時間：2023-08-17 18:04:40
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學(xué)工程和材料工程，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程工藝;綠色化工;分離技術(shù);超臨界流體
1概述
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種化學(xué)制品已經(jīng)充斥在我們周圍，成為我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中不可或缺的基本物品。然而，這些物品的原材料生產(chǎn)，都是來自于化學(xué)工程與工藝?；瘜W(xué)工程與工藝是通過對化學(xué)材料的處理，從而實現(xiàn)了化學(xué)生產(chǎn)的環(huán)保資源的高效優(yōu)化，生產(chǎn)過程也變得非常完善。尤其是當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也隨之帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，化學(xué)工程與工藝更是要朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展，尤其是與化學(xué)工程工藝相關(guān)而且環(huán)境問題息息相關(guān)的行業(yè)，例如石油化工行業(yè)、材料化工行業(yè)、生物化工行業(yè)等，這些都是利用化學(xué)工程與工藝的技術(shù)來帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的行業(yè)，對于我國社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來說，具有非常重要的現(xiàn)實意義。所以利用高新科技實現(xiàn)的化學(xué)工程與工藝，不僅有利于科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，而且對于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展來說意義重大。尤其是目前化學(xué)工程與工藝正朝著高精化、自動化、數(shù)字信息化的方向發(fā)展，加強(qiáng)對化學(xué)工程工藝的研究是非常有必要的。
2化學(xué)工程工藝
化學(xué)工程與工藝是涵蓋冶煉、藥物生產(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)一門科學(xué)，其實現(xiàn)是以化學(xué)的基本理論知識為基礎(chǔ)的，具有工業(yè)特色的技術(shù)。化學(xué)工程工藝涵蓋了原有化學(xué)的理論知識，結(jié)合了現(xiàn)代最新的環(huán)保思想和理念，對于促進(jìn)社會的發(fā)展、人類的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)化來說意義重大。目前環(huán)境保護(hù)越來越被人們所看重，也是人們在物質(zhì)經(jīng)濟(jì)條件逐漸優(yōu)越的前提下追求更高質(zhì)量生活的體現(xiàn)。而化學(xué)工程工藝的相關(guān)研究，這實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過程、提升社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑，它的出現(xiàn)，能夠使人們在減能節(jié)排的前提下使其經(jīng)濟(jì)利益最大化，也是目前更多企業(yè)愿意嘗試和追求的環(huán)保生產(chǎn)途徑。科技的發(fā)展帶動社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的提升勢必會對自然環(huán)境造成破壞，在綠色環(huán)保、減能節(jié)排的前提下，化學(xué)工程工藝勢必為社會可持續(xù)發(fā)展帶來新的契機(jī)，這對于社會發(fā)展來說，具有非常重要的現(xiàn)實意義。新型的化學(xué)工程工藝與傳統(tǒng)的化工相比，更加注重環(huán)境保護(hù)，更加看重生產(chǎn)效率，例如綠色化工技術(shù)、最新的分離技術(shù)以及超臨界流體萃取技術(shù)等，都是當(dāng)前化學(xué)工程工藝最新興的生產(chǎn)技術(shù)。
3綠色化工技術(shù)
綠色環(huán)保、節(jié)能減排是當(dāng)前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)一直看重和強(qiáng)調(diào)的生產(chǎn)方式，化學(xué)工程工藝中的綠色化工技術(shù)，則是對綠色環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)的最好的詮釋，綠色化學(xué)工程又被人成為環(huán)境優(yōu)化化學(xué)工程，核心理念就是注重環(huán)境保護(hù)、降低環(huán)境污染、節(jié)能減排，從而實現(xiàn)環(huán)境污染與企業(yè)生產(chǎn)利益最大化之間的最佳平衡，對人類的健康和發(fā)展具有非常積極的意義。所以綠色化學(xué)工程工藝就是在化學(xué)工程過程中原材料選取、催化劑選用以及化學(xué)反應(yīng)過程中都在強(qiáng)調(diào)綠色化工的理念，從而從化學(xué)工程生產(chǎn)的源頭阻止環(huán)境污染，促進(jìn)廢物利用。
3．1選用綠色化學(xué)原料
綠色化工源頭做起就需要對化學(xué)工程的原材料入手，通過選擇綠色環(huán)保的、無害的化學(xué)化學(xué)物質(zhì)作為企業(yè)生產(chǎn)的原材料，在根本上減少或消除化工生產(chǎn)的污染物的排放，進(jìn)而將對環(huán)境污染源消滅在萌芽之中。當(dāng)前，在企業(yè)生產(chǎn)中原材料的選取非常重要，尤其是在各種高新科技的快速發(fā)展下，各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經(jīng)能夠加工成無毒無害或低毒少害的化學(xué)材料，所以在針對化學(xué)工程原材料選取時，盡量選擇使用高新技術(shù)生產(chǎn)的無毒無公害的原材料，或者采用天然的植物、農(nóng)作物或其他很多自然生物作為企業(yè)生產(chǎn)的原材料，從而有效地促進(jìn)化學(xué)工程原材料綠色化，從根本上消除自然環(huán)境污染源。
3．2選用綠色化學(xué)催化劑
在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，很多都需要催化劑來加速整個化學(xué)反應(yīng)的過程，從而節(jié)約生產(chǎn)時間成本，提升經(jīng)濟(jì)收益。然而，在傳統(tǒng)的化學(xué)工程生產(chǎn)過程中，很多催化劑雖然加速了化學(xué)反應(yīng)的過程，但是在污染物生產(chǎn)和排放量等方面，都對環(huán)境造成了很嚴(yán)重的污染。目前在綠色化工技術(shù)中，大都采用天然無公害的催化劑的開發(fā)和使用，在化學(xué)工程中，盡量選擇無污染公害或少污染的催化劑替代傳統(tǒng)的污染重的催化劑，從而促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)工程的綠色無公害。目前，部分化學(xué)工程工藝研究人員發(fā)現(xiàn)一種烷基化固相催化劑，其在促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的過程中基本上能夠做到無污染物排放，同時能夠加大廢棄物的使用率，這對于企業(yè)綠色化工生產(chǎn)來說，將是一個很大的福音。
3．3選擇綠色的化學(xué)反應(yīng)
在企業(yè)化工成產(chǎn)過程中，會有很多化學(xué)反應(yīng)，而對于這些化學(xué)反應(yīng)的選擇，盡量提升化學(xué)反應(yīng)的選擇性，從而將化工過程中減少污染排放和能源消耗，使生產(chǎn)物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產(chǎn)為例，對于烴類的處理常常選擇氧化處理，這個操作會對生產(chǎn)物造成污染和破壞，所以在石油化工生產(chǎn)過程中，要盡量避免此種反應(yīng)，通過優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)的選擇性，選擇綠色生產(chǎn)，從而提升整個化學(xué)反應(yīng)的綠色生產(chǎn)過程。
4化工分離技術(shù)
在化學(xué)工程工藝中，有很多物質(zhì)都是混合的，對于化工企業(yè)的生產(chǎn)來說，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能符合生產(chǎn)所需的，那么在化學(xué)工程工藝的物質(zhì)分離技術(shù)，則是將物質(zhì)進(jìn)行凈化、提純的重要過程，是使物質(zhì)從雜亂無章、無規(guī)律的變化，通過外在作用力，如壓力、重力、溫度、電磁場等作用下能夠有序的轉(zhuǎn)變的過程，而過程中是需要消耗能量的，而這種過程這是化學(xué)工程工藝中的物質(zhì)分離技術(shù)。在化工分離技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的是蒸餾法，這種方法的實現(xiàn)是通過外在的燃料燃燒對物質(zhì)進(jìn)行加熱，通過混合物中不同物質(zhì)的氣化溫度點，來充分掌握加熱溫度的變化，使得混合物的溫度在預(yù)期溫度點進(jìn)行持續(xù)加熱，從而實現(xiàn)對應(yīng)物質(zhì)氣化分離。在我國，對于蒸餾分離的技術(shù)和工程實現(xiàn)，都已經(jīng)積累了深厚的理論知識和豐富的應(yīng)用實踐經(jīng)驗，為我國的化工也生產(chǎn)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。但是，蒸餾法整體來說速度比較慢，效率相對較低，所以在化學(xué)工程分離技術(shù)的實現(xiàn)中，目前推出了各種熱門的物質(zhì)分離方法和技術(shù)，無論是在時間效率上、還是在生產(chǎn)成本上，都能很好地應(yīng)用在企業(yè)化工生產(chǎn)過程中。
4．1膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是當(dāng)前化學(xué)工程工藝領(lǐng)域中，實現(xiàn)物質(zhì)分離技術(shù)中比較流行的分離方法，在環(huán)保節(jié)能、低污染、高效率等諸多方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。膜分離技術(shù)是以各種材質(zhì)的膜作為基本的分離介質(zhì)，膜的介質(zhì)可以采用氣體材質(zhì)、固體材質(zhì)、液體材質(zhì)或混合材質(zhì)，最終構(gòu)成一個膜兩邊互不連通的界面，根據(jù)其自身的滲透特性，在不同的外在作用力(例如重力、壓力、電磁場、滲透壓差)下，實現(xiàn)物質(zhì)分離。按照膜不同材質(zhì)劃分，常見的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質(zhì)膜以及無機(jī)材料膜、聚合物膜的固體材質(zhì)膜，這些膜的材質(zhì)、特性不同，最終實現(xiàn)的分離過程也不盡相同，有滲透、電滲析、微濾、液膜分離等，這些分離技術(shù)和過程在氣體干燥、廢水處理等方面廣泛應(yīng)用，正式因為膜分離技術(shù)效率高、耗能少、工作條件需求低，也逐漸化學(xué)工程工藝中分離技術(shù)的主體。
4．2吸附技術(shù)
在分離技術(shù)發(fā)展迅速的今天，新型吸附技術(shù)也逐漸進(jìn)入了物質(zhì)分離工程中，通過變壓吸附、層析、模擬移動長等分離方法，新型的吸附技術(shù)也成為了分離技術(shù)中的新型技術(shù)，在工業(yè)制造和化工生產(chǎn)中起到非常重要的作用。
4．3反應(yīng)分離耦合技術(shù)
反應(yīng)分離耦合技術(shù)是提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化化學(xué)工程生產(chǎn)過程、降低生產(chǎn)成本中發(fā)揮越來越重要的作用。反應(yīng)分離耦合技術(shù)是通過利用物質(zhì)分離來促進(jìn)反應(yīng)或通過物質(zhì)反應(yīng)來促進(jìn)分離的一種化工分離技術(shù)，整個技術(shù)的應(yīng)用效率非常高，操作費用也很低。以醋化反應(yīng)為例，該反應(yīng)過程就是在精餾塔中進(jìn)行可逆的醋化反應(yīng)，利用精餾的反應(yīng)來分離醋和水，同時逆向反應(yīng)也能夠加強(qiáng)醋化過程，從而在原料成本等多方面節(jié)約成本。
5超臨界流體萃取技術(shù)
超臨界流體又稱為SCF，是SupercriticalFluid的縮寫，一般的氣體或液體在溫度或者壓力的持續(xù)變化下，達(dá)到某個臨界點就會發(fā)生氣體到液體的變化或者液體向氣體的變化，但是，超臨界流體是某種流體物質(zhì)在達(dá)到臨界壓力點或溫度點時，如果持續(xù)提升外界條件，該流體密度不斷增加，但是并沒有真正發(fā)生液化或氣化的現(xiàn)象，此時的物體就成為超臨界流體，該流體既具有氣體的特性，又具有也提到特質(zhì)，利用超臨界流體來實現(xiàn)物質(zhì)分離的技術(shù)，則被稱為SCFE超臨界流體萃取技術(shù)，該技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用在食品加工、化學(xué)工程和企業(yè)生產(chǎn)、生物制藥等諸多領(lǐng)域。SCFE的超臨界流體萃取技術(shù)，是對混合物進(jìn)行施加溫度或壓力的條件，從而使其進(jìn)入超臨界狀態(tài)，進(jìn)而使萃取物從其中分離出來，實現(xiàn)物質(zhì)的分離。流體物質(zhì)在超臨界狀態(tài)下，融合了氣體和液體的綜合特性，密度上比氣體大得多，一般與液體比較接近，但是粘性度方面則與氣體接近，比液體小得多，而且超臨界流體自身的溶解度非常高、而且很容易流動和擴(kuò)散，而且在壓力或溫度的臨界點，能隨著外加條件的微小變化，密度則發(fā)生顯著變化，極易實現(xiàn)混合物中萃取物的提取和分離。利用超臨界流體萃取技術(shù)，一般是使用流體作為萃取物的溶劑，使其進(jìn)入超臨界狀態(tài)，然后與物料進(jìn)行接觸，使其中的萃取物溶于流體中，進(jìn)而實現(xiàn)萃取物與物料的分離，而后降低外在施加條件，如降低壓力或溫度，流體密度發(fā)生變化，溶解度降低，萃取物則很容易從流體溶劑中解析出來，從而實現(xiàn)萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術(shù)來實現(xiàn)物料萃取物的分離，在提取速率、萃取物兼容范圍等方面都非常優(yōu)異，而且外在條件是通過溫度或者壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對流體密度、溶解度的控制，從而能夠有效地實現(xiàn)萃取物的分離，而且提取萃取物的純度非常高，對于化工生產(chǎn)來說非常重要。其次，流體溶劑的選擇一般選擇二氧化碳流體，這種低溫、無氧環(huán)境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質(zhì)，此外，SCFE技術(shù)的實現(xiàn)，可以從固體或中液體中快速提取有效地萃取物成分，整個過程無污染、耗能少，而且對于有機(jī)物的分離提取和精致都有非常顯著的功效。
6總結(jié)
化學(xué)工程工藝是目前涵蓋冶煉、藥物生產(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)的專業(yè)學(xué)科，其實現(xiàn)的專業(yè)技術(shù)對于企業(yè)的生產(chǎn)來說具有非常重要的現(xiàn)實意義。在化學(xué)工程工藝中，常見的技術(shù)有綠色化工技術(shù)，該技術(shù)是從原材料、催化劑以及化學(xué)反應(yīng)的過程中選取綠色無毒無公害的物質(zhì)和反應(yīng)選擇性來提升化工的低污染率，分離技術(shù)則是通過蒸餾分離、膜分離等分流技術(shù)來實現(xiàn)的化工材料的分離，超臨界流體萃取技術(shù)則是采用超臨界流體對物料中萃取物的提取，通過改變外在條件來實現(xiàn)萃取物的提取，從而實現(xiàn)物質(zhì)分離。這些化學(xué)工程工藝都在為企業(yè)的生產(chǎn)、化工過程等起到非常重要的作用，為促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
［1］吳建穎．淺析化學(xué)工程與工藝［J］．中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2013，(02)．
［2］張楊．淺談化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，(08)．
［3］謝若曦，趙陽．化學(xué)工程與工藝［J］．民營科技，2012，(08)．
［4］化學(xué)工程2011年(第39卷)第1－12期(總第263－274期)總目次［J］．化學(xué)工程，2011，(12)．
［5］李嫻，解新安．超臨界流體的理化性質(zhì)及應(yīng)用［J］．化學(xué)世界，2010，(03)．
［6］霍鵬，張青，張濱，郭超英．超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展［J］．河北化工，2010，(03)．
［7］武昊宇．綠色化工發(fā)展方向及技術(shù)動態(tài)探究［J］．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，(23)．
化學(xué)工程技術(shù)是一種用于研究化學(xué)產(chǎn)品的管理、制造、設(shè)計和開發(fā)的綜合性技術(shù)，在化學(xué)生產(chǎn)中通過應(yīng)用各種化學(xué)工程技術(shù)，可以有效提高化學(xué)生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，加強(qiáng)化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究，推動化學(xué)生產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展。本文分析了化學(xué)生產(chǎn)中化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用，闡述了化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用發(fā)展建議，以供參考。
關(guān)鍵詞：
化學(xué)工程技術(shù)；化學(xué)生產(chǎn)；有效應(yīng)用
化學(xué)工業(yè)一直是推動我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，在化學(xué)生產(chǎn)中通過不斷創(chuàng)新和優(yōu)化化學(xué)工程技術(shù)，降低能源和原材料消耗，保障產(chǎn)品質(zhì)量，提高化學(xué)生產(chǎn)效率，所以化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用具有非常重要的現(xiàn)實意義，在未來發(fā)展過程中應(yīng)加大對化學(xué)工程技術(shù)的研究，進(jìn)一步提高化學(xué)生產(chǎn)效益。
1化學(xué)生產(chǎn)中化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用
1.1超臨界流體技術(shù)超臨界流體是一種處于氣態(tài)和液體之間狀態(tài)、壓力和溫度都位于臨界點周圍的液體，其具有液體和氣體的雙重特性，具有氣體的壓縮性和高擴(kuò)散能力，又具有液體的良好溶解能力，其粘度幾乎等于氣體，密度幾乎等于液體，其擴(kuò)散性能處于氣體和液體之間。在化學(xué)生產(chǎn)中運用超臨界流體技術(shù)，運用超臨界流體的特性，改變化學(xué)反應(yīng)特征，優(yōu)化傳熱系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)，合理控制壓力和溫度，可以有效降低化學(xué)生產(chǎn)的能耗。另外，超臨界液體技術(shù)在加工無機(jī)物材料、復(fù)合材料、高分子材料中發(fā)揮著重要作用，最常見的技術(shù)方法包括以下幾種：其一，抗溶劑法，在制備超臨界流體有機(jī)物和爆炸性物質(zhì)時主要應(yīng)用抗溶劑法；其二，壓縮抗溶劑法，這種方法主要用于加工微球類或者微孔類物質(zhì)，在聚合物和藥物分子共沉中應(yīng)用廣泛，技術(shù)方法比較簡單成熟；其三，快速膨脹法，用于制備固體顆粒狀化學(xué)產(chǎn)品。超臨界技術(shù)不僅應(yīng)用在材料制備方面，而且還被廣泛地瑩瑩在化學(xué)分析中，例如，色譜技術(shù)和超臨界技術(shù)的相互結(jié)合，和氣象色譜相比，這種色譜研究方法更加準(zhǔn)確、高效，并且超臨界液體色譜比液相色譜更加準(zhǔn)確。
1.2傳熱技術(shù)近年來，相關(guān)研究人員對于強(qiáng)化傳熱和微細(xì)尺度傳熱的研究越來越多，在傳熱學(xué)中微細(xì)尺度傳熱是一個獨立的專業(yè)學(xué)科，其主要探索和研究時間尺度、空間尺度的傳熱學(xué)規(guī)律，重點包含微重力傳熱傳質(zhì)、相變傳熱、熱輻射、熱傳導(dǎo)。對流傳熱等內(nèi)容。當(dāng)前，我國的傳熱技術(shù)研究主要是集中在數(shù)值模擬、實驗研究和機(jī)理研究三方面。在化學(xué)生產(chǎn)中應(yīng)用傳熱技術(shù)，可以通過改進(jìn)和優(yōu)化換熱器設(shè)備，有效提升換熱的持續(xù)放熱能力和傳熱效率，從而提高化學(xué)生產(chǎn)水平。并且微細(xì)尺度傳熱和強(qiáng)化傳熱技術(shù)在微型熱管、集成電子設(shè)備、微米、納米等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，相關(guān)技術(shù)成果已經(jīng)比較成熟，對于化學(xué)工業(yè)應(yīng)加強(qiáng)傳熱技術(shù)和化學(xué)生產(chǎn)的配合研究，充分發(fā)揮傳熱技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，有效提高化學(xué)生產(chǎn)效率。
1.3綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)在綠色食品生產(chǎn)中綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)發(fā)揮著非常重要的作用，當(dāng)前我國積極倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排理念，人們的綠色生態(tài)環(huán)保意識越來越高，綠色食品主要是指綠色沒有受到污染侵害的食品，這種食品最主要的特點是營養(yǎng)價值高、品質(zhì)優(yōu)良、衛(wèi)生安全指標(biāo)高，是未來發(fā)展過程中的新興產(chǎn)業(yè)。綠色食品加工生產(chǎn)過程中對于化肥和農(nóng)藥的使用量有著嚴(yán)格限制，而且還需要提高農(nóng)作物產(chǎn)量，保障食品營養(yǎng)價值，降低成本，所以綠色產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)常面臨量和質(zhì)的矛盾?，F(xiàn)代化生物化學(xué)通過充分利用基因工程技術(shù)和綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)，保障食品安全，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，確保食品營養(yǎng)。具體應(yīng)用如下：其一，在農(nóng)作物生長過程中，運用生物化學(xué)技術(shù)，減少污染農(nóng)作物和污染環(huán)境的氮肥使用量，運用固氨來替代氮肥，通過應(yīng)用生物化學(xué)技術(shù)，不需要施加氮肥，也可以保障農(nóng)作物的正常生長發(fā)育，不僅節(jié)約了種植成本，而且有效提高了農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量；其二，當(dāng)農(nóng)作物出現(xiàn)病蟲害時，運用生物化學(xué)技術(shù)，特別是基因工程技術(shù)，在主要農(nóng)作物上轉(zhuǎn)移各種病蟲害基因，減少化學(xué)殺蟲劑使用量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，提高抗病蟲害能力。
2化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用發(fā)展建議
2.1培養(yǎng)化學(xué)技術(shù)人才化學(xué)技術(shù)人員對于推動化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展有著重要意義，因此我國應(yīng)重視化學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)，不僅要加強(qiáng)理論知識學(xué)習(xí)，還應(yīng)強(qiáng)化鉆研創(chuàng)新精神，積累豐富的實踐經(jīng)驗，全面提高化學(xué)工程技術(shù)科研水平和綜合素質(zhì)。
2.2進(jìn)一步提高化學(xué)工程技術(shù)水平我國化學(xué)工程技術(shù)面臨著滴狀冷凝的難題，在未來發(fā)展過程中應(yīng)加大對化學(xué)工程技術(shù)的研究，重點解決這個問題，推動傳熱技術(shù)在航空航天、石油化工、動力、機(jī)械等領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)一步提高化學(xué)工程技術(shù)水平。
3結(jié)語
在化學(xué)生產(chǎn)中應(yīng)用化學(xué)工程技術(shù)有助于促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，應(yīng)積極優(yōu)化各種化學(xué)工程技術(shù)應(yīng)用，培養(yǎng)大量化學(xué)工程技術(shù)人才，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]侯海霞,柯楊,王勝壁.解析化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2015,14:91.
[2]裘炎,王杲.探析化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].化工管理,2015,20:90.
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程；化學(xué)工藝；發(fā)展趨勢
前言：
簡要的說，物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的反應(yīng)過程為化學(xué)過程，而化學(xué)工程則是研究化學(xué)工業(yè)和其他過程工業(yè)生產(chǎn)中有關(guān)化學(xué)過程以及物理過程的一般原理、規(guī)律。這些工業(yè)不僅僅包括了傳統(tǒng)化工制造，同時也包括了現(xiàn)代化工制造，像向生物工程、生物制藥以及以及相關(guān)的納米技術(shù)等?；瘜W(xué)工藝是以化學(xué)方法以化學(xué)方法、改變物質(zhì)組成與組織結(jié)構(gòu)合成新物質(zhì)為主的一種生產(chǎn)過程與技術(shù)。而化學(xué)工程與工藝就是一種優(yōu)化產(chǎn)品加工、生產(chǎn)的過程。在化學(xué)工程領(lǐng)域之內(nèi)與之相關(guān)聯(lián)的行業(yè)特別多，同時也與許多現(xiàn)代高新科技領(lǐng)域具有一定程度上的相互影響作用，在很大程度上推動著我國科技的發(fā)展、進(jìn)步，增強(qiáng)了我國的綜合國力。
1.化學(xué)工程與工藝對環(huán)境保護(hù)的意義
現(xiàn)階段，“綠色”這一詞匯已經(jīng)逐漸被人們所熟悉，而環(huán)保也逐漸成為了人們普遍所追求的一種生活方式以及生活態(tài)度。實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能這一生活方式、生活理念重要途徑之一便是對化學(xué)工程與工藝的研究?；瘜W(xué)工程與工藝相對程度上而言是一門比較具有顯著工業(yè)特色的學(xué)科，其所研究的范圍相對程度上也比較廣，同時應(yīng)用范圍也特別寬。對于化學(xué)工程與工藝的研究，一方面需要降低污染、節(jié)約資源，另一方面需要實現(xiàn)人類利益的最大化。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，很多國內(nèi)外的企業(yè)都在進(jìn)行一些與綠色環(huán)保方面的相關(guān)研究。
2.相關(guān)新興化學(xué)工程與工藝的技術(shù)研究
2.1綠色化學(xué)工程
綠色工程即無污染、無化學(xué)、無害物質(zhì)。綠色化學(xué)就是研究、利用原理在一定程度上在化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)以及加工生產(chǎn)過程中盡量減少、消除會對人類健康以及環(huán)境的影響的一門科學(xué)。因此，在一定程度上盡可能的運用化學(xué)工程與工藝去減少一些有害的原料、催化劑的產(chǎn)生與使用，盡可能的從根本上阻隔污染源的產(chǎn)生。綠色化學(xué)的主要作用就是從源頭上對污染物進(jìn)行有效的減少或者消除，同時可以利用綠色化學(xué)生產(chǎn)出來一些對環(huán)境的保護(hù)有利的材料，然后經(jīng)過回收廢物進(jìn)行循環(huán)利用，在最大限度上保證化學(xué)工程與工藝的“綠色化”。
2.2化學(xué)工程與工藝的分離過程
在現(xiàn)代社會，蒸餾法是最主要也是用的最多的一種分離工程方法。相對而言，我國在蒸餾分離工程方法方面的研究已經(jīng)有了相對程度上相比較豐富的理論依據(jù)以及實踐經(jīng)驗，但是在很多方面依舊需要進(jìn)行完善?，F(xiàn)階段，有許多國家的科學(xué)家認(rèn)為膜分離技術(shù)（就是吸附分離——運用一些氣體的干燥、廢水等污染物的處理等等）是現(xiàn)在最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椃蛛x工程技術(shù)。它具有節(jié)能、高效以及易于清理等特點，但是同時它也具有一些問題需要去防治、改善。
2.3超臨界流體（SupercriticalFluid，SCF）
超臨界流體是一種溫度還有壓力，都在臨界點之上的無氣體液體的相界面。最近幾年，超臨界水氧化法（SCWO）在環(huán)境治療以及保護(hù)方面的應(yīng)用、研究在相對程度上較多，而在化學(xué)工程與工藝方面相對研究比較少，依舊處于研究實驗期。
2.4提高反應(yīng)選擇
化工生產(chǎn)過程的重要組成之一是化學(xué)反應(yīng)，原料由反應(yīng)得到產(chǎn)物，因此，便可以選擇相對程度上更為合理的反應(yīng)途徑去實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量的效果。影響化學(xué)反應(yīng)的因素有很多，像反應(yīng)溫度、反應(yīng)條件以及反應(yīng)時間等。比如在氧化反應(yīng)過程中往往會產(chǎn)生大量的熱，因此原料就會因為受熱而發(fā)生質(zhì)變，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量降低。
3.總結(jié)
現(xiàn)階段，世界不僅面臨著資源的短缺的問題，同時也面臨著能源短缺的問題，全球國家都認(rèn)為社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要建立在綠色環(huán)保的基礎(chǔ)上，提出了資源的節(jié)約以及保護(hù)環(huán)境的要求。因此，這在一定程度上就要求在化學(xué)工程和工藝的配合上要緊密，發(fā)展上應(yīng)該實現(xiàn)協(xié)同性發(fā)展。就這一方面，我國實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展理念和化學(xué)工程工藝的融合，這樣，將化學(xué)工程和工藝技術(shù)相關(guān)的聯(lián)系在一起，重視其發(fā)展的綠色化，推動了傳統(tǒng)的化學(xué)工藝和工程的發(fā)展，降低了其發(fā)展給環(huán)境帶來的壓力，實現(xiàn)了資源的節(jié)約，環(huán)境污染的降低，綜上所述，開發(fā)新的能源對我國未來化學(xué)工程與工藝的發(fā)展是極為重要的一條道路，同時也是增強(qiáng)我國綜合國力的一條道路。
參考文獻(xiàn)
[1]杜春.化學(xué)工程與工藝專業(yè)認(rèn)識實習(xí)的探索與實踐[J].石油化工應(yīng)用，2008（27）：136
[2]姜兆華，趙力，宋英等.面向國家需求的化學(xué)工程與工藝特色專業(yè)課程體系構(gòu)建與實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（11）53-55
無疑，將自己視為學(xué)術(shù)工程師的許多讀者到此就不往下讀了，但是對持開放心態(tài)的極少數(shù)留下來的人，我很愿意做出我的解釋。
化學(xué)工程的大學(xué)本科學(xué)位已不能讓你成為化學(xué)工程師，就像大學(xué)法律學(xué)位不能使你做一名辯護(hù)律師一樣。
化學(xué)工程的博士學(xué)位也是如此。所有的博士學(xué)位（PhD）都是哲學(xué)的，不管你是在那個系學(xué)習(xí)。哲學(xué)博士學(xué)位不會讓你成為一名化學(xué)工程師，正如醫(yī)學(xué)博士不會讓你做一名醫(yī)生。
同樣地在化學(xué)工程系做研究和教學(xué)也不會使你成為一名化學(xué)工程師，它可以讓你做一名學(xué)術(shù)人員，和在哲學(xué)系的學(xué)術(shù)人員做著同樣的工作。
真正的化學(xué)工程師擁有被正式認(rèn)可的化學(xué)工程研究生學(xué)位，以及多年設(shè)計或?qū)嶋H操作完整規(guī)模工藝設(shè)施的經(jīng)驗。這是要成為一名注冊化學(xué)工程師不得不達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，其與任命一位工程師的國際協(xié)定相一致。
工程是一個實踐性的行業(yè)。正如法律和醫(yī)學(xué)這樣的實踐性行業(yè)，職業(yè)頭銜的恰當(dāng)稱謂需要學(xué)術(shù)知識與職業(yè)經(jīng)歷和訓(xùn)練相結(jié)合才能獲得。學(xué)術(shù)人士聲稱“化學(xué)工程師”能勝任各種工作，實際上是指以下二者之一：
“化學(xué)工程畢業(yè)生能勝任各種工作”。按我的定義化學(xué)工程師并不能勝任各種工作。他們做化學(xué)工程。半數(shù)的化學(xué)工程畢業(yè)生不能獲得化學(xué)工程師的工作，因為我們目前的畢業(yè)生是工作崗位所需的兩倍。如果大多數(shù)的畢業(yè)生都想成為工程師的話，意味著他們已不能成為化學(xué)工程師。
“化學(xué)工程系的學(xué)術(shù)人員能勝任各種工作”?；瘜W(xué)工程系的學(xué)術(shù)人員大多傾向于從事他們原來的學(xué)科，（除非原來就是做工程的）。目前這個學(xué)科趨向于化學(xué)，雖然也有地質(zhì)、物理或沾點邊的其它工程學(xué)科。
這樣的混同又被許多資助機(jī)構(gòu)鼓勵的跨學(xué)科研究所放大。
如果我們把絲毫沒有職業(yè)經(jīng)驗的人，放在與哲學(xué)家構(gòu)成的跨學(xué)科團(tuán)隊中，他們把職業(yè)是什么完全搞混淆，一點也不值得奇怪。
馬來西亞號稱是原創(chuàng)的“融合風(fēng)味”之都。我去過多次。在科倫坡，我品嘗過由中國傳統(tǒng)廚師烹飪的深受印度影響的食物，也吃過有印度背景的廚師做的中國風(fēng)味食物，都非常好。我還吃過其它不同傳統(tǒng)廚師所烹飪的其它風(fēng)格的同樣的菜，味道也很好。但是當(dāng)我嘗試由西方廚師做的同樣的菜時，很明顯這些西方廚師并不真正懂得任何一種傳統(tǒng)。這不是融合食品，它只是混同食品。
目前大多數(shù)化學(xué)工程系發(fā)生的情況與此類似。如果你想跨學(xué)科，你必須首先掌握你自己的學(xué)科。
首先，你必須理解化學(xué)工程行業(yè)。與我成為注冊工程師的1995年的情況一樣。我們以大致相同的方式做同樣的工作。我知道的確如此，因為為了寫這本書我會晤了世界各地從事工藝設(shè)施設(shè)計的數(shù)百位化學(xué)工程師，并且我自身沒有間斷過作為化學(xué)工程師的實踐。
其次，你必須理解在化學(xué)工程系從事的大多數(shù)研究與化學(xué)工程毫無關(guān)系。硬把它們?nèi)M(jìn)課程中只是想教授你知道的內(nèi)容，用不相關(guān)的教學(xué)材料把課程搞得不堪重負(fù)。
最后，你需要真正與實際從業(yè)人員交往。我們想提供幫助。然而我們不想把我們的角色僅局限于提供一些趣事逸聞，或者給你已經(jīng)決定教的不相關(guān)的課程做橡皮圖章。問問我們化學(xué)工程師整天在做什么，聽聽我們的答案。拿其中一些去教學(xué)。
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程實驗技術(shù)課程；改革；創(chuàng)新能力；策略
在量子力學(xué)的建立發(fā)展下，現(xiàn)代化學(xué)理論得到了快速發(fā)展，但實驗在化學(xué)研究和化學(xué)教學(xué)中仍占據(jù)非常重要的地位，高等化學(xué)教學(xué)中的實驗教學(xué)作用也日益突出。化學(xué)教學(xué)中的實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)知、研究能力和應(yīng)用化學(xué)能力等方面發(fā)揮了重要的作用。在新課改的深入發(fā)展下，高等化學(xué)教學(xué)在講授了化學(xué)基本原理和化學(xué)實驗技能基礎(chǔ)上，開始著重培養(yǎng)學(xué)生獨立化學(xué)實驗設(shè)計的能力，注重對學(xué)生展開實驗技術(shù)和化學(xué)知識綜合應(yīng)用能力的訓(xùn)練[1-5]。高等化學(xué)實驗課程體系改革成為高等化學(xué)教育發(fā)展的重要內(nèi)容，得到了越來越多人的關(guān)注。完整化的高等化學(xué)實驗教學(xué)改革內(nèi)容包括化學(xué)實驗課程體系和課程內(nèi)容的優(yōu)化、化學(xué)實驗基地的建設(shè)、化學(xué)實驗具體實踐操作方法、化學(xué)實驗組織管理等，其中最為重要的是化學(xué)實驗課程體系。
1高等學(xué)?；瘜W(xué)工程實驗技術(shù)課程發(fā)展現(xiàn)狀
在高校的擴(kuò)招發(fā)展下，化學(xué)工程實驗技術(shù)課程實驗基地建設(shè)質(zhì)量參差不齊，同時在學(xué)生畢業(yè)就業(yè)競爭的日益激烈下，在化學(xué)實驗教學(xué)中很多學(xué)生過度重視理論，輕視了實驗教學(xué)?，F(xiàn)階段高等學(xué)?；瘜W(xué)實驗教學(xué)存在的問題具體體現(xiàn)在以下幾個方面:（1）在化學(xué)工程技術(shù)實驗課程內(nèi)容上存在“三多三少”的現(xiàn)象，從總體上看，依賴課堂理論教學(xué)的驗證性實驗課程較多，設(shè)計性的實驗課程少；獨立性的單元操作課程多，綜合性的實驗課程少；經(jīng)典類型的實驗課程多，能反映最新科學(xué)研究成果的內(nèi)容少。（2）化學(xué)工程技術(shù)實驗課程是根據(jù)化學(xué)理論課程體系設(shè)置的，在實驗課程的安排上過于強(qiáng)調(diào)對化學(xué)課堂教學(xué)的補(bǔ)充，忽視了化學(xué)實驗課程開設(shè)的本身特點，無法發(fā)揮出化學(xué)實驗課程的本身作用。（3）化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)模式單一，注重按照教師事先安排好的內(nèi)容開展教學(xué)，無法發(fā)揮出學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。
2化學(xué)工程技術(shù)實驗課程內(nèi)容的設(shè)置
2.1精選基礎(chǔ)性、理論性強(qiáng)的化學(xué)實驗
化學(xué)工程技術(shù)實驗課程內(nèi)容改革的指導(dǎo)思想是要加強(qiáng)學(xué)生動手操作能力的訓(xùn)練，注重提升學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，通過化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)一步鞏固學(xué)生在課堂上掌握的化學(xué)理論知識。為此，教師可以在有限的教學(xué)學(xué)時中，精選化學(xué)基礎(chǔ)理論實驗教學(xué)內(nèi)容，如可以為城市土木工程建設(shè)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)膠體溶液性質(zhì)類實驗課程，在實際教學(xué)中要注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗教學(xué)方案的設(shè)計，具體包括實驗流程設(shè)計、膠體溶液的配制、實驗儀器的安裝和實驗操作等[6]。
2.2注重精簡重組驗證性化學(xué)實驗
化學(xué)工程技術(shù)實驗課程要減少驗證性實驗在總體實驗中的比重，驗證性實驗中繁多的驗證內(nèi)容不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也不利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的綜合素質(zhì)，浪費了有效的課堂教學(xué)時間。在原有的化學(xué)實驗教學(xué)中，“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)”及“電解質(zhì)溶液”是常見的驗證性實驗，實驗驗證過程簡單，方便學(xué)生的觀察，但在實驗操作過于簡單的情況下不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。為了解決這個問題，教師可以將這兩個實驗進(jìn)行精簡處理，在兩個實驗的重組中以“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)”實驗為主體內(nèi)容，將“電解質(zhì)溶液”的實驗內(nèi)容融入到原來電池的組成和電動勢的測定中，讓學(xué)生在原有電池的電解質(zhì)溶液中加入適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，如氨水、硫化鈉等，之后應(yīng)用精密的微安表對電池電動的情況進(jìn)行觀察，從而了解物質(zhì)濃度變化對電極電勢產(chǎn)生的影響[7-9]。這種精簡重組之后實驗的開展能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，實現(xiàn)學(xué)生自主化學(xué)習(xí)。
2.3增設(shè)應(yīng)用型和綜合應(yīng)用型化學(xué)實驗
在化學(xué)工程技術(shù)實驗課程改革思想的指導(dǎo)下，教師要根據(jù)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的特點增設(shè)應(yīng)用型和綜合應(yīng)用型化學(xué)實驗。例如，可以增設(shè)水硬度測定、金屬材料腐蝕和防護(hù)測定實驗、金屬材料老化等綜合型化學(xué)實驗。在水硬度測定實驗中，教師應(yīng)用離子交換法和蒸餾法演示凈化水的過程，通過實驗向?qū)W生展示應(yīng)用導(dǎo)電率來衡量和評價水純度的重要意義。學(xué)生對實驗興趣很高，為了獲得更精確的實驗數(shù)據(jù)，一次次反復(fù)驗證自己的實驗，改進(jìn)自己實驗操作方式，對促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)具有重要意義。
3化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)過程
3.1教學(xué)方式的選擇
教師可以采用交互式的教學(xué)模式向?qū)W生具體介紹化學(xué)實驗技術(shù)原理和重難點問題，通過交互式實驗教學(xué)研究設(shè)計讓學(xué)生能夠有效解決化學(xué)實驗學(xué)習(xí)中遇到的難點問題?；瘜W(xué)教師要根據(jù)化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)指導(dǎo)思想制定科學(xué)合理的教學(xué)方案。定期安排教師互相聽課，從而促進(jìn)教師之間的教學(xué)交流，提升彼此教學(xué)水平[10]。應(yīng)用多媒體技術(shù)開展化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)，通過多媒體的引入彌補(bǔ)傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)視野狹窄的問題，緩解實驗教學(xué)經(jīng)費和學(xué)生人數(shù)之間的矛盾問題。
3.2培養(yǎng)學(xué)生良好的化學(xué)實驗習(xí)慣
（1）教師要引導(dǎo)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的實驗研究作風(fēng)。這種作風(fēng)在化學(xué)實驗操作中的表現(xiàn)是，學(xué)生能夠仔細(xì)觀察化學(xué)實驗操作出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，在發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象和預(yù)期實驗構(gòu)想存在出入時，學(xué)生要能夠從各方面查找誤差的原因，和其他學(xué)生進(jìn)行討論，從而及時解決實驗操作中出現(xiàn)的問題。
（2）原始性實驗記錄對于學(xué)生實驗思路的形成、實驗規(guī)律的把握等具有重要意義。為此，在實驗開始階段，需要學(xué)生仔細(xì)、規(guī)范的記錄化學(xué)實驗現(xiàn)象和實驗操作獲得的結(jié)果。
（3）學(xué)生要養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣，在化學(xué)工程技術(shù)實驗課程過程中教師要監(jiān)督學(xué)生注意做好實驗器具回收工作，不能隨意丟放實驗器材以及實驗產(chǎn)生的各種雜物。
3.3完善教學(xué)評價體系
在化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教和學(xué)習(xí)的過程中建立相應(yīng)的激勵評價機(jī)制，對提升學(xué)生的化學(xué)實驗?zāi)芰?，促進(jìn)化學(xué)實驗教學(xué)發(fā)展具有重要的意義。為此，高等院?？梢詮幕瘜W(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)管理和教學(xué)評價等方面建立相應(yīng)的實驗教學(xué)管理和評價考核機(jī)制[11]。在學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方面，學(xué)校要建立學(xué)生成績和學(xué)分結(jié)合的學(xué)習(xí)評價方法，具體包括學(xué)生能否按時到達(dá)實驗室、能否在實驗之間做好了充足的準(zhǔn)備以及學(xué)生是否如實記錄了實驗操作過程和做好實驗總結(jié)。
4化學(xué)工程技術(shù)實驗課程師資隊伍建設(shè)
化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教師隊伍的素質(zhì)和能力對整個化學(xué)實驗體系運行發(fā)展具有重要的作用。為此，高校需要加快打造一支結(jié)構(gòu)合理、人員素質(zhì)高、掌握多種化學(xué)實驗教學(xué)技巧的教師隊伍[12]。為了充分發(fā)揮高素質(zhì)化學(xué)實驗教師隊伍在化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)中的優(yōu)勢，學(xué)?？梢灾贫ㄒ幌盗心軌蛱嵘瘜W(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)實驗化學(xué)有效運行的政策，充分發(fā)揮出教師在化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)中的優(yōu)勢力量，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)綜合能力。
5完善化學(xué)工程技術(shù)實驗課程保障體系建設(shè)
高校需要從制度上進(jìn)一步保障化學(xué)工程技術(shù)實驗課程教學(xué)的開展，通過化學(xué)工程技術(shù)實驗課程制度的建設(shè)，加強(qiáng)化學(xué)實驗指導(dǎo)教師對化學(xué)課程教學(xué)各個環(huán)節(jié)的重視，具體包括化學(xué)實驗教學(xué)方案、化學(xué)教學(xué)實驗過程和化學(xué)實驗結(jié)果的驗收管理等，充分發(fā)揮出化學(xué)實驗教學(xué)的重要地位和作用。
6結(jié)語
化學(xué)工程技術(shù)實驗課程的開展不僅僅是為了加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)化學(xué)理論的理解、提升學(xué)生化學(xué)基技能訓(xùn)練和應(yīng)用能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生在生活實際中應(yīng)用化學(xué)知識的能力。結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生所學(xué)專業(yè)特點，進(jìn)一步拓展學(xué)生化學(xué)知識面，提升學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)學(xué)生對所學(xué)化學(xué)知識的靈活運用。學(xué)生化學(xué)工程技術(shù)能力和他們綜合能力的提升密切相關(guān)，科學(xué)合理的化學(xué)實驗內(nèi)容和規(guī)范化的化學(xué)實驗技能訓(xùn)練，對培養(yǎng)學(xué)生的自我創(chuàng)新藝術(shù)，提升學(xué)生的科學(xué)研究能力，增強(qiáng)學(xué)生在社會主義經(jīng)濟(jì)市場中的競爭力具有重要作用。為此，需要有關(guān)教育人員根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的需要進(jìn)一步完善化學(xué)實驗教學(xué)體系。
參考文獻(xiàn)
[1]張昱.化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗的整合研究[D].蘭州:西北民族大學(xué),2012.
[2]李向清,穆勁,康詩釗,等.研究生高等化學(xué)工程與技術(shù)實驗課程建設(shè)初探[J].化工高等教育,2013,30(2):26-29.
[3]李敏,劉剛,王力.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)反應(yīng)工程實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué),2006,23(10):1031-1034.
[4]馮紅艷,徐銅文,王曉林,等.發(fā)酵過程與雙極膜電滲析的集成操作——介紹一個分離與反應(yīng)技術(shù)一體化的化學(xué)工程實驗[J].大學(xué)化學(xué),2015(1):59-63.
[5]孫康.果殼活性炭孔結(jié)構(gòu)定向調(diào)控及應(yīng)用研究[D].北京:中國林業(yè)科學(xué)研究院,2012.
[6]華.管道中氫—空氣預(yù)混火焰?zhèn)鞑恿W(xué)實驗與數(shù)值模擬研究[D].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2013.
[7]邵文堯.化學(xué)工程與技術(shù)省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)[J].實驗室研究與探索,2014,32(2):143-146.
[8]張國平,訾言勤.化學(xué)工程與工藝專業(yè)儀器分析實驗教學(xué)改革初探[J].淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2010(2):84-86.
[9]周旭章,汪財生,朱秋華,等.多學(xué)科共享實驗教學(xué)平臺建設(shè)與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2010(11):196-199,209.
[10]周松柏.超聲速內(nèi)外流干擾的數(shù)值方法研究及其實驗驗證與應(yīng)用[D].長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2009.
[11]黃麗,夏寧,于蘭.食品化學(xué)與分析實驗技術(shù)教學(xué)改革實踐體會[J].大眾科技,2011(9):207-209.
【關(guān)鍵詞】:化學(xué)工程;系統(tǒng);和諧;辯證法
自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的,動植物群落是和諧的,人類社會體系是和諧的,健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律,具體可以歸納出三條:1.統(tǒng)一律;2.層次律;3.進(jìn)化律;所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì):1.開放性;2.自組織性;3.非線性;4.無限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場論時,其哲學(xué)上的需要相對物理學(xué)上而言或許要來得大,面對物理學(xué)的系統(tǒng)和諧,理論規(guī)則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢?
在化學(xué)工程作為學(xué)科開始被重視之前,化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,各種具體的工程與工藝都被獨立開來,在認(rèn)識上是被分為各門特殊的知識,因此,當(dāng)國外高等院校在十九世紀(jì)末開始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時,開設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué),"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時還是相當(dāng)模糊的,在理論上充其量是化學(xué)與機(jī)械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統(tǒng)的,即使在今天,他們也避免專論"化學(xué)工程",而是稱之為"過程工程"(ProcessEngineering),這一名稱實際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣,甚至更為準(zhǔn)確,凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱。
二十世紀(jì)開始,化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展,在社會經(jīng)濟(jì)中占的比重越來越大,客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人們對事物運動規(guī)律性的認(rèn)識也愈來愈深化,愈來愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識到化學(xué)工業(yè)中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學(xué)工程手冊》的發(fā)表,初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn),如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,星火燎原的,化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代,美MIT的一些學(xué)者提出:不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬別,它們在眾多的典型設(shè)備中進(jìn)行著原理相同的物理過程。1920年,美MIT成立了第一個嚴(yán)格意義上的化工系,時W.K.Lewis任系主任。1922年美國化工學(xué)會認(rèn)同了新的見解,引出了"單元操作"(UnitOperation)的概念,這一概念在蘇聯(lián)時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過濾等,以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心,其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映,是化學(xué)工程學(xué)從"個性"到"共性"的第一個哲學(xué)性概括,是在一個系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門技術(shù)科學(xué),體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。
隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開發(fā),又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn),化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕,1940年美國FCC煉油開發(fā)成功,成為石油化工的起點。直到1957年,歐洲第一屆反應(yīng)工程會議,明確提出"反應(yīng)工程"的概念,成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分,是化學(xué)工程學(xué)的進(jìn)一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應(yīng)"問題,及從"逐級放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動了"化工過程系統(tǒng)工程"的發(fā)展,并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律。
就在"反應(yīng)工程"發(fā)展的同時,"單元操作"得到了更加深刻的認(rèn)識,人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過濾只是流體傳動的一個特例;蒸發(fā)不過是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認(rèn)識的深化過程并沒有停止,人們進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀(jì)50年代開始,人們綜合了以往的成果,開始用統(tǒng)一的觀點來研究三種傳遞過程。1960年,美威斯康辛大學(xué)(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一書,系統(tǒng)地采用統(tǒng)一的方法來處理三種傳遞現(xiàn)象,從此化學(xué)工程學(xué)科的核心過渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學(xué)和諧進(jìn)化律的又一體現(xiàn),使化學(xué)工程學(xué)達(dá)到了一個新的整體性高度,這種高度的和諧統(tǒng)一是對客觀世界本質(zhì)性的認(rèn)識,并在學(xué)科上反映出了系統(tǒng)科學(xué)的基本原理和性質(zhì),其影響力是普遍性的,是跨學(xué)科的,不僅使"傳遞原理"成為化學(xué)工程學(xué)的重要基礎(chǔ),同時在生物工程、機(jī)械、航天和土木建筑等工程學(xué)科上也具有重要意義,并日益成為工程專業(yè)共有的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,只是側(cè)重點有所差異而已。
至此化學(xué)工程學(xué)科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展,并在短短的一個世紀(jì)中達(dá)到了一個前所未有的高度,涵括了眾多的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學(xué)品等,每年為社會提供數(shù)以億噸計的千百萬種產(chǎn)品,是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質(zhì)基礎(chǔ),為社會繁榮作出了巨大貢獻(xiàn)。然而事物總是一分為二的,從人類發(fā)展最為激動人心的口號"征服自然"到今天龐大的工業(yè)化進(jìn)程,地球自然生態(tài)系統(tǒng)遭遇了前所未有的嚴(yán)峻局面,這之中,化學(xué)工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復(fù)污染的主要過程之一,化學(xué)工程學(xué)科需要肩負(fù)起新的使命。1990年,"生態(tài)化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出來了,相應(yīng)在化工生產(chǎn)和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念,因時應(yīng)勢,化學(xué)工程學(xué)開始了系統(tǒng)科學(xué)的自組織過程,這也是和諧系統(tǒng)對立統(tǒng)一發(fā)展的需要。在系統(tǒng)科學(xué)看來,自組織是和諧系統(tǒng)的基本性質(zhì)之一,只有自組織系統(tǒng)能通過外部和自身內(nèi)部的不斷協(xié)調(diào)、整合,在適應(yīng)環(huán)境的同時保持自己的特性并產(chǎn)生新的功能。從自發(fā)到自覺地,化學(xué)工程學(xué)吸收了自組織的理論,不斷在廣度和深度上充實、完善和發(fā)展。隨著新世紀(jì)的到來,世界正發(fā)生著全球性的變化,經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境和技術(shù)等領(lǐng)域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學(xué)工程學(xué)科需要因應(yīng)時展而改變傳統(tǒng)的限制,不斷有新的概念提出來,如化學(xué)工程應(yīng)是伺機(jī)而待的專業(yè)(aprofessioninwaiting);化學(xué)工程師必須"besteepedintechnology",能夠創(chuàng)新、開發(fā)、變換、調(diào)控和適應(yīng)取代;化學(xué)工程學(xué)科要從"ProcessEngineering"達(dá)到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。進(jìn)一步的綜合認(rèn)為,化學(xué)工程學(xué)關(guān)注著同時發(fā)生在非常廣泛的時空跨度內(nèi)的現(xiàn)象,必須具備多尺度、多目標(biāo)的方法來達(dá)到過程的總體優(yōu)化。涵括了五個方面[4,5]:
①Nanoscale(納觀尺度):研究量子化學(xué)、分子過程與分子模擬等。
②Microscale(微觀尺度):研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學(xué)規(guī)律等。
③Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔器以及傳統(tǒng)的"單元操作"和"三傳一反"等。
④Macroscale(宏觀尺度):研究生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過程等。
⑤Megascale(兆觀尺度):研究環(huán)境過程和大氣生態(tài)過程等。
于是化學(xué)工程學(xué)的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標(biāo)擇優(yōu)"的概念,化學(xué)工程學(xué)科又到達(dá)一個新的和諧統(tǒng)一的高度,進(jìn)入了更高層次的系統(tǒng)工程領(lǐng)域。
新的發(fā)展的深度促使化學(xué)工程學(xué)科作出了一定尺度的"分化",然而這還遠(yuǎn)未結(jié)束,人們對世界的認(rèn)識還在不斷探索不斷深入,一個更深刻更普遍也更一般的問題已經(jīng)觸到了化學(xué)工程學(xué)科的神經(jīng),觸到了化學(xué)工程學(xué)的認(rèn)識本質(zhì),并促使化學(xué)工程學(xué)需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理",相對于"線性"是人類認(rèn)識客觀世界的基本工具,"非線性"則是客觀世界的本質(zhì)特征,是"線性"反映的目的,是從科學(xué)角度看待世界的一種和諧統(tǒng)一;而在對"混沌發(fā)展"的研究表明,"混沌運動的普遍存在,揭示了自然界中實際系統(tǒng)發(fā)展演化的新行為,混沌態(tài)的自相似性使這種時間演化表現(xiàn)為一種空間結(jié)構(gòu),而且以其不同空間尺度上的相似性,揭示了系統(tǒng)復(fù)雜運動的統(tǒng)一性。這種統(tǒng)一性是一個觀察"整體"的問題,只有在長時間范圍(因為混沌運動是一種長時間行為)和更高層次復(fù)雜性中才能顯現(xiàn)出來。"[6,7]這一問題涵蓋了自然科學(xué)和人文社會科學(xué)的眾多領(lǐng)域,具有重大的科學(xué)價值和深刻的哲學(xué)方法論意義。馬克思曾經(jīng)預(yù)言:"自然科學(xué)往后將會把關(guān)于人類的科學(xué)總括在自己下面,正如關(guān)于人類的科學(xué)把自然科學(xué)總括在自己下面一樣:它們將成為一個科學(xué)。"從這一角度上,"非線性"問題是這種過程一體化的契合點以及整體認(rèn)識論上的共性[8]。當(dāng)站在這種整體性的高度上,化學(xué)工程學(xué)科獲得了全新的視野和更強(qiáng)大的分析解決問題的能力,并最終具有了學(xué)科融合的基礎(chǔ)。
在整個化學(xué)工程學(xué)科的孕育、誕生和發(fā)展過程中,始終交織著學(xué)科的"分化"與"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細(xì)化工、高分子化工等專業(yè)上的分化;另一方面,作為近代工程技術(shù),它又是自然科學(xué)(化學(xué)、物理等)和技術(shù)科學(xué)(機(jī)械、材料等)的融合。正如物理學(xué)家普朗克(Planck)所指出的:"科學(xué)是內(nèi)在的整體,它被分解為單獨的部分不是取決于事物的本身,而是取決于人類認(rèn)識能力的局限性,實際上存在著從物理到化學(xué),通過生物學(xué)和人類學(xué)到社會學(xué)的連續(xù)的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實上,當(dāng)化學(xué)工程學(xué)科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時,實現(xiàn)科學(xué)的融合已是其客觀系統(tǒng)性的需要,它需要強(qiáng)有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經(jīng)生物學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuralNetworks)技術(shù)為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的信息處理能力在愈來愈多的領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,它具有如下特點[9,10]:
①學(xué)習(xí):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)外界環(huán)境修改自身行為,這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
②概括:經(jīng)過學(xué)習(xí)訓(xùn)練后,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)在某種程度上能夠?qū)ν饨缧畔⒌纳倭縼G失或自身組織的局部缺損不再很敏感,反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性(魯棒性),即工程上說的"容錯"能力。
③抽取:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能,在某種意義上可以說它能"創(chuàng)造"出未見的事物。
④模擬:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由眾多的神經(jīng)元組成,以并行的方式處理信息,大大加快了運行速度,可以逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。
當(dāng)然,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非十全十美,其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過相當(dāng)曲折的過程,但是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)特性的融合將是化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應(yīng)和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的控制系統(tǒng),適應(yīng)性、穩(wěn)定性和智能性均較好,能處理復(fù)雜工藝過程的控制問題,也使得化學(xué)工程師不但也是機(jī)械工程師,還首先是系統(tǒng)工程師,并能從最一般的非線性原理出發(fā),解決實際過程的創(chuàng)新、應(yīng)用、開發(fā)、生產(chǎn)等問題。
生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,人類認(rèn)識自然和改造自然的不斷深化,化學(xué)工程學(xué)科必將不斷"分化"和"融合",體現(xiàn)出和諧系統(tǒng)的無限發(fā)展性質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
[1]李立本.系統(tǒng)的和諧與和諧觀[J].自然辯證法研究,1998,14(5):39.
[2]韓兆熊.傳遞過程原理[M].浙江:浙江大學(xué)出版社,1988,11:3.
[3]季子林,陳士俊,王樹恩.科學(xué)技術(shù)論與方法論[M].天津科技翻譯出版公司,1991,9:115.
[4]金涌,汪展文,王金福,等.化學(xué)工程邁入21世紀(jì)[J].化工進(jìn)展,2000,(1):5-10.
[5]黃仲濤,李雪輝,王樂夫.21世紀(jì)化工發(fā)展趨勢[J].化工進(jìn)展,2001,(4):1-4.
[6]張生心,梁仲清.從量子混沌再看物理學(xué)的統(tǒng)一性[J].自然辯證法研究,1996,12(10):8.
[7]苗東升.系統(tǒng)科學(xué)精要[M].中國人民大學(xué)出版社,1998,5:20.
[8]成思危.試論科學(xué)的融合[J].自然辯證法研究,1998,14(1):2.
1.1應(yīng)用型本科人才要求
根據(jù)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應(yīng)用型高校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)化學(xué)化工理論基礎(chǔ)扎實,實踐動手能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及外語與計算機(jī)應(yīng)用能力較強(qiáng),適應(yīng)化工、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等部門從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才[2]。為了實現(xiàn)上述目標(biāo),化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)用型本科人才應(yīng)具備的基本素質(zhì)與專業(yè)能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學(xué)素養(yǎng),能處理好人與環(huán)境、人與社會的關(guān)系;②掌握化學(xué)工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學(xué)裝置工藝與設(shè)備設(shè)計方法,掌握化工過程模擬優(yōu)化方法;④具有對新工藝、新產(chǎn)品、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研究、開發(fā)和設(shè)計的初步能力;⑤了解化學(xué)工程的理論前沿,了解新工藝、新技術(shù)與新設(shè)備的發(fā)展動態(tài);⑥掌握文獻(xiàn)檢索的基本方法,具有一定的科學(xué)研究和實際工作能力;⑦具有創(chuàng)新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據(jù)現(xiàn)代科技和生產(chǎn)的發(fā)展需要,以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展為目標(biāo),把握高等教育規(guī)律和化學(xué)工程與工藝專業(yè)特征,制定化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。在人才培養(yǎng)方案制定的過程中,合肥學(xué)院借鑒德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)培養(yǎng)應(yīng)用型人才成功經(jīng)驗,非常重視企業(yè)的作用,將企業(yè)要求與學(xué)生的培養(yǎng)相結(jié)合,構(gòu)建理論教學(xué)與實踐教學(xué)相學(xué)體系,確定了以“面向企業(yè)、立足崗位、注重素質(zhì)、強(qiáng)化應(yīng)用、突出能力”為指導(dǎo)思想的“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)模式。理論教學(xué)體系體現(xiàn)“三個服務(wù)”原則:基礎(chǔ)理論教學(xué)要為專業(yè)技術(shù)課教學(xué)服務(wù),理論教學(xué)為提高學(xué)生綜合素質(zhì)服務(wù),把素質(zhì)教育貫穿于教學(xué)全程,為培養(yǎng)學(xué)生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務(wù),注重培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)成果的吸納和綜合應(yīng)用能力。建立與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實踐教學(xué)體系,形成基礎(chǔ)實訓(xùn)、專業(yè)實訓(xùn)及校內(nèi)、外實訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的綜合實訓(xùn)教學(xué)一體化,完成實訓(xùn)教學(xué)。促進(jìn)學(xué)生掌握專業(yè)技能,實施“四年九學(xué)期制”,提高學(xué)生就業(yè)競爭能力。
1.2化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才要求
化學(xué)工程與工藝專業(yè)是為了適應(yīng)新世紀(jì)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展而設(shè)置的,是由原來的化學(xué)工程、有機(jī)化工、無機(jī)化工、高分子化工、精細(xì)化工、煤化工、工業(yè)催化等專業(yè)合并而成的寬口徑專業(yè),覆蓋面寬、涉及領(lǐng)域廣[3]。該專業(yè)具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領(lǐng)域涉及無機(jī)化工、有機(jī)化工、精細(xì)化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫(yī)藥化工、微電子化工等諸多領(lǐng)域;二是工程特色顯著。該專業(yè)以化學(xué)工程與化學(xué)工藝為兩大支撐點,化學(xué)工程主要研究化工過程及設(shè)備的開發(fā)、設(shè)計、優(yōu)化和管理。化學(xué)工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學(xué)反應(yīng)和分離加工技術(shù)制取各種化工產(chǎn)品?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)涉及的工程放大技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)技術(shù),不僅在化工領(lǐng)域,而且在醫(yī)藥、材料、食品、生工等眾多相關(guān)領(lǐng)域均大有用武之地。因此,化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)有較強(qiáng)的工程能力和工作適應(yīng)性,需掌握化工生產(chǎn)技術(shù)的基本原理、專業(yè)技能與研究方法,具有從事化工生產(chǎn)控制、化工產(chǎn)品和過程的研究開發(fā)、化工裝置設(shè)計與放大的初步能力[4]。
1.3應(yīng)用型化工人才實踐教學(xué)體系構(gòu)建
高等工程教育強(qiáng)調(diào)綜合素質(zhì)的基礎(chǔ)作用和工程素質(zhì)的定型作用。培養(yǎng)應(yīng)用型化工特色人才,核心就是培養(yǎng)實踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才。以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),遵循教育教學(xué)基本規(guī)律,堅持育人為本,教學(xué)為綱,根據(jù)學(xué)生需要,圍繞學(xué)生能力拓展和知識結(jié)構(gòu)構(gòu)建實踐教學(xué)體系。該體系由基本技能、專業(yè)能力、綜合能力三層次訓(xùn)練組成,將課外創(chuàng)新活動和社會實踐有機(jī)融合。借鑒德國成功的經(jīng)驗,培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力、項目實現(xiàn)能力及創(chuàng)新能力。實踐教學(xué)根據(jù)能力要求可分為3個層次:基礎(chǔ)實踐層、專業(yè)實踐層、綜合和創(chuàng)新實踐層。基礎(chǔ)實踐層以強(qiáng)化“三基”,培養(yǎng)基礎(chǔ)能力為目的,將基礎(chǔ)化學(xué)實驗分為3個層次和5個模塊,構(gòu)成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學(xué)專題研究訓(xùn)練,強(qiáng)化了知識和技能的綜合性;認(rèn)知實習(xí)在實踐教學(xué)體系中處于承上啟下階段。學(xué)生在與自己相近或相關(guān)的崗位上經(jīng)過認(rèn)知實習(xí),了解專業(yè)所需要的專業(yè)知識、能力、素質(zhì),有利于他們結(jié)合自己的興趣,規(guī)劃未來發(fā)展,在專業(yè)方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習(xí)和1周電工電子實習(xí),實現(xiàn)基礎(chǔ)能力培養(yǎng)目標(biāo);專業(yè)實踐層是在理論教學(xué)和基礎(chǔ)能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,通過專業(yè)基礎(chǔ)實驗、課程設(shè)計、工程實訓(xùn)等實踐教學(xué)的環(huán)節(jié)實現(xiàn)專業(yè)能力培養(yǎng);綜合和創(chuàng)新能力是對技術(shù)基礎(chǔ)知識、運用專業(yè)知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現(xiàn),反映學(xué)生整體素質(zhì)。通過畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié),配合第二課堂科技活動,達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的目的?？傊?各層實踐教學(xué)活動層層遞進(jìn)、相互滲透,達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)規(guī)定的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的要求。
2圍繞工程能力培養(yǎng),實施實踐教學(xué)改革
2.1突出強(qiáng)化實踐鍛煉,提高教師實踐教學(xué)水平
教師是實踐教學(xué)體系的主導(dǎo)者,也是實踐教學(xué)體系的實踐者。要培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學(xué)位的專職實驗教師,采取走出去、請進(jìn)來的辦法培養(yǎng)教師的實踐能力,派合肥學(xué)院高學(xué)位高職稱的教師到企業(yè)去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據(jù)學(xué)院要求成立了實驗技術(shù)教研室,這不僅是名稱和內(nèi)涵的改變,更重要的是教育理念的轉(zhuǎn)變,建立實驗技術(shù)教研室,由教授、博士擔(dān)任主任,具有研究生學(xué)歷的教師為成員,研究實踐教學(xué)內(nèi)容、方法和手段,進(jìn)行實驗教學(xué)、實驗課程內(nèi)容和方法改革等工作。目前,和化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗實踐教學(xué)有關(guān)的合肥學(xué)院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學(xué)成果獎合肥學(xué)院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業(yè)和設(shè)計院等單位人員擔(dān)任教師,讓學(xué)生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強(qiáng)實踐教學(xué)條件建設(shè),提供實踐教學(xué)載體
實驗室和實習(xí)基地是完成實踐教學(xué)內(nèi)容所必需的保障平臺。在實驗室建設(shè)方面,加強(qiáng)以無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)課程為支撐的基礎(chǔ)化學(xué)實驗室建設(shè),和以化工原理為支撐的化工基礎(chǔ)實驗室。專業(yè)實驗作為一門最能反映專業(yè)特色,與專業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展關(guān)系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構(gòu)建一個能夠全面反映化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展方向、適合按專業(yè)大類組織實驗教學(xué)、有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的新框架。根據(jù)化學(xué)工程與工藝核心課程化工熱力學(xué)、傳遞過程原理、化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程和技術(shù)化工工藝學(xué)作為構(gòu)架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發(fā)的方法論;充分考慮工程學(xué)與工藝學(xué)實驗的適當(dāng)平衡;具有典型性、力求先進(jìn)性、增加綜合性;實驗內(nèi)容既符合化學(xué)工程與工藝學(xué)科發(fā)展規(guī)律,又具有鮮明的先進(jìn)性和特色,建立了化工熱力學(xué)實驗室等專業(yè)實驗室。根據(jù)專業(yè)和學(xué)生發(fā)展需要,在專業(yè)方向上設(shè)立分離工程和精細(xì)化工2個化工專業(yè)方向,并建立精細(xì)化工和分離技術(shù)2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習(xí)是強(qiáng)化專業(yè)知識、增加學(xué)生的感性認(rèn)識和創(chuàng)新能力的重要綜合性教學(xué)環(huán)節(jié),校外實習(xí)基地是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要場所,是學(xué)生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機(jī)制,開展產(chǎn)學(xué)合作,和中鹽四方集團(tuán)等14家企業(yè)建立良好的合作關(guān)系,與企業(yè)合作共建實驗室2個。每年由校內(nèi)和企業(yè)教師共同指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實習(xí),并在畢業(yè)論文(設(shè)計)環(huán)節(jié),由企業(yè)提出課題,真題真做,學(xué)生將所學(xué)知識和生產(chǎn)實際相結(jié)合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團(tuán)、東華集團(tuán)工程技術(shù)人員指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計多次獲合肥學(xué)院優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結(jié)合,著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
為了達(dá)到實驗課培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的更高目標(biāo),以培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力為出發(fā)點,以學(xué)生個性化能力培養(yǎng)為重點,學(xué)院制定了《合肥學(xué)院學(xué)生第二課堂活動學(xué)分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結(jié)合起來,收到明顯的效果?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè),以化學(xué)工程師之家和學(xué)生參與教師科研為主要內(nèi)容開展第二課堂科技活動?；すこ處熤矣?007年11月建成運行。以培養(yǎng)“未來的工程師”為目標(biāo)、以工程設(shè)計為核心、以模型制作為基礎(chǔ),通過形式多樣的活動培養(yǎng)學(xué)生的工程意識;通過加強(qiáng)合作促進(jìn)團(tuán)隊精神;通過模型制作提高工程應(yīng)用能力;通過工程設(shè)計提高工程素養(yǎng);通過企業(yè)化運作模式培養(yǎng)學(xué)生效率意識、責(zé)任意識和管理能力。作為第二課堂的重要平臺,重點培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力、管理能力、協(xié)調(diào)組織的領(lǐng)導(dǎo)能力和團(tuán)隊精神。通過借鑒企業(yè)化管理模式,營造企業(yè)氛圍,培養(yǎng)學(xué)生效率意識、責(zé)任意識和管理能力,增強(qiáng)學(xué)生對社會的適應(yīng)能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。目前,累計培訓(xùn)學(xué)生500人以上?；瘜W(xué)工程與工藝學(xué)生在各種全國性競賽中取得了一系列好成績。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創(chuàng)新競賽獲得二等獎,“三井化學(xué)”杯第四屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽二等獎和華南地區(qū)第四屆大學(xué)生化工設(shè)計創(chuàng)業(yè)大賽二等獎。近3年來,學(xué)生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國家越來越工業(yè)化、城市化，同時也衍生了各種環(huán)境污染問題。而化學(xué)工業(yè)作為造成大規(guī)模嚴(yán)重環(huán)境污染的主要過程之一，越來越被國家所重視。如今，化學(xué)工程慢慢向環(huán)境化學(xué)工程靠攏。
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程；環(huán)境化學(xué)工程；現(xiàn)狀；發(fā)展
隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國家越來越工業(yè)化、城市化，同時也衍生了各種環(huán)境污染問題。而化學(xué)工業(yè)作為造成大規(guī)模嚴(yán)重環(huán)境污染的主要過程之一，越來越被國家所重視，如今，化學(xué)工程已經(jīng)開始向環(huán)境化學(xué)工程方向發(fā)展。而環(huán)境化學(xué)工程無論是在環(huán)境改善、修復(fù)，還是在提高人們的生活等各個方面，都能起到重要作用。本文大略的分析討論了化學(xué)工程的現(xiàn)狀及發(fā)展。
1化學(xué)工程的現(xiàn)狀
由于我國仍屬于發(fā)展中國家，且人口基數(shù)大，工業(yè)化發(fā)展相對發(fā)達(dá)國家而言還比較落后，人們對于各種基礎(chǔ)化學(xué)品的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒被滿足，許多地方企業(yè)為了牟利，仍然走的是先污染后治理的老路，對環(huán)境造成了很大的破壞。目前，我國的主要污染有三：（1）水污染工業(yè)生產(chǎn)必不可少的東西就是水，而工業(yè)生產(chǎn)用過之后的廢水回收過程過于麻煩，又沒有經(jīng)濟(jì)價值，一般的工廠就會選擇排放到山河湖泊里。由于排放量太大，超過了湖泊自我修復(fù)能力，湖泊就被污染了，這種湖水是不能喝的。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國被污染的水量已經(jīng)達(dá)到了總淡水量的76.63%。(2)空氣污染我國的工業(yè)生產(chǎn)所用能源大多是化石能源，而絕大多數(shù)化石能源焚燒后都會產(chǎn)生污染氣體，不回收利用直接排向大氣的話就會造成嚴(yán)重的空氣污染。而我國回收利用廢氣的技術(shù)并不成熟，很多工廠簡單處理一下就排向了大氣。(3)土壤污染如果把化學(xué)肥料亂填亂排，土壤就會慢慢失去活性，這種失去活性的土壤是不能耕種的。因此，原來的那種先污染后治理的思想是行不通的，我們應(yīng)該將注意力集中在化工生產(chǎn)最優(yōu)化、實現(xiàn)資源回收利用、新能源的開發(fā)上面，也就是環(huán)境化學(xué)工程。
2化學(xué)工程的發(fā)展
環(huán)境化學(xué)工程在20世紀(jì)60年代初期，許多國家為了發(fā)展化工工業(yè)，忽略了化工工業(yè)發(fā)展所帶來的環(huán)境污染。隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，隨之而來的各種問題也越來越多，人們開始重視環(huán)境的保護(hù)，各國政府也想方設(shè)法的去改善環(huán)境。但是這些措施的作用很有局限性，并不能從根源上消除或減少污染的增長，而且還會影響到國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不能適應(yīng)人類進(jìn)步的要求。為了解決這一矛盾，各國政府制定了許多條例。1984年，在原蘇聯(lián)召開的國際會議上，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會指出：無廢工藝是一種讓所有的原料、能源在資源-生產(chǎn)-消費-二次資源的循環(huán)中得到充分的回收利用的生產(chǎn)產(chǎn)品的方法，同時，不破壞環(huán)境的正常功能；在法國，也制定了《預(yù)防優(yōu)于治理》的條例，來做出規(guī)定；1990年，美國將污染防治設(shè)為國案；在我國，國家自然科學(xué)基金委員會與中國石化公司為了開展環(huán)境友好的催化化學(xué)和反應(yīng)的研究。想要從根本上解決化學(xué)工業(yè)所產(chǎn)生的污染問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，應(yīng)從根源下手，開發(fā)出無污染工業(yè)，或者優(yōu)化反應(yīng)過程，將污染扼殺在生產(chǎn)過程中。簡而言之，就是開發(fā)出新方法把對人類或者環(huán)境有害的原料或溶劑反應(yīng)掉，反應(yīng)出對環(huán)境無害甚至有利的材料，實現(xiàn)零污染，這就是環(huán)境化學(xué)工程的目的。
3結(jié)語
總而言之，化學(xué)未來的方向就是環(huán)保型、高效型化學(xué)。我們可以從反應(yīng)過程和生產(chǎn)過程兩方面著手，最大限度的降低化工生產(chǎn)對環(huán)境造成的影響，并利用化工造福人類，改善生活。而化學(xué)工程的未來發(fā)展方向——環(huán)境化學(xué)工程仍然處于快速發(fā)展中,其學(xué)科的理論體系仍有待進(jìn)一步完善.
作者:劉霄漢 單位:武漢工程大學(xué)
關(guān)鍵詞：地球化學(xué)；工程學(xué)；放射性; 廢物處置
Abstract: with the people living environment and the worsening of the continuous improvement of the environmental protection consciousness, many new subjects are applied in environmental waste. In this paper, the earth chemical engineering in radioactive waste disposal paper discusses the application for various environmental waste disposal, provides the basis.
Key words: the earth chemistry; Engineering. Radioactive; Waste disposal
中圖分類號：TL12文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
隨著時代的發(fā)展，工業(yè)對環(huán)境造成的影響越來越嚴(yán)重，各種廢物排放和堆積越來越多，尤其是放射性廢物，對人們的健康帶來了極大的威脅。隨著人們的生活質(zhì)量意識以及環(huán)保意識的不斷提高，其對廢物的處理力度也不斷增強(qiáng)。目前，采用地球化學(xué)工程學(xué)中的方法來處理放射性廢物是一項新的嘗試，也是一項具有長遠(yuǎn)意義的嘗試。
一、地球化學(xué)工程的屏障
地球化學(xué)工程的屏障主要有三項，分別是廢物容器、頂蓋以及回填的材料。廢物容器指的是有利于將一些具有放射性的核素的廢物阻滯在工程屏障內(nèi)，而不是其向外遷移的第一道有力防線。一般包括混凝土或者金屬等不同的廢物容器，這些容器能保護(hù)一些具有放射性廢物的固化狀態(tài)，從而使其不會過早地被破壞和侵蝕，不對人們生活環(huán)境造成影響。頂蓋是工程屏障設(shè)置的基本要求，它在廢物處理中能夠起到防止地表水以及雨水等對廢物帶來不良影響，還能通過其中的抵抗侵?jǐn)_的屏障來有效防止人類的干擾，這種屏障是通過設(shè)置卵石或混凝土等具有較高強(qiáng)度的難以穿越的層位來實現(xiàn)的。回填材料是在放射性廢物處理的過程中，將一些巖石或者礦石等放在廢物容器和土壤之間，或者放在各個廢物容器之間來吸附一些有放射性的核素，減緩這些核素往外界泄露的速度。
二、地球化學(xué)工程學(xué)中放射性廢物處理的模式及其應(yīng)用
第一，中低放廢物的廢物處置模式。這種處置模式是對一些壽命比較短的中低放廢物進(jìn)行處置的模式，通常是選擇在靠近地表的地方進(jìn)行處置。所謂靠近地表，一般是指在擁有厚度為幾米的的防護(hù)層的地表的上下，或者是在一些地表之下幾十米深的巖洞當(dāng)中，采用帶有或者不帶有上述工程屏障的對廢物進(jìn)行處置的模式。當(dāng)將廢物放在靠近地表的地方處理時，通常的做法是先將這些廢物在包氣帶中埋藏起來，然后遵循就近原則，在旁邊選擇合適的回填材料，一般是選擇黏土。這樣子所形成的工程屏障具有簡單、可操作性強(qiáng)等特點，并且所選擇的黏土材料能夠有效地防止放射性核素從土壤中往地下水遷移，防止其進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中造成不良影響。
擬建于我國西南某處的極低放廢物填埋場具有地質(zhì)條件復(fù)雜、人口眾多、降雨量大, 巖石風(fēng)化淋溶作用強(qiáng)烈等特點, 且該地區(qū)水系發(fā)達(dá), 又屬于長江上游, 對環(huán)境安全的要求較高。因此, 需要對場址采取適當(dāng)?shù)牡厍蚧瘜W(xué)工程屏障, 確保水環(huán)境不受污染。
Sr 是長壽命裂片核素, 在長期的科研生產(chǎn)中積累了大量的含鍶核廢物, 特別是在核設(shè)施退役過程中, 產(chǎn)生了大量含鍶極低放廢物。極低放廢物按國際慣例一般采取簡便、經(jīng)濟(jì)、安全的就近填埋處置方案。為了確保填埋場址的安全性, 往往將工程屏障與地球化學(xué)屏障相結(jié)合。其中地球化學(xué)工程屏障, 主要是針對場址地層巖性對核素吸附固定能力差的不利因素, 通過采用礦物或化學(xué)添加劑改良巖土對核素的吸著能力, 從而在場址地下水的運動途徑上形成新的屏障, 確保環(huán)境安全。該技術(shù)在水利工程、水工建筑等領(lǐng)域有較多應(yīng)用,但將其引用到核環(huán)境治理中, 還是近年來的事。選擇合適的添加劑是地球化學(xué)工程屏障設(shè)計的關(guān)鍵。添加劑的選擇主要依據(jù)場址地段土壤的表面電荷性質(zhì)和核素在土壤中的吸附行為。吸附比是評估放射性核素在水-巖中遷移和滯留的重要參數(shù), 它受控于巖土和水溶液的物理化學(xué)性狀, 以及影響水、巖性狀的各種外來因素等。采用測定吸附比的方法來選擇添加劑直觀可行。
第二，高放廢物的廢物處置模式。這種處置一般是在較深的地質(zhì)中進(jìn)行的。也就是說，將放射性廢物在地表以下深約五百米到一千米的地方，埋藏起來，使之和環(huán)境之間形成永久性的隔離。這種處置通常是設(shè)置較多重的工程屏障，這樣子能有效防止放射性核素對生態(tài)環(huán)境帶來影響。
在處置庫關(guān)閉后的長時間尺度( 要求的安全期至少是1 萬年)和空間跨度下，放射性核素在進(jìn)入生物圈之前會存在一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)過程。在這期間，復(fù)雜的耦合作用會破壞工程屏障和地質(zhì)屏障，因此在高放廢物深地質(zhì)處置中對多場耦合的研究具有重要的地位。在對高放廢物處置的過程中，由于放射性同位素衰變，會產(chǎn)生大量的熱量。作為地質(zhì)屏障的圍巖介質(zhì)的溫度會隨之升高，這就引起介質(zhì)的膨脹或收縮并產(chǎn)生熱應(yīng)力，引發(fā)介質(zhì)中裂隙張閉變形和巖石滲透率的變化，影響機(jī)械性質(zhì)。高放廢物是多種放射性核素的混合物，在遷移過程中會伴隨著多種復(fù)雜的地球化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的礦物。這會改變巖石的滲透性，同時影響巖體的強(qiáng)度和完整性。由于水巖作用不僅使地下水的化學(xué)成分發(fā)生了很大的變化，也導(dǎo)致巖石的礦物成分發(fā)生變化，生成新礦物，與此同時本身的質(zhì)量也發(fā)生變化。
三、某放射性廢物處置場地球化學(xué)工程屏障物料研究
放射性廢物處置場的選址原則是自然條件優(yōu)越與社會經(jīng)濟(jì)許可的統(tǒng)一。對于極低放廢物而言，按國際慣例，要求就近處置。為確保環(huán)境質(zhì)量安全，需針對場址自然條件上的缺陷性，采取地球化學(xué)工程屏障新技術(shù)，改良自然條件，實施安全處置。所處置的放射性廢料中的核素以鈾（U）和鍶(Sr)為主。實驗資料和機(jī)理分析表明，U與Sr的遷移一固定性能相反，因此，必須在核素滲流途徑上的不同地段，分別建造U、Sr雙重屏障，即首先在處置體地層建造鈾的吸附屏障，然后在處置體地層的外緣再建造sr的沉淀—吸附屏障。通過四組共52個試樣(8種添加劑)歷時70天的K1實驗，以及巖土表面電荷測定等膠體化學(xué)研究，得知：場址東南山脊臺地上的橙黃色砂質(zhì)亞黏土，對U的吸附能力很強(qiáng)，且物源豐富，是茶園溝場址庫的優(yōu)質(zhì)填料和底層吸附屏障。庫體外緣滲流帶Sr的沉淀一吸附屏障，必須采用碳酸鈉作為添加劑。作為屏障填料的橙黃色亞黏土，是山脊臺地基巖風(fēng)化殘積土，處于高嶺土風(fēng)化殼發(fā)育階段。土中富含水鋁英石，表面活性高，且正電荷(AEC)含量較高。該物料的pH值在6．0左右，正電荷主要由土中氧化鐵等膠體引起。U的分配系數(shù)K1=1 228．4，滿足屏障的一般要求。實驗研究結(jié)果表明，山脊橙黃色亞黏土在加入NaCO3(5％)的情況下，pH在9．6以上，Sr的分配系數(shù)K1>1 400，滿足屏障的一般要求。同時，預(yù)作屏障填料的橙黃色亞黏土物源豐富，因此，可作為首選屏障物料。
結(jié)束語：
放射性廢物的地質(zhì)處置難度高，科技含量高，將地球化學(xué)工程應(yīng)用在放射性廢物的處理中，具有一定的意義。其中，廠址的選擇以及工程屏障的建立是處理的關(guān)鍵，本文對高低放廢物處理的模式進(jìn)行了探討，并以實例說明了地球化學(xué)工程學(xué)在放射性廢物處理中的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1]王燁，王關(guān)玉．地球化學(xué)工程與環(huán)境保護(hù)[J]。地質(zhì)地球化學(xué)．2002，30(3)181-87．
[2]王海，李曉紅，靳曉光．放射性廢物處置中的地質(zhì)學(xué)問題及研究現(xiàn)狀口]．重慶大學(xué)學(xué)報．2003，26(4)：130—134．
[3]吳傳璧．地球化學(xué)工程學(xué)——21世紀(jì)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)[J]．物探與化探．2002，26(6)：41I-414．
[4]IAEA．Site Investigations for Repositories for Solid Ra—dioactive Waste in Shallow Ground[R]．ViennalIAEA，1982．Technical Report Series No．216．
化學(xué)工程技術(shù)支持著化工工業(yè)的前進(jìn)與發(fā)展,化學(xué)工程技術(shù)從理論到實驗,再到實踐,最后投入生產(chǎn)成品,是必不可少的一個環(huán)節(jié)。然而,從實驗室到工業(yè)生產(chǎn),特別是大規(guī)模的生產(chǎn),需要解決裝置的放大問題,其直接影響企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及經(jīng)濟(jì)利益的增加,裝置放大可以節(jié)省資金,減少不必要的消耗,節(jié)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(guān)條件很可能改變,達(dá)到的某些指標(biāo)通常低于實驗室的小型技術(shù)設(shè)備產(chǎn)生的結(jié)果。這種起源于放大過程的效應(yīng)被籠統(tǒng)稱為“放大效應(yīng)”,包含很多已知及未知物理因素的影響?，F(xiàn)代化工對于一套裝置一年的產(chǎn)量,一般情況下按照目前的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)?？梢赃_(dá)到大于或者等于數(shù)十萬噸,大規(guī)模的生產(chǎn)使其面臨工程方面的問題,且在指標(biāo)方面也有所降低,這對于工業(yè)而言會造成較大的資金損失。化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)步,主要體現(xiàn)在新產(chǎn)品及工藝的不斷創(chuàng)造,而這些都需要借助化工工業(yè),除此之外,還需合理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)。就上述情況而言,凡是關(guān)于工業(yè)化的東西,一般情況下都?xì)w屬于化學(xué)工程的研究范疇。在日常生活中,化學(xué)工程無處不在。如[文秘站:]:煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質(zhì),需要經(jīng)過嚴(yán)格的處理,才能對外排放,以防污染生態(tài)環(huán)境。在實驗室達(dá)到要求后,要在工業(yè)規(guī)模中實現(xiàn)大量煙氣的凈化,就必須考慮大規(guī)模凈化的經(jīng)濟(jì)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(yè)生產(chǎn)中, 要求以十分純凈的產(chǎn)品為原料,對實驗室操作來說,這比較容易達(dá)到。對大型生產(chǎn)裝置的要求是,消耗低而且經(jīng)濟(jì)方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2、化學(xué)工程的研究對象及復(fù)雜性
化學(xué)工程是以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),并結(jié)合工業(yè)經(jīng)濟(jì)基本法則,研究化學(xué)工業(yè)中的物理變化和化學(xué)變化過程及其有關(guān)機(jī)理和設(shè)備的共性規(guī)律,并將之應(yīng)用于化工裝置的開發(fā)、設(shè)計、操作、控制、管理、強(qiáng)化以及自動化等過程中,在化工工藝與化工設(shè)備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術(shù)學(xué)科。一般情況下,化學(xué)工程的對象的情況較為復(fù)雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復(fù)雜特點,包括化學(xué)與物理,而且兩者經(jīng)常發(fā)生,彼此影響。其次,物系方面較為復(fù)雜,流體與固體,或者兼而有之。流體特質(zhì)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(fù)雜,由于設(shè)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(shè)備在流動邊界方面的設(shè)置較為復(fù)雜而且在確定方面不準(zhǔn)確。
3、化工工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展
目前從形式上看,現(xiàn)代的化學(xué)工業(yè)經(jīng)歷了單元操作和傳遞原理與化學(xué)反應(yīng)這兩個發(fā)展階段,正準(zhǔn)備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復(fù)雜以及生產(chǎn)產(chǎn)品款式較多,造成排放物復(fù)雜、量多及危害大,因此,目前化工工業(yè)應(yīng)重點關(guān)注污染問題。與此同時,在加工、貯存、運用或者處理化工產(chǎn)品時應(yīng)防止操作對環(huán)境生態(tài)以及人類健康造成危害。在化工生產(chǎn)中應(yīng)遵循國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,制定正確的方案。隨著我們國家科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,各行各業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)都要接觸化學(xué)工藝,涉及制藥、石油、材料、能源等行業(yè)的發(fā)展和污染問題,這都是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)需要面對的問題。目前,我國的化學(xué)工業(yè)經(jīng)過了半個世紀(jì)的發(fā)展,已經(jīng)形成了門類比較齊全,品種大體配套并基本可以滿足國內(nèi)需要的化學(xué)工業(yè)體系。2001 年全國國有及規(guī)模以上非國有企業(yè)的石油加工工業(yè)和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到10990.6 億元人民幣,占全國工業(yè)總產(chǎn)值的9.8%,實現(xiàn)利稅747.8 億元,石油和化學(xué)工業(yè)企業(yè)13765 個,資產(chǎn)總額13344.2 億元。我國化學(xué)工業(yè)獲得長足進(jìn)步的同時,環(huán)境保護(hù)工作也不斷得到加強(qiáng)。但是化學(xué)工業(yè)在實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略過程中,仍存在不少問題和障礙,嚴(yán)重制約著我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。
4、機(jī)遇與挑戰(zhàn)中的未來
首先,在耗能上要不斷的提高能源的綜合開發(fā)和綜合利用,降低能源損耗,最大化的開發(fā)能源的利用價值,提高其產(chǎn)品的附加值.同時注重能源供應(yīng)區(qū)和消耗區(qū)的聯(lián)系,結(jié)合能源產(chǎn)品的消費市場,規(guī)劃最佳的化工工業(yè)園區(qū)的建設(shè)基地,其次,化工工業(yè)要進(jìn)一步加大科研投入,增強(qiáng)化工行業(yè)的技術(shù)水平,提高化工工業(yè)產(chǎn)品層次,促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,為能源的高效利用提供更可靠、更有利的支持,再次,大力培養(yǎng)化工工業(yè)方面的高層人才,提高化學(xué)工程技術(shù)的科技成果,使我國的化工工業(yè)達(dá)到世界領(lǐng)先水平,確保綜合利用和可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)。
5、化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展
5.1 化學(xué)合成等技術(shù)的發(fā)展
化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展有利的促進(jìn)了化工工業(yè)的發(fā)展,首先,新的合成方法和催化方法加強(qiáng)了物質(zhì)改變的的速度和效果,使通過化學(xué)方式轉(zhuǎn)變的物質(zhì)更符合人們的要求,同時,利用太陽能等合成手段,節(jié)約了能源,促進(jìn)了新能源的開發(fā)和利用。其次,一鍋合成法簡化了原有有機(jī)合成的復(fù)雜程序,使物質(zhì)的合成更加高效,同時又避免了許多中間物質(zhì)的產(chǎn)生,減少了化工生產(chǎn)中的污物排放,促進(jìn)了合成技術(shù)的清潔、環(huán)保、再次,生物化工合成法的發(fā)展,進(jìn)一步提高了化工產(chǎn)品的技術(shù)含量,并為我國化工產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展鑒定了基礎(chǔ)。此外,綠色化學(xué)技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)了綠色合成技術(shù)的發(fā)展,這種合成法極大的降低了化工合成過程的污染,對環(huán)境保護(hù)起到了積極的作用。此外,化學(xué)分離技術(shù)的發(fā)展提高了化工產(chǎn)品的純度,增加了產(chǎn)品的層次和技術(shù)含量,增強(qiáng)了產(chǎn)品的國際競爭力,隨著這些化工工藝的發(fā)展,我國的化工工業(yè)的強(qiáng)大指日可待。
5.2 環(huán)保
化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展 隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng),化工工業(yè)環(huán)保技術(shù)得到了很大的發(fā)展,在追求產(chǎn)品利潤的同時,提高了能源的綜合利用和變廢為寶的實施。首先,新型能源技術(shù)的發(fā)展為環(huán)?；ね貙捔说缆?如燃料電池的使用提高了能源使用的潔凈、方便、高效,又如廢物回收技術(shù)的發(fā)展使很多廢棄的、有污染的物質(zhì)變?yōu)橛欣脙r值的商品,比如垃圾油的深加工技術(shù),可以使廢棄的油脂變?yōu)槿剂?、洗滌用品?其次,本著綠色、環(huán)保的理念,化學(xué)工程的技術(shù)進(jìn)入了綠色時代,在化工行業(yè)不斷的完善技術(shù)、創(chuàng)新開發(fā)的過程中,堅持了以人類的健康為基礎(chǔ)的開發(fā)、發(fā)展理念,實現(xiàn)了化學(xué)污染的源頭堵截,確保了化工生產(chǎn)過程的清潔、環(huán)保。
5.3 化學(xué)工程技術(shù)設(shè)備方面的發(fā)展
曾經(jīng),技術(shù)、化工設(shè)備的相對落后,不但阻礙了我國化工工業(yè)的發(fā)展,還使我國的化工行業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)中遭受重創(chuàng)。因此,我們更深刻的認(rèn)識到高端技術(shù)和先進(jìn)的化工設(shè)備是化工工業(yè)發(fā)展和強(qiáng)大的保證,在化工設(shè)備的發(fā)展中,其技術(shù)發(fā)展方向以綜合利用提高能源開發(fā)率為目標(biāo),目前我國新型的化工設(shè)備已經(jīng)可以實現(xiàn)一臺設(shè)備的不同功能使用,而且使用可選率高,產(chǎn)品質(zhì)量有保障,且達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保的要求。
1.綠色化學(xué)工程工藝的開發(fā)
傳統(tǒng)化學(xué)工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強(qiáng),通常是在污染物產(chǎn)生之后再另外做針對性處理,不僅增加了處理成本,且治標(biāo)不治本。比如傳統(tǒng)工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉(zhuǎn)化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學(xué)工藝的介入,可以直接在生產(chǎn)或排放階段就完成清潔使命,通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到預(yù)防、控制和消毒污染的目的。
化學(xué)原料是化學(xué)工程的源頭,原料決定了生產(chǎn)流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產(chǎn)帶來的各類化學(xué)污染,同時綠色工藝與化學(xué)工程的結(jié)合還可高效利用各類自然資源,實現(xiàn)深度開發(fā)利用,兼顧無污染、節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)方式必然會掀起一輪新的工業(yè)革命。綠色原料的典型開發(fā)應(yīng)用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦?shù)瓤杉庸こ蔀橥悺⑺犷惻c醇類化學(xué)品。
在化學(xué)反應(yīng)中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應(yīng)用的一個途徑。以石油化工為例,生產(chǎn)過程中烴類選擇性氧化反應(yīng)較為普遍,作為一種強(qiáng)方熱性反應(yīng),具有生成物不穩(wěn)定、易進(jìn)一步氧化等特征,所以,催化反應(yīng)中此反應(yīng)并非最佳選擇,生成物的不穩(wěn)定也不利于提取最終產(chǎn)物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節(jié)約資源,還能夠降低分離產(chǎn)品的難度提升純度,無疑實現(xiàn)了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學(xué)工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學(xué)反應(yīng)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中,催化劑對提升反應(yīng)速率效果顯著,所以目前化學(xué)工藝領(lǐng)域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發(fā)展方向不一,不僅有利于工業(yè)的發(fā)展,對于推動化學(xué)分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2.綠色化學(xué)工程工藝應(yīng)用
分析綠色化學(xué)工藝是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發(fā)也彰顯了當(dāng)前世界范圍內(nèi)節(jié)能減排的重要性。長達(dá)兩百余年的工業(yè)化路程,使得人類活動對自然資源環(huán)境的危害越來越大,尤其中國作為當(dāng)前世界最大的工業(yè)國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業(yè)作為與人們生存發(fā)展息息相關(guān)的企業(yè),石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產(chǎn)品為人們衣食住行服務(wù),生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當(dāng)前必須積極發(fā)展綠色化工工藝,以達(dá)到節(jié)能減排、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。就目前而言,節(jié)能減排的實現(xiàn)途徑主要以下幾種:研發(fā)新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進(jìn)清潔工藝從源頭控制污染;利用技術(shù)和工藝創(chuàng)新打造可循環(huán)綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈;發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)等。綠色化學(xué)工程與工藝作為節(jié)能減排目標(biāo)得以實現(xiàn)的重要保障,廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域,就目前來說,主要以三種表現(xiàn)為主,分別是清潔生產(chǎn)技術(shù)、生物技術(shù)的應(yīng)用及生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品。
綠色化學(xué)工程與工藝使用生物技術(shù)服務(wù)可再生能源的合成,像有機(jī)化合物原料的應(yīng)用經(jīng)歷了從動植物到石油煤炭的發(fā)展過程,現(xiàn)如今已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用各類再合成的有機(jī)化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業(yè)酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學(xué)催化劑相比,具有反應(yīng)條件溫和、生成物優(yōu)良、污染少等優(yōu)勢,對于當(dāng)前化工領(lǐng)域而言,生物酶的利用和研發(fā)就成為了綠色化工的重要發(fā)展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環(huán)城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應(yīng)完全無副產(chǎn)物,對工業(yè)生產(chǎn)而言有多重積極意義。
除此之外,綠色化工工藝還廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品領(lǐng)域,生活中有眾多具體應(yīng)用實例。比如空調(diào)制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發(fā)展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進(jìn)一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品領(lǐng)域,綠色化工工藝所發(fā)揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發(fā)與應(yīng)用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經(jīng)濟(jì)環(huán)保,發(fā)展前景好,且制備生產(chǎn)對自然資源的消耗、對環(huán)境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應(yīng)用的優(yōu)越性。
3.總結(jié)
綜上所述,綠色工程化工作為建設(shè)資源節(jié)約型社會、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵,對生產(chǎn)生活益處多多,應(yīng)當(dāng)積極鼓勵綠色化工介入工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),以貫徹節(jié)能減排目標(biāo)。
化學(xué)工業(yè)推動著人類社會和物質(zhì)文明的快速發(fā)展，也為人類社會作出了重大的貢獻(xiàn)，同時伴隨而來環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，因此化學(xué)工業(yè)表現(xiàn)出的“貢獻(xiàn)”和“環(huán)境污染問題”的兩重性對化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的科研工作者和生產(chǎn)人員提出了挑戰(zhàn)。用綠色的化工工藝取代傳統(tǒng)的化工工藝是綠色化學(xué)工程與工藝所提出的思想，通過在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中，在無毒、無害的反應(yīng)條件下去采用無毒、無害的原料來進(jìn)行反應(yīng)，同時使整個反應(yīng)具有高選擇性，進(jìn)而能夠最大限度地減少副產(chǎn)物的生成。要達(dá)到此目的，必須在化工行業(yè)推行清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)零排放，把污染消滅在生產(chǎn)過程中。文章針對傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展問題，通過對綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進(jìn)作用進(jìn)行探討，從而在我們國家今后的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中環(huán)保性和節(jié)能性提供參考依據(jù)。1綠色化學(xué)工業(yè)概念綠色化學(xué)又稱“環(huán)境無害化學(xué)”“、環(huán)境友好化學(xué)”“、清潔化學(xué)”，綠色化學(xué)的最大特點是在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。其研究目的在于尋找充分利用原材料和能源且在各個環(huán)節(jié)都潔凈和無污染的反應(yīng)途徑和工藝。綠色化學(xué)工業(yè)是把綠色化學(xué)的思想引入傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，并此基礎(chǔ)上產(chǎn)生對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境無害的化學(xué)工業(yè)過程。
2綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)
早期人們對化學(xué)工業(yè)所引起的環(huán)境污染常常采用的辦法是“末端治理”，開發(fā)了多種環(huán)境保護(hù)手段，如：水處理技術(shù)、大氣污染防治技術(shù)、固體廢棄物處理技術(shù)和噪聲治理技術(shù)等，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)作出了重要貢獻(xiàn)。但隨著人類社會和物質(zhì)文明的不斷發(fā)展和進(jìn)步，環(huán)境污染的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于治理環(huán)境污染速度，并且治理環(huán)境污染的費用不斷增加，而且治標(biāo)不治本。而綠色化學(xué)工程與工藝是用綠色的化工工藝取代傳統(tǒng)的化工工藝，采用無毒、無害的原料，在無毒、無害的反應(yīng)條件下進(jìn)行，使反應(yīng)具有高選擇性，最大限度地減少副產(chǎn)物的生成。從而在化工行業(yè)推行清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)零排放，實施綠色化工生產(chǎn)，從污染的源頭防止污染的發(fā)生。綠色化學(xué)工程與工藝在化學(xué)工業(yè)中具體實施方法主要有以下幾種。
2.1原料的綠色化
在化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)中，原料的選擇是決定化學(xué)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝的主要因素之一，綠色化學(xué)工程與工藝以無毒無害的原料作為綠色化學(xué)工業(yè)重點研發(fā)目標(biāo)，選用可再生資源作為綠色化學(xué)原料，如生物質(zhì)資源包括植物、農(nóng)作物、林產(chǎn)物、海產(chǎn)物（各種海草）和城市廢棄物（報紙、天然纖維）采用生物轉(zhuǎn)化法通過一系列的反應(yīng)轉(zhuǎn)化得到醇、酮、酸類等常見的化工原料，在轉(zhuǎn)化過程中依賴各種微生物在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生出我們所需要的各種化學(xué)品，整個過程清潔無污染，這都是綠色原料應(yīng)用的典型。
2.2催化劑的綠色化
近幾年來，隨著化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，采用合理的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用在化工生產(chǎn)過程中成為了現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。在常規(guī)的化學(xué)反應(yīng)中都離不開催化劑的使用，正確合理的使用催化劑不僅可以加速反應(yīng)進(jìn)程，改善化學(xué)反應(yīng)的選擇性和提高轉(zhuǎn)化率，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低加工成本，而且從根本上減少或消除副產(chǎn)物的產(chǎn)生，減少環(huán)境污染，最大限度地利用各種資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。目前，針對化學(xué)反應(yīng)催化研究已經(jīng)研發(fā)出各種催化劑，例如，在精細(xì)化工生產(chǎn)中，已使用安全的固體催化劑分子篩、雜多酸等來替代有害的液體催化劑濃硫酸，從而簡化了工藝過程，減少“三廢”的排氣量。
2.3溶劑和助劑的綠色化
在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中，無論是化學(xué)反應(yīng)過程，還是化學(xué)產(chǎn)品的分離過程，都會使用大量的溶劑或者助劑來克服反應(yīng)或分離過程中的特殊障礙，但是這些溶劑和助劑都是有毒的，往往會對人類健康和社會環(huán)境造成負(fù)面影響，所以開發(fā)出無毒無害的溶劑和助劑也是綠色化學(xué)工業(yè)重點研發(fā)目標(biāo)之一。合適的綠色的溶劑和助劑不僅僅能使反應(yīng)加速進(jìn)行，也能使反應(yīng)能耗低、效果更好、選擇性更高以及產(chǎn)品更容易分離，更有利于環(huán)境保護(hù)。例如，現(xiàn)已開發(fā)出各種離子液體來應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中的化學(xué)反應(yīng)提供新的反應(yīng)環(huán)境，也應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中的分離過程進(jìn)行產(chǎn)品與副產(chǎn)物的分離。
2.4能源的綠色化
在化學(xué)工業(yè)中，從獲取的化學(xué)原料到發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)產(chǎn)物的分離和純化等各個環(huán)節(jié)均伴隨能量的產(chǎn)生和消耗，而且耗能巨大。然而，在化工生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)中，若反應(yīng)是吸熱的，則需要在反應(yīng)開始時加入熱量來使反應(yīng)進(jìn)行完全；若反應(yīng)是放熱的，則需要冷卻以移出熱量來控制反應(yīng)進(jìn)行。同樣在化工過程的分離與純化中，可通過精餾、萃取、再結(jié)晶、超濾等操作來實現(xiàn)，也需要消耗大量能量。所以找到合適的能源也是綠色化學(xué)工業(yè)重點研發(fā)目標(biāo)。例如，比較清潔的能源有電能、光能、微波以及超聲波等能量，其中電能是運用較多的一種，在利用天然、無毒、手性的維生素B12為催化劑的電催化反應(yīng)中可以實現(xiàn)在溫和中性條件下的自由基環(huán)氧化。
3綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排中的促進(jìn)作用
近些年來，在國內(nèi)的化學(xué)工業(yè)中，綠色化學(xué)工程與工藝主要應(yīng)用在以下幾個方面。
3.1清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用
在化工行業(yè)清潔生產(chǎn)包括清潔生產(chǎn)過程、清潔的產(chǎn)品以及清潔的能源等三個方面。而在化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排中，主要以清潔生產(chǎn)過程為主。清潔生產(chǎn)過程是指在生產(chǎn)中盡量少用和不用有毒有害的原料，采用少廢、無廢的新工藝和高效設(shè)備，改進(jìn)常規(guī)的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝；盡量減少生產(chǎn)過程中的各種危險因素，如高溫、高壓、易燃、易爆、強(qiáng)噪聲、強(qiáng)震動等；采用可靠、簡單的生產(chǎn)操作和控制。已有的化學(xué)工業(yè)中清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用案例為：磷肥工業(yè)清潔生產(chǎn)工藝、鉻酸酐生產(chǎn)工藝的綠色化改造、環(huán)氧丙烷的清潔生產(chǎn)、對苯二甲酸二甲酯氧化尾氣的回收利用、二氯苯胺的清潔生產(chǎn)以及苯甲醛的清潔生產(chǎn)工藝等，這些清潔生產(chǎn)技術(shù)對化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排有促進(jìn)作用，實現(xiàn)了化學(xué)工業(yè)的綠色化，對人類健康和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)作出了重要的貢獻(xiàn)。
3.2與生物技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用
在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，綠色化學(xué)工程與工藝常常與生物技術(shù)相結(jié)合，采用生物煉制技術(shù)將可再生資源轉(zhuǎn)化化學(xué)原料，進(jìn)而合成出所需要的化學(xué)品。通過這種技術(shù)得到的化學(xué)原料相對于一般的工業(yè)原料來講，反應(yīng)效果和催化效率較好，反應(yīng)產(chǎn)生的污染物和廢棄物較少，還具有良好的無污染性、高效性、節(jié)能性。生物煉制是開拓創(chuàng)新型技術(shù)，是生產(chǎn)能源、材料與化工產(chǎn)品的新型工業(yè)模式。例如，全作物生物煉制方法以油菜、大豆、甘蔗、玉米等為原料，采用發(fā)酵技術(shù)，用基因組合方法在有氧條件下生成1，3-丙二醇重要的化工中間體。
3.3環(huán)境友好型的化學(xué)品的應(yīng)用
大力發(fā)展綠色化學(xué)工程與工藝可以使化學(xué)工業(yè)為我們生產(chǎn)出更符合社會、自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境友好型產(chǎn)品，在生活中有許多具體應(yīng)用實例。例如，已被聯(lián)合國列為新一代環(huán)保制冷劑含雜原子N、Si的三氟碘甲烷（FIC-1311）來替代傳統(tǒng)制冷劑氟利昂，F(xiàn)IC-1311不損耗臭氧層，溫室效應(yīng)可以忽略，對環(huán)境破壞作用較?。?005年美國環(huán)境保護(hù)署已批準(zhǔn)的新型熏蒸氣體殺蟲劑硫酰氟來替代溴甲烷，殺蟲效果比溴甲烷好，對堅果和干果氣味無影響，同時對臭氧耗損潛能值為零，對大氣臭氧層無影響。
4結(jié)束語
