合物中其它組分,從而達到分離目的的技術。膜分離法及其在生物工程中的應用概述★膜分離的特點①操作在常溫下進行,設備簡單、操作方便;②是物理過程,不需加入化學試劑;③不發(fā)生相變化(因而能耗較低);④在很多情況下選擇性較高;⑤濃縮和純化可在一個步驟內完成⑥設備易放大,可以分批或連續(xù)操作因而在生物產品的處理中占有重要地位膜分離法及其在生物工程中的應用概述膜的定義:膜可定義為兩相之間的不連續(xù)區(qū)間。可以是氣相、液相和固相。注意與相“界面”區(qū)別。廣義指的“膜”是指分隔兩相界面,并以特定的形式限制和傳遞各種化學物質。膜的厚度應在0.5mm少,否則不能稱其為膜?？梢允?均相的或非均相的;對稱的或非對稱的;中性的或荷電的;固體的或液體的。膜的分類對稱膜結構與方向無關的膜非對稱膜致密的分離層和多孔支撐層復合膜選擇性膜層沉積于具有微孔的底膜(支撐層)表面上荷電膜即離子交換膜,是一種對稱膜微孔膜孔徑為0.05-20um的膜動態(tài)膜在多孔介質(如陶瓷管)上沉積一層顆粒物(氧化鋯)作為有選擇作用的膜,此沉積層與溶液處于動態(tài)平衡。0.2對稱膜不對稱膜圖1對稱膜圖2非對稱膜膜分離法及其在生物工程中的應用膜分離過程類型及膜材料膜分離過程的類型常見膜分離過程①微濾(Microfiltration,MF)②超濾(Ultrafiltration,UF)③反滲透(Reverseosmosis,RO)④透析(Dialysis,DS)⑤電滲析(Electrodialysis,ED)⑥滲透氣化(Pervaporation,PV)膜分離法及其在生物工程中的應用膜分離過程類型及膜材料膜分離過程的類型膜分離法與物質大小(直徑)的關系0.11nm101001um101001mm小分子蛋白質乳膠細菌細胞超細膠體微粒微粒般過濾膜分離法及其在生物工程中的應用膜分離過程類型及膜材料表61液體中可能存在的主要成分分心只十太小組分分種尺大103~1041092~10酵母和真菌抗體300~1030.6~1.2膠體100-103單糖200~400