時間:2022-05-16 21:57:30
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇化學工程論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
1.1建立數學模型
工程上的計算是以函數,尤其是數值函數為基礎的。所謂數值函數就是說在函數的定義域中每一點x就可得位移的f{x}值,此值成為f在x處的值。例如,如何表示空氣的cp{T,P}函數?我們可以利用計算機,輸入程序,就會得到很精確的結果。除了上述問題,還有很多化學工程的數據處理的過程模擬,如:非線性方程求解、線性方程組的迭代求解、常微分方程數值解、偏微分方程數值解等等,都是先建立一個數學模型,然后帶入計算機,最終得出一系列結果的。
1.2Office軟件在化學工程中的應用
隨著計算機的普及,越來越多的人把原本紙上的工作轉移到計算機中去了。化學工程學科需要處理大批文檔工作。譬如,化工論文的書寫、化工文獻的編輯、化工產品的說明,這些文檔中常常會有大量的圖表、公式、特殊符號,會話費人們大量的精力和時間,進而影響新信息的及時傳播。有了Office中的Word軟件,處理上述問題就方便多了。Word軟件能夠比較輕松地輸入各種文檔,還可以對文檔進行多種編輯處理。編輯化工論文時經常用到的功能如:
(1)改變字體大小。
(2)隨意設定版面。
(3)利繪圖工具繪制實驗流程圖,并修改。
(4)利用公式編輯器編輯數學公式及化學反應式。
(5)可插入表格及頁碼。
(6)復制和刪除方便。Excel工具的強大的分析數據功能可以將數據進行統計,然后將其規律性地展示出來。在處理化工數據時,我們可以利用Excel工具進行求平均值、自編公式計算等。
1.3Origin在化學工程數據處理中的應用
Origin是具有較強功能的實驗數據處理軟件。可利用Origin進行圖形生成,我們可以在軟件中輸入實驗后得到的數據,通過軟件得到實驗數據曲線圖。為利用Origin工具繪制的實驗數據圖。通過圖形或曲線,可以清晰明了地把大數據展示給他人,并從中發現數據之間的規律,以便更好地進行實驗。
2結語
本科專業模塊化人才培養方案改革自2012年本科合格評估以來,欽州學院化學化丁.學院依據辦學定位,圍繞學生知識應用能力、實踐和創新能力,全方位、系統地進行了教學改革。
(一)模塊化人才培養方案改革的基本步驟及結果
1.修訂人才培養目標我們將化學T程與工藝專業新的人才培養目標修訂為本專業培養具有高度社會責任感和職業道德素養的化學化工類高素質應用型人才,所培養的人才不僅能夠適應北部灣區域化工類產業發展的需要,而且能夠服務廣西、輻射東盟,為大化工產業的發展提供保障;所培養人才是掌握化學工程與工藝專業的基本理論知識,具備一定的實踐技能、創新能力和繼續學習能力的應用型人才,能夠滿足北部灣經濟區包括石油化工、精細化工、無機化工、有機化工、煤化工、教育科研等領域發展對專業人才的要求。畢業生可以在這些領域從事工業生產、生產技術改進、技術開發、工程設計及管理、教育科研等工作。
2.確定培養規格與要求
(1)素質要求。本專業學生要具有較高的思想覺悟和道德意識;具有較強的化工實驗技能、工程設計方法、丁?程實踐等專業素質;具有較強的運用化學工程與工藝知識和技能綜合解決專業問題的能力;具有較強的適應能力和團隊合作精神;具有較強的自學和知識更新能力,能夠運用現代信息技術實現自我發展。
(2)知識體系。掌握大學英語、計算機基礎等公共基礎知識;掌握高等數學、大學物理、工程制圖、無機化學、有機化學等專業基礎知識;掌握化工原理、化工熱力學、化學反應工程等專業核心知識;掌握石油煉制工程、化工儀表及自動化、化工工藝學、精細有機合成及工藝學、化工分離工程、化工設計、工程制圖等從事石油煉制、石油化工、精細化工等化工行業所需的專業知識;了解環保法規、勞動安全保護以及職業健康等知識。
(3)能力要求。具有較強的綜合素質、較強的專業綜合素質,掌握工程設計方法、工程實踐等實踐技能;具備石油煉制、石油化工、精細化工等行業生產所需的綜合實踐能力;具備較高的綜合素養和實踐能力,能夠綜合運用所學知識和技能解決實際問題;對新產品、新工藝、新技術和新設備具有一定的研究設計能力。
3.將培養規格與要求分解為能力要素化學工程與工藝專業能力要素分解與實現途徑。
4.將知識點及知識點應用組合成模塊根據新修訂的專業培養目標,我們突破現有學科分類的條框,打破原有的課程體系,從學生能力培養要求出發,統籌規劃學生的知識、能力、素質培養體系,將能力培養貫穿于各教學環節的始終,設計出合理的課程模塊,建立以能力為導向的應用型人才培養教學體系。分別設計出公共基礎模塊、專業基礎模塊、專業核心模塊、專業拓展模塊和綜合運用模塊。針對能力培養目標,利用這些設計出來的課程模塊,將教學課程內容進行重組,使教學形式多樣化,實現了對原有課程的整合優化,構建了化學工程與工藝專業應用型人才培養的模塊化課程體系。
(二)模塊化人才培養方案改革的實施概況自2012年以來,我們按照先改先試、邊改邊試、邊總結邊試、邊試邊推廣的基本策略,依托“化學工藝廣西高校重點學科”“北部灣石油天然氣資源有效利用廣西高校重點實驗室”和“化學工程與工藝省級特色專業及課程一體化建設項目”,先在化學工程與工藝(石油化工)廣西高校特色專業試行模塊化教學改革,并在2013級本科生教學中實際應用,然后逐步向油氣儲運工程專業輻射。
(三)模塊化人才培養方案改革實施的初步效果化學工程與工藝專業實施模塊化人才培養方案改革后,其在應用轉型發展和應用型人才培養方面初步顯現出良好的效果,具體表現為:一是初步解決了舊有人才培養方案應用型人才培養目標不明確的問題,二是初步解決了如何增強學生運用知識解決實際問題的能力的問題,三是初步解決了校企、校地合作與產學研不夠深人的問題,四是初步解決了教師教學與學生學習相脫節的問題,五是初步解決了學生個性化發展和因材施教不能協調發展的問題。
二、化學工程與工藝本科專業模塊化人才培養方案改革的思考
(一)總體評價
1.理念和目標定位明確欽州學院提出“主動服務北部灣經濟社會發展,重點建設涉海類學科專業及臨海工業的學科,為北部灣經濟開放開發培養髙質量應用型人才”的人才培養理念以及確定“以社會需求為導向,以服務區域經濟社會發展為宗旨,把學校建成適應1K域經濟社會發展特別是廣西北部灣經濟IS:發展需要的,特色鮮明的多科性、區域性教學型大學”發展目標定位,已貫徹在化學工程與工藝專業人才培養方案中。
2.培養目標和人才規格基本符合社會經濟發展對化工類人才素質的要求化學工程與工藝專業人才培養方案是依據該專業所對應的工作崗位確定其能力要素,并認真分析培養各種能力所需的路徑和不同的課程模塊,確定了不同能力、素質要素和模塊課程對應表,通過不同的模塊課程教學實現相應的能力和素質的養成。
3.實踐學分比例顯著提高,體現了應用型人才培養的要求化學工程與工藝專業實踐教學學時(含課內實踐和集中實踐性教學)占總學時比例33.9%,實踐教學學分占總學分比例42.5%,體現了應用型人才培養的特點。
4.實踐教學環節貫穿全程,體現了應用型人才培養的基本規律應用型人才培養重在應用能力和實踐能力的培養,而這些能力的培養需要長期、不間斷的訓練。化學工程與工藝專業人才培養方案中安排了不間斷、持續的專業實踐能力的訓練,難能可貴。
(二)值得思考的問題
1.課程設置與人才培養目標、人才培養規格一致性的問題課程設置應根據培養目標和人才規格,通過課程教學達到預設的人才素質要求和實現培養目標。如“培養規格和要求”中有“能從事教育科研領域工作”的描述,但無相關課程。
2.學分計算標準不統一,易導致教學任務不均衡(1)不同課程學分對應的課時不同。有16課時,如有機化學;也有17課時,如化工熱力學;個別的有36課時,如大學體育。(2)實踐教學每周對應的學分差異更大。專業見習4周1學分,專業實習8周5學分,畢業論文設計14周14學分。學分是計算學生學習量的單位,也是計算教師工作量的單位。同一個專業的學分折算學時(課時)的標準應統一,便于平衡學生學習量和教師工作量的分配。
3.沒有足夠的自主學習和選修課程,彈性學制學業難以操作實行學分制的重要目的之一就是滿足學生個性化學習需要,允許學生選學不同的課程,允許學生提前或滯后畢業。要想提前畢業就必須給學生創造提前修滿學分的機會,但現在的方案設計顯然做不到讓學生提前畢業。必須有相當量的自主學習和選修課程,開放教學時空,如假期課程、網絡課程、競賽學分、職業證書學分、自主申請畢業論文開題與答辯等。
三、結語
明確網站的建設目的是進行網站設計和制作的開始。化工實驗中心網站是化工實驗中心展示、輻射、共享、對外服務、對內管理的重要平臺,其建設宗旨是在“服務教學質量工程和研究型人才培養需要”的基本思想指導下,借助計算機網絡和多媒體技術的優勢,打造了功能齊全、教學效果突出的網絡教學平臺,實現網絡化教學、輔導、預習、虛擬仿真以及網絡選課、網絡查詢、網絡管理等先進的實驗教學系統,達到拓展教學時空,優化教學體系,教學資源共享的目的。在后續網站的設計和制作過程中要緊密圍繞化工實驗中心網站目的,不能偏離主題,做無用功。
2網站構架的搭建
確定了網站建設的目的后,就要根據網站目的建立網站的大構架。一般而言,網站框架包括一些標準的內容,包括首頁、簡介、新聞動態、產品展示、在線留言、聯系我們等。在搭建前,首先瀏覽國家級以及各省市級實驗教學示范中心的網站,調研學習。在結合其它網站優點以及本校化工實驗中心的特色下,詳細地列出該中心網站需要的模塊,并根據模塊對網站構架進行設計,頁面構架完成后盡可能不要改動,避免對先前內容產生影響,甚至破壞網站。確立了大框架,網站的主體部分也就確立了。
3制作網站相關素材的準備
這是制作網站最大的準備工作,包括實驗教學相關素材以及網站設計相關素材的準備。實驗教學相關素材,包括師資隊伍人員介紹,設備儀器相關參數以及圖片的收集與整理,實驗講義、課件、題庫以及視頻的準備、規范,獲獎證書的集中與拍照,規章制度等。該環節設計的素材多,任務量大。要先作統一安排,把大工作切分成很多小任務,具體每項任務都下達到相關老師,規定好上交時間。收集完材料要對格式進行規范、校對,不合格的要重新反饋修改,如此反復,直到所有素材都分門別類得準備好。網站設計相關素材的準備,主要是網站上顯示的各種圖片等,相關素材要準備幾個方案,以便統一討論選出最優方案。
4網站域名與網站掛靠問題的溝通
1)了解發酵過程與雙極膜電滲析集成的基本理論。2)熟悉發酵罐與雙極膜電滲析的基本操作。3)研究發酵過程與雙極膜電滲析集成操作的最佳條件。
2實驗原理
在發酵生產乳酸的過程中,乳酸的不斷產生會造成發酵液的pH不斷下降。pH過低會影響發酵液中乳酸菌種的活性,甚至造成乳酸菌種死亡,直接影響發酵過程的效率。傳統的乳酸提取工藝如圖1左圖所示,是在發酵液中投加生石灰或碳酸鈣來中和產生的乳酸,以維持發酵液的pH在中性范圍。由于發酵液中加入的生石灰或碳酸鈣會產生大量難以有效處理的硫酸鈣副產物,不符合現代化學工業綠色化和環境化的理念。乳酸發酵的現代生產工藝流程見圖1右圖,整個工藝流程包含了發酵、脫色、超濾、雙極膜電滲析等過程。結合上述工藝流程,實驗室相應開設出乳酸發酵實驗、發酵液預處理———超濾和脫色實驗、乳酸鹽轉化為乳酸———雙極膜電滲析實驗以及發酵過程與雙極膜電滲析集成操作實驗。本文重點介紹將發酵過程與雙極膜電滲析進行集成操作的實驗內容。對經過預處理的(脫色和超濾后的)發酵液進行雙極膜電滲析,得到乳酸;同時將雙極膜電滲析產生的堿用于發酵過程的pH調節。從而實現了在提取回收乳酸產品的同時,又能進行乳酸的發酵生產。實驗中的乳酸發酵和雙極膜電滲析是一個集成過程,而不是連續操作的過程。雙極膜電滲析的原理如圖2所示。圖2中的雙極膜電滲析是用雙極膜代替普通電滲析的部分陰、陽膜或者在普通電滲析的陰、陽膜之間加上雙極膜構成的。雙極膜電滲析的最基本應用是在反向偏向電壓下產生水解離生成H+和OH-,分別與鹽陰離子(X-)、鹽陽離子(M+)結合生產酸(HX)和堿(MOH)。從而在集成操作的過程中,實現了在將乳酸鹽轉化為乳酸的同時,可以生成堿液(乳酸鹽為MX,可以產生堿液MOH)。在提取乳酸的同時,將副產物(堿液MOH)返回至發酵過程,對發酵液進行pH調節,使副產物得到再次利用,從而實現了新型化工生產追求的過程集成性和高效性,并減少了原料或產品的周轉過程。
3實驗材料、儀器和試劑
3.1實驗試劑乳酸發酵菌種:植物乳桿菌;發酵液500mL;電極室用水:0.3mol/L的Na2SO4溶液1000mL(陰極室和陽極室各500mL);酸室和堿室為蒸餾水。發酵培養基每升含:蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母粉5g、葡萄糖50g、乙酸鈉2g、檸檬酸二胺2g、吐溫-801g、磷酸氫二鉀2g、七水硫酸鎂0.2g、一水硫酸錳0.05g。
3.2實驗儀器恒溫振蕩器、高壓蒸汽滅菌鍋、發酵罐、干燥箱、電子天平、pH計、生物傳感分析儀、分光光度計、冰柜。其他常規實驗器皿:燒杯、量筒、玻璃棒、酒精燈、接種環、培養皿、移液管等。直流穩壓電源;明道式電滲析膜堆一套,外配容量為1000mL的燒杯5只,硅膠管(約0.5m)10根;小型潛水泵5個。按照圖3,通過發酵罐控制主機箱上的蠕動泵,將雙極膜電滲析的堿液隔室與發酵罐進行連接。為了降低發酵罐中染雜菌的風險,必須對連接的管子進行滅菌操作。發酵罐內由pH計進行實時監測,當pH低于設定值時,由蠕動泵自動將雙極膜電滲析的堿液隔室中的堿液泵入發酵罐進行調節。由于軟管內是強堿環境,故堿液室與發酵罐之間的連接管不需要進行滅菌操作。
4實驗步驟
4.1雙極膜電滲析的準備(1)組裝膜堆:按“陽極板—隔板—雙極膜—隔板—陰膜—隔板—陽膜—隔板—雙極膜—陰極板”順序組裝膜堆,用長螺桿釘壓緊膜堆。為了確保裝置的嚴密性,應使隔板之間的墊圈厚度不超過墊圈槽,并使雙極膜的陽膜側朝向陰極板。此外,在用螺釘壓緊裝置時,應注意均勻用力,以防止裝置變形甚至斷裂。(2)連接設備:在隔板出口分別連接出水管和進水管。將進水管與外置燒杯中的潛水泵出口連接,將出水管的出口端連接到燒杯中,以確保循環通路暢通。(3)注入料液和電極水:在鹽室中注入料液,在極室中注入電極水,在酸室和堿室中注入蒸餾水,此過程應保證料液淹沒潛水泵。對于雙極膜電滲析,應在實驗結束后將各個隔室、燒杯和潛水泵內的料液或電解質溶液清洗干凈。若長期不用,應將裝置拆卸還原,并確保各組件干燥和清潔。
4.2發酵過程的準備(1)種子培養基的培養:配制一定量的種子培養基,并在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌。滅菌條件為:121℃,20min。待培養基冷卻至室溫后,取新鮮斜面菌種,接入種子培養基中,在轉速為150r/min的搖床中培養24h,溫度恒定在37℃。(2)發酵罐滅菌:將配制好的發酵培養基加入到發酵罐中,此處應注意體積不能超過發酵罐總體積的2/3。然后將發酵罐和培養基一起放入滅菌鍋中進行滅菌。(3)火焰接種法:先用醫用酒精擦拭接種口;在火圈中加入酒精,點燃后套在接種口上;關小空氣進氣閥,調節進風,降低罐壓,打開接種口蓋;在火焰范圍內打開種子培養基的瓶塞,在火焰上燒灼幾秒鐘后,迅速將種子液倒入發酵罐中;在火焰上燒灼接種口蓋子數秒后,迅速蓋好接種口蓋,關閉空氣進氣閥。(4)發酵培養:接種結束后,對發酵培養過程的各項參數進行設定,開始培養。發酵過程中要打開冷凝器水閥。具體操作參數:轉速為150r/min;溫度為37℃;pH為6.7。
4.3發酵罐與雙極膜電滲析集成操作過程的監測在集成操作過程中,要對發酵罐和雙極膜電滲析同時進行監測,防止任一方出現問題導致集成操作失敗。發酵過程:①通過發酵罐的主機控制發酵的pH條件、溶氧濃度和實驗溫度。每1h記錄pH、溫度和溶氧濃度,通過數據判斷發酵過程是否正常;②每4h測量殘余葡萄糖的量、生物量和乳酸的生成量,以判斷細菌的生長情況和乳酸的生成情況。雙極膜電滲析過程:①雙極膜電滲析過程調整穩壓電源的電壓和電流值來控制實驗條件,每1h記錄電壓、電流。②每4h測量酸室中的乳酸濃度、堿室濃度和堿室堿液體積。
5分析方法
5.1葡萄糖和乳酸的測量在發酵過程中,要間斷地取樣進行監測。發酵液中含有有機酸鹽、無機鹽、菌絲體、蛋白質、脂肪和糖類等。雙極膜電滲析過程的料液是經過超濾和脫色之后的發酵液,主要成分為有機酸鹽(主要為乳酸鹽)和無機鹽類物質。實驗中使用生物傳感分析儀獲得葡萄糖和乳酸含量。
5.2生物量的測量在發酵過程中,要及時監測乳酸菌的生長情況。取樣后,用0.3mol/L的稀鹽酸溶液稀釋,目的是消除一些沉淀性鹽的影響。在波長為600nm處,測量吸光度。
6實驗注意事項
化學工程技術支持著化工工業的前進與發展,化學工程技術從理論到實驗,再到實踐,最后投入生產成品,是必不可少的一個環節。然而,從實驗室到工業生產,特別是大規模的生產,需要解決裝置的放大問題,其直接影響企業工業生產規模的擴大及經濟利益的增加,裝置放大可以節省資金,減少不必要的消耗,節省勞動力。但是要考慮到,裝置放大過程中,物流的一系列物理過程的相關條件很可能改變,達到的某些指標通常低于實驗室的小型技術設備產生的結果。這種起源于放大過程的效應被籠統稱為“放大效應”,包含很多已知及未知物理因素的影響。現代化工對于一套裝置一年的產量,一般情況下按照目前的工業生產規模可以達到大于或者等于數十萬噸,大規模的生產使其面臨工程方面的問題,且在指標方面也有所降低,這對于工業而言會造成較大的資金損失。化學工程技術的進步,主要體現在新產品及工藝的不斷創造,而這些都需要借助化工工業,除此之外,還需合理的經濟和技術。就上述情況而言,凡是關于工業化的東西,一般情況下都歸屬于化學工程的研究范疇。在日常生活中,化學工程無處不在。如:煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質,需要經過嚴格的處理,才能對外排放,以防污染生態環境。在實驗室達到要求后,要在工業規模中實現大量煙氣的凈化,就必須考慮大規模凈化的經濟性和可行性,要考慮的問題與實驗室研究不同。又如,化工工業生產中,要求以十分純凈的產品為原料,對實驗室操作來說,這比較容易達到。對大型生產裝置的要求是,消耗低而且經濟方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2化學工程技術的研究對象及復雜性
化學工程是以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化學工業中的物理變化和化學變化過程及其有關機理和設備的共性規律,并將之應用于化工裝置的開發、設計、操作、控制、管理、強化以及自動化等過程中,在化工工藝與化工設備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術學科。一般情況下,化學工程的對象的情況較為復雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復雜特點,包括化學與物理,而且兩者經常發生,彼此影響。其次,物系方面較為復雜,流體與固體,或者兼而有之。流體特質變化較大,如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后,物系流動時邊界復雜,由于設備的形狀較為多樣,而且其在填充物方面的形狀也不正常,如催化劑、填料等,使得設備在流動邊界方面的設置較為復雜而且在確定方面不準確。
3化工工業的現狀及發展
目前從形式上看,現代的化學工業經歷了單元操作和傳遞原理與化學反應這兩個發展階段,正準備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復雜以及生產產品款式較多,造成排放物復雜、量多及危害大,因此,目前化工工業應重點關注污染問題。與此同時,在加工、貯存、運用或者處理化工產品時應防止操作對環境生態以及人類健康造成危害。在化工生產中應遵循國家可持續發展戰略,制定正確的方案。隨著我們國家科學技術的快速發展,各行各業進行生產都要接觸化學工藝,涉及制藥、石油、材料、能源等行業的發展和污染問題,這都是現代化學工業需要面對的問題。目前,我國的化學工業經過了半個世紀的發展,已經形成了門類比較齊全,品種大體配套并基本可以滿足國內需要的化學工業體系。2001年全國國有及規模以上非國有企業的石油加工工業和化學工業總產值達到10990.6億元人民幣,占全國工業總產值的9.8%,實現利稅747.8億元,石油和化學工業企業13765個,資產總額13344.2億元。我國化學工業獲得長足進步的同時,環境保護工作也不斷得到加強。但是化學工業在實施可持續發展戰略過程中,仍存在不少問題和障礙,嚴重制約著我國化學工業的發展。
4二者的發展探究
超臨界流體就是指在某一溫度和壓力下,處于液體到氣體中間狀態的流體。它的密度與液體密度相當,而粘度又和氣體相似,其擴散的能力在液體和氣體之間,大概相當于液體擴散能力的10-100倍。所以它既具有液體的高溶解能力,又能擁有氣體的高擴散能力和壓縮性。我們就利用超臨界流體的這些特性,用于我們的化學生產。像這樣的技術我們就把它稱為超臨界流體技術(SCF)。超臨界流體技術一般是控制溫度和壓力的條件下,或者加入其他物資的情況下改變體系的傳質系數、傳熱系數及化學反應特征的,這能更加高效清潔地進行化學生產,有的在超臨界的狀態下能節省能耗,所以超臨界流體技術也被稱為超級綠色化學技術。超臨界液體技術(SCF)現在廣泛應用到了材料制備中。早在上世紀九十年代該技術就已經開始應用,把二氧化碳制備成超臨界的狀態,以它為介質來制取特氟龍;還有聚丙烯工藝中也應用了SCF技術,利用丙烷的特點來做稀釋劑,該技術也是做PE的升級版。當下,超臨界流體技術則更多地應用在了高分子材料,復合材料,不易粉碎的無機物材料,以及提取不太容易溶解在單一超臨界液體中的有機物。現在應用的超臨界流體技術的方法主要有一下幾種:1、快速膨脹法,該方法主要用于固體顆粒狀的物質的制備;2、壓縮抗溶劑發,主要用于制備微孔、微球類的物質,所以在藥物分子及聚合物共沉上應用較多,也較成熟;3、抗溶劑法,通常該方法會應用在制備爆炸性物質和不溶于單一超臨界流體的有機物上等。除了以上在制備材料方面的突出貢獻,超臨界流體技術還在分析化學中大展拳腳。它與色譜技術相結合,能在色譜研究中得到比氣象色譜更高效,比液相色譜更精準的超臨界流體色譜。更由于它的高效和低成本使得超臨界流體技術在石油化工、環境保護還有醫藥化學等多個領域得到廣泛使用。
2綠色化學反應技術的應用
綠色化學指用化學的技術和方法,再結合其他學科的知識來減少或者消除化學對于人類的危害、社會的危害以及環境的危害。從源頭的原材料開始,到生產過程中的試劑和介質還有催化劑,到最后的產物及副產物都要求綠色、環保、無毒害,還有就是“原子經濟性”的“零排放”。像在綠色無毒原料控制方面,石油化工原料就可以改變成生物原料的。制作尼龍可以不用含苯的石油化工原料,改成生物原料,生物原料的淀粉及纖維素等在酶催化反映下也能形成己二酸,這樣一樣可以制作尼龍,而且對人體和環境都危害極小。再比如在反應過程中對介質、溶劑等的控制,也要求無毒無害,在有機反應中水就是很好的溶劑,不僅對環境無害還能節省到有機反應中的官能團的保護還有去保護等環節,所以也省工藝省時間了。還有反應中用的綠色催化劑,綠色催化劑能更加正對性,更加高效地參與化學反應,并且得到的副產物少。在有機合成反應中,綠色催化劑的應用顯得尤為重要。像不對稱合成反應中,催化劑不僅為化學農藥和精細化工提供反應需要的中間體,有的還能為反應提供綠色的合成技術。比如酶催化反應、氫酯化反應、還有不對稱酮反應等。
3化學工程中的傳熱研究
化學反應中傳熱的研究是化學工程的重要內容,因為它嚴重影響著一個反應的能耗,反應的進程等。在微細尺度傳熱研究中,由于尺度微細,原有的傳熱假設及會發生變化,其流動還有傳入的規律也會發生變化。目前在納米、微米、集成電子設備還有微型熱管領域中該傳熱研究交深入,取得了較不錯的成果。而我們在改進傳熱工藝和設備上也做足了研究,為了提高傳熱效率,我們可以改進設備的性能,使其持續對外傳熱的能力提高,改變里面的傳熱材料和工藝的設計來實現傳熱的效率。然而我們現在投入很多精力的滴狀冷凝技術的研究還沒能取得很好的成果。由于我們不能在維持物質在滴狀的時候冷凝,同時冷凝表面壽命延長,所以目前這個難題還很難突破。還有就是我們在計算沸騰時的傳熱存在很多弊端,復雜的沸騰狀態不適用目前所有的傳熱計算方式,就研究沸騰傳熱的計算方法也是一大塊難題的,所以就滴狀傳熱技術的研究也將會是我們傳熱研究領域的一個重要課題,如果該研究獲得進展必將改變現在很多的化學生產工藝形式,將會帶領化學生產進入一個新的時代。
4結語
當代化學工業對化學化工類人才的培養提出了更高的要求。如何培養基礎理論知識扎實、工作適應性強、具有創新能力的人才,是綜合性大學化學化工教學改革面臨的重要課題。目前,綜合性大學化學與應用化學專業每年都有相當一部分畢業生進入化學、化工和制藥等企事業單位業從事研究開發或工程技術工作,這種趨勢還會隨著創新性國家的建設而逐年增長。化學工程基礎是綜合性大學化學專業的專業基礎課,也是唯一的一門工程技術類課程,該課程的教學改革與實踐對于理工學科交叉與學生綜合素質的培養是綜合性大學化學與應用化學專業其他課程所不能替代的。在充分發揮綜合性大學基礎理論研究優勢的同時,通過對理科專業化學工程基礎課程教學內容的更新、充實和調整,為化工類企事業單位培養和造就具有開拓創新精神、勝任科學研究與工程技術工作、適應性強的化學化工專業人才。
二、教學內容與教學方法的優化
以創新教育思想為指導,研究改革化學工程基礎課程教學內容和教學方法,建立培養學生創新能力的化學工程基礎課程內容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程(“三傳一反”)仍將是化學工程基礎教學的核心內容,應不斷充實更新才能反映學科發展現狀和適應社會經濟需求。化學和化學工程學是支撐物質轉化相關工業的學科,前者研究分子之間發生反應的可能性、必要的條件和產物的結構,后者研究物質的流動、質能傳遞及其對反應過程與產物的影響。
1.優化更新教學內容,反映體現學科發展與技術進步。化學工程基礎作為理科化學專業的工程技術課程,其教學內容除了動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程以外,還應當及時反映和體現學科的發展與技術進步。根據授課學時,突出教學重點,優化教學計劃,精選教學內容。以化學工程學的基本觀點、基本原理和基本方法為核心,結合典型化工過程,理論聯系實際,使學生在有限的教學學時內,掌握本門課程的基本知識,熟悉研究與應用對象,為今后從事化學化工專業技術工作打下堅實基礎。在其他科學技術的帶動和社會需求的推動下,化工分離技術近年來取得了很大進步。新技術不斷涌現,膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學中,有意識地加入這些內容,便于學生從課堂上了解新的科學知識,拓寬學術視野。
2.引導學生建立工程技術與技術經濟觀點,提高學生綜合素質。科學與技術的交叉和滲透,要求我們培養的學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識,還要學會運用所學的理論解決工程實際問題。綜合性大學理科化學專業的學生基礎理論知識比較扎實,在課堂教學中,我們根據教學內容,結合工程實際,啟發學生從工程實際問題出發,強調工程實際的特點,突出工程實踐的技術經濟問題,灌輸學生節能減排與綠色環保的理念,訓練學生綜合運用數學、物理與化學等多學科知識,綜合分析化工單元操作與工業裝置中涉及的復雜問題,培養學生的工程技術思維方法與工程設計等綜合素質。
3.改進教學方法,提高教學效率。化學工程基礎課程的課堂教學內容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學化學專業的學生一般沒有見過真實的化工設備,對化工廠與化工設備和裝置缺乏感性認識,通過多媒體教學技術和傳統課堂教學方法,可以促進學生感知與思維、理論與實踐的結合,提高學生對化學工程基礎的學習興趣,激發他們的學習熱情,使他們由不熟悉、不了解化工企業與裝置轉變為喜歡應用學科、樂于進入與應用密切相關的教師實驗室開展業余科研。為此,我們一方面利用多媒體的優點,在課堂教學中放映一些設備的實物圖像。另一方面,在有關課程中增加了實習參觀環節,組織學生到石油化工廠、有機化工廠和精細化工廠等企業參觀實習,增強學生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設備的感性認識。
三、教學團隊與課程體系的建設
以先進的教學理念為先導,以高水平的教學團隊為根本,以科學的課程新體系為核心,以優良的規劃教材為保障,強化教學團隊的建設,使所有主講教師成為教學改革的高水平運動員和創新教育的優秀教練員。
1.建設高水平教學團隊。從事課堂和實驗教學的主講教師也要承擔高水平的科研項目,提高教師的科研水平。我們承擔“化學工程基礎”的主講教師都具有教授職稱并擔任博士生導師,承擔了一些科學研究項目。同時,也積極思考和實踐課程的教學改革,奠定了學生創新能力培養的堅實基礎。沒有高水平的教學團隊,不可能進行教學改革的實踐,更不可能培養出具有創新精神的學生。