化學(xué)工程論文范文發(fā)表
化學(xué)工程是一種深入研究與化學(xué)相關(guān)的技術(shù),它是一項(xiàng)包括改進(jìn)原有技術(shù)以及開發(fā)新技術(shù)的工程實(shí)踐型學(xué)科,其主導(dǎo)思想為化學(xué),然后將化學(xué)基礎(chǔ)理論與實(shí)際運(yùn)用緊密聯(lián)系起來,進(jìn)行一系列的與化學(xué)相關(guān)的工作,包括研制新產(chǎn)品、設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、裝置的改進(jìn)升級(jí)以及保護(hù)環(huán)境等等。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于化學(xué)工程論文范文發(fā)表的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!
化學(xué)工程論文范文發(fā)表篇1
淺談化學(xué)工程中的裂解
摘要：橡膠制品由聚合物、加工助劑、填料等配合加工而成,其復(fù)雜性可想而知。要對(duì)橡膠制品進(jìn)行全面、系統(tǒng)、深入的科學(xué)分析,研究其結(jié)構(gòu)、原材料配方、使用條件以及其他與之相關(guān)的重要因素,就需要相應(yīng)的反向工程技術(shù)。
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程 裂解
0 引言
近年來，以分析裂解為主的反向工程技術(shù)發(fā)展極為迅速，其優(yōu)越性在于:①可以了解橡膠制品的組成、結(jié)構(gòu)以及各個(gè)體系的作用機(jī)理，從而優(yōu)化配方提高制品的性能，指導(dǎo)新制品的研制開發(fā);②可以分析廢舊橡膠制品的成分、結(jié)構(gòu)，從而了解老化降解機(jī)理，為廢舊橡膠制品的再利用提供依據(jù)。
1 分析裂解原理
是指將樣品放在嚴(yán)格控制的環(huán)境中加熱，使之迅速裂解成易揮發(fā)的分子碎片，并用其他聯(lián)用裝置分離和鑒定這些裂解碎片，從而推斷樣品的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。聯(lián)用裝置最普遍的是色譜儀和質(zhì)譜儀，故分析裂解是裂解質(zhì)譜和裂解色譜的總稱。
1.1 裂解質(zhì)譜 裂解質(zhì)譜即將熱裂解產(chǎn)生的碎片送入質(zhì)譜分析儀中，由譜圖分析裂解產(chǎn)物。裂解質(zhì)譜具有所需樣品量小、可從碎裂方式分析分子結(jié)構(gòu)、可鑒定混合物等優(yōu)點(diǎn)。故裂解質(zhì)譜是最早也是最廣泛應(yīng)用于合成和天然高分子結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜技術(shù)，典型應(yīng)用包括:均聚物結(jié)構(gòu)的確認(rèn);異構(gòu)體高分子的區(qū)別;共聚物的組成和序列分布分析;高分子混合物的分析;高分子中揮發(fā)性添加劑的鑒定及添加劑對(duì)高分子性能影響的研究和高分子的熱分解機(jī)理研究等。裂解質(zhì)譜技術(shù)包括直接裂解質(zhì)譜、閃蒸裂解質(zhì)譜和裂解色譜質(zhì)譜。
1.2 裂解色譜 是將試樣放在嚴(yán)格控制的條件下，經(jīng)過熱裂解形成小分子碎片，而后用直接或間接方法送進(jìn)氣相色譜儀中進(jìn)行分離測(cè)定。不同的高分子材料有不同的特征譜圖，因此未知樣品譜圖與標(biāo)準(zhǔn)特征譜圖對(duì)照分析，即可對(duì)未知樣品進(jìn)行定性、定量分析。本方法可以發(fā)揮氣相色譜法的快速、靈敏度高、分離效能高的優(yōu)點(diǎn)，且樣品用量少，對(duì)含有復(fù)雜填充劑的硫化膠，通常可不必經(jīng)過復(fù)雜的分離手續(xù)，即可直接進(jìn)樣裂解分析。主要用于聚合物的鑒定、組成分析、結(jié)構(gòu)表征以及降解研究等方面。高分辨裂解氣相色譜和裂解同時(shí)衍生化技術(shù)是近年分析裂解技術(shù)的重要進(jìn)展，其大大推動(dòng)了裂解色譜在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。裂解質(zhì)譜與裂解色譜相比在定性分析制品方面占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但定量分析較為困難，而裂解色譜則可定量分析。綜合裂解質(zhì)譜和裂解色譜各自的優(yōu)點(diǎn)，兩種技術(shù)的聯(lián)用可對(duì)橡膠制品進(jìn)行廣泛的推廣。
2 分析裂解技術(shù)的應(yīng)用
橡膠制品由于相對(duì)分子質(zhì)量大，難溶、難熔且難以揮發(fā)，用通常的分析技術(shù)難以分析他們的組成。分析裂解技術(shù)可以結(jié)合化學(xué)方法并與其他儀器分析法如紅外、核磁等聯(lián)用，對(duì)橡膠制品進(jìn)行深入、系統(tǒng)的分析，是提供制品分子結(jié)構(gòu)、組成信息唯一而有效的方法。
2.1 廢舊橡膠分析 橡膠工業(yè)發(fā)展的同時(shí)廢舊橡膠的產(chǎn)量也與日俱增，這不僅造成了環(huán)境污染，還浪費(fèi)了大量資
源，回收利用廢舊橡膠制品已成為一個(gè)重大的社會(huì)問題。
回收利用廢舊橡膠制品首先要對(duì)其組成結(jié)構(gòu)給以分析。景治中等人曾用熱裂解色譜2質(zhì)譜技術(shù)對(duì)硅橡膠邊角廢料及次品進(jìn)行分析，確定了兩種酸堿化合物的組成，高溫橡膠的酸催化裂解產(chǎn)物主要是環(huán)狀化合物，室溫橡膠的酸催化裂解產(chǎn)物中有環(huán)狀和鏈狀兩類化合物，從而為硅橡膠廢料利用提供了理論依據(jù)。邱清華等運(yùn)用裂解質(zhì)譜及其他輔助技術(shù)對(duì)膠粉進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，膠粉含膠率為49161%，填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50139%，其中炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29128%，為膠粉的利用提供了理論依據(jù)。孫玉珍采用色質(zhì)連用儀對(duì)氟橡膠二段硫化揮發(fā)物進(jìn)行了研究，確定揮發(fā)物及組分來源，對(duì)環(huán)境保護(hù)有很重要的意義。對(duì)廢舊橡膠制品的組成結(jié)構(gòu)分析，可以了解其廢舊原因，探討其廢舊機(jī)理，以便在制品的配方設(shè)計(jì)或工藝設(shè)計(jì)中加以改善，從而提高制品的使用壽命。Cardina利用分析裂解色譜技術(shù)研究了輪胎胎面膠廢舊后成粒子狀的原因是空氣粉塵對(duì)其破壞作用，但空氣粉塵對(duì)不同膠種的破壞作用不同，由此，我們可以優(yōu)化耐用胎面膠配方。
2.2 熱解機(jī)理的研究 研究高分子的熱分解過程和熱分解機(jī)理，必須詳細(xì)了解熱分解產(chǎn)物的組成和分布，尤其是各種大分子量的低聚體分解產(chǎn)物，往往能反映高分子的初級(jí)分解過程。研究表明，熱分解不是隨機(jī)的，而是有選擇性的特征反應(yīng)。大多數(shù)情況下，只有一種簡(jiǎn)單反應(yīng)導(dǎo)致了橡膠的熱解過程。典型的熱分解反應(yīng)有:①解聚反應(yīng)，最終得到單體;②支鏈取代即簡(jiǎn)單分子的消除，還伴有分子鏈的改造;③環(huán)化至較低分子量化合物;④氫轉(zhuǎn)換，伴隨含不飽和基團(tuán)的開鏈碎片的生成。烴類橡膠的熱解多數(shù)是自由基降解反應(yīng)，裂解產(chǎn)物的形成遵循自由基降解反應(yīng)的規(guī)律，因此可利用此規(guī)律幫助分析裂解產(chǎn)物的譜圖，也可以用分析獲得的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行自由基反應(yīng)機(jī)理的研究。其他儀器剖析技術(shù)由于設(shè)備裝置原因或制樣較為困難，不便于對(duì)裂解機(jī)理進(jìn)行研究。而分析裂解技術(shù)采用特殊的裝置，不需對(duì)樣品進(jìn)行處理，在分析橡膠及其制品時(shí)，通過熱裂解形成的小分子碎片通常是單體、二聚體及鏈斷裂的分解產(chǎn)物，可用于橡膠的初級(jí)熱解機(jī)理的研究。在絕大多數(shù)情況下，使用該技術(shù)均能給出明確無誤的橡膠初級(jí)熱解產(chǎn)物信息，從而得到聚合物初級(jí)熱反應(yīng)機(jī)理。Radhakr2ishnan，Ramarao利用裂解色譜分別討論了聚環(huán)戊二烯和聚丁二烯橡膠的裂解產(chǎn)物及機(jī)理。國內(nèi)有關(guān)學(xué)者已研究過多種橡膠，包括CR、NR及BR等，獲得了各種橡膠的特征信息，并從理論方面討論了各種橡膠的裂解機(jī)理。黃瑋等使用裂解色譜2質(zhì)譜連用儀對(duì)甲基乙烯基硅橡膠泡沫進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，輻射導(dǎo)致的裂解機(jī)制與熱裂解機(jī)制有相同之處，并對(duì)其裂解機(jī)理進(jìn)行了討論。
2.3 橡膠結(jié)構(gòu)的表征 采用分析裂解技術(shù)分析橡膠，可對(duì)橡膠進(jìn)行表征。楊丹等采用高分辨裂解氣相色譜2質(zhì)譜對(duì)由溶液法和膠乳法生產(chǎn)工藝制備的氯化天然橡膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，兩種方法制備的氯化天然橡膠具有相同的主體結(jié)構(gòu)，但膠乳法制備的氯化天然橡膠中含有少量的羧基和羰基結(jié)構(gòu)。氯化天然橡膠分子鏈上的環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)為六元環(huán)，其裂解特征產(chǎn)物是環(huán)己烷同系物。王朝陽等運(yùn)用裂解色譜及其他測(cè)試技術(shù)對(duì)環(huán)化氯丁橡膠進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，二甲苯溶劑參與了環(huán)化反應(yīng)，且隨環(huán)化度增加，參與反應(yīng)的溶劑二甲苯的數(shù)目也逐漸增加，并確定了環(huán)化結(jié)構(gòu)的形成。
總之，以分析裂解為主的反向工程技術(shù)已廣泛應(yīng)用于橡膠制品的分析領(lǐng)域，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。多種靈敏度高、專用性強(qiáng)的定性分析的裂解質(zhì)譜及定量分析的裂解色譜已被成功的開發(fā)應(yīng)用。為進(jìn)一步對(duì)橡膠制品精確分析，應(yīng)結(jié)合兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)功能性強(qiáng)、靈敏度高的裂解色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)無疑是今后的發(fā)展重點(diǎn)。
化學(xué)工程論文范文發(fā)表篇2
試探工程化學(xué)教學(xué)方法
摘要：本文針對(duì)工程化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，從六個(gè)方面探討了高校工程化學(xué)課程有效教學(xué)方法的心得和體會(huì)。闡明在工程化學(xué)教學(xué)中，要注重引人課程專業(yè)前沿知識(shí)，采用啟發(fā)式、比較和歸納教學(xué)法，以及優(yōu)化多媒體應(yīng)用、設(shè)置創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)和改革考核方法等措施，從而有效提高教學(xué)水平和質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：工程化學(xué);教學(xué)方法;教學(xué)改革
工程化學(xué)是化學(xué)、石油、醫(yī)學(xué)、制藥、冶金、環(huán)保、材料等領(lǐng)域的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涵蓋無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等基本理論和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。因而，工程化學(xué)課程內(nèi)容廣泛、知識(shí)量大。以往學(xué)生在學(xué)習(xí)工程化學(xué)課程過程中普遍反映授課進(jìn)度過快而導(dǎo)致知識(shí)不易掌握的問題，也就是工程化學(xué)較大的知識(shí)量和較少的課時(shí)之間產(chǎn)生了尖銳的矛盾。本文根據(jù)工程化學(xué)課程的特點(diǎn)，就作者在工程化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中的一些心得體會(huì)，探討了高校工程化學(xué)課程的有效教學(xué)方法。
一、引入課程專業(yè)前沿知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的求知欲
在工程化學(xué)課程教學(xué)中引入專業(yè)前沿知識(shí)，是把教師在科學(xué)研究中積累的新知識(shí)融入到工程化學(xué)課程教學(xué)當(dāng)中。這既可以開闊學(xué)生的視野，拓展其思維，又能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研興趣，從而增加學(xué)生學(xué)習(xí)工程化學(xué)的動(dòng)力[1]。例如，筆者在對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生講解分散系時(shí)，引入了“納米磁性藥物”的前沿知識(shí)，指出將磁性藥物注射到人體血管中，能在磁場(chǎng)指引下定向到達(dá)人體病變部位，既避免了口服藥物被消化分解，又防止藥物對(duì)全身的副作用。實(shí)際教學(xué)效果表明，專業(yè)前沿知識(shí)的引入使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)，也激發(fā)了學(xué)生對(duì)科研的興趣和求知欲。
二、采用啟發(fā)式教學(xué)法，發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性
傳統(tǒng)教學(xué)方法一般是老師對(duì)學(xué)生單方面灌輸知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性較低。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，我們引入了啟發(fā)式教學(xué)法。啟發(fā)式教學(xué)法將理論知識(shí)和具體實(shí)例緊密結(jié)合，在知識(shí)運(yùn)用方面具有較強(qiáng)的針對(duì)性和目的性。根據(jù)教學(xué)目的，選擇有代表性的啟發(fā)實(shí)例穿插在工程化學(xué)教學(xué)中，有利于改善教學(xué)效果、活躍課堂氣氛，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決問題的能力。例如，筆者講解“沉淀—溶解”平衡時(shí)，采用“多喝水能夠預(yù)防尿結(jié)石”這一實(shí)例，啟發(fā)學(xué)生對(duì)于“沉淀—溶解”平衡的分析和理解，達(dá)到了令人滿意的教學(xué)效果。學(xué)生在思考后，均能夠指出鈣離子和草酸根濃度過高會(huì)誘發(fā)尿結(jié)石，而日常生活中多飲水，降低鈣離子和草酸根的濃度，會(huì)預(yù)防尿結(jié)石。實(shí)踐證明，啟發(fā)式教學(xué)法能激發(fā)學(xué)生的興趣和主動(dòng)性，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)模式[2]。
三、采用比較和歸納教學(xué)法，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶
工程化學(xué)各章之間既緊密聯(lián)系，又相互獨(dú)立。因此加強(qiáng)對(duì)課程整體性的闡述和各章獨(dú)立性的比較，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中從整體上把握工程化學(xué)課程的結(jié)構(gòu)和聯(lián)系，從而統(tǒng)領(lǐng)全局、一目了然[3]。例如，化學(xué)平衡內(nèi)容貫穿了化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、酸堿平衡、沉淀溶解平衡等多章內(nèi)容，筆者在講授后面章節(jié)有關(guān)化學(xué)平衡的內(nèi)容時(shí)，與前面各章節(jié)有關(guān)化學(xué)平衡的平衡常數(shù)、影響平衡移動(dòng)的因素等內(nèi)容進(jìn)行比較和歸納，使學(xué)生對(duì)各種不同的化學(xué)平衡有了較深刻和系統(tǒng)的辨別和理解，而且還能達(dá)到溫故、知新的效果。因此，比較和歸納教學(xué)法除了能夠幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和加深印象外，還有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分類和辨別，利于長久記憶。
四、優(yōu)化多媒體應(yīng)用，增強(qiáng)輔助教學(xué)效果
多媒體圖、文、聲、像并茂，能夠使抽象的理論直觀、形象化。心理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，多種感官同時(shí)感知的學(xué)習(xí)效果遠(yuǎn)優(yōu)于單一感官感知的學(xué)習(xí)效果，這使得多媒體技術(shù)在工程化學(xué)課堂中可以產(chǎn)生很好的教學(xué)效果。前幾年筆者采用板書講授波函數(shù)和原子軌道時(shí)，發(fā)現(xiàn)自身在講解方面和學(xué)生在接受方面都存在一定的困難。而今我們利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，用flash動(dòng)畫演示原子軌道變化過程，不僅使講授方式變得生動(dòng)、形象，而且使學(xué)生能夠從多方位進(jìn)行觀察，獲得了很好的教學(xué)效果。但是，選用多媒體作為教學(xué)工具，需要注意根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，使多媒體成為引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知和思維的工具，而不是教學(xué)內(nèi)容展示的工具[4]。過分依賴多媒體會(huì)影響教學(xué)效果。例如：在講解公式的推導(dǎo)時(shí)，多媒體對(duì)解題思路的呈現(xiàn)不如板書。另外，如果多媒體教學(xué)速度過快，學(xué)生會(huì)跟不上多媒體所呈現(xiàn)的信息量，勢(shì)必影響教學(xué)效果。因此，應(yīng)根據(jù)學(xué)生接受知識(shí)的特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容合理制作和使用多媒體課件，并將多媒體和傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合起來，以有效發(fā)揮各種教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)。
五、設(shè)置創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合技能
化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。工程化學(xué)的教學(xué)要注重理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。一方面，我們精選具有一定的驗(yàn)證性和操作性的實(shí)驗(yàn)，以滿足輔助課堂教學(xué)的需要和讓學(xué)生掌握基本操作技能的目的。另一方面，我們選擇一定數(shù)目的研究性、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，力求在工程化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引進(jìn)新意，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性。例如，我們?cè)诠こ袒瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)課中新設(shè)了“從茶葉中提取咖啡因的研究及純度鑒定”的內(nèi)容，將無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一起來，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。在此過程中，我們通過訓(xùn)練學(xué)生查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析和總結(jié)報(bào)告等一系列教學(xué)過程，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的能力。
六、改革考核方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方向
考核學(xué)生掌握的知識(shí)量和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。通過它可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)課程知識(shí)的掌握程度和理解情況;同時(shí)檢驗(yàn)教師的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，促進(jìn)教師改進(jìn)教學(xué)方法。傳統(tǒng)的期末考試是評(píng)價(jià)學(xué)生成績(jī)的重要依據(jù)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了重要的引導(dǎo)作用。但是過分注重期末考試這一考核手段，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生只看重考試結(jié)果，難以起到引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展和提高教師教學(xué)水平的作用。為了改革這一不合理的考核方法，我們?cè)诠こ袒瘜W(xué)教學(xué)工作中提出，不僅僅要考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶水平，更要關(guān)注對(duì)其自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的評(píng)價(jià)。我們將學(xué)生的工程化學(xué)課程成績(jī)分成以下四個(gè)部分：理論課中筆試部分為50分，平時(shí)成績(jī)?yōu)?0分，實(shí)驗(yàn)課中實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)?yōu)?0分，操作成績(jī)?yōu)?0分。在評(píng)價(jià)過程中，我們注重科學(xué)性和靈活性的統(tǒng)一，鼓勵(lì)學(xué)生一切具有合理性和創(chuàng)新性的實(shí)踐和研究。
以上只是筆者在工程化學(xué)教學(xué)中的一些體會(huì)。近幾年，筆者針對(duì)學(xué)生的不同情況及學(xué)科特點(diǎn)不斷探索，收到了較好的教學(xué)效果。當(dāng)然，對(duì)教學(xué)方法的認(rèn)識(shí)和探索是無止境的，需要學(xué)校、學(xué)院和教師投入更多的精力去實(shí)踐和完善，也需要大學(xué)生們的積極參與。希望在今后的工程化學(xué)教學(xué)過程中，可以取得更好的效果。
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