时间:2023-10-17 10:52:39
序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇化学工程研究范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!
1.2新的分离技术。随着世界各国经济的快速增长,原有的分离技术已经无法满足现代化学生产的需要,只能够进行深层次的探讨创新。所以,国内外一起合作共同研究除了大量的新分离技术。由于这些新的分离技术刚刚研究出来,刚刚投入到化学生产中,所以不是很完善,还存在着许多的问题。这项研究的相关分子蒸馏在理论上的探讨比较少,也没有深入研究、设计刮模式分子蒸馏器。但是随着时代的发展,信息技术与科学技术的进步,分离技术在实际应用的过程中得到了极大的改善,取得了显著的成果。后来,逐渐将信息技术融合到了分离技术当中,产生膜分离技术、超临界分离技术、超声提取等先进的新型分离技术。
1.3超临界化学反应技术。超临界化学反应技术是随着绿色化学的发展而产生的,是一种以超临界流体作为化学反应介质或反应物的新反应技术。因为这种反应物与临界点相当接近,所以其反应速率相当快,已经广泛的应用到了化学工业、生物工程、食品生产等领域当中,对这些领域的发展做出了巨大的贡献。
2传热过程中的新研究
2.1传热理论研究进展。近几年来,由于滴状冷凝的实现与增长冷凝表面寿命等相关问题的影响,研究人员至今未将滴状冷凝应用到实际的化学工业生产当中。现在的机械、石油化工以及航空航天技术仍然在使用沸腾传热方式,利用这种方式来进行工业生产。长期以来,人们一直致力于液体发生核态沸腾原因的探索,因为沸腾的形式多变又复杂,所以增加了研究的难度。尤其是在计算方面,更是存在一些严重的缺陷,使得计算的准确率极低,而且还需要大量的实验做基础。除此之外,水沸腾时会产生一些气泡,这些气泡会影响到加热器的表面,使得计算的难度再次加大。这都是现阶段急需解决的问题,也是现在研究的重点。
2.2微细尺度传热学研究进展。微细尺度作为现代热学中的一个分支,主要是研究热学的一些规律以及微细的探讨,研究前景非常广阔。在研究微细尺度传热学的过程中,如果所研究的物体尺寸远远比承载粒子的平均尺寸大,我们所假定的观点依旧成立。但是由于我们研究的尺度比较微细,所以原来假定的那些影响因素会发生一些改变,导致液体流动的规律发生变化。随着近几年来纳米技术不断进步,逐渐受到人们的重视,生产中的诸多领域都在引用尺度微细传热学,如高度集成的电子设备、微型热管等。
2.3强化传热过程的研究进展。要想优化传热过程,就必须从换热设备方面进行研究分析,优化设备,从而提高传热效率。换热设备主要就是进行热量的传递,热量传递有逆流、顺流、交差流、混合流等四种方式,其中逆流过程中产生的温差是最大的,顺流产生的温差是最小的。我们应该想办法改进换热设备,使其能够持续对外放热,以此达到本次研究的目的。例如:我们可以发明一些新的换热设备,采用新的传热材料应用到设备当中;改进原有的传热设备生产工艺;参照原有的设计方案,结合现代的科学技术对方案进行优化等。
3化学工程未来发展动态
时代在进步,科技在发展,大量的科技产品及技术不断出现在人们的视野当中,并且被广泛的应用,这就给化学工程的研究提出了新的研究方向。那就是在今后的发展当中,如何给新技术的引用提供一些良好的服务及体系,并且将新形成的理论完善,使化学工程不断进步,朝着新的目标发展。其次,现在主张全面发展,我们应该研究一下信息、生物、能源、环境等方面的技术,将这些与化学向结合,为化学工程的发展做出良好的铺垫。
2自动化技术的应用
在现代计算机、网络、通信和现代控制技术为基础,以化工工业生产为服务对象,形成的一种新型工业自动化网络系统技术,强化了信息技术的加工处理,促进了网络传输技术的飞速发展。传统的自动化仪表具有开放的网络通信接口,成为网络化控制系统的一个支点。未来控制系统的主导技术是分布式工业控制网络。工业控制系统软件及各种应用软件开发、系统集成技术成为核心技术,取代了系统硬件,成为了高附加值的载体。实现了预测控制、模糊控制、神经团网络控制,优化管理数据叫增、诊断故障、安全管理等过程。
3化学工程与工艺的新兴技术
3.1绿色化学工程
绿色化学这个词汇已被人们所熟知。绿色化学是通过化学工程与工艺实现的。研究化学工程与工艺不仅能够使人们获得最大的利益,而且减少消耗资源和环境的污染。许多国内外的公司运用化学工程与工艺,研发符合公司要求的绿色产品。化学工程与工艺促进了化学的发展。运用化学工程与化学工艺能够减少催化剂等有害的原料的使用。绿色化学的技术就是在源头上阻止环境污染的产生,从根本上杜绝产生环境污染,并且回收再利用一些废弃物品。
3.2分离工程物质
在一些重力、压力还有温度和电的影响下,通过外力的作用,将物质自发的从无序转变成有序的过程被称为分离工程。化学工程与化学工艺的分离工程是一个消耗能量的过程,分离工程是化学工程与化学工艺研究的重点之一。目前使用最多的分离工程方法就是蒸馏法,虽然我国在蒸馏分离法方面的研究已经有深厚的理论依据和实践经验,但是蒸馏分离方法在蒸馏速度方面需要进一步改善。除了改进蒸馏速度外,还要采用最先进的蒸馏设备,采用新型的材料才会获取更好的经济效益。采用新型的吸收剂不仅能够影响蒸馏时间的长短,而且能够提高蒸馏吸收的效率。膜分离技术因其具有节能、高效、易于清理等特点,成为现如今比较流行的分离技术,备受各个国家的科学家关注。膜分离的吸附分离法在气体干燥、废水等污染物的处理等方面得到了广泛的运用。膜分离重点开发新型吸附剂和实现膜的高效的使用寿命,但是膜分离存在着膜的污染和防治。
3.3SupereriticalFluid,SCF(超临界流体)
超临界流体是一种具有液体和气体的性质的一种流体,在温度和压力临界点之上的无气体液体的相界面。这项技术广泛应用在化工、食品加工、生物医药工程中。对质量和工艺的要求较高。开发超临界流体有着广泛的发展前景,并且会为企业带来丰富的发展利润。近几年来,超临界水氧化法在环境治疗保护方面的研究较多,但是在化学工程与工艺方面的研究较少,现如今处于研究试验期。
二、完善专业实验设施,提升人员创新技术应用实效
系统的设施布置条件是专业综合发展的必要前提,为了进一步扩充高校化工专业学生的技术实践掌控能效,积极开发人员创新开发能力,需要针对实验项目建设工作进行仔细斟酌。该类专业自从建立以来长期受限于经费问题,令相关课程设置和资源规划同步效应严重下降,大部分业绩也只是根据验证性实验环节提炼,这与创新优势条件开发理念存在较大出入。截止至今,国家教育机构针对此类问题开始进行全面应对,争取发放合理项目开发资金,为高校化工专业优良发展提供不竭动力。现下化学工程专业实验设施的供应质量已经足够优越,涉及仿真模拟实验室和高分子学科项目开发等接连不断涌现。首先,加大专业项目的资金注入数量,为高分子材料加工实验专属操作空间提供建设基础,针对仿真实验流程实现全程跟踪式调查和经验梳理;其次,维护实验室内部管理体系规范实力,全面提升设备应用效率,稳定课程设计和实践机遇的平衡进展优势。
三、积极开展教学改革活动,提升教学调控质量
前言
化学生产工艺是化学生产过程中一直处于开发状态的技术,化工工艺的开发与发展在近年来更加火热,主要原因在于化工生产常常造成一定范围内的污染,附近居民的生活受到很大的影响,工厂附近水质也不断地降低。这一系列化学工程造成的环境污染问题已经困扰人们很多年,也带来了许多不便,当今社会越来越不接受这种状况,对化学工厂、化学产品制造进行改革的声音越来越大。随着科技技术的不断深化,越来越多的化学污染环境问题写入了国家发展政策的大纲。解决环境问题、如何最有效地进行化工生产、如何提高化学品工业品的质量还有待商榷。目前大多数工厂尚未满足对绿色生产的要求,提高化工生产处于临界状态。
1化工生产行业当前的形势
1.1生产效率没有达到应有的水平
生产效率在化学工业的进程中进步缓慢,在我国这是各个化工厂都有的缺点,特别是在化学反应中,状态和机器不过关。例如在化肥生产过程中,生产机械的运作往往不能够使反应临界点达到预定的状态。反应不充分,致使废弃掉的气体和废弃掉的反应物大量地排放到空气中。实验过程中,资源的浪费是非常严重的。对反应完的原料的丢弃程度到了令人震惊的地步,许多人将仍然没有充分反应宝贵的生产资源丢弃在周边的生态系统中。其他失败品、不合格品的丢弃率高的惊人,这造成了非常大的资源不充分利用,也没有使生产达到想要的效果,在巨大的消费者群体面前,化学品的使用效率不高,因此化工产品的质量及数量还远远不能满足人民生活的需要。
1.2生产过程没有达到保护环境的效果
化学工业产生了严重的环境污染,统计表明,化学制品的废物排放是主要的污染源。目前中国的化工生产的污染物严重超标,特别是重金属的排放和未完全反应的实验废物的排放。这些化工废弃物排放之后,各种污染物进入水中,水中生物的生活环境遭到破环,除此还降低了周边土壤的肥沃度,大大降低周边农产品的产量和质量,其次,这些化工废弃物还污染了周围的空气,导致周边的空气质量大大降低。因此化工生产造成的污染是严重的,多层次的,化工产品生产向环保化生产刻不容缓。
1.3生产不连续性成为生产进度的掣肘
化学工程中,生产环节不连贯也是化工中的一大问题。生产环节不连贯的主要原因在于生产工人的技术不高、工厂的机器落后。一些工厂为了节省开支,忽略了对新型先进机器的引进,对生产工人的培训也不到位,许多没有熟练掌握机器的工人走上了工作岗位。生产环节不连贯致使整个工程的连续性不佳,工程的进度容易受到影响,尤其是当整个生产环节出现脱节的时候,生产的停顿不仅会影响已经产生的化学反应结果,而且对下一步的化学生产也造成了一些不必要的麻烦。同时,化工生产中生产时间是一个非常值得重视的问题,生产的停顿难免会造成生产时间的延长,从而对产品的交付和销售产生不良的影响。因此,生产的不连续性是化工生产中一个亟待解决的问题。
2化工生产的工艺解析
2.1改善化工生产过程中化学反应的要求
在化学生产过程中,对反应条件和反应环境要进行改进。反应条件是化学生产中不可获缺的一份子,为了生产更多有用的产品,减少生产的时间,不让大量的废物产生,反应条件是最首当其冲的考虑因素。在一个合适的环境中的化学反应可以达到最理想的效果。在化学生产中,不得不考虑的方面是加强化学生产过程中的反应条件。使用的催化剂和反应条件必须符合规定的标准,以确保有效的生产和减少化学生产过程中的废物,变成真正的绿色生产。在随后的反应条件的合理安排,也可以确保废物不直接排入自然环境或有用的原材料的再利用,并保证化学生产的相对环境保护。
2.2完善当前对排污和化工流程的管理体系
当前化工企业的生产,不仅应该减少污染环境,而且还应该能够提供对化工流程的处置方法和管理制度的规定。目前,有毒物质和重金属,是绝对不允许直接进入自然环境中的。但是现在大部分工厂的废水处理,许多工厂没有通过合格的标准就将废物排放在河流,甚至一些不负责任的工厂直接将生产原料倾泻入河流当中,大大破坏了植物的生长环境,居民的生活也因此受到很大的影响。所以,我们目前看到的废气排放,都应进行适当处理后进行排放,废水排放的化学技术是简单的,尤其是运用基本化学反应原理,通过沉淀废水中的重金属,之后通过损坏的废气中的顶部和一个排气在排气系统中的设备可以将尾气中有毒气体和废气中的粉尘排放到空气中进行过滤,得到符合国家标准经过一系列的处理,废弃物由此就可不直接进入环境,并对环境造成不良的影响。
2.3让化学生产工艺真正在生产中起到积极的作用
化工生产的主要过程是由化学反应的方法和产品加工方法组成,落实各项措施是用化学方法为主。通过生产工艺和技术以改变其组成和结构的物质,之后合成新的物质。例如,制造氧气,以什么样的方式是最简单的、效率高,更适合生产化学品的呢?在另一个环境的生产原料,可以随机地改变,通过改变生产的适应性,实施后的一系列化学工业生产过程,从而提高生产效率和、学的执行效率和实现绿色生产。在化工生产中,生产过程的未来化学工业生产中运用化学生产工艺是未来化工生产的发展趋势,使用化学工艺能让化学工程达到趋于理想状态,化学的工业现代化对中国化学工业的发展也起到了重要作用。
3对本研究的全面概括
在本研究中,作者研究的主要问题是针对对化学生产工艺的。化学技术是当今的一个热门话题,传统的生产工艺以牺牲自然环境为代价,以生产大量的化学物质为目标。尽管这些化学物质对我们的经济发展中农业和工业都起了非常重要的作用,然而对环境造成的负面影响是无法估量的,许多湖泊、河流受到污染,水中生物的栖息地被无情的破坏,无数的水中生物被有毒化学废物无情致死,所以,实施绿色化的化工产品生产、进行合理的化工生产流程,是未来化学工业和化学工艺生产的重要趋势,化工生产必须不断向高新化、流程化的发展,以促进环境保护,在以后通过运用化工生产工艺到化工产品生产技术中,可以同时达到增加生产效率、节约能源和保护环境的效果。虽然当前的化工生产过程不能实现环境保护、节能减排要求,但是化工生产工艺不断发展,未来会使这些问题得到有效解决。在化工生产过程中,许多化工厂仍然需要不断积累经验,以谋取在发展之路中向现代化转型。政府的政策也支持一些大型化工企业进行改革,逐步改善之前化工生产的一些不足,逐步提高化工生产的效率。今后十年,化工生产工艺必然有一个质的飞跃。
参考文献
经济发展带来的环境问题受到全世界人民的关注,各国的专家们都在寻找一条既可以发展经济又不会对环境造成重大污染的道路。化学工程工艺中的绿色化工技术就是在这样的形势下产生发展而来的,绿色化工技术的重点在于绿色二字,其能够充分溶解资源消耗时产生的环境污染问题,对人类的可持续发展有极大的帮助。因此对于这样的绿色化工技术的开发与应用是非常有意义的。
1关于绿色化工技术
绿色化工技术的作用是减少化学工业生产的过程中无形的或有形的给环境造成的污染,通过技术的创新和改造完善化学工业的生产和运作方法。如此一来,化学技术中使用的化学原料以及化学工业生产过程中产生的废弃物对环境的污染就会有所减少。而且在这一方法的应用下,化学工业在生产过程向空气中排放的废气、向河流中排放的废水中的有毒物质就会减少许多。另外绿色化工技术在一定程度上将资源的回收利用程度提高了,减少了资源的浪费,从而对环境问题的解决有极大的益处。
2化学工程工艺中绿色化工技术的开发要点
2.1选用合适的化学原料
化学原料的性质决定了整个化学工业的生产运作。化学原料是化学工业发展的基础,而且是污染的来源,因此重视化学原料的选取是重中之重。从源头上控制污染,是快速有效解决环境污染问题的方法。值得注意的是,研发的新型的化工原料尽管是绿色无污染的,但是不可能让化学工业在生产过程中不产生丝毫环境污染的问题。从这一点无法避免的问题出发,现在的技术飞速发展,化学工业生产中已经着手研发更加清洁的原料,尽量选取那些没有任何毒性或者是毒性较少的化学原料进行化学工业生产,逐渐降低化学药剂的使用频率,采用一些天然的植物或者是农作物作为无毒害性材料,是一个不错的选择。
2.2选用绿色化学催化剂
化学工业的生产过程中经常会用到化学催化剂加速化学反应完成整个化学生产,提高化学工业生产的效率。尽管可以带来一定的经济效益,为社会积累财富,但是很明显这种财富不会长久,因为化学催化剂给环境造成的污染非常大。因此研发出毒性低的化学催化剂降低有毒物质的排放以及排放量,是当前化学工业生产的目标。纵观现在的绿色化工技术行业,其关注点都在研发无毒化学催化剂上,争取研发出的催化剂既可以加快化学反应又可以减少对环境的污染,努力朝着绿色化学催化剂的方向努力。依照现在的研发进度来看,烷基化固相催化剂这一种催化剂的研究成果较为可观,实验表明烷基化固相催化剂是没有毒性的,对环境不会造成污染,可以推广到化学生产工业中,有不错的使用价值。但值得一提的是,烷基化固相催化剂这一类催化剂在研发过程中,研发人员要针对废弃物的排放标准问题准备参考数据,尽量达到生产中产生的废弃物也可以循环利用的效果,进而促进资源的利用率。
2.3选择性强化化学反应
化学反应的选择性也是绿色化工技术研发的重点,若是研发人员可以完善这一内容,化学生产过程中产生物的提取会更加高效,也会更加便捷。也就是说强化化学反应的选择性不仅可以让化学工业的环境污染降低,还可以降低化学工业所需成本,如此一来还节约了资源。例如在石油开发这一类化学工业中经常会选择烃类选择性氧化物,这一种氧化物会对环境造成严重的破坏,因为这种氧化物可以让化学反应非常容易就出现明显的氧化反应。由此可以知道,为了达到化学工业绿色生产的目的,减少环境污染,一定要选择性强化化学反应。
3化学工程工艺中绿色化工技术的应用要点
3.1应用清洁生产技术
清洁生产技术的应用范围有冶金、淡化海水、处理垃圾还有发电等,一般情况下都不会产生毒害性。正因为这种独特的优势,在现代的化学工业中备受推崇。例如在海水淡化时,清洁生产技术可以将海水中盐分分离,甚至可以分离海水中的其他物质,使海水成为人们的生活用水。
3.2应用生物技术
生物化工中常常应用生物技术,在实际生活中应用的比较广泛的是生物技术中膜化学技术。生物技术一般是通过将可再生的资源有效地转化成可以为生产生活利用的化学品。例如常见的酶成分,这样一种催化剂在化学反应中有非常好的效果,而且最好的一点是不会给环境带来无法消融的废弃物。
3.3应用环境友好型产品
环境友好型产品强调的是不影响环境和人类的生产生活,杜绝污染强度大的产品的使用。比如增加使用那些绿色汽油、燃料、能源,降低化学工业生产给环境和人类带来的危害,逐渐提高资源合理利用,增加效率。
4结束语
经过对化学工程工艺中绿色化工技术开发与应用的分析可以发现,这种技术可以减少对环境的污染破坏,提高资源再利用效率,以及提升资源溶解的程度,能推动整个行业的发展和进步。
作者:杨璐 单位:沈阳师范大学
传热过程的一些新的研究进展和方向
1微细尺度传热学研究进展
微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律,现在在传热学中已经自成一个分支,发展前景广阔.当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立,但是由于尺度的微细,原来的假设的影响因素也会相对的发生变化,这就导致了流动和传入规律发生着惟妙惟肖的变化.目前,微米、纳米科学已经取得长足的进步,受到人们的广泛关注,诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的.其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果.
2传热设备研究进展
通过近十年的研究,利用翅片可以达到促进和增强传热的效果
3强化传热过程的研究进展
这项研究主要是从改进换热器设备的形式入手,提高传热的效率,并想办法改进设备使其持续对外放热,这种改进包括发明新的传热材料和改进生产工艺,将过去的设计进行优化等方法.
4传热理论研究进展
近年来,传热研究者一直都致力于滴状冷凝在工业生产上的应用,但至今仍未能很好的实现,主要问题是如何获得实现滴状冷凝,并且使其冷凝表面寿命延长.改变冷凝界面的性质,将滴状冷凝应用到工业上进行传热改造是传播热学研究的主要热点之一.沸腾的传热方式不仅在机械、动力和石油化工等传统的工业之中广泛使用,而且在航空航天技术等高科技领域也广泛的应用着.长期以来,人们都在对液体发生核态沸腾的原因和具有高换热强度的机理进行着深入的探究.由于沸腾的现象是复杂和多变的,这些都导致了我们不能利用常规的计算方法来计算出沸腾所能传输的热量.到现在为止,加热器表面受到水沸腾时产生的气泡的影响,这一问题是最需要得到解决的,也是研究的重点所在,对沸腾传热进行计算大都采用机理模型,这种方法存在严重的缺陷就是计算的准确率很低,而且需要大量的实验做基础,所以目前应用的范围较窄,目前没有能较准确计算沸腾传热的计算式,因此我们有另辟蹊径,从新的角度来探究和研究问题,从基本理论出发,提出新的理论与计算方法或研究出新的模型,将数学与之相结合计算出沸腾所传出的热量,这将成为今后研究的重中之重.
5与计算机技术相结合
计算机技术的进步使化学中大量的计算问题和数据采集分析的问题得到了解决,同时解决了人力物力和财力,也增加了数据的准确度与精确度,主要表现在计算机技术对计算流体力学和数值传热学上的主要贡献,其主要的研究方法是数值模拟法.这种方法的特点是需要大量的数据计算,而且需要大量的实验作为补充,采用计算机进行分析和计算,有利于将数据直观的表现出来,方式更加灵活多变,费用更加低廉,并且得出结论的周期比较短,对于应对此类问题计算机技术是最好的选择.
化学工程学科未来的发展动态
1将化工过程与系统过程研究相结合
化学变化是一个复杂的过程,这是因为性质决定的,其非对称性和不平衡性打破了人们的惯性思维,使其控制因素增多,结构尺度变多,其中结构是对过程工程研究的中心问题,主要解决办法是简化其结构,使复杂的结构变得简单,更具有使用价值;首先研究特殊系统,然后推理出一般性的结论,进而推而广之,这些都为解决结构问题打下了良好的基础,解决了复杂系统不容易被分析的问题,采用整体法和还原法研究复杂的系统有利于把握系统的主要变换方向,多尺度的思考问题的方式可以将过程问题转换成平时的时间和空间问题,对研究化学工程的复杂结构有好处.化学工程的这一转变趋势预示着化学正在向着应用领域进行扩张,更加注重其实用性和价值性,而非学科本身理论的研究.这也在化学课堂上出现了明显的改革,从只有实验和理论两个过程的化学转换成有实验、有计算最后才产生结论的过程,这就需要化学与数学物理等相结合,甚至与计算机技术相结合,进而实现化学过程的更好研究.
2将化学工程与材料科学研究相结合
科学的进步使大量新的技术和产品能源不断涌现,并且在先进技术的引导下得到了广泛的应用,这就为化学工程的研究提出了新的问题那就是如何为新的产业的形成和发展提供良好的服务并不断形成新的完整的理论,化学工程的发展就此进入老人一个新的发展阶段.在学科研究的方法上更多的注重学科的交叉,更多的研究材料其中包括信息和化学、生物与化学、能源与化学、环境与化学相结合的工程学科,这些都为化学工程的发展提出了新的发展方向和研究课题,为化学的发展做了良好的铺垫.
3将化学工程与信息工程研究相结合
1.1裂解质谱。裂解质谱即将热裂解产生的碎片送入质谱分析仪中,由谱图分析裂解产物。裂解质谱具有所需样品量小、可从碎裂方式分析分子结构、可鉴定混合物等优点。故裂解质谱是最早也是最广泛应用于合成和天然高分子结构分析的质谱技术,典型应用包括:均聚物结构的确认;异构体高分子的区别;共聚物的组成和序列分布分析;高分子混合物的分析;高分子中挥发性添加剂的鉴定及添加剂对高分子性能影响的研究和高分子的热分解机理研究等。裂解质谱技术包括直接裂解质谱、闪蒸裂解质谱和裂解色谱质谱。
1.2裂解色谱是将试样放在严格控制的条件下,经过热裂解形成小分子碎片,而后用直接或间接方法送进气相色谱仪中进行分离测定。不同的高分子材料有不同的特征谱图,因此未知样品谱图与标准特征谱图对照分析,即可对未知样品进行定性、定量分析。本方法可以发挥气相色谱法的快速、灵敏度高、分离效能高的优点,且样品用量少,对含有复杂填充剂的硫化胶,通常可不必经过复杂的分离手续,即可直接进样裂解分析。主要用于聚合物的鉴定、组成分析、结构表征以及降解研究等方面。高分辨裂解气相色谱和裂解同时衍生化技术是近年分析裂解技术的重要进展,其大大推动了裂解色谱在各个领域中的应用。裂解质谱与裂解色谱相比在定性分析制品方面占有绝对优势,但定量分析较为困难,而裂解色谱则可定量分析。综合裂解质谱和裂解色谱各自的优点,两种技术的联用可对橡胶制品进行广泛的推广。
2分析裂解技术的应用
橡胶制品由于相对分子质量大,难溶、难熔且难以挥发,用通常的分析技术难以分析他们的组成。分析裂解技术可以结合化学方法并与其他仪器分析法如红外、核磁等联用,对橡胶制品进行深入、系统的分析,是提供制品分子结构、组成信息唯一而有效的方法。
2.1废旧橡胶分析橡胶工业发展的同时废旧橡胶的产量也与日俱增,这不仅造成了环境污染,还浪费了大量资源,回收利用废旧橡胶制品已成为一个重大的社会问题。回收利用废旧橡胶制品首先要对其组成结构给以分析。景治中等人曾用热裂解色谱2质谱技术对硅橡胶边角废料及次品进行分析,确定了两种酸碱化合物的组成,高温橡胶的酸催化裂解产物主要是环状化合物,室温橡胶的酸催化裂解产物中有环状和链状两类化合物,从而为硅橡胶废料利用提供了理论依据。邱清华等运用裂解质谱及其他辅助技术对胶粉进行了研究,结果表明,胶粉含胶率为49161%,填料质量分数为50139%,其中炭黑质量分数为29128%,为胶粉的利用提供了理论依据。孙玉珍采用色质连用仪对氟橡胶二段硫化挥发物进行了研究,确定挥发物及组分来源,对环境保护有很重要的意义。对废旧橡胶制品的组成结构分析,可以了解其废旧原因,探讨其废旧机理,以便在制品的配方设计或工艺设计中加以改善,从而提高制品的使用寿命。Cardina利用分析裂解色谱技术研究了轮胎胎面胶废旧后成粒子状的原因是空气粉尘对其破坏作用,但空气粉尘对不同胶种的破坏作用不同,由此,我们可以优化耐用胎面胶配方。
绿色化学又称为环境无害化学,是一门从源头上消除污染的化学,即利用高选择性的化学反应,提高反应原子的利用率,达到100%选择性,实现零排放。绿色分离工程指的是分离过程绿色化,主要包括两种途径进行实现:第一,优化传统分离过程,降低甚至消除分离过程对环境的影响;第二,开发和使用新的技术,例如,膜分离技术。分离技术贯穿于整个化工产品生产过程,分离过程绿色化对于未来环境保护和污染治理具有重大意义,是社会现代化可可持续发展的关键性问题之一。分离技术是提高产品竞争力的关键技术,对于降低产品生产成本、提高产品质量等发挥着重要作用。教师要让学生明白经济发展在满足当代社会发展的同时,又不能威胁子孙后代的未来。根据现有发展基础、条件,在不损害地球生态系统的前提下,合理有效地利用和开发有限的资源并产生足够的财富,以满足社会合理的经济需求。绿色分离工程等新型分离技术在高等分离工程课程中的引入,必将引领学科的健康和可持续性发展。
二、改进教学方法
与全日制研究生不同,在职研究生来自于化工企业,一般为单位的技术骨干或相关岗位的管理者,有些甚至已经是高层次的专业人才和项目负责人等,具有一定的实践经验和解决实际问题的能力,他们的学习目的很明确,致力于知识转化,用专业知识解决现实问题。对于在职工程硕士来说,他们既要增加自己的知识积累,更要培养自己应用知识的能力,学习的核心就是提高知识的有用性和实效性。因此,教学内容不能过于理论化,如果课程内容理论性过强,将会给学生的学习带来困难,影响学生的学习效果。另外,教学一定要做到理论与实际相结合,例如,教师通过工程中的实际案例解释相关的原理或者理论,侧重理论与应用的结合。教师还要合理安排教学内容,课程结构要紧凑,做到重点突出、难点明确、层层递进、详细透彻,通过这种方式提高学生思考、处理问题的能力。例如,课堂上使用启发式教学法、现场教学法、案例教学法等多种教学方法,实现对教学内容的诠释;综合运用多媒体、网络平台及模拟仿真系统等多种教学手段,使教学内容形象化,最终实现该课程教学质量及教学效果的根本性提高,使其达到培养专业型人才的综合要求,建成学而有用、学而会用的核心课程。针对该课程的特点,结合高等分离工程课程教学的特性以及教学中存在的问题,应对该课程教学进行一定的改革.
1.优化教学方案、完善多媒体课件。
教师要根据目前国内外的新技术、新工艺、新设备的发展,在现有课程体系基础上,适当加入新的教学内容,制定出合理的教学方案。多媒体课件是目前高校授课的必备工具,目前该课程主要采用理论教学方法,没有系统的模拟仿真系统和实践设施,因此为提高授课效果,应对该多媒体课件进行进一步的完善,加入基本原理的动画和实际生产的视频,以保证该课程理论教学与实践的有机结合,提高学生的理解能力。
2.采用研讨式的教学方式。
由学生提出本单位现场分离设备中存在的问题,根据所学的理论知识和工作经验,找出解决问题的方法,并在各自的实际生产过程中进行验证。
3.为了使学生能够更好地学习、理解和掌握课程的理论技术和方法
采用AspenPlus、Pro/II等化工流程模拟软件,对化工分离过程进行设计和模拟,建立典型案例库,模拟化工分离的过程、分离过程中物质之间的相互作用以及分离工艺中相关设备的直观演示,开发相关的计算软件以解决分离工程中大量计算的问题。
4.让学生提出工厂实际中分离设备存在的问题
收集现场数据,进而设计程序,得出计算结果,提高学生处理实际问题的能力和素质。
5.充分利用互联网资源。
二十一世纪是信息时代,技术人员需要广泛了解科技发展动态,了解学科的前沿性技术并掌握其发展趋势。在职研究生平时在单位工作,只有节假日才能到学校上课,因此建立师生互助平台和网络信息库势在必行,不仅能加强学生与教师的沟通,还能加强学生与学生的联系。教师在学校将专业的最新信息录入信息库内,为研究生开辟获取信息的渠道,学生将遇到的技术困难提交到平台,教师与同学一起通过讨论和研究,提出解决方案,再用于实际生产进行验证。
三、注重教学环节
教学过程是影响研究生教育质量的关键,同时也是保证研究生教育质量的重要因素。高双林等对影响研究生培养质量的可控因素进行了系统分析,主要包括学科建设、教学环节和管理体系三大部分,其权重系数分别为0.33、0.53、0.14,说明教学环节是研究生教育质量保证体系中的重要部分。在职研究生虽然参加工作一段时间,社会经验和工程经验比较丰富,但是回到学校后,往往会存在些许的陌生和拘谨,尤其是在教室内安静的听老师讲课,往往很难。因此,对于这些学生的授课方式,要以互动交流为主,鼓励学生提出生产中的实际问题,例如石油化工过程中针对硫含量过高的问题,鼓励学生结合自己的工作去查阅文献,以化学法和物理吸附法为基础,设计出脱硫的方案,大家以基本理论为依据进行讨论,提出解决方案,并到相关的企业进行验证。
基于化学工程的特点和伦理困境,化学工程受化学工程主体共同体的影响。即化学工程是化学工程师、工程投资者、政府企业决策部门、工程影响人群等主体共同体作用力合力的结果。化学工程师的职业伦理是化学工程伦理的最主要组成部分。不同的化学工程师与化学工程的投资方雇佣关系不同,面临的伦理困境不同,在化学工程中承担的责任不同。
化学工程的伦理规范要高于一般工程
化学工程具有一般工程的特点,同时高危险性高污染性使得化学工程与一般工程的不尽相同,化学工程对环境和人类健康的影响更为迅速和直接,与公众的生存环境和自身健康息息相关。因此,化学工程的伦理规范要高于一般工程。基于化学工程的以上特点,化学工程伦理规范的构建就尤为重要。
化学工程理论是工程理论的一部分,将科学技术转化为生产力的化学工程,不仅是一种技术的应用行为,同时也应该被视作一种社会实践活动。因此,化学工程伦理规范的构建应该技术和社会实践两方面来考虑。
二、降低化学原料的威胁
一是化学工程中使用到的原材料,大多数都带有危险标记,对人们对健康具有一定的威胁。甚至,有些化学原料无色无味,可以使人在不察觉的情况下吸入或接触到,从而造成对人体的伤害。危险化学原料应该具有醒目的危险标志是十分必要的:二是危险化学品在生产、储存、使用、经营和运输过程中都应得到妥善处理。有些危险化学品,可以通过冷藏压缩,密封保存等技术手段来降低和消除对人体和环境的危害。运用专业的技术降低化学原料的威胁刻不容缓。
三、保证生产过程的规范和安全
在化学材料的生产过程中涉及很多环节,每个环节都可能具有潜在的危害。保证整个生产线都达到科学工艺的要求能够减少工程事故和对环境的危害。一是通过对相关技术人员的培训,使其了解生产过程环节的危害,使其在每个生产过程中的操作都符合相应的规范,对于一些故障能够妥善处理。二是运用技术手段对每个生产环节可能出现的危险进行预防和控制,要有完备科学的三废处理设备,保证生产过程的规范和安全。
(一)治理和修复化学工程对环境的危害:对化学工程对环境的污染应该做的预防为主,防治结合,综合治理。但是,有些化学工程对环境的危害,运用目前的技术手段不可避免的。或者,由于种种原因,对环境的污染已经造成,都可以运用相关技术,采取有效措施,对污染后的环境进行治理和修复。
一是必须对环境污染工程进行详细分析,找出污染源,确定污染物,最终制定相应措施对环境进行治理和修复:二是修复过程中采取的方式方法,应该充分考虑到周边公共建筑和相关人群的敏感度等因素,建设修复设施不得对场地及周围环境造成新的破坏。
(二)构建化学工程伦理的制定和实施方法
一是化学工程伦理的制定和实施要比一般工程更加严格,确保化学工程的规范和安全;二是对化学工程伦理的监督和执行也要高于一般工程,敢于接受社会各方面的监督,取得公众对于化学工程的信任。三是化学工程师应保证化学工程科学合理的论证和设计,全力参与、全程跟踪化学工程活动,同时对化学工程的每个生产环节进行监督,从而降低化学工程风险,保障化学工程合伦理性。四 是工程决策者应该根据针对工程中可能存在的问题和风险进行分析,制定不同的备选方案,选择合适方案,实现工程最优化。五是政府部门应该在道德约束和伦理规范尚不完善的情况下,对化学工程中的每个参与者进行监督,明确他们的权利义务,监督和管理化学工程的实施。六是公众是化学工程的最直接利益相关主体,有权监督化学工程的运行和实施,扞卫自身健康和生存环境安全,并对化学工程的负影响,提出正当的伦理诉求.。
化学工程是工程的一个重要分支,化学工程伦理规范应该在原有工程伦理规范的理论框架下,同时结合化学工程理论来构建。通过技术了解危害,规范操作,对可能的危险进行预防和控制;同时,任何一个工程也是一种社会实践活动,那么就不应该脱离社会而独立存在,当然也应该受到社会伦理规范的约束。
一、化学工程专业全日制专业学位硕士研究生培养的课程设置
根据全国工程硕士专业学位教育指导委员会“关于制订全日制工程硕士研究生培养方案的指导意见”的精神,要求所培养的学生掌握化学工程领域的基础理论、先进技术方法和手段,在领域的某一方向具有独立从事工程设计、工程实施、工程研究、工程开发、工程管理等能力。结合学院实际学科研究方向,确定了化学工程专业的培养方案。按照学校的统一要求,学制为2年,最长学习年限不超过4年,应修总学分不低于32学分,其中,必修课不低于17学分(公共必修课5学分,校级基础课2学分,专业基础课不少于8学分,专业技术课本文由收集整理不少于2学分);综合环节12学分;专业选修课不少于3学分。专业基础课主要包括高等化学工艺学、高等化学反应工程、新型分离技术、化工传递过程原理、化工过程建模仿真与优化、现代电化学、化学工程前沿讲座、经典学术专著选读、化工系统工程等课程。专业选修课包括合成化学、材料化学、高分子材料、高等有机化学、有机化合物的波谱解析、近代有机合成技术与方法、化学电源、精细化学品化学、液相色谱手性分离、应用腐蚀电化学、绿色化学与化工、化工网络资源与化工软件、现代实用电镀技术、高性能树脂合成方法的应用等课程。综合实践环节包括综合实验、科研实践、文献综述报告、学术活动、知识产权基础与实务、工程信息资源获取与专题利用等内容。
二、培养模式的探索
实践环节是全日制专业学位硕士研究生培养的重点和难点,是全日制专业学位硕士研究生教育质量的重要保证。实践基地的建设,是进行实践教学环节的根本保障,为了积极落实国家对全日制专业学位硕士研究生的培养要求,保证学生不少于半年的实践教学要求,学校、学院把建设各种形式的实践基地作为全日制专业学位硕士研究生培养的重点工作,积极利用各种社会资源,多层次、多角度建立符合全日制专业学位硕士研究生培养的实践基地。如学校层面上建立的大型实践基地,学院层面建立的中型实践基地,以及指导教师通过科研合作等方式建立的小型实践基地,都可以纳入到学生的实践教学培养环节,在学院调查、核实的基础上就可以投入使用。指导教师对于全日制专业学位硕士研究生创新能力和综合素质的培养有直接影响,实行“双导师制”是全日制专业学位硕士研究生与学术型研究生培养的又一区别。“双导师制”对于培养具有实践创新能力的全日制专业学位硕士研究生更具有优越性。目前,企业导师的选聘成为全日制专业学位硕士研究生培养的制约因素。具有坚实理论基础、丰富实践经验并且愿意指导全日制专业学位硕士研究生的企业导师不多。目前,学院主要通过两种方式确定企业导师,一是校外实习基地所在企业推荐;二是在科研项目合作过程中积极争取。进一步明确学校导师和企业导师的职责,学校导师由于具有深厚的理论知识和丰富的教学经验,主要负责基础课和专业课的教学,把握学位论文的理论深度,规范学位论文的写作。企业导师具有丰富的实践经验,主要负责将学生的研究与企业的工程、生产实际结合起来,使研究更有目的性,提高学生的实践能力。从现在运行的情况看,效果良好。
三、加强学位论文的过程管理。
从选题开始,学校导师和企业导师就需要密切合作,加强对选题的评估与论证,明确选题技术背景和研究目标,使选题与生产实际相结合,解决企业的实际问题,论文完成后能够为企业带来一定的经济效益。在论文研究进入到中期阶段,学院将联合企业一起对研究工作进行中期检查,一方面督促学生保证论文进度,对进展缓慢的学生提出警告,对另一方面,帮助学生把握研究方向,并给出合理的意见与建议,使研究工作能够顺利进行。在此期间,加强对于学校导师和企业导师定期交流的管理,鼓励学生进行学术交流。在后期阶段,学院主要结合学位论文对学生加强管理,在双方导师修改同意后,对学位论文实行双盲评审。学院将在校内外选择相同或相近领域的专家进行评阅,对学位论文给出评价,并做出是否同意提交答辩的结论,学院根据评审意见决定是否同意学生参加论文答辩。这使得学位论文的质量得到了保证。
四、培养过程中的问题与建议
中图分类号:G6430文献标识码:A文章编号:1674-120X(2016)08-0097-02收稿日期:2015-10-09
随着社会经济的不断发展以及产业结构的调整升级,对高级人才的知识结构、实践应用能力的要求日益提高,培养应用型、复合型、实践性的高级专业人才已成为高等教育的重要使命[1][2][3]。我国从2009年开始加大了全日制专业学位研究生的培养力度。但是,根据现有培养实践来看,我国专业学位研究生的培养还存在着培养模式的同质化,与社会、学校以及研究生个人的需求脱节等问题[4][5][6]。因此,开展新形势下专业学位研究生的综合改革具有重要意义。
一、“四位一体”化学工程专业学位研究生培养的建设思路
化学工程作为一个工科专业,实践性是其显著的特点。中南大学化学工程专业在长期的办学过程中,结合学科平台优势,形成了四个具有鲜明特色的研究方向:资源化学工程、储能化学工程、生物医药工程、环境化学工程,学术效益、社会效益、经济效益明显,培养的人才在行业内广受好评,为专业学位研究生的培养奠定了良好的基础。
围绕专业学位研究生培养教育的要求,中南大学化学化工学院进一步加快了“从以学术型人才培养为主向学术型与应用型人才培养并重转变”,构建了化学工程专业学位研究生“四位一体”的教育模式:以提升学生专业应用实践能力为主体,以课程体系改革、创新导师队伍建设、丰富实践载体以及完善评价和保障机制为着力点,深入开展化学工程专业学位研究生教育综合改革。
二、推进化学工程专业学位研究生课程体系改革
课程体系的设置的基本思路在于突出专业学位研究生培养的实践性。根据国外发达国家专业学位研究生教育的经验,课程学分远远少于学术性研究生教育[7]。因此,中南大学化学工程专业学位研究生的课程体系设置,更加注重减少培养体系中对课程学分的要求,适当地加强实践能力培养、综合能力发展的课程,从而达到我们培养复合型人才的目的。如将专业实践从4个学分提升到10个学分,进一步突出专业实践的重要性。课程体系的设置采用“层次化、模块化”的模式。所谓 “层次化”是指构建从基础专业课程到专业能力发展课程,再到综合能力发展的立体课程体系;“模块化”是指打破现有的课程组成,按照培养人才功能的不同,对现有课程形成模块化的组合。
三、创新化学工程专业学位研究生导师队伍建设
国外发达国家的专业学位研究生导师队伍建设具有以下特点:一是注重多渠道吸引优秀人才进导师队伍,严把入口关。如日本一般专门职业大学院要求有实践经验的教师须占专任教师的30%以上,法科大学院要求20%以上,教职大学院要求40%以上。[8]二是注重导师队伍的考核。如美国高校对导师实行“非升即走”的评估考核制度[9]。三是保证导师队伍的稳定性,加强保障。如德国的法律把教授的身份定位为国家公务员,职务也是终身的,不得任意解聘[10]。
目前,我国专业学位研究生导师队伍建设还处于摸索阶段,中南大学化学化工学院创新化学工程专业学位硕士生导师队伍建设主要体现在以下几方面:
(1)推进制度建设。制订了《中南大学化学工程专业学位研究生导师遴选细则》等制度。一是明确专业学位研究生教育导师队伍建设的重要性和作用,规定专业学位研究生教育导师队伍建设的原则和标准,制订专业学位研究生教育导师队伍建设的方法和措施,积极引导专业学位研究生教育导师队伍朝着正确的方向健康发展。二是厘清专业学位研究生导师与学术性研究生导师职责的异同,明确专业学位研究生校内导师、企业导师的职责,制订相关的制度。
(2)依托科研项目与平台,拓展“双导师”选聘途径。中南大学化学化工学院根据化学工程专业与企业联系紧密、在化工冶金等领域具有一定的行业影响力的特点,依托老师的科研项目与科研平台,聘请企业导师。依托产学研合作选聘导师有两个明显的作用:一是以科研项目和平台为依托,使“双导师”联系更加紧密,避免“双导师”流于形式;二是积极发挥项目的纽带作用,学生既能够在学校接受相关教育,又能到企业受到工程应用实践的锻炼,而且“双导师”能形成良性互补、互动的局面,从而提升学生的培养质量。
(3)以更加开放的姿态,从国外选聘兼职导师。从国外引进既有理论水平又有实践经验的优秀技术开发人才,利用其在国外工作、学习、生活的经历,通过对专业学位研究生的教育教学,使高校在专业学位研究生教育方面能较快获得国际性的最新信息,有利于吸收国外专业学位研究生教育方面的先进教育教学理念,有利于促进我国高校对专业学位研究生的培养。
四、丰富化学工程专业学位研究生实践载体
实践是专业学位研究培养的核心。围绕提升专业学位研究生的实践能力,中南大学化学工程专业通过在课程中模拟实践、在行业中锻炼实践,取得了良好的效果。
(1)在课程学习中注重实践能力的提升。一是“在教学内容中强调理论性与应用性课程的有机结合,突出案例分析和实践研究;教学过程中重视运用团队学习、案例分析、现场研究、模拟训练等方法”,从而提升学生解决问题的能力,培养学生实践意识。二是利用虚拟仿真技术,让学生更加深刻地理解相关工程化学过程。
(2)与行业与企业共建合作,提升实践能力。一是“二维深化”企业、行业合作力度。在横向上,加大企业合作的面;在纵向上,加深与企业合作的深度。除了就专业学位研究生人才培养进行合作外,还将科学研究、社会服务等多元的合作与其融为一体,使人才培养服务于科学研究、社会服务,并在这两者中得到提升。二是探索企业合作的责权划分机制。对于共建基地,对基地的组织体系、双方职责、导师、学生、培养细则、知识产权、经费、学校支持等内容探索确切的规定和解释。三是探索“集中双向”研究生实践机制。“集中”是指依托学校、学院、专业、系,将合作的资源进行集中起来,“双向”是指系里将集中的资源以及培养的专业学位的研究生资源进行双向的公布,让双方进行双向选择,从而达到资源优化配置的目的。
五、完善化学工程专业学位研究生教育的评价及保障体系
(1)探索“四级联动”专业学位研究生教育评价体系。“四级联动”是指建立学校、政府、企业、社会机构“四级”专业学位评价主体体系。现阶段,我国专业学位研究生培养的评价主要方式就是学校自评、政府考核,企业特别是企业导师也有一定的参与度,但是不深入。社会机构参与评价的形式还较少见。但是随着国家评估与评价的宏观政策的变化,比如“管办评”分离,明确地提出了要将第三方机构纳入评价体系中。因此将社会机构也纳入评价体系中。学校是专业学位研究生教育评价的主体,中南大学化学化工学院每两年一次,邀请校内专家为化学工程专业学位培养质量进行评估,每四年一次,邀请校外专家,包括政府教育部门官员、企业代表、其他高校化学工程教授代表、第三方的评估机构进行诊断号脉,从而及时调整办学思路。现已完成第一轮的校内、校外专家评估。
(2)构建“软硬结合”专业学位研究生教育保障体系。一是完善管理体制。建立研究生专业学位建设领导小组,领导小组由学校的教授、企业导师、第三方机构的成员组成;依托教授委员会进行决策,建设领导小组的提议应在教授委员会上通过才能执行;组建专业学位研究生委员会,隶属于学院学生工作委员会,负责指导学生的日常管理、思想政治教育等工作。二是理顺内在体制。建立、完善专业学位的质量保障、监控体系,尝试建立了相关预警机制,探索建立奖助贷体系,现已建立25万元/年的奖助体系。三是营造良好外部环境,取得良好效果。近年来,中南大学化学工程专业学位研究生参与实践率达到100%,就业率达到100%,选修人文素质相关课程达到100%。
近年来,中南大学化学化工学院依托化学工程的优势与特色,围绕实践能力提升这一核心,在课程体系改革、创新导师队伍建设、丰富实践载体以及完善评价和保障机制等四个方面,开展了化学工程专业学位研究生教育的综合改革,具有一定的示范作用以及现实指导意义。
参考文献:
张东海,陈曦研究型大学全日制专业学位研究生培养状况调查研究高等教育研究,2011,(2):87―94.
耿有权,彭维娜,彭志越,等全日制专业学位研究生培养模式运行状况的调查研究现代教育管理,2012,(1):103―108.
甄良,康君,英爽专业学位研究生培养质量评价及保障体系的构建研究生教育,2012,(6):52―55.
朱永东,张振刚,张茂龙全日制专业学位研究生培养的现状调查及分析――基于珠三角地区3所不同类型高校的问卷调查学位与研究生教育,2011,(11):40―44.
秦发兰,陈新忠,汪华,等关于全日制专业学位研究生特色化培养的思考中国高教研究,2012,(4):60―64.
包水梅,顾怀强专业学位研究生教育――跨越式发展背后的尴尬及其化解中国高教研究,2011,(9):45―49.
张建功中美专业学位研究生培养模式比较研究广州:华南理工大学,2011.