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關鍵詞:化學工程與工藝;專業;就業方向
化學工程與工藝專業是一個極富創造性、挑戰性的重要工業領域,能在化工、石油、能源、輕工、冶金、醫藥、微電子生產、食品和環保等多領域行業,從事產品的研制開發與評估、過程工藝與裝置的設計放大、過程科學研究、高等工程教育、生產過程的控制及經營管理等方面工作的高級工程技術、教育教學和管理營銷人才,具有技術密集、人才密集、資本密集的特征,特別是二十一世紀的化學工業在向“綠色化工”方向發展的同時,對知識的交叉滲透、產業的相互交融提出了更寬更深的要求,該專業就是為了適應面向二十一世紀化學工業發展而設置的一個厚基礎、寬口徑、適應性強的大專業。本專業旨在培養德、智、體全面發展,具備在工業界、科技界、政府及行業機構中擔任重要職務的基本素質,掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法。
通過上述闡述,我們簡單了解到了化學工程與工藝的定義,在一些重要領域的關鍵作用。下面就讓我們分開來解讀化學工程和工藝在哪些領域起到了什么作用,在工作中,如何將資源更好的利用?
化學工程與工藝就是研究化學工業生產過程中的共同規律,并用化學方法改變物質組成或性質來生產化學產品的一門工程W科。簡單來說,也就是化學在工程實際中的應用。該專業主要開設高等數學、無機與分析化學、有機化學、物理化學、高級語言程序設計、化工原理、化工熱力學、化工分離工程、儀器分析、化工設計、化學反應工程、化工工藝等課程。其中英語、化工原理、化學反應工程、高等數學為學位課程,參加省自學考試。
化學工程與技術學科是從19世紀末由于化學品大規模生產的需要而形成和發展的。當時,為了化工生產的高效和大型化,根據典型的化學工藝和設備中出現的一些具有共同屬性的工程問題,形成了單元操作的概念。20世紀50年代后發展的傳遞過程原理和化學反應工程使化學工程學科上升到了新的階段。人類穿的各種合成纖維的衣物,吃的各種食物的包裝加工,住的房屋的水泥鋼材,以及人們開車所用的石油天然氣,都是化工研究的方向。中科院院士陳洪淵就曾經評價化工產業為“國之重器”,能創造出數千萬個“新物種”。譬如說,1909年哈伯發明的合成氨技術使世界糧食翻倍,解決了世界上一半人的溫飽問題。1995年我國的化學纖維產量為330萬噸,其中90%是合成纖維,這一化工技術的應用,使大多數人免于挨凍。
當今社會,化學工程與工藝也應用到多個領域,如分析化學師、食品化學師、化妝品研發員、醫藥技術師等職業,這些職業你肯定聽說過,但不一定想到他們與化學工程與工藝專業相關。總體來說化學工程與工藝專業的就業領域還是相當廣泛的。畢業生能在化工、能源、信息、材料、環保、生物工程、輕工、制藥、食品、冶金和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作。一般主要的主要就業方向可以從一下幾個方面來看:
首先,可到科研院所、高等院校從事化學工程與工藝相關科研、教學等工作。不過這需要該專業學生具備一定的科研水平和較高的學歷。
其次,到化工類、石油類、輕工類、車輛化工、建筑機械、制藥、食品、涂料涂裝等相關的科研單位、企業、公司從事應用研究、精細化工產品的開發、設計、生產技術和科技等工作。化工行業有很多知名的企業如美孚、殼牌、巴斯夫、中石油、中石化等。當然,除了這些大企業外,一些冶金、化纖、煤炭、橡膠等化工企業也是畢業生不錯的選擇?;ば袠I是個講究經驗和積累的行業,技術和經驗是技術型人才的資本,對于剛走出校門畢業的學生來說,一般需要一個相當長時間的經驗積累,從基層做起,讓理論和實踐充分的結合后,才能謀取個人職業更好的發展。
再次,可以在相關化工類企業從事銷售、管理等工作。除了走工藝、研發、質量檢驗等技術人才的道路外,該專業復合型銷售和管理人才在人才市場中也特別受歡迎。關鍵是如何取得化工類技術以外的教育背景和從業經歷。化工貿易、管理人才基本都需要是化工專業出身,同時熟知貿易規則和單位業務,還必須具備耐心細致,和較強的語言表達能力。
國家教育部曾公布的化學工藝與工程專業就業狀況顯示,該專業2013年全國普通高校畢業生規模在28000-30000人,近三年全國就業率區間在90%-95%之間,屬于就業率較高專業。
據調查,相關從業人員都表示,化工專業畢業生要找到一份工作并不難,但找什么樣的工作就因人而異了。由于化工各個方向分類較細,各個大學都有自己擅長的專業方向。如有些學校側重石油化工、煤化工;有些側重醫藥化工;有的則偏重金屬冶煉或精細化工等。另外,還有一些人對化工就業存在這樣的誤區,擔心學這個專業畢業后要去挖煤、煉石油。實際上,傳統的石油化工、煤化工只是其中的一個就業方向,如果你對這個方向不感興趣,還有更廣泛的領域可供選擇。如可以選擇和人們生活息息相關的精細化工,我們用的洗發水、洗面奶、沐浴液的研發生產都是化工的主要就業領域。還有食用油、巧克力等食品加工企業,香水、化妝品、奢侈品制造等也是化工很好的就業方向。目前我國經濟建設水平不斷提升,涉及綜合技術項目的開發工作節奏也顯得急躁起來,對于化工專業建設工作人員來說,需要聯同系統性的設施布置和先進實驗驗證項目開發,積極穩固綜合人力資源的開發動力,為我國相關行業的發展提供更加優質的貢獻力量。
除了化學工程與工藝在工作上的應用外,可以說,我們日常生活中的“衣、食、住、行”樣樣都離不開化工產品?;瘜W工業已經成為國民經濟重要的基礎性產業,它為農業、能源、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑、建材等工農業和人民日常生活提供保障和配套服務。同時它還是工業經濟中最具活力,有待開發且競爭力極強的一個行業。老人常說,“三百六十行,行行出狀元”,不管研讀什么專業,都有一定的優勢和特點,只要潛心學習,任何領域都可以走出一片輝煌的天地。
參考文獻:
關鍵詞:綠色化學;工程工藝;化學工業節;應用
工業是國民經濟的基礎,隨著社會經濟的不斷快速發展,對于工業生產也提出了更高的要求。然而,當前我國工業發展面臨著資源價格飛漲,環境污染日益嚴峻的情況,這也使得全社會對于工業生產越來越關注。怎樣有效的處理好工業污染物,防止其對環境的二次污染,怎么有效的利用好數量龐大的生活廢品,是當前許多學者都在研究的問題。綠色化學工程是在社會迫切需要的情況下誕生的新型項目,這個項目的目標是:對日?;瘜W生產當中的一些資源浪費及環境污染進行有效的處理,從而使得化工污染得到有效緩解,化工生產過程中的資源浪費得到很大的改善。
一、綠色化學工業的概念
綠色化學又被稱為無污染化學,以此為理念而開發出的技術就是綠色化學工程技術,采用化學原理從根本上降低化學工業對環境造成的破壞?;I發展的基礎是綠色化學工程,它已成為了未來化學工業發展方向的重要研究目標之一,綠色化學具有以下兩種特性:首先,綠色化學的根本思想在于保護環境,使自然資源可持續發展,讓人與自然之間的關系和諧,人們對環境造成的破壞促使了對綠色化學的研究;其次,綠色化學是將環境改變的技術,發展下的綠色化學技術以逐漸可以應付各種環境下對自然的破壞。從根本上來說,綠色化學是預防環境污染;而環境化學則是對污染后的環境進行改善和治理。兩者之間是根本不一樣的,在最終目的上也是千差萬別的。
目前,對綠色化學進行研究的重要發現和實踐活動為綠色化工技術?;驹硎遣捎迷现械脑舆M行轉化,這就使化學工業在進行工作時不會產生污染物,達到對化學工業污染物的零排放。并且,在進行化學工業工作時,不使用任何具有危害性和毒性的原材料,這樣可以生產出對環境不造成破壞的產品。這種技術目前處于理論狀況,但是在眾多科研人員的努力探索下,還是可以逐漸實現此種設想的。
二、綠色化學工程與工藝的開發
在傳統化學的生產過程中,在有毒、有害物質的處理上存在較為嚴重的滯后性,因此導致化學工藝一直處于被動生產。應用這樣的化學工藝對污染物進行處理無法取得理想的效果,資源優化也無法得到有效實現?;瘜W工藝的應用不但導致化學生產污染物成本提高,還導致污染物處理效率嚴重下降。綠色化學工程的應用可有效彌補傳統化學工程中存在的缺陷,其通過對相關科學技術及先進方法的利用,對化工生產相關污染物進行除塵、脫硫等處理。綠色化學工程與工藝具體實施方法主要有以下幾種。
(一)采用綠色化學原料
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
(二)提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
(三)使用無毒無害催化原料
隨著化學工業發展速度的不斷加快,將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中,可有效加快反應速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前,我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制,化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率,降低能源消耗量,同時也可減少環境污染。
三、結論
化學工程與工藝的發展不僅影響著現代社會的發展,而且有助于環境友好型社會的構建。當前世界面臨著資源和能源的短缺,社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價,這就需要化學工程與化學工藝共同發展,滿足我國資源節約和環境保護的需要?;瘜W工程與工藝的行業領域需要積極配合國家提出的可持續發展戰略。轉變可持續發展的概念。重視化學工程與工藝發展的環保性,轉變傳統的化學工程與工藝,減少環境的污染,積極開發新能源,走環境友好型道路。
參考文獻
[1]艾寧,計偉榮,項斌,等.化學工程與工藝專業人才培養模式改革的探索與實踐[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
關鍵詞:MATLAB 化學工程 工藝實驗 數據處理 應用
化學工程與工藝學科是我國重要的學科之一,在化學工程中,化學實驗起著重要的作用。化學實驗的好壞嚴重影響著化學工程的建設。而數據處理過程又是化學實驗中的重要組成部分。對程序中的數據進行有效的處理有助于化學實驗的研究與開發。然而以往的數據處理方法基本上都是人工處理,這種處理方法既浪費時間又浪費資源。因此,開發新的化學數據處理方法成為我國化學工程研究的重點,而MATLAB軟件就是新型化學數據處理方法之一,也對化學工業的發展起到巨大的作用[1]。
一、化學工程和工藝中的實驗數據處理
化學工程實驗是化學工程的重要組成部分,也是化學實驗人員進行數據處理的重要手段。化學實驗與其它的科學實驗不同,其主要強調實驗的結果是否可以反映一定的化學現象并且處理一定的化學問題,化學實驗對人類的生活有一定的影響,其結果可以解決社會上的一些化學工業問題,并為化學工業的進行帶來方便[2]。可見化學工程實驗在化學工程中的重要性。但是以往的化學工程實驗需要用人工處理法對大量的化學數據進行處理,由于數據的繁多和復雜,使得處理過程十分困難,并且實驗需要運用大量的時間,也會耗費大量的人力及物資,這樣的實驗方法過于陳舊,已經不能滿足社會對化學工程的需求。然而,隨著社會科學的不斷發展與完善,人們生產出的計算機已經完全可以代替以往的人為處理數據方法,使化工實驗變得簡單易行,并且可以大大提高處理化學數據的實驗效率。
數據處理是化學實驗中的重要組成部分,化學實驗的實現主要通過進行大量的數據處理得來。數據處理并不簡單,需要將大量的數據進行運算,從而得到合理的化學實驗結果,但只是單單的運用人工運算方法,耗時耗力,而運用計算機進行化學數據的處理卻可以很好的解決這一問題。
化學工程與化學工藝的基本組成部分是化學實驗,化學實驗的主要目標是根據有效的化學實驗數據對生活中出現的一些化學問題進行合理的實驗,從而得到合適的解決辦法[3]。但在進行化學實驗過程中,會有很多的限制因素,因此,實驗人員需要在考慮這些限制因素的基礎上進行數據處理,從而得到與實驗現象相符的數據,只有這樣才能更好的解決化學問題。
對于不同的生活現象有不同的化學實驗驗證方法,而不同的實驗方法的難易程度不同,大多數的化學實驗都是比較復雜且不易實行的,化學的數據之間有著多種多樣的聯系,這種聯系往往不能單單從表面就被看出,需要經過大量的復雜的運算后才可進行進一步的觀察[4]。而這就造成了處理數據需要運用大量的人力資源,并且對一些難理解的數據進行合理的分析也是比較耗時的工作。但如果應用計算機對實驗中產生的一系列數據進行整合,將無效的甚至對有效數據有所干擾的數據進行消除,就可以留下有用的數據進行實驗處理,這樣的做法可以使數據結果非常精準,并且可以節省數據處理時間。
二、應用MATLAB進行化學工程與工藝的數據處理過程分析
MATLAB軟件是化學工程實驗中所運用到的一種先進的軟件,這種軟件可以進行編寫化學程序、化學數據運算、數據結果運行等,并且可以運用高科技的技術進行化學計算得到有效可靠的數據,再對化學現象進行分析,從而得出合理的化學結論[5]。MATLAB軟件的好處有很多,其中最主要的是操作簡單,易懂、易學、易會,并且其操作界面比較人性化,有易于操作人員進行有效合理的操作,可以使以往復雜的計算過程變得簡單易行,并且使計算結果比以往的更為精準,還可以減小誤差。
MATLAB軟件運用一種特殊的簡單的程序語言對化學實驗現象進行編寫程序。其應用范圍非常廣、內部功能非常多、程序便于維護、利于編寫程序,并且可以擁有多種平臺的操作系統等。這種軟件是化學工程實驗中的重要軟件,在對實驗的數據處理上,發揮著重大的作用。這是化學工程及工藝中的重大突破與創新,也是化學工程學科未來的發展方向。
1.畫程序圖
對于不同的化學實驗需要有其不同的數據處理過程,也有其不同的程序圖、程序中所應用到的各種公式等,這些影響因素決定了實驗的難易程度。一個實驗擁有一個與之相符的獨特的程序,也只有這一程序可以對其對應的化學實驗進行很好的描述。但是,不論怎樣的實驗都有其共同點,下面就是對于大多數化學實驗的總程序圖。
圖一 實驗數據處理總程序圖
2.編寫程序
2.1輸入數據
輸入數據時,主要應用的函數是INPUT,應用INPUT將化學工程中有效的數據輸入MATLAB軟件的程序中,MATLAB再對數據進行處理,得出相應的結論。下面以溫度為例對數據進行輸入,其主要實現形式是:t=input,即表示系統要求程序輸入溫度值。但被輸入程序的主要數據都是成組出現的,只有這樣才會形成有效的程序處理系統。這種系統的處理數據能力高,處理速度快、處理效果好。
2.2處理數據
通常情況下,對實驗所需數據進行處理需要先將數據進行整合,使程序模型被整合成一條連續的曲線形式。而對于不同的程序有其不同的整合方法,這里,對常見的整合方法,最小二乘法進行分析。
應用最小二乘法對數據x和y進行整合,是使x和y得到相應的函數關系式y=f(x),其主要思想是使殘差的平方 2在定值x上最小。在進行數據測驗時,經常會出現誤差,最小二乘法不需要整合后的關系式y=f(x)經過所有的x點和y點,只需要殘差平方的總和數最小。這證明最小二乘法最適于整合數據。這些方法都是MATLAB軟件中所應用到的處理數據的方法。
2.3建立數據庫
由于數據是在特殊情況下得出的,但是在實際的生活中,往往不會碰巧與數據相一致,而是會與實驗數據有一定的偏差,這就需要技術人員將不同情況下的不同數據進行整合后,得到相應的關系式,即當程序輸入一定的數據后,程序便會根據該數據進行及時的分析與運算,得出相對于輸入數據的輸出值。這就是數據庫的建立過程。
三、總結
將MATLAB軟件運用到化學工程與工藝中去是我國化學工程中的重大突破,MATLAB軟件可以將復雜難懂的數據自動進行分析、整合,并得出有效的合理的數據進行程序設計。這種方法可以節省大量的人力、物力、時間等,并且最終處理數據的結果將更加準確,更便于在化學工程中使用??梢姡琈ATLAB軟件在化學工程及工藝中的重要作用。
參考文獻
[1]房鼎業,樂清華,李福清主編.化學工程與工藝專業實驗[M].北京:化學工業出版社,2009
[2]李麗,王振領編著.MATLAB工程計算機應用[M].北京:人民郵電出版社,2010.
[3]黃華江編著.實用化工計算機模擬———MATLAB在化學工程中的應用[M].北京:化學工業出版社,2009
關鍵詞:化學工藝;綠色化工;技術應用要點
0引言
近年,社會公眾的環保意識逐步地提升,國家也大力地倡導在社會中發展綠色經濟,建立友好型的工藝技術。在這種背景下,綠色的化工技術就被研發出來,其中綠色技術更多的是指在傳統的化工產品生產期間,減少對外界環境的污染,降低資源的消耗,實現技術的可持續發展。
1綠色化工技術的重要性分析
化工企業在生產化工產品期間,應用綠色技術來避免生產過程給外界環境帶來的破壞和污染。盡量地去降低能耗,使用節能環保的材料,這樣才能夠使公司在激烈的化工市場中,獲得獨特的競爭優勢。從原材料運輸到工廠,然后再將原材料運輸到生產線上,在各作業環節加強控制,使化工產品的生產走向環?;?。利用零污染、低耗能的技術,來減少污染物的排放,進而全面提高化工企業內部的制造技術水平。在印刷和藥物的生產領域中,都會應用一些綠色化工技術,此時該技術就為國內的化工行業指明了未來的發展方向。
2綠色化工技術在化學工程中的應用分析
2.1合理地選擇催化劑
在化工產品的生產領域中,使用大量的催化劑(如圖1所示)會顯著地提高化學反應的效率,進而加快化工產品生產的速度,可以明顯提高整個化工產品的經濟效益。因而,化工企業應該根據實際的化學反應狀況,以及根據生產出來的化工產品特性,來選擇催化劑。此外,還要避免化工產品所形成的副產物被隨意地丟棄、排放,而造成化工產品的副產物危害到外界的環境。此時,要重點去管控好催化劑的使用,應用一些無毒無害催化劑。在此基礎之上,還要加強對各廢棄物排放管控,應該結合實際的要求,來選擇催化劑材料,選擇毒性不大,而且危害程度較低的材料,才能夠保證化工產品的生產綠色化。
2.2應用沒有污染的化工原材料
科學地選擇化工材料是降低化工污染的一個有效的方法,通常情況下,社會公眾都會認為化學合成物大多都是化工原料,并且認為大多數的化合物都有毒性,會對人體產生較大危害。隨著近年國內科技技術的飛速發展,一些化工原料被研制出來,有些化工原料是從農作物和植物中提取出來,它可以替代化學的合成物,來充當化學產品的制劑。因而,選擇危害較小、綠色環保材料,從源頭上去抑制化工的污染。在生產期間,確?;瘜W制劑使用合規,避免使用那些毒害較大、污染較大的化學藥品。
2.3科學選擇化學反應
在化工產品生產期間,要求能夠使用一些高效的化學反應,才能夠提高化學反應效率。通?;瘜W反應都會產生副產物,而對外界環境帶來污染破壞。此時,公司要綜合考量化學反應經濟性和環保性,來實現降低污染的目的,這也是當前綠色技術的一個重要組成和應用的目的。公司綜合考慮經濟成本、經濟效益和污染問題,應用合理的化學反應方法,來實現控制化工污染的目的。
3綠色化工技術的應用分析
3.1應用清潔的生產技術
化工企業應用比較清潔的技術,能夠有效地減少生產過程的污染,例如,通過一定的處理設備,來降低化工產品的粉塵、廢氣,對廢棄物進行回收利用,這樣會實現資源的高效使用,也能夠減少固體垃圾的產生。當這些化工的污染物進入到地下水和土壤中,會擴大污染的范圍。有些工廠內部有大量的懸浮顆粒物的粉塵,這些粉塵就會形成粉塵污染,空氣中的固體離子增多,當吸入到人體內部會直接導致心肺病的產生。因而,要科學地處置生產現場的粉塵和廢棄物,來實現環保生產的目的。
3.2應用生物技術
將新型生物技術運用到化學制品的制造中,例如可以運用基因工程技術、生物技術和細胞工程技術,利用生物體內部所產生的生物酶,來作為化學反應的催化劑。將生物化工的合成技術作為當前化工產品的一個主流技術,可以實現綠色生產的目的。生物技術中的膜技術是仿生學的一個重要技術組成,它也可以實現再生資源的循環利用,來形成化學品。綠色的生物技術需要從動植物內部提取相應的原料,例如,煤炭、石油等都是由生物經過數萬年的生物化學反應,而形成的能源原料。在當前的一些化學反應中,會使用生物酶作為催化劑,這種催化劑的催化效率顯著地要高于化學試劑的效率,這樣生物酶作為催化劑,可以實現環保生產、無污染生產的目的。并且化學的反應比較溫和,形成的副產物對外界環境危害較小。
3.3利用友好型的環保產品
在化工生產過程中,產生的污染物會直接影響到人們的日常生活。因而,在使用環保產品期間,要盡量地避免使用那些高污染的產品。汽車在行駛中可以燃燒生物柴油、生物汽油,這些生物材料的生產制造不會對外界產生較大的污染。同時,生物酒精汽油燃燒時對外界的環境破壞力度較小,有些化石燃料內部有大量的硫化物,在燃燒之后,會產生二氧化硫,會直接危害到大氣的平衡,以及會給國內的大氣帶來破壞。社會公眾平時會使用一些塑料的產品,塑料的包裝袋,這些塑料袋的使用會給人們的生活帶來便捷。當人們使用完了之后,就會將這些塑料袋隨意丟棄,塑料袋難以分解,分解時間會長達數百年,會給社會環境帶來極大的影響,也會形成大量的固體廢棄垃圾。因而,需要對現有的化工技術進行轉型升級,生產一些環保型的乙醇汽油,可降解分解的塑料,供為大眾使用。例如,化工產品生產單位將其經營的重心轉移到綠色產品生產上,大量的使用農作物植物,作為原料的提取材料。在生產期間,可以使用甘蔗來提取乙醇,作為稀有的原料物質。
3.4清潔生產技術的應用
當前國內的清潔生產技術已經被應用到金屬冶煉,海水淡化等各個行業中,應用的清潔技術生產的有害物質不多,而且清潔技術會直接將廢棄物排放控制在環保的要求標準內。在海水淡化工程中,應用環保清潔的方法,來在海水中去提純淡水。淡水是人們基本的生活用品,社會對于淡水需求量較大,然而國內淡水資源卻偏少,這是利用海水淡化技術,為人們提供豐富的淡水資源。在生產淡水期間,利用環保型的化學制劑,來提純淡水、蒸餾淡水,這種化學試劑的危害都較小。
3.5優化改善現有的化工工藝流程
在化工產品生產期間,企業要轉變現有的生產方式,改變過去僅僅依靠一個裝置給各個設備供熱的模式,可以給廠房的頂層安裝太陽能電池板,來利用太陽能為化工生產線提供電力來源。此時,化工產品的生產單位也可以購置余熱的收集裝置,利用該裝置,可以將生產線上的各類熱收集。然后,對這些能量進行轉化,進一步地轉化為電能,來為生產線進行循環的使用。
在生產化工產品期間,也可以利用電機驅動的方式,來作為生產線的電力來源。應用變頻的電動機,會降低電能消耗,有些電機在開機時浪費的能源較多,此時應用變頻電機控制電機中的頻率,來減少電力能源的浪費消耗,也能夠使整個生產線變得更加穩定。在生產環節中,會產生許多化工副產物,這些副產物對外界環境有一定的污染。但是通過將這些副產物的回收利用,可以提高公司的經濟效益。
關鍵詞:綠色;無機化工;化學與工藝
化學在人類發展過程中起著十分重要的地位,為人類的生存與發展提供了重要的物質保障。與此同時,化學生產帶來的各種污染問題同樣也給人類的生存與生活產生了嚴重影響,如何發展對人類健康和環境危害較小的生產工藝,成為化學家面臨的新問題,綠色化學由此得到發展。綠色化學與工藝是指利用化學技術和化學方法,減少或者消除對人類及環境有害物質的使用和產生,使化工生產與環境友好共存。
1 綠色化學與工藝在無機化工過程中的應用
1.1 綠色化學與工藝介紹
1.1.1 原子經濟理念下的綠色化學。原子經濟理念提出較早,其含義是:在化工生產過程中,應將化工原材料中的分子最大化的轉化為目標產物。雖然無機化工生產對社會經濟的發展具有重要影響,極大地推動了社會經濟的發展,但我們也應該清醒地認識到化工生產給環境帶來的危害。為此,應在化工生產和研發中,充分發揮原子經濟理念的作用,最大限度的將化工原材料轉化為目標產物,降低化工生產對環境和人體健康的危害。
1.1.2 原料的綠色化?;て髽I在生產過程中,由于工藝需要,通常會在化工生產中使用氫氰酸、光氣等有毒原料,這些有毒原料在反應過程中會產生大量的有害物質,給作業人員人體健康帶來極大危害,同時也給環境造成了嚴重污染。為保護工作人員的人體健康,使環境免受污染,化工企業應在化工生產中盡可能采用無毒無害的化學物質。
化工企業在生產中使用酸、堿或有機化合物替代有毒化工原料,降低了化工生產的毒性,但酸、堿性物質腐蝕性較強,在反應過程中會產生高濃度的酸性氣體或堿性氣體,不僅腐蝕化工生產設備,縮短設備使用壽命,還會對作業人員身體造成嚴重影響,這也是應盡量避免的。綜上所示,化工企業應改進生產工藝,采用無毒、無害、無腐蝕性的化工原料,若必須要使用腐蝕性材料,應利用催化劑加快反應速率,降低反應條件,減少腐蝕性化學品對設備的危害。
1.1.3 溶劑的綠色化?;どa過程中,需要使用大量的溶劑,其主要功能是反應介質、分離物質以及配置溶液等,部分溶劑會在反應后產生大量污染氣體,為降低溶劑在反應過程中產生有毒有害氣體,可使用綠色無污染的溶劑,如超臨界二氧化碳(CO2)。超臨界二氧化碳溶劑是指溫度和壓力達到臨界點以上的流體,具有與溶劑一樣的密度,而且具有氣體的粘度和傳質速度,該溶劑在化工生產反應中得到初步應用,已經取得了較為理想的效果。相對于其他傳統溶劑而言,超臨界二氧化碳具有無毒、不可燃,成本低等優勢,因此具有十分廣闊的發展前景。
1.1.4 可再生資源的利用。可再生資源生產化學產品是綠色化學未來重要的研究領域之一,也是無機化學企業未來發展的方向??稍偕Y源的使用不僅能有效緩解資源緊缺問題,還能將化工生產中產生的廢棄物變廢為寶。如化工生產過程中廢棄物經過處理后,可用于動物喂養、燃料燃燒以及其他用途,這主要是通過生物或農業肥料進行聚合物再造工作完成的。可再生資源的利用,提高了化工生產的環境效益,降低其成本,可有效提升化工企業的經濟效益和社會效益。
1.2 綠色化學與工藝應用實例
1.2.1 含汞廢液微電解處理工藝。汞在化工生產商有重要用途,同時該物質也是對環境和人體具有危害的一種金屬物質。上世紀五十年代日本水俁事件以后,世界各國開始加大了環境保護力度,并對工業廢水中汞污染問題的處理進行了深入研究。在電池生產工藝中,工業廢水含有大量的汞、鋅、錳等重金屬,對廢水中的汞進行處理是一個關鍵環節。雖然除汞的方法較多,但各類方法的特點不同,而且適合應用于電池廠工業廢水處理的方法并不多。較為常用的有混凝法處理工藝,該工藝是將三種重金屬轉化為氫氧化物或者氧化物污泥,從而達到降低污染物含量的目的。但該工藝在汞含量較高時難以達到量的處理效果,如某電池廠每天生產100t工業廢水,其中汞、鋅、錳的污泥含量大約為20-50kg,直接排放形成了巨大的資源浪費,同時還會污染環境。
新研發的微電解-混凝沉淀技術可用于電池含汞廢水處理工藝中,試驗結果表明,總含汞量低于1.765mg/L的工業廢水經過該工藝處理后,其總汞含量達到排放標準,而且汞基本富集于汞泥當中,有效避免了鋅、錳污泥的污染,為后期金屬的回收利用提供了便利;該工藝操作簡單,使經濟效益和環境效益得到了同步實現。
1.2.2 液相法芒硝制堿中苛化廢渣利用工藝。近年來,我國科研學者開始研究液相法芒硝制堿新工藝,并取得了顯著進展。該工藝主要分為兩部分,①通過加入中介質,將芒硝(Na2SO4?10H2O)轉化為質量分數為12%的高濃度Na2CO3溶液;②將得到的Na2CO3溶液中的溶質直接苛化為NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同時,產生大量的苛化廢渣,其主要成分是碳酸鈣(CaCO3),若將其棄掉,不但降低原料的利用率,而且還要占用大量的土地堆存,造成嚴重污染。
為解決制堿工藝中廢渣對環境污染問題,科研工作者在回收利用方面進行了較為系統的探究試驗。具體流程如下:第一步,廢渣成分分析,主要對苛化鈉組成進行分析;第二步,轉化,利用碳化法將廢渣中的碳酸鈣成分轉化為輕質的碳化鈣;第三步,碳化鈣的利用,試驗證明轉化后的輕質碳化鈣可廣泛用于冶金、有機合成、玻璃制造等制造工藝中,而且還能用于塑料、橡膠、油膜的填料。該處理工藝不僅減少了廢渣對環境的污染,還使原材料得到了充分利用,降低了燒堿和塑料等產品的生產成本。
2 結束語
無機化工生產與我國社會經濟發展密切相關,在促進經濟發展的同時,也帶來了一些問題,如環境污染問題以及人類健康問題,需要我們采取積極的應對措施。為促使化工生產能夠健康持續發展,減少對環境的污染,保障工作人員健康,應充分利用現代生產工藝進行生產,從原材料、溶劑、生產工藝等多個方面進行改進,實現無機化工的綠色化生產,確保無機化工能夠持久發展。
參考文獻:
[1]鄭會勤,李成未,李珂,張松平.綠色過程工程在化工和化學實驗教學中的應用探索[J].河南教育學院學報(自然科學版),2011,04.
一、虛擬儀器的發展和結構組成
電子儀器的發展,一共經歷了四個重要階段:模擬儀器、數字化儀器、智能儀器和虛擬儀器。前三個階段的發展實際上是為第四階段的發展奠定堅實的基礎。第四代虛擬儀器,是通信技術、測試技術和計算機技術相結合的產物,三門學科最新技術的結晶,融合了測試理論、儀器原理和技術、計算機接口技術、高速總線技術以及圖形軟件編程技術于一體。虛擬儀器的產生是儀器發展史上一次大的革新。虛擬儀器是指將一些比較靈活高效的軟件和一些性能較高的硬件結合起來,將其應用在各個領域中對各項參數進行測試和調節、控制等的一個應用性很強的平臺。一般來說,完整的虛擬儀器系統中有三部分的組成結構,一部分是電子計算機,一部分是儀器軟件,最后一部分是儀器硬件。在電子計算機和大型集成電路高速發展的今天,相比較傳統儀器,虛擬儀器得到了飛躍發展。在基本硬件的支持下,虛擬儀器可以利用電子計算機合理的調用相應的高級軟件模塊來完成數據的采集、控制、分析、處理以及結果的存儲和顯示。與傳統儀器相比,虛擬儀器具有成本低、性能高、擴展性強、開發時間短以及出色的集成這五大優勢?;诖?,本文對虛擬儀器的發展及在化學工程領域中的應用進行了探究,為其未來的發展提供參考依據。
二、虛擬儀器的技術支撐和特點
硬件是虛擬儀器的基礎,軟件是虛擬儀器的核心。計算機主要完成數據處理和結果顯示。硬件接口電路主要完成被測輸入信號的采集、放大、模/ 數轉換。根據構成虛擬儀器的接口總線不同,主要分為基于通用接口總線gpib 的儀器系統、基于數據采集卡的虛擬儀器系統、基于vxi 總線儀器實現虛擬儀器系統、基于pxi 總線儀器實現虛擬儀器系統、基于串行口儀器的虛擬儀器系統和基于現場總線設備的虛擬儀器系統等類型。軟件可定義儀器的功能圖。虛擬儀器系統的軟件結構從底到頂層分為儀器i/o 接口軟件、驅動程序和應用軟件3 個層次。
虛擬儀器作為新型的儀器種類,主要具有以下幾個特點:首先,技術和接口技術,具有方便、靈活的互聯性,可方便地同外設、網絡及其它應用連接。其次,開放式體系結構,縮短系統開發周期。虛擬儀器開放性構成方式,使其具有靈活性和功能的可重構性,可使用戶提高重復利用率,縮短系統組建時間,降低開發費用。最后,“軟件就是儀器”,儀器功能由用戶定義。虛擬儀器系統中,軟件是整個儀器的關鍵,用戶可以根據自己需要定義儀器的功能,通過修改軟件,很方便地改變、增減儀器系統的功能與規模,打破了傳統儀器有廠家定義、用戶無法改變的模式。
三、虛擬儀器在化學工程領域中的應用
虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件,結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。靈活高效的軟件能幫助客戶創建完全自定義的用戶界面,模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統集成,標準的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應用的需求。這也正是ni近30年來始終引領測試測量行業發展趨勢的原因所在。它在化學工程領域的應用有以下幾方面:
虛擬儀器可以應用在化工過程控制領域中、是由化工領域中以及化學工程模擬領域中。虛擬儀器可以對化學反映系統中的各個參數進行實時的檢測,還能通過參數的檢測來調整和控制各項參數,以更好地確保化學反應的正常進行。在化工過程控制領域中的應用有很多,例如,東南大學的王曉等人通過基于labview開發平臺的虛擬儀器開發了換熱器試驗裝置測控系統,這個系統有很多功能,包括對各項參數的檢測、記錄,同時還能對這些參數進行分析和調節,基于此,應該加強對該系統的研究和推廣,使其在更多的領域得到應用。石油化工領域中也經常需要運用到虛擬儀器,通常是將計算機技術和虛擬儀器結合在一起進行應用。在這方面的應用實例有:通過虛擬儀器,對石油管道的壓力進行監測,來判斷石油管道在運行過程中會否出現泄漏現象?;瘜W工程模擬,實際上是通過建立化工過程的一系列數學模型,然后根據標準的條件要求以及各項參數,利用計算機,對這些模型進行計算,并根據計算的結構模擬出整個化工過程中所發生的行為。在化工領域中,如果要使用一種新的儀器或者是使用一項新的工藝,需要先依靠計算機對這些儀器或者工藝進行模擬,得到一系列數據,并鑒定其可靠性。虛擬儀器在化學工程領域中的應用,使得整個過程的各項參數判斷更加具體和直觀,有利于判斷其對于工程的影響。這方面的應用實例也有很多,例如,新疆大學的付志新等人開發出了一套基于全混流反應器的模擬系統,并且模擬計算了其中的不可逆的放熱反應。
五、虛擬儀器的發展趨勢和光明前景
虛擬儀器還可廣泛應用于航天航空、軍事工程、汽車、電力工程、機械工程、建筑工程、鐵路交通、地質勘探、生物醫療等很多需要高性能測控設備進行科學分析的場合。例如,利用虛擬儀器系統可以開發復雜的汽車駕駛室模擬仿真系統,汽車abs 傳感器功能測試系統;可以測試飛機飛行過程中的噪音,進行飛機發動機測試,飛行控制系統測試;可以用于電力參數的測試,構建電力測量控制系統;可以用于開發內燃機測試系統,等等。
自從虛擬儀器出現以來,其技術也不斷發展和成熟,逐漸向著圖形化這一開發平臺中的更強適應性、更高級別的硬件模塊以及更符合標準的驅動程序等方向發展,而該平臺自身的不斷完善和發展也是促進虛擬儀器技術不斷發展和提高的重要保證。同時,怎樣縮短用戶的學習時間和學習量,就能確保其進行具有強大功能虛擬儀器的使用,怎樣讓用戶輕易地對該模擬系統中得到的結果進行判斷,或者如何確保用戶采用一些系統構成比較簡潔的虛擬儀器來對復雜的內容進行測試,都是虛擬儀器在未來的發展中需要解決的問題。
結束語:
關鍵詞:理實一體化 教學平臺 實踐教學 課程改革
資助項目:供熱通風與空調工程技術專業“理實一體化”實踐教學平臺的開發與應用(黑龍江省高等教育教學改革項目:No.JG2012020792)
1 引言
據教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教高[2006]16號)等相關文件精神和我院示范性專業建設內涵要求,開展校企合作,是專業快速發展,提高辦學綜合實力的重要舉措;是加強師資隊伍建設,培養高素質高技能人才的重要途徑。為進一步推動該項工作,使校企合作向深層次發展,提高職辦學水平和技術應用能力。
2 國內實踐教學的現狀
實踐教學是學校實現培養人才目標的重要環節,它對提高學生的綜合素質、培養學生的創新意識和創新能力以及使學生成為一個復合型人才都具有特殊作用。在傳統的高等教育中,不重視理論與實踐的結合,更不可能特別關注學生觀念、能力、創新等綜合素質的培養和提高,因此,在教育教學中就容易忽視實踐教學環節。實踐教學一直以來就是高校人才培養的一個薄弱環節,并且存在著一系列問題,這些問題反過來又制約了實踐教學的發展。因此,如何實現理論與實踐相結合是當前亟待解決的問題。
3 理實一體化教學平臺構建的模式
要解決高校教學理論與實踐脫節的問題,就要實現理論實踐一體化教學。理實一體化教學即以實際生產任務為載體、以培養實際工作能力為目標,開展“教、學、做”合一的教學實踐。換句話說,就是將理論教學內容與實訓內容有機地結合在一起,創造出學生能看、能摸、能操作的教學環境,做到教中學、學中做、做中學的“教、學、做”合一。
構建理實一體化教學平臺,最好最有效的途徑是校企合作。校企合作通過學校和企業的合作,實現資源共享、優勢互補,共同發展,更好的實現教、學、做合一。合作模式可以靈活多樣,檢驗的標準是是否促進了雙方共同發展,是否雙方滿意。理實一體化教學的模式有多種,現結合我校供熱通風與空調工程技術專業理實一體化教學平臺構建的實際情況介紹幾種模式如下:
3.1產學研模式
發揮學校專業師資優勢,加強校企合作研發,幫助中小型企業解決相關的科研難題,走“利用專業優勢辦專業,辦好產業促專業”的新思路,使專業建設與產業發展緊密結合,幫助中小型企業走健康發展之路。
3.2共建校外實習基地
學校根據專業設置和實習教學需求,本著“優勢互補,互惠互利”的原則在有發展前景又有合作意向的企業建立校外實習基地。這些基地不僅可成為師生接觸社會、了解企業的重要陣地,而且學校可以利用基地的條件培養學生職業素質、動手能力和創新精神,增加專業教師接觸專業實踐的機會,促進專業教師技能提高;基地也可以從實習生中優先選拔優秀人才,滿足企業日益增長的用工需求,達到“雙贏”的效果。
3.3訂單合作模式
招生前與企業簽訂聯合辦學協議,錄取時與學生、家長簽訂委培用工協議,錄用時與學生綜合測評成績掛鉤,實現了招生與招工同步,實習與就業聯體。校企雙方共同制訂教學計劃、課程設置、實訓標準;學生的基礎理論課和專業理論課由學校負責完成,學生的生產實習、頂崗實習在企業完成,畢業后即參加工作實現就業,達到企業人才需求目標;具體設有定向委培班、企業冠名班、企業訂單班等。
3.4工學交替模式
是依據企業用工需求,向學院發出用人訂單,并與學院密切合作,校企共同規劃與實施的職業教育。其方式為學生在教室上理論課,在實訓車間或企業車間接受職業、工作技能訓練,再回到教室學習理論知識,如此交替進行。
3.5教學見習模式
是學生通過一定的在校專業理論學習后,為了解合作單位的產品、生產工藝和經營理念及管理制度,提前接受企業文化職業道德和勞動紀律教育,培養學生強烈的責任感和主人翁意識,到合作企業對企業工作過程和生產、操作流程等進行現場觀摩與學習;并安排學生實地參與相關工作、親自動手制作產品、參與產品管理,較為系統地掌握崗位工作知識,有效增強協作意識、就業意識和社會適應能力。
3.6頂崗實習模式
頂崗實習,即學生前兩年在校完成教學計劃規定的全部課程后,采用學校推薦與學生自薦的形式,到用人單位進行為期一年的頂崗實習。學校和用人單位共同參與管理,合作教育培養,使學生成為用人單位所需要的合格職業人。
4 理實一體化教學平臺的應用實例
我校供熱通風與空調工程技術專業理實一體化實踐教學平臺的建設將以上幾種模式有機地結合了起來。在校內建立了具有國內領先水平的生產性實訓室4個、實訓車間3個,并開發建設完成了實訓室功能一體化軟件管理系統。實訓室包括供熱工程實訓室、給排水工程實訓室、通風與空調工程實訓室和工程項目管理實訓室;實訓車間包括管鉗工實訓車間、焊工實訓車間和通風工實訓車間。同時將校供暖鍋爐房、游泳館、教學樓車庫等場所定為校內實訓基地。在具備這些硬件的基礎上,定期聘請企業專家來校進行實踐教學和指導。與中建集團、中鐵集團、省安裝公司、省熱力公司等多家知名企業建立了長期的“產、學、研”合作關系,建立了多個校外實習基地,實行了對學生的訂單培養。企業參與學校的教學,參與培養方案的制定和修改,定期派專家到學校來授課,為學生提供實習和就業崗位,并在實習過程中進行全過程全方位指導。學生能夠實現理論和實踐學習的一體化。例如,當學生學習到室內供暖工程時,先到學校教學樓車庫和教室內參觀學習室內供暖系統的形式,然后回到課堂梳理知識點,再到實訓室進行散熱器組裝的實際操作。通過這樣一個循環,真正實現了工學結合。學生在實踐過程中會發現自己哪方面的專業知識需要補充,在接下來的學習中就會更明確學習的重點,大大提高了學生學習的主動性和學習效率,同時也提高了學生的職業素質和動手能力。