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在高中化学新课程实施及上一轮高中化学新教材实施过程中，化学教育界积累了一定的研究落实新课程、推进新课程的经验，但也发现了一些问题。其中，对化学基本概念和基础理论的教学存在着以下问题：部分教师不注重联系实际创设情境，教学内容缺少时代性、人文性和教育性，学生学习比较被动，思维层次低，学生觉得化学基本概念和基础理论枯燥无味，难以生动、活泼、主动地学习和发展。
沼气的生产实现了农业废弃物综合利用，彻底改变了农村传统的燃料结构，既使清洁能源得到了开发利用，又使得环境得到了有效地保护。生态技术模式在农村得到大力推广，在显著提高农民收入的同时，在农药、化肥污染，控制畜禽粪便等方面发挥了积极的作用，有效地促进农村经济实现可持续发展。笔者通过多次到农村进行实地考察，并且查阅大量相关资料，总结出有关沼气净化提纯技术的方法与发展方向。阐明沼气作为燃料的巨大潜力，如何发挥沼气在日常生活中的作用，是一项值得长期探究的问题。
一、研究过程
为了能取得最能体现实际沼气利用情况的数据，我们来到浙江省台州市路桥区金清镇进行实地考察。在台州地区与金清镇农业局协作，以问卷调查的形式获取资料，同时我们又到实地对问卷结果进行了具体考察。主要考察了沼气的利用情况，涉及到农业废弃物再利用、沼液与沼渣在农业增收中发挥的作用及沼气在农业清洁生产中的作用等。事实证明，在本地区沼气的利用效果显著。
二、研究报告
（一）沼气的组成
甲烷（CH4）是沼气中的主要组成部分，约占其组成的50％～80％，二氧化碳(CO2)约占20％～40％，氮气（N2）约占组成的0％～5％。另外，还有极少量的氢气(H2)、氧气(O2)、硫化氢(H2S)等。因为有硫化氢的存在，使得沼气中含有臭味。其本质特性和天然气极其相似。沼气属于易燃气体，所以当沼气在空气中含量为8.6～20.8％时，此时的混合气体能够产生爆炸的危险。
（二）沼气的开发和利用的意义
1、沼气生态模式技术
农村沼气生态模式是一种综合性的技术模式，它把养殖业与种植业、农村的环境保护与农村能源有机联系起来，把能源与环境技术、养殖与种植技术相结合，利用植物自然生长、动物进行转化、微生物彻底还原的方法，将农业的废弃物进行资源化再回收利用，实现了无污染循环经济，从根本上解决了农业生产中存在的养殖与种植分离，能源与环保脱离的矛盾，实现农业效益的最大化，逐步解决环境污染问题，并可提高农民的收入，改善农民的生活水平。其运行模式如下：农民将能收集到的粪便放入沼气池内进行发酵，即可产生沼气，同时生产出沼液与沼渣。农民可以使用沼气作为清洁能源使用，可以将沼液与沼渣作为肥料，应用于蔬菜、水果、粮食的产品。此后生产出来蔬菜、粮食等可以进行生猪养殖。简单说是“猪—沼—果”新型生态农业模式。
2、沼气生态模式技术是农民增收的重要途径
第一、利用沼气生态技术将农业废弃物（畜禽粪便等）变废为宝，实现废弃物的再利用。例如：沼气的使用，能够取代以前的电力照明、石油液化气等常规能源，这为农民减少了额外的支出。根据有关统计，组建一个8立方米沼气池，其年产沼气量价值等于650元左右的液化气，其用量能够满足一个3-5口家庭的日常生活用气，变相的增加了农民的收入。
第二、沼液与沼渣在农业增收中发挥着极其重要的作用。沼液与沼渣被人们称之为沼肥。其中沼液里含有大量的氮磷钾等有机元素和极其丰富的微量元素。由于这些营养元素是植物生长的必要元素，极易被农作物所吸收。另外，沼渣中所含的营养元素组成和沼液大致相同，只是其中氮磷钾的有效成分远远高于沼液，是目前天然的用于改良土壤的高效优质有机肥料。
3、推广农村沼气生态技术模式,有利于实现农业清洁生产
随着农村沼气生态技术模式的应用,农村的生产和生活环境将得到极大改善。农村沼气的逐渐推广，一定程度上缓解了农村能源短缺的危机，而且避免了人们对环境的破坏，对生态环境起到了保护作用。沼液与沼渣作为农村沼气生产过程中的中间产物，具备了生物农药的全部特征，同时含有有机肥料的所有营养元素。通过大量的研究表明，用沼液沼渣替代农用化肥，提高了农作物的亩产数量，是一种高效的、无污染的、绿色的农业肥料。不断发展沼气生态技术在农村的应用，即解决了农村的污染问题，又增进了农村能源体系的建设，有效地保障了农民的身体健康，成为建设社会主义新农村的重要一环。
（三）沼气的发展趋势
在沼气研究过程中，用户沼气池的发明可以说是最早、最系统、最全面的，同时也取得了较大的成就。经过多年的研究与实践，我国沼气池已经处于世界较先进水平。目前的研究方向是发展高效、新型沼气发酵技术，并逐步实现工业化生产。
在近期用户沼气池的研究过程中，与太阳能温室结合，成为目前较为成功的研究成果，已经在我国北方得到了广泛的推广和使用。尽管此种结合，对于沼气技术本身没有突破性进展，已经解决了由于北方温度低，造成发酵温度难以到达的问题，取得了较好的经济效益。
二、研究结果分析
（一）农作物秸秆的沼气发展
不断发展生态农业，其重点应放在农业资源的开发与综合利用上。现在农村将大量农作物秸秆直接用于取暖、做饭和烧水，不但造成了资源的浪费，也为环境造成了极大地污染。有些地区农民还将大量的秸秆置于田间或堆放于路边，不但是诱发火灾的隐患，有时还会引发交通事故。这样即对环境造成污染，又是资源的浪费。如果把这些堆放的农作物秸秆作为制作沼气的原料，则可实现农业资源开发利用，也是顺利实现生态农业的重要一环。如果运用得当，既可以使生态环境得以保护，又可以增加农民的收入。沼气综合利用所带来的综合效益和较为直接的能源效益为我们实现秸秆沼气的发展提供了较为强劲动力来源。
（二）现有的净化提纯技术
CO2、H2S和水蒸气等不可燃气体的存在使沼气热值大大降低,使沼气的燃烧并不完全。因此，天然的沼气使用范围极其有限,且效率低。一些现有的沼气产业主要将沼气应用于改良的炉灶与发动机使其产热或发电，作为能源供当地用户使用。而沼气经纯化后则可提高其成分中甲烷的相对含量,增加其热值，其本质上与天然气的特性相似,所以使得纯化后的沼气用途扩大许多。目前,车用天然气中甲烷的平均体积分数为88%左右。当前美国将纯化后的沼气应用在天然气应用的相关领域,包括将其并入管网输送成为民用气体装置、商业、工业、农业气体设备以及机动车辆燃料。因此，对沼气进行净化提纯处理可以实现沼气的高效利用。
沼气纯化过程的主要任务包括:脱除硫化氢、二氧化碳和水及其他不助燃的杂质。目前净化提纯的方法很多，主要有氧化铁脱硫法、碳酸钠吸收法、生物氧化法、活性炭法、膜分离方法等等。
1、氧化铁脱硫法
利用氧化铁法进行脱硫过程，氧化铁与硫化氢产生化学反应，沼气通过脱硫器中时间越长，流速越慢，使得硫化氢充分反映，已达到充分脱硫的目的。一般来说，脱硫剂在使用一段时间后，其硫化铁含量增加，导致脱硫效果降低，此时需要将脱硫剂接触空气，把硫置换出来，让脱硫剂在产生效果。由于氧化铁的含量丰富，价格便宜，被广泛使用。
2、碳酸钠吸收法
当碳酸钠溶液与酸性气体发生化学反应时，溶液中的酸碱度变化缓慢，是较稳定的脱硫方法。在反应过程中，H2S与CO2相比更容易被吸收，就这样沼气种的酸性气体被碳酸钠溶液吸收。此法经济、实用，做法简单。不总的是，碳酸钠会反应生成硫酸盐和重碳酸钠，使降低吸收效率。
3、生物氧化法
通过排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等将硫化氢中的硫离子生成硫单质。生物氧化法已经在世界上少数国家得到应用，但其核心的反应条件和控制方法均不够成熟，仍有待研究。
（三）针对实地考察结果分析需解决的问题及解决措施
1、降低沼气池的成本，继续研究沼气的工艺过程及沼气池所使用的新型材料。例如用户软体沼气池的发明使用，它采用了新型材料、技术及生成工艺，适用于规模化，工业化，商品化的生成模式，能够满足用户现场即装即用的要求，质量稳定，要以便于大规模推广。另外，软体沼气池能够有效吸收太阳能，具有良好的防渗效果和保温功能。
2、彻底解决秸秆出料与进料问题。及时出料，并采用先出后进的顺序，保持出入平衡。不但能够保证沼气池内部压力与养料保持稳定，而且能够将一部分抑制沼气菌存活的产物去除，确保沼气的正常产生。
3、最大程度产生沼气量，在原有温度及发酵周期的过程中，总产气量应在现有50%的基础上，提高至70%。促进剂的使用，能够是发酵微生物养分得到改善，满足自身营养要求；含有必要的微量元素促进发酵微生物的生长繁殖；使甲烷菌的生存环境变得稳定，使其新陈代谢加快。
4、在保证出气量大致相等的情况下，尽量降低发酵温度。采取措施降低能量损耗，在正常的发酵工艺不变的情况下，保证发酵装置的稳定运行，特别对寒冷地区来说显得特别重要。
在我国大力发展农村沼气建设过程中，农村沼气建设设施不但在数量上显著增加，而且从质量上发生了根本的变化。农村沼气技术在农村生态环境和农业发展中取得了卓有成效的作用，改变了农村传统的燃料方式，促进了相关领域的开拓创新。换句说法，沼气的使用价值不单单体现在使用沼气气体上，还包括沼肥等相关产品的综合使用上，怎样最大效益的发挥沼气、沼液、沼渣在农业中的作用，值得研究人员不断探索创新。
参考文献:
[1]张朝华. 农村沼气综合利用技术[J]. 农业科技与信息, 2010,(04). [2]翟勇. 中国生态农业理论与模式研究[D]. 西北农林科技大学, 2006.
[3]付磊. 沼气建设与对策研究[J]. 农业技术与装备, 2009,(24).
沼气的生产实现了农业废弃物综合利用，彻底改变了农村传统的燃料结构，既使清洁能源得到了开发利用，又使得环境得到了有效地保护。生态技术模式在农村得到大力推广，在显著提高农民收入的同时，在农药、化肥污染，控制畜禽粪便等方面发挥了积极的作用，有效地促进农村经济实现可持续发展。笔者通过多次到农村进行实地考察，并且查阅大量相关资料，总结出有关沼气净化提纯技术的方法与发展方向。阐明沼气作为燃料的巨大潜力，如何发挥沼气在日常生活中的作用，是一项值得长期探究的问题。
一、研究过程
为了能取得最能体现实际沼气利用情况的数据，我们来到浙江省台州市路桥区金清镇进行实地考察。在台州地区与金清镇农业局协作，以问卷调查的形式获取资料，同时我们又到实地对问卷结果进行了具体考察。主要考察了沼气的利用情况，涉及到农业废弃物再利用、沼液与沼渣在农业增收中发挥的作用及沼气在农业清洁生产中的作用等。事实证明，在本地区沼气的利用效果显著。
二、研究报告
（一）沼气的组成
甲烷（CH4）是沼气中的主要组成部分，约占其组成的50％～80％，二氧化碳(CO2)约占20％～40％，氮气（N2）约占组成的0％～5％。另外，还有极少量的氢气(H2)、氧气(O2)、硫化氢(H2S)等。因为有硫化氢的存在，使得沼气中含有臭味。其本质特性和天然气极其相似。沼气属于易燃气体，所以当沼气在空气中含量为8.6～20.8％时，此时的混合气体能够产生爆炸的危险。
（二）沼气的开发和利用的意义
1、沼气生态模式技术
农村沼气生态模式是一种综合性的技术模式，它把养殖业与种植业、农村的环境保护与农村能源有机联系起来，把能源与环境技术、养殖与种植技术相结合，利用植物自然生长、动物进行转化、微生物彻底还原的方法，将农业的废弃物进行资源化再回收利用，实现了无污染循环经济，从根本上解决了农业生产中存在的养殖与种植分离，能源与环保脱离的矛盾，实现农业效益的最大化，逐步解决环境污染问题，并可提高农民的收入，改善农民的生活水平。其运行模式如下：农民将能收集到的粪便放入沼气池内进行发酵，即可产生沼气，同时生产出沼液与沼渣。农民可以使用沼气作为清洁能源使用，可以将沼液与沼渣作为肥料，应用于蔬菜、水果、粮食的产品。此后生产出来蔬菜、粮食等可以进行生猪养殖。简单说是“猪—沼—果”新型生态农业模式。
2、沼气生态模式技术是农民增收的重要途径
第一、利用沼气生态技术将农业废弃物（畜禽粪便等）变废为宝，实现废弃物的再利用。例如：沼气的使用，能够取代以前的电力照明、石油液化气等常规能源，这为农民减少了额外的支出。根据有关统计，组建一个8立方米沼气池，其年产沼气量价值等于650元左右的液化气，其用量能够满足一个3-5口家庭的日常生活用气，变相的增加了农民的收入。
第二、沼液与沼渣在农业增收中发挥着极其重要的作用。沼液与沼渣被人们称之为沼肥。其中沼液里含有大量的氮磷钾等有机元素和极其丰富的微量元素。由于这些营养元素是植物生长的必要元素，极易被农作物所吸收。另外，沼渣中所含的营养元素组成和沼液大致相同，只是其中氮磷钾的有效成分远远高于沼液，是目前天然的用于改良土壤的高效优质有机肥料。
3、推广农村沼气生态技术模式,有利于实现农业清洁生产
随着农村沼气生态技术模式的应用,农村的生产和生活环境将得到极大改善。农村沼气的逐渐推广，一定程度上缓解了农村能源短缺的危机，而且避免了人们对环境的破坏，对生态环境起到了保护作用。沼液与沼渣作为农村沼气生产过程中的中间产物，具备了生物农药的全部特征，同时含有有机肥料的所有营养元素。通过大量的研究表明，用沼液沼渣替代农用化肥，提高了农作物的亩产数量，是一种高效的、无污染的、绿色的农业肥料。不断发展沼气生态技术在农村的应用，即解决了农村的污染问题，又增进了农村能源体系的建设，有效地保障了农民的身体健康，成为建设社会主义新农村的重要一环。
（三）沼气的发展趋势
在沼气研究过程中，用户沼气池的发明可以说是最早、最系统、最全面的，同时也取得了较大的成就。经过多年的研究与实践，我国沼气池已经处于世界较先进水平。目前的研究方向是发展高效、新型沼气发酵技术，并逐步实现工业化生产。
在近期用户沼气池的研究过程中，与太阳能温室结合，成为目前较为成功的研究成果，已经在我国北方得到了广泛的推广和使用。尽管此种结合，对于沼气技术本身没有突破性进展，已经解决了由于北方温度低，造成发酵温度难以到达的问题，取得了较好的经济效益。
二、研究结果分析
（一）农作物秸秆的沼气发展
不断发展生态农业，其重点应放在农业资源的开发与综合利用上。现在农村将大量农作物秸秆直接用于取暖、做饭和烧水，不但造成了资源的浪费，也为环境造成了极大地污染。有些地区农民还将大量的秸秆置于田间或堆放于路边，不但是诱发火灾的隐患，有时还会引发交通事故。这样即对环境造成污染，又是资源的浪费。如果把这些堆放的农作物秸秆作为制作沼气的原料，则可实现农业资源开发利用，也是顺利实现生态农业的重要一环。如果运用得当，既可以使生态环境得以保护，又可以增加农民的收入。沼气综合利用所带来的综合效益和较为直接的能源效益为我们实现秸秆沼气的发展提供了较为强劲动力来源。
（二）现有的净化提纯技术
CO2、H2S和水蒸气等不可燃气体的存在使沼气热值大大降低,使沼气的燃烧并不完全。因此，天然的沼气使用范围极其有限,且效率低。一些现有的沼气产业主要将沼气应用于改良的炉灶与发动机使其产热或发电，作为能源供当地用户使用。而沼气经纯化后则可提高其成分中甲烷的相对含量,增加其热值，其本质上与天然气的特性相似,所以使得纯化后的沼气用途扩大许多。目前,车用天然气中甲烷的平均体积分数为88%左右。当前美国将纯化后的沼气应用在天然气应用的相关领域,包括将其并入管网输送成为民用气体装置、商业、工业、农业气体设备以及机动车辆燃料。因此，对沼气进行净化提纯处理可以实现沼气的高效利用。
沼气纯化过程的主要任务包括:脱除硫化氢、二氧化碳和水及其他不助燃的杂质。目前净化提纯的方法很多，主要有氧化铁脱硫法、碳酸钠吸收法、生物氧化法、活性炭法、膜分离方法等等。
1、氧化铁脱硫法
利用氧化铁法进行脱硫过程，氧化铁与硫化氢产生化学反应，沼气通过脱硫器中时间越长，流速越慢，使得硫化氢充分反映，已达到充分脱硫的目的。一般来说，脱硫剂在使用一段时间后，其硫化铁含量增加，导致脱硫效果降低，此时需要将脱硫剂接触空气，把硫置换出来，让脱硫剂在产生效果。由于氧化铁的含量丰富，价格便宜，被广泛使用。
2、碳酸钠吸收法
当碳酸钠溶液与酸性气体发生化学反应时，溶液中的酸碱度变化缓慢，是较稳定的脱硫方法。在反应过程中，H2S与CO2相比更容易被吸收，就这样沼气种的酸性气体被碳酸钠溶液吸收。此法经济、实用，做法简单。不总的是，碳酸钠会反应生成硫酸盐和重碳酸钠，使降低吸收效率。
3、生物氧化法
通过排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等将硫化氢中的硫离子生成硫单质。生物氧化法已经在世界上少数国家得到应用，但其核心的反应条件和控制方法均不够成熟，仍有待研究。
（三）针对实地考察结果分析需解决的问题及解决措施
1、降低沼气池的成本，继续研究沼气的工艺过程及沼气池所使用的新型材料。例如用户软体沼气池的发明使用，它采用了新型材料、技术及生成工艺，适用于规模化，工业化，商品化的生成模式，能够满足用户现场即装即用的要求，质量稳定，要以便于大规模推广。另外，软体沼气池能够有效吸收太阳能，具有良好的防渗效果和保温功能。
2、彻底解决秸秆出料与进料问题。及时出料，并采用先出后进的顺序，保持出入平衡。不但能够保证沼气池内部压力与养料保持稳定，而且能够将一部分抑制沼气菌存活的产物去除，确保沼气的正常产生。
3、最大程度产生沼气量，在原有温度及发酵周期的过程中，总产气量应在现有50%的基础上，提高至70%。促进剂的使用，能够是发酵微生物养分得到改善，满足自身营养要求；含有必要的微量元素促进发酵微生物的生长繁殖；使甲烷菌的生存环境变得稳定，使其新陈代谢加快。
4、在保证出气量大致相等的情况下，尽量降低发酵温度。采取措施降低能量损耗，在正常的发酵工艺不变的情况下，保证发酵装置的稳定运行，特别对寒冷地区来说显得特别重要。
在我国大力发展农村沼气建设过程中，农村沼气建设设施不但在数量上显著增加，而且从质量上发生了根本的变化。农村沼气技术在农村生态环境和农业发展中取得了卓有成效的作用，改变了农村传统的燃料方式，促进了相关领域的开拓创新。换句说法，沼气的使用价值不单单体现在使用沼气气体上，还包括沼肥等相关产品的综合使用上，怎样最大效益的发挥沼气、沼液、沼渣在农业中的作用，值得研究人员不断探索创新。
参考文献:
[1]张朝华. 农村沼气综合利用技术[J]. 农业科技与信息, 2010,(04). [2]翟勇. 中国生态农业理论与模式研究[D]. 西北农林科技大学, 2006.
[3]付磊. 沼气建设与对策研究[J]. 农业技术与装备, 2009,(24).