概要:
本講義では,水環境の状態を工学的に評価・管理する場合や,上下水道などの水処理装置を設計・運転する場合に,必要となる化学,物理,微生物の基礎知識を習得する。本科の水環境工学Ⅰ及びⅡ,土木・建築実験(環境実験)で学習した水環境や水処理に関する基礎知識をさらに深く理解し,実務に応用できる専門的基礎知識を身につけることを目標とする。
授業の進め方・方法:
毎回の講義の後に演習レポートを行って,内容の理解度・到達度を評価する。前学期末試験を行う。
注意点:
試験の成績60%,平素の学習状況等(演習レポート)を40%の割合で総合的に評価する。実務に応用できる専門基礎知識として,水環境や水処理に関する化学,物理,微生物の理解の程度を試験等において評価する。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
環境化学 [1]:イオン,物質の状態変化,気体の性質(全圧と分圧)を理解する。 |
イオン,物質の状態変化,気体の性質(全圧と分圧)が理解できる。
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2週 |
〃 [2-3]:溶解度,溶液濃度,沸点と凝固点,浸透圧を理解する。 |
溶解度,溶液濃度,沸点と凝固点,浸透圧が理解できる。
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3週 |
〃 [2-3]:溶解度,溶液濃度,沸点と凝固点,浸透圧を理解する。 |
溶解度,溶液濃度,沸点と凝固点,浸透圧が理解できる。
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4週 |
〃 [4-5]:化学平衡と溶解度積,酸と塩基,緩衝溶液について理解する。 |
化学平衡と溶解度積,酸と塩基,緩衝溶液が理解できる。
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5週 |
〃 [4-5]:化学平衡と溶解度積,酸と塩基,緩衝溶液について理解する。 |
化学平衡と溶解度積,酸と塩基,緩衝溶液が理解できる。
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6週 |
〃 [6]:酸化と還元,反応速度論について理解する。 |
酸化と還元,反応速度論が理解できる。
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7週 |
環境微生物 [7-8]:酵素反応速度,拮抗阻害,代謝と自由エネルギーについて理解する。 |
酵素反応速度,拮抗阻害,代謝と自由エネルギーが理解できる。
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8週 |
環境微生物 [7-8]:酵素反応速度,拮抗阻害,代謝と自由エネルギーについて理解する。 |
酵素反応速度,拮抗阻害,代謝と自由エネルギーが理解できる。
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2ndQ |
9週 |
〃 [9-10]:微生物の増殖過程,比増殖速度,増殖収率について理解する。 |
微生物の増殖過程,比増殖速度,増殖収率が理解できる。
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10週 |
〃 [9-10]:微生物の増殖過程,比増殖速度,増殖収率について理解する。 |
微生物の増殖過程,比増殖速度,増殖収率が理解できる。
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11週 |
環境物理 [11-12]:総括酸素移動容量係数,反応槽内の液体混合特性について理解する。 |
総括酸素移動容量係数,反応槽内の液体混合特性が理解できる。
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12週 |
環境物理 [11-12]:総括酸素移動容量係数,反応槽内の液体混合特性について理解する。 |
総括酸素移動容量係数,反応槽内の液体混合特性が理解できる。
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13週 |
〃 [13-15]:凝集,沈殿,ろ過,活性炭吸着理論,イオン交換,膜分離を理解する。 毎回の講義の後に演習レポートを行って,内容の理解度・到達度を評価する。
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凝集,沈殿,ろ過,活性炭吸着理論,イオン交換,膜分離が理解できる。
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14週 |
〃 [13-15]:凝集,沈殿,ろ過,活性炭吸着理論,イオン交換,膜分離を理解する。 毎回の講義の後に演習レポートを行って,内容の理解度・到達度を評価する。
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凝集,沈殿,ろ過,活性炭吸着理論,イオン交換,膜分離が理解できる。
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15週 |
〃 [13-15]:凝集,沈殿,ろ過,活性炭吸着理論,イオン交換,膜分離を理解する。 毎回の講義の後に演習レポートを行って,内容の理解度・到達度を評価する。
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凝集,沈殿,ろ過,活性炭吸着理論,イオン交換,膜分離が理解できる。
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16週 |
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分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
基礎的能力 | 自然科学 | 化学(一般) | 化学(一般) | 水の状態変化が説明できる。 | 2 | 前1 |
ボイルの法則、シャルルの法則、ボイル-シャルルの法則を説明でき、必要な計算ができる。 | 3 | 前1 |
気体の状態方程式を説明でき、気体の状態方程式を使った計算ができる。 | 3 | 前1 |
原子のイオン化について説明できる。 | 2 | 前1 |
イオン式とイオンの名称を説明できる。 | 2 | 前1 |
イオン結合について説明できる。 | 2 | 前1 |
共有結合について説明できる。 | 2 | 前1 |
自由電子と金属結合がどのようなものか説明できる。 | 2 | 前1 |
気体の体積と物質量の関係を説明できる。 | 3 | 前1 |
化学反応を反応物、生成物、係数を理解して組み立てることができる。 | 3 | 前4,前5 |
化学反応を用いて化学量論的な計算ができる。 | 3 | 前4,前5 |
質量パーセント濃度の説明ができ、質量パーセント濃度の計算ができる。 | 3 | 前2,前3 |
モル濃度の説明ができ、モル濃度の計算ができる。 | 3 | 前2,前3 |
酸・塩基の定義(ブレンステッドまで)を説明できる。 | 2 | 前4,前5 |
電離度から酸・塩基の強弱を説明できる。 | 2 | 前4,前5 |
pHを説明でき、pHから水素イオン濃度を計算できる。また、水素イオン濃度をpHに変換できる。 | 3 | 前4,前5 |
中和反応がどのような反応であるか説明できる。また、中和滴定の計算ができる。 | 3 | 前4,前5 |
酸化還元反応について説明できる。 | 2 | 前6 |
イオン化傾向について説明できる。 | 2 | 前13 |
金属の反応性についてイオン化傾向に基づき説明できる。 | 2 | 前14 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 建設系分野 | 環境 | 水質指標を説明できる。 | 3 | 前2,前3 |
水道施設(取水・導水・浄水・送水・配水・給水等)を理解している。 | 2 | 前13,前14,前15 |
浄水の単位操作(凝集・沈澱凝集等)を理解している。 | 3 | 前13,前14,前15 |
浄水の単位操作(濾過・殺菌等)を理解している。 | 3 | 前13,前14,前15 |
生物学的排水処理の基礎(好気的処理)を説明できる。 | 2 | 前11 |
下水処理施設の設計を理解き、かつ計算できる。 | 3 | 前11 |
溶解度について理解している。 | 2 | 前2 |
化学平衡について理解している。 | 2 | 前4 |
反応速度について理解している。 | 2 | 前6,前7,前8 |
反応速度を理解し、計算ができる。 | 3 | 前6,前7,前8 |
微生物の定義(分類、構造、機能等)を理解している。 | 2 | 前9,前10 |
物質循環と微生物の関係を説明できる。 | 2 | 前9,前10 |
エネルギー獲得機構を理解している。 | 2 | 前9,前10 |
増殖速度、収率を理解している。 | 3 | 前9,前10 |
酵素反応速度を理解している。 | 3 | 前9,前10 |
自由エネルギーを理解している。 | 2 | 前9,前10 |