化學工程論文範文發表
化學工程是一種深入研究與化學相關的技術,它是一項包括改進原有技術以及開發新技術的工程實踐型學科,其主導思想為化學,然後將化學基礎理論與實際運用緊密聯絡起來,進行一系列的與化學相關的工作,包括研製新產品、設計化學實驗、裝置的改進升級以及保護環境等等。下文是小編為大家蒐集整理的關於的內容，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺談化學工程中的裂解
摘要：橡膠製品由聚合物、加工助劑、填料等配合加工而成,其複雜性可想而知。要對橡膠製品進行全面、系統、深入的科學分析,研究其結構、原材料配方、使用條件以及其他與之相關的重要因素,就需要相應的反向工程技術。
關鍵詞：化學工程 裂解
0 引言
近年來，以分析裂解為主的反向工程技術發展極為迅速，其優越性在於:①可以瞭解橡膠製品的組成、結構以及各個體系的作用機理，從而優化配方提高製品的效能，指導新制品的研製開發;②可以分析廢舊橡膠製品的成分、結構，從而瞭解老化降解機理，為廢舊橡膠製品的再利用提供依據。
1 分析裂解原理
是指將樣品放在嚴格控制的環境中加熱，使之迅速裂解成易揮發的分子碎片，並用其他聯用裝置分離和鑑定這些裂解碎片，從而推斷樣品的組成、結構和性質。聯用裝置最普遍的是色譜儀和質譜儀，故分析裂解是裂解質譜和裂解色譜的總稱。
1.1 裂解質譜 裂解質譜即將熱裂解產生的碎片送入質譜分析儀中，由譜圖分析裂解產物。裂解質譜具有所需樣品量小、可從碎裂方式分析分子結構、可鑑定混合物等優點。故裂解質譜是最早也是最廣泛應用於合成和天然高分子結構分析的質譜技術，典型應用包括:均聚物結構的確認;異構體高分子的區別;共聚物的組成和序列分佈分析;高分子混合物的分析;高分子中揮發性新增劑的鑑定及新增劑對高分子效能影響的研究和高分子的熱分解機理研究等。裂解質譜技術包括直接裂解質譜、閃蒸裂解質譜和裂解色譜質譜。
1.2 裂解色譜 是將試樣放在嚴格控制的條件下，經過熱裂解形成小分子碎片，而後用直接或間接方法送進氣相色譜儀中進行分離測定。不同的高分子材料有不同的特徵譜圖，因此未知樣品譜圖與標準特徵譜圖對照分析，即可對未知樣品進行定性、定量分析。本方法可以發揮氣相色譜法的快速、靈敏度高、分離效能高的優點，且樣品用量少，對含有複雜填充劑的硫化膠，通常可不必經過複雜的分離手續，即可直接進樣裂解分析。主要用於聚合物的鑑定、組成分析、結構表徵以及降解研究等方面。高分辨裂解氣相色譜和裂解同時衍生化技術是近年分析裂解技術的重要進展，其大大推動了裂解色譜在各個領域中的應用。裂解質譜與裂解色譜相比在定性分析製品方面佔有絕對優勢，但定量分析較為困難，而裂解色譜則可定量分析。綜合裂解質譜和裂解色譜各自的優點，兩種技術的聯用可對橡膠製品進行廣泛的推廣。
2 分析裂解技術的應用
橡膠製品由於相對分子質量大，難溶、難熔且難以揮發，用通常的分析技術難以分析他們的組成。分析裂解技術可以結合化學方法並與其他儀器分析法如紅外、核磁等聯用，對橡膠製品進行深入、系統的分析，是提供製品分子結構、組成資訊唯一而有效的方法。
2.1 廢舊橡膠分析 橡膠工業發展的同時廢舊橡膠的產量也與日俱增，這不僅造成了環境汙染，還浪費了大量資
源，回收利用廢舊橡膠製品已成為一個重大的社會問題。
回收利用廢舊橡膠製品首先要對其組成結構給以分析。景治中等人曾用熱裂解色譜2質譜技術對矽橡膠邊角廢料及次品進行分析，確定了兩種酸鹼化合物的組成，高溫橡膠的酸催化裂解產物主要是環狀化合物，室溫橡膠的酸催化裂解產物中有環狀和鏈狀兩類化合物，從而為矽橡膠廢料利用提供了理論依據。邱清華等運用裂解質譜及其他輔助技術對膠粉進行了研究，結果表明，膠粉含膠率為49161%，填料質量分數為50139%，其中炭黑質量分數為29128%，為膠粉的利用提供了理論依據。孫玉珍採用色質連用儀對氟橡膠二段硫化揮發物進行了研究，確定揮發物及組分來源，對環境保護有很重要的意義。對廢舊橡膠製品的組成結構分析，可以瞭解其廢舊原因，探討其廢舊機理，以便在製品的配方設計或工藝設計中加以改善，從而提高製品的使用壽命。Cardina利用分析裂解色譜技術研究了輪胎胎面膠廢舊後成粒子狀的原因是空氣粉塵對其破壞作用，但空氣粉塵對不同膠種的破壞作用不同，由此，我們可以優化耐用胎面膠配方。
2.2 熱解機理的研究 研究高分子的熱分解過程和熱分解機理，必須詳細瞭解熱分解產物的組成和分佈，尤其是各種大分子量的低聚體分解產物，往往能反映高分子的初級分解過程。研究表明，熱分解不是隨機的，而是有選擇性的特徵反應。大多數情況下，只有一種簡單反應導致了橡膠的熱解過程。典型的熱分解反應有:①解聚反應，最終得到單體;②支鏈取代即簡單分子的消除，還伴有分子鏈的改造;③環化至較低分子量化合物;④氫轉換，伴隨含不飽和基團的開鏈碎片的生成。烴類橡膠的熱解多數是自由基降解反應，裂解產物的形成遵循自由基降解反應的規律，因此可利用此規律幫助分析裂解產物的譜圖，也可以用分析獲得的產物結構進行自由基反應機理的研究。其他儀器剖析技術由於裝置裝置原因或制樣較為困難，不便於對裂解機理進行研究。而分析裂解技術採用特殊的裝置，不需對樣品進行處理，在分析橡膠及其製品時，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物，可用於橡膠的初級熱解機理的研究。在絕大多數情況下，使用該技術均能給出明確無誤的橡膠初級熱解產物資訊，從而得到聚合物初級熱反應機理。Radhakr2ishnan，Ramarao利用裂解色譜分別討論了聚環戊二烯和聚丁二烯橡膠的裂解產物及機理。國內有關學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徵資訊，並從理論方面討論了各種橡膠的裂解機理。黃瑋等使用裂解色譜2質譜連用儀對甲基乙烯基矽橡膠泡沫進行了研究，結果表明，輻射導致的裂解機制與熱裂解機制有相同之處，並對其裂解機理進行了討論。
2.3 橡膠結構的表徵 採用分析裂解技術分析橡膠，可對橡膠進行表徵。楊丹等採用高分辨裂解氣相色譜2質譜對由溶液法和膠乳法生產工藝製備的氯化天然橡膠的結構進行了分析，結果表明，兩種方法制備的氯化天然橡膠具有相同的主體結構，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構。氯化天然橡膠分子鏈上的環結構應為六元環，其裂解特徵產物是環己烷同系物。王朝陽等運用裂解色譜及其他測試技術對環化氯丁橡膠進行了表徵，結果表明，二甲苯溶劑參與了環化反應，且隨環化度增加，參與反應的溶劑二甲苯的數目也逐漸增加，並確定了環化結構的形成。
總之，以分析裂解為主的反向工程技術已廣泛應用於橡膠製品的分析領域，並取得了良好的經濟效益。多種靈敏度高、專用性強的定性分析的裂解質譜及定量分析的裂解色譜已被成功的開發應用。為進一步對橡膠製品精確分析，應結合兩種技術的優點，開發功能性強、靈敏度高的裂解色質聯用技術無疑是今後的發展重點。
篇2
試探工程化學教學方法
摘要：本文針對工程化學學科特點，從六個方面探討了高校工程化學課程有效教學方法的心得和體會。闡明在工程化學教學中，要注重引人課程專業前沿知識，採用啟發式、比較和歸納教學法，以及優化多媒體應用、設定創新型實驗和改革考核方法等措施，從而有效提高教學水平和質量。
關鍵詞：工程化學;教學方法;教學改革
工程化學是化學、石油、醫學、製藥、冶金、環保、材料等領域的一門重要的專業基礎課程，涵蓋無機化學、物理化學、分析化學、有機化學等基本理論和實驗內容。因而，工程化學課程內容廣泛、知識量大。以往學生在學習工程化學課程過程中普遍反映授課進度過快而導致知識不易掌握的問題，也就是工程化學較大的知識量和較少的課時之間產生了尖銳的矛盾。本文根據工程化學課程的特點，就作者在工程化學理論和實驗課程教學過程中的一些心得體會，探討了高校工程化學課程的有效教學方法。
一、引入課程專業前沿知識，激發學生的求知慾
在工程化學課程教學中引入專業前沿知識，是把教師在科學研究中積累的新知識融入到工程化學課程教學當中。這既可以開闊學生的視野，拓展其思維，又能夠激發學生的創新意識和科研興趣，從而增加學生學習工程化學的動力[1]。例如，筆者在對醫學專業學生講解分散系時，引入了“奈米磁***物”的前沿知識，指出將磁***物注射到人體血管中，能在磁場指引下定向到達人體病變部位，既避免了口服藥物被消化分解，又防止藥物對全身的副作用。實際教學效果表明，專業前沿知識的引入使學生在掌握理論知識的同時，也激發了學生對科研的興趣和求知慾。
二、採用啟發式教學法，發揮學生主動性
傳統教學方法一般是老師對學生單方面灌輸知識，學生學習的積極性較低。為了調動學生的主動性，我們引入了啟發式教學法。啟發式教學法將理論知識和具體例項緊密結合，在知識運用方面具有較強的針對性和目的性。根據教學目的，選擇有代表性的啟發例項穿插在工程化學教學中，有利於改善教學效果、活躍課堂氣氛，提高學生理論聯絡實際、分析和解決問題的能力。例如，筆者講解“沉澱—溶解”平衡時，採用“多喝水能夠預防尿結石”這一例項，啟發學生對於“沉澱—溶解”平衡的分析和理解，達到了令人滿意的教學效果。學生在思考後，均能夠指出鈣離子和草酸根濃度過高會誘發尿結石，而日常生活中多飲水，降低鈣離子和草酸根的濃度，會預防尿結石。實踐證明，啟發式教學法能激發學生的興趣和主動性，真正實現以學生為主體的教學模式[2]。
三、採用比較和歸納教學法，加深學生對知識的理解和記憶
工程化學各章之間既緊密聯絡，又相互獨立。因此加強對課程整體性的闡述和各章獨立性的比較，可以使學生在學習過程中從整體上把握工程化學課程的結構和聯絡，從而統領全域性、一目瞭然[3]。例如，化學平衡內容貫穿了化學熱力學、化學動力學、酸鹼平衡、沉澱溶解平衡等多章內容，筆者在講授後面章節有關化學平衡的內容時，與前面各章節有關化學平衡的平衡常數、影響平衡移動的因素等內容進行比較和歸納，使學生對各種不同的化學平衡有了較深刻和系統的辨別和理解，而且還能達到溫故、知新的效果。因此，比較和歸納教學法除了能夠幫助學生對所學知識進行復習和加深印象外，還有利於學生對所學知識進行分類和辨別，利於長久記憶。
四、優化多媒體應用，增強輔助教學效果
多媒體圖、文、聲、像並茂，能夠使抽象的理論直觀、形象化。心理學研究發現，多種感官同時感知的學習效果遠優於單一感官感知的學習效果，這使得多媒體技術在工程化學課堂中可以產生很好的教學效果。前幾年筆者採用板書講授波函式和原子軌道時，發現自身在講解方面和學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進行教學，用flash動畫演示原子軌道變化過程，不僅使講授方式變得生動、形象，而且使學生能夠從多方位進行觀察，獲得了很好的教學效果。但是，選用多媒體作為教學工具，需要注意根據學生的認知規律，使多媒體成為引導學生認知和思維的工具，而不是教學內容展示的工具[4]。過分依賴多媒體會影響教學效果。例如：在講解公式的推導時，多媒體對解題思路的呈現不如板書。另外，如果多媒體教學速度過快，學生會跟不上多媒體所呈現的資訊量，勢必影響教學效果。因此，應根據學生接受知識的特點和教學內容合理製作和使用多媒體課件，並將多媒體和傳統教學手段有機結合起來，以有效發揮各種教學手段的優勢。
五、設定創新型實驗，培養學生綜合技能
化學是以實驗為基礎的學科。工程化學的教學要注重理論教學與實驗教學相結合，培養學生的綜合技能。一方面，我們精選具有一定的驗證性和操作性的實驗，以滿足輔助課堂教學的需要和讓學生掌握基本操作技能的目的。另一方面，我們選擇一定數目的研究性、創新型實驗作為實驗課內容，力求在工程化學實驗教學過程中引進新意，提高學生對實驗的積極性和創造性。例如，我們在工程化學實驗課中新設了“從茶葉中提取咖啡因的研究及純度鑑定”的內容，將無機化學實驗、有機化學實驗和分析化學實驗統一起來，以培養學生的綜合技能。在此過程中，我們通過訓練學生查閱資料、設計實驗方案、實驗室做實驗、資料分析和總結報告等一系列教學過程，提高了學生的動手能力和獨立進行科學研究的能力。
六、改革考核方法，引導學生學習方向
考核學生掌握的知識量和運用知識解決實際問題的能力是教學的重要環節。通過它可以檢驗學生對所學課程知識的掌握程度和理解情況;同時檢驗教師的教學質量和教學效果，促進教師改進教學方法。傳統的期末考試是評價學生成績的重要依據，對學生的學習起到了重要的引導作用。但是過分注重期末考試這一考核手段，會導致學生只看重考試結果，難以起到引導學生全面發展和提高教師教學水平的作用。為了改革這一不合理的考核方法，我們在工程化學教學工作中提出，不僅僅要考核學生對知識的記憶水平，更要關注對其自主學習能力、實踐能力和創新能力等綜合素質的評價。我們將學生的工程化學課程成績分成以下四個部分：理論課中筆試部分為50分，平時成績為20分，實驗課中實驗報告成績為10分，操作成績為20分。在評價過程中，我們注重科學性和靈活性的統一，鼓勵學生一切具有合理性和創新性的實踐和研究。
以上只是筆者在工程化學教學中的一些體會。近幾年，筆者針對學生的不同情況及學科特點不斷探索，收到了較好的教學效果。當然，對教學方法的認識和探索是無止境的，需要學校、學院和教師投入更多的精力去實踐和完善，也需要大學生們的積極參與。希望在今後的工程化學教學過程中，可以取得更好的效果。
參考文獻：
[1]吳芳輝.關於工程化學基礎課程教學策略的探討[J].安徽工業大學學報***社會科學版***，2012，***29***：121-122.
[2]李海豔.工程化學課程的教學實踐探討[J].產業與科技論壇，2011，***10***：109-110.
[3]王衛.基礎化學原理教學改革探索[J].大學化學，2011，***26***：21-23.
[4]李穎，劉鬆琴.工程化學教學與創新能力培養的探討[J].大學化學，2011，***26***：42-44.
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