土木工程概结课论文选题及相关要求

1、土木工程概论结课论文选题及相关要求 适用专业：2011级本科土木工程专业，专科建筑工程技术、工程造价专业土木工程概论是土木工程类各专业的专业基础课，意在使学生通过对本课程的学习了解土木工程的基本概念、任务及本学科发展对区域乃至国家人文和社会、经济等领域的发展所产生的重大影响。增强学生的专业自豪感，进而激发出更加浓厚的学习兴趣。本课程结课方式要求学生按规定撰写学习论文并提供电子版本以备存档。以下为我系2011级本科土木工程专业及专科建筑工程技术、工程造价专业论文选题及相关要求，请以上各专业同学按相关要求认真执行。一、论文选题1、对土木工程的基本认识。2、从我国当前土木工程领域重点项目建设成就看土

2、木工程未来发展。3、对土木工程子项目（如招标、设计、施工、管理、材料选择及新材料、新技术、新工艺等方面）的认识。4、怎样做一个合格的土木工程专业毕业生。5、对土木工程发展史的理解与认识。二、论文要求1、字数要求30005000字。2、A4纸打印，标题为宋体小二号字，正文采用宋体小四号字，行距1.5；页边距上下左右均为2.5mm。3、论文正文前要有摘要、关键词，文后附参考书目。4、论文加封面，格式见附录1“论文封面样式”。5、引用文献资料及参考书目请于文章最后附“参考文献”。6、请按照论标准格式撰写，要求要有作者信息、摘要、关键词、引言、参考文献等相关内容。具体样式请参阅附录2“样稿”。7、参考

3、文献相关引用格式请参阅链接三、推荐参考书目1、土木工程概论 罗福午主编，武汉理工大学出版社出版2、土木工程概论 丁大钧、蒋永生主编，中国建筑工业出版社出版3、土木建筑文献检索与利用 肖友瑟主编，大连理工大学出版社出版4、建筑材料与人居环境 杨静主编，清华大学出版社出版四、相关资料检索方式1、校园网主页下方点击“中国知网”，选择IP登陆，进入“新乡学院机构馆”即可查阅搜索相关期刊文献。2、校园网主页下方点击“中国国家图书馆”，在“文津搜索”空格中输入关键词或书名可直接观看下载电子版图书。五、论文完成时间2011年12月25日前，各班学习委员负责以班为单位收齐后按学号顺序排放交至A-09楼0319

4、房间。下页内容：附录1论文封面样式附录2 电子样稿 任课教师：黄家骏 联系电话： 办公地点：A-09-0319附录1土木工程概论结课论文 题 目 姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 完成时间： 附录2 聚合硅酸硫酸铝铁的合成及应用研究马同森，吴 杰，周艳梅（河南大学 化学化工学院，河南 开封 ）摘要： 以膨润土为原料，通过酸浸、碱浸、氧化、聚合等一系列反应制备不同物质的量比的聚合硅酸硫酸铝铁絮凝剂，讨论了NaOH浓度、反应时间、反应温度对SiO2溶出率的影响，通过混凝试验考查了其对生活废水的处理效果，得出最佳物质的量比的絮凝剂、最佳投加量、最佳沉降时间和最适宜pH值范围，结果显示合成的系

5、列絮凝剂对生活废水有较好的处理效果。关键词： 聚合硅酸硫酸铝铁；膨润土；复合絮凝剂；废水中图分类号：TQ314.253文献标志码：A文章编号：16743326(2010)04004106Synthesis and Application of PAFSiMA Tong-sen, WU Jie, ZHOU Yan-mei(College of Chemistry and Chemistry Engineering, Henan University, Kaifeng , China)Abstract: The research is focused on the production of di

6、fferent molar ratio complex wastewater coagulants from bentonite by a series of ways, such as acid, alkali, oxidation, and polymerization. The factors which affected the extraction efficiency of silicon oxides from bentonite were the concentration of NaOH, reaction temperature and time. The optimum

7、conditions as proportion, dosage, sedimentation time, and pH were determined. These samples exhibit a significantly better coagulation performance in treating living wastewater under the applied experimental conditions.Key words: Bentonite; poly-aluminum-ferric-silicate-sulfate; complex coagulant; w

8、astewaterr0引言20世纪60年代后发展起来的无机高分子絮凝剂(Inorganic polymer flocculants, IPF)是一类新型的水处理药剂，由于与传统的水处理药剂相比在很多方面都自有特色，因而被称为第2代无机絮凝剂1。近年来，研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂已成为研究热点。聚合硅酸金属盐类絮凝剂是在传统铝盐、铁盐基础上发展起来的新一代无机高分子絮凝剂，用于处理废水具有良好的处理效果23，并可代替一些有机高分子絮凝剂4。利用铝铁的共聚特性和硅酸的盐效应机制和协同增效原理，把铝盐、铁盐引入聚硅酸中制成聚硅酸铝铁，不仅具有吸附架桥和电中和作用，而且能充分发挥铝、铁

9、絮凝剂的优点，弥补彼此的弱点5。该类絮凝剂既可增强絮凝性能，又可减少水中的残余铝含量，削弱铝盐的生物毒性，价格低廉，应用范围广，现已成为国内外无机高分子絮凝剂研究的一个热点68。膨润土被称为天然纳米材料、万用黏土。我国膨润土质量优良，矿储量居世界第位。除作为有机膨润土的原料少量出口外，余者皆以膨润土粉和活性白土形式营销于国内。这些产品属初级产品，经济效益不高，资源利用水平低。为了获得更大的经济效益，开发高科技含量的系列化新产品和拓展应用领域是当前紧迫的任务911。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，主要化学组成为SiO2、Al2O3、Fe2O3。其晶体结构是层硅氧四面体芯片中间夹一层铝氧

10、八面体芯片，属21型层状硅酸盐矿物。由于膨润土本身含有Al2O3、Fe2O3，用膨润土生产铝铁复合絮凝剂，减少复配环节，工艺上简单易行；由于以天然矿物为原料，产生沉淀的化学组成接近天然本底值，污泥处置不会产生2次污染1213。本实验充分利用膨润土中SiO2、Al2O3、Fe2O3等3种主要成分，经酸浸、碱溶、聚合等处理工序制备新型水处理剂聚合硅酸硫酸铝铁。1 实验部分1.1 实验原理在强酸介质中，蒙脱石的层状结构可被全部破坏，可溶性成分几乎可完全溶于酸中，硅变成了活性二氧化硅13，主要化学反应为：Al2O34SiO23H2O+ 3H2SO4+ (4n6)H2O4(SiO2nH2O) + Al2

11、(SO4)3，Fe2O3+ 3H2SO4Fe2(SO4)3+ 3H2O。溶液中的Al3+及Fe3+的化合物离子以6个配位水分子的形态存在，即Al(H2O)63+、Fe(H2O)63+。硅酸是一种弱酸，引入硅酸钠溶液中后，硅酸钠溶液中的单硅酸根离子就将随着pH值的降低而逐步质子化，其质子化过程如下：。硅酸的聚合有2种机制，在微碱性、中性、微酸性时，硅酸主要以H3SiO4和H4SiO4的形式存在，硅酸聚合主要是硅酸分子和硅酸负离子间进行的4配位氧联反应：，生成的反应产物可按同样机制进一步聚合成三聚体直至高聚物14。聚硅酸是由相邻硅酸分子上羟基间的脱水聚合，形成具有硅氧键的聚合物，在溶液中与胶粒和细

12、微悬浮物的活性部位发生吸附，一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的2胶粒间进行吸附架桥，颗粒逐渐变大，形成粗大的絮凝体。硅原子模型是四面体，硅酸分子可以向各个方向进行聚合，形成带支链的、环状的、网状的3维立体结构聚合物，最终形成硅酸凝胶。当引入Al3+、Fe2+后，由于Al3+、Fe2+与聚硅酸的链状、环状分子端的OH发生络合作用和吸附作用，阻断了聚硅酸的凝胶化。聚合物的长链结构在其中起了桥梁和纽带的作用，与聚硅酸盐的复配恰恰增强了卷扫能力1516。1.2 主要试剂和仪器20(质量分数)硫酸、5 mol/L氢氧化钠、过氧化氢(质量分数为30%)、七水硫酸亚铁等。pHS-29A型

13、pH计(上海雷磁仪器厂)、XMTB型恒温水浴锅(北京长风仪器仪表公司)、D-971型电动搅拌机(郑州长城科工贸有限公司)、AGK型磁力搅拌可调电热器(武汉精密科教仪器有限公司)、SC958型六联电动搅拌机(湖北省潜江市梅宇仪器有限公司)、7230G分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)、真空干燥箱、JSM5600LV型扫描电子显微镜(日本)等。1.3 工艺流程图1 聚合硅酸硫酸铝铁制备工艺流程图Fig. 1 The flow chart of preparing polymeric aluminum ferric膨润土经一定浓度的硫酸浸取、过滤得到Al、Fe混合液和膨润土酸渣。酸渣洗涤至中性后

14、，用一定浓度的NaOH溶液搅拌浸取，过滤浓缩得到水玻璃。过滤所得的Al、Fe混合液在强磁力搅拌下加入七水硫酸亚铁和过量H2O2，一定时间后加入由自制水玻璃制备的聚硅酸，用NaOH溶液调整pH值，放置，得聚合硅酸硫酸铝铁。制备工艺流程见图1。1.4 聚硅酸的制备取一定量的自制水玻璃，用蒸馏水配制成SiO2含量2.5%(质量分数)的Na2SiO3溶液。在室温下，将稀释的Na2SiO3溶液放到20%的硫酸溶液中酸化，搅拌17，调节pH值至4.5，活化2 h左右，即得聚硅酸。1.5 聚合硅酸硫酸铝铁的合成及分析1.5.1 合成 室温下移取一定量滤液于烧杯中，按照n(Al)n(Fe)=31的比例加入一定

15、量七水硫酸亚铁，在磁力搅拌下将其溶解，然后，加入过量双氧水，将其中Fe2+氧化成Fe3+，40 min后按照不同的n(Al+Fe)/n(Si)加入一定量活化好的聚硅酸，继续搅拌20 min，然后缓慢滴加5 mol/L的NaOH溶液至pH值为2，取下后，室温下熟化24 h，即得聚合硅酸硫酸铝铁(简称PAFSi)絮凝剂。所得系列产品为淡黄色半透明液体。1.5.2 分析(1)扫描电镜分析。将液体产品真空干燥8 h，得到淡黄色固体产品，研磨后于JEOL、JSM5600LV型扫描电镜下观察，拍照。图2为n(Al+Fe)n(Si)=11的产品电镜照片。从图2可以看出，产品是一种由不同尺寸和形状、不规则排列

16、形成的无定型材料。(2)合成絮凝剂各指标分析。按照GB15892-1995和GB14591-93，测定合成絮凝剂的pH值，密度，Fe2O3、Al2O3、SiO2的含量，盐基度等指标，结果如表1所示。图2 n(Al+Fe)n(Si)=11的产品扫描电镜图片Fig. 2 The image of product(Al+Fe)/Si) whose molar ratio is one to one by scanned electron microscope表1 系列絮凝剂各指标Tab. 1 The indexes series flocculantsn(Al+Fe):n(Si)pH密度/(g/mL

17、)Al2O3/%Fe2O3/%SiO2/%盐基度/%3:11.821.142.321.242.319.92:11.981.121.500.812.322.21:12.061.110.760.402.424.61:22.101.090.330.192.433.01:32.151.090.210.122.446.41.6 混凝试验表2 生活废水各水质指标Tab. 2 The indexes of water quality about domestic wastewater浊度/ NTU色度/倍CODCr/ (mg/L)pH60701758.06取开封市东护城河生活废水进行混凝试验，其各项水质指标

18、如表2所示。取500 mL废水于烧杯中，置于六联电动搅拌机上，加入一定量的絮凝剂，先以300 r/min快速搅拌1 min，然后以70 r/min慢速搅拌10 min，静置一段时间，距液面23 cm处吸取澄清液，测定浊度、色度、COD。2 结果与讨论 2.1 SiO2的溶出率在一定量的、经适当干燥的膨润土酸渣中，加入适量碱浸液，搅拌并加热至设定温度，反应至规定时间，过滤，将滤液收集定容，分析其中SiO2含量，计算其溶出率。1)NaOH浓度对SiO2溶出率的影响。NaOH浓度对SiO2溶出率的影响如表3所示，随着浓度的提高，SiO2溶出率也不断提高，当c(NaOH)=4 mol/L时，溶出率达到

19、最大值。2)反应时间对SiO2溶出率的影响。反应时间对SiO2溶出率的影响如表4所示，随着时间的延长，SiO2溶出率也不断提高，当反应时间达到1 h时，溶出率达最大值。3)反应温度对SiO2溶出率的影响。反应温度对SiO2溶出率的影响如表5所示，随着温度的升高，SiO2溶出率也不断提高，当温度达80 时，溶出率达最大值。表3 NaOH浓度对SiO2溶出率的影响Tab. 3 The effect of NaOH concentr-ation on the dissolution rate of SiO2浓度/(mol/L)温度/时间/ h溶出率/180171.9280175.3380176.14

20、80183.8580180.6680178.3表4 反应时间对SiO2溶出率的影响Tab. 4 The effect of reaction timeon the dissolution rate of SiO2浓度/( mol/L)温度/时间/ h溶出率/4800.578.5480183.84801.582.0480281.24802.580.4表5 反应温度对SiO2溶出率的影响Tab. 5 The effect of reaction temperature on the dissolutionrate of SiO2浓度/( mol/L)温度/时间/ h溶出率/460178.74701

21、80.1480183.8490182.9495182.12.2 合成絮凝剂的絮凝效果2.2.1 投加量对浊度、色度、COD去除率的影响按不同物质的量比分别投加絮凝剂，处理效果如图3、4、5所示。由图3可知，加入不同物质的量比的絮凝剂基本上都会使浊度去除率先提高后降低。这是因为在投加量较少时，难以形成絮体或絮体很小，密度和水接近而难以沉淀，故浊度去除率较低。随着投加量的增加，絮体越来越大且密实，其沉降速度明显加快，故此时浊度去除率提高。但当投加量达到一定值后，由于水中原有浊物已基本去除，更多的投加量意味着引入新的浊物，由于它与已形成的絮体带同性电荷，使得絮体重新进入稳定区而难以沉降，所以，浊度去

22、除率逐渐降低18。同时，不同物质的量比的絮凝剂对浊度的去除能力不同，从图3中可以看出，物质的量比依次为31、21、11、12、13，投药量分别为1.0、0.7、0.3、0.5和 1.0 mL/L时，浊度去除率达到最大值，分别为94.3%、92.2%、95.6%、79.1%、63.3%。图3 投加量-浊度去除率曲线Fig. 3 The curve of relation between dosageand removal turbidity图4 投加量-色度去除率曲线Fig. 4 The curve of relation between dosageand removal chroma形成色度

23、的有机胶体颗粒比形成浊度的胶体颗粒要小，很多情况下是单分子的大分子有机物。其与水形成的分散系与溶液相似，近似于单相体系，这种分散系比固液2相分散系稳定得多19。色度胶体颗粒上的一些基团与水有很强的亲和力，其与水形成的稳定体系具有分子热力学意义上的稳定性，这比由于胶体颗粒表面电荷造成的浊度胶体颗粒的稳定性更难脱稳20，常规条件下难以形成色度胶体颗粒互相聚集形成固相颗粒而析出。由图4可知，加入不同物质的量比的絮凝剂，基本上都会使色度去除率先提高后降低，其对色度的去除能力也不同。从图4可以看出，物质的量比依次为31、21、11、12、13，投药量分别为0.7、0.7、0.3、0.4和 0.8 mL/

24、L时，色度去除率达到最大值，分别为100%、100%、100%、90%、70%。水中有机物主要是溶解性的，化学需氧量(COD)往往作为衡量水中有机物质含量的指标。化学需氧量越多，说明水体受有机物污染越严重。此时，絮凝剂主要通过形成矾花吸附有机物达到去除目图5 投加量-COD去除率曲线Fig. 5 The curve of relation between dosageand removal COD的。由图5可知，加入不同物质的量比的絮凝剂基本上都会使COD去除率先提高后降低，其对COD的去除能力也不同，从图5可以看出，物质的量比依次为31、21、11、12、13，投加量分别为0.5、1.0、0

25、.5、0.8和 0.5 mL/L时，COD去除率达到最大值，分别为82.9%、78.4%、82.4%、57.1%、50.0%。综合分析不同物质的量比的絮凝剂在不同投加量下对废水浊度、色度、COD的去除效果可知，当n(Al+Fe)/n(Si)=1时，絮凝剂絮凝效果最好，其最佳投加量为0.5 mL/L。2.2.2 沉降时间对浊度、色度、去除率的影响如果沉降时间很长，才能得出好的去除结果，那么，在实际生产中就没有应用价值，因此，控制沉降时间不仅可以提高生产效率，还可以降低生产成本。不同物质的量比的絮凝剂在不同沉降时间下对生活废水的处理效果如图6、7所示。从图6中可以看出，随着沉降时间的延长，浊度去除

26、率逐渐提高。当沉降时间在8 min以内时，随着时间的延长，浊度去除率迅速提高；而当时间超过8 min后，浊度去除率缓慢提高而趋向平稳。因此，选取最佳沉降时间为8 min。从图7可以看出，随着沉降时间的延长，色度去除率迅速提高。当沉降时间达到8 min时，n(Al+Fe)/n(Si)为3和1的絮凝剂色度去除率达到100%，沉降时间超过8 min后，色度去除率基本不再变化。因此，最佳图6 沉降时间-浊度去除率曲线Fig. 6 The curve of relation between settlingTime and removal turbidity图7 沉降时间-色度去除率曲线Fig. 7 T

27、he curve of relation between settlingTime and removal chroma沉降时间为8 min。综合分析不同物质的量比的絮凝剂在不同沉降时间下对废水浊度、色度的去除效果知，n(Al+Fe)/n(Si)=1的絮凝剂去除效果最好，其最佳沉降时间为8 min。2.2.3 pH值对浊度、色度、COD去除率的影响图8 pH-浊度去除率曲线Fig. 8 The curve of relation betweenpH value and removal turbidity图9 pH-色度去除率曲线Fig. 9 The curve of relation betw

28、eenpH value and removal chromapH值是废水处理过程中的一个重要参数，由于不同类型的废水有不同的pH值，所以，选取适当的絮凝剂处理不同的废水可以提高效率、降低成本。将废水pH值调到预定值，以最佳投加量向废水中加入不同物质的量比的絮凝剂。pH值对浊度去除率的影响见图8。从图8中可以看出，不同物质的量比的絮凝剂有不同的变化趋势，物质的量比为1的絮凝剂在较宽pH值范围内均有较高的浊度去除率，当pH值在410之间时，去除率均能达到80%以上；当n(Al+Fe)/ n(Si)1时，浊度去除率随pH值的增加而提高，适用于弱碱性废水；当n(Al+Fe)/n(Si)=12、在pH值

29、为68时有较好的除浊效果；当n(Al+Fe)/n(Si)=13、在整个pH值范围内除浊效果均较差。图10 pH-COD去除率曲线Fig. 10 The curve of relation between pH value and removal CODpH值对色度去除率的影响见图9。从图9中可以看出，随pH值的增加，不同物质的量比的絮凝剂对色度的去除率，基本呈现先提高后降低的趋势，且在弱酸至弱碱环境中均有较高的去除率。而在pH值为410范围内n(Al+Fe)/n(Si)=1的絮凝剂色度去除率都在90%以上，当pH值为=67时，色度去除率达到100%。pH值对污水COD去除率的影响如图10所示。

30、从图10可以看出，随着pH值的增加，不同物质的量比的絮凝剂对COD的去除率均呈现先提高后降低的趋势，但相差较大。在pH值为58的范围内，n(Al+Fe)/n(Si)=3的絮凝剂对COD的去除率较高，但变化不大；物质的量比为2的絮凝剂在pH值为48的范围内对COD的去除率相对较高；物质的量比为1的絮凝剂在pH值为510的范围内有较好的去除效果。综合分析不同物质的量比的絮凝剂在不同pH值下对废水浊度、色度、COD的去除效果知道，n(Al+Fe)/n(Si)=1的絮凝剂去除效果最好，其最佳适用pH值范围为510。3 结论以膨润土为主要原料，合成聚合硅酸硫酸铝铁系列复合絮凝剂，综合分析投加量与废水浊度

31、、色度、COD去除率的关系，由絮凝效果可知合成原料的最佳物质的量比为：n(Al+Fe)/n(Si)=1；最佳投加量为0.5 mL/L，此时水浊度、色度、COD最大去除率分别为95.6%、100%、82.4%；由沉降时间对废水的浊度、色度的影响可知，最佳沉降时间为8 min，废水浊度、色度最大去除率分别为85%、80%；分析pH值对废水浊度、色度、COD去除率的影响，可以确定该絮凝剂处理废水的最佳pH值为510，废水浊度、色度、COD最大去除率分别可达90.9%、100%、85.6%。以膨润土为原料合成聚合硅酸硫酸铝铁复合絮凝剂，实现了对膨润土的综合利用，对于节约用水和处理废水有一定的意义。参考

32、文献：1 汤鸿霄.无机高分子絮凝剂的几点新认识J.工业水处理，1997，17(4)：1-5.2 CHENG Y B, XU C, PAN S Y, XIA Y F, LIU R C, WANG S X. Investigation on Structure Effect of Fe3+ in Sodium Silicate GlassesJ. Journal of the Chinese Ceramic Socit, 1984, 12(4): 396-403.3 Takao Hasegawa. Water nagoya, ASPAC IWSA. 1989, 31-S-05-A8: 152.4

33、HASEGAWA T, ONITSUKA T, SUZUKI M, EHARA Y. Method and Flocculants for Water Treatment: US, P. 1990.5 孙建辉，徐毅.聚硅酸盐类絮凝剂的研究进展J.工业水处理，2000，20(5)：4-7.6 FU Y, YU S L. Characterization and Coagulation Performance of Solid Poly-silicicferric (PSF) CoagulantJ. Journal of Non-Crystalline Solids, 2007, 353: 2206-2213.7 ZOUBOULIS A I, MOUSSAS P A. Polyferric Silicate Sulphate (PFSiS): Characterisation and Coagulation BehaviourJ. Desalination, 2008, 224: 307-316.8 SONG Zhiwei, REN Nanqi. Properties and Coagulation M