化學(xué)反應(yīng)工程緒論精選(九篇)

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第1篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

摘 要：有機(jī)化學(xué)是醫(yī)學(xué)院校的一門重要基礎(chǔ)課。近年來,隨著教育教學(xué)改革發(fā)展,使醫(yī)學(xué)有機(jī)化學(xué)的教學(xué)面臨不少困境,如理論課時(shí)的減少,學(xué)生人數(shù)的擴(kuò)增,學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊等。對(duì)此,本文作者分別提出了具體解決方法,并在實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用,取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)論文

有機(jī)化學(xué)是一門集理論性、實(shí)踐性和系統(tǒng)性為一體的學(xué)科。醫(yī)學(xué)有機(jī)化學(xué)是醫(yī)學(xué)、藥學(xué)以及生命科學(xué)等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。它銜接無機(jī)化學(xué)，并為后續(xù)的生物化學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、藥物化學(xué)、藥理學(xué)和醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)等課程提供了必備的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論。醫(yī)學(xué)有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容雖與化學(xué)、化工、生物工程等專業(yè)的有機(jī)化學(xué)課程大致相同，但教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)、教學(xué)的方法須有所差異，對(duì)任課教師也提出了更高的要求。筆者從自身的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，從以下4個(gè)方面談醫(yī)學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中。

一、了解學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)

筆者所在學(xué)校的醫(yī)學(xué)專業(yè)面向全國招生，而現(xiàn)階段各省或地區(qū)的高考政策不盡相同，部分新生參加了化學(xué)學(xué)科的高考，因而具有較為系統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)基本的元素、物質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)有一定的認(rèn)識(shí)，這類學(xué)生具備較好的學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ);另有部分考生，未參加化學(xué)學(xué)科的高考，在高中階段學(xué)業(yè)水平測試之后便停止了化學(xué)的繼續(xù)學(xué)習(xí)，這部分新生的中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)薄弱，普遍存在概念模糊，對(duì)元素、官能團(tuán)的認(rèn)知不清以及對(duì)化學(xué)反應(yīng)幾乎一無所知的問題，這些問題導(dǎo)致這部分學(xué)生學(xué)習(xí)困難，課堂參與度低，進(jìn)一步導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣和信心的喪失，最終難以順利完成該課程的學(xué)習(xí)任務(wù)。

針對(duì)不同生源的中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊的情況，我們不僅需要在合班上課時(shí)考慮班級(jí)合理編排，更需要在課堂教學(xué)中照顧到基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，同時(shí)滿足基礎(chǔ)較好的學(xué)生更高的學(xué)習(xí)需求。另外，我們嘗試適當(dāng)安排時(shí)間對(duì)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生單獨(dú)進(jìn)行中學(xué)化學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)的回顧和講解，將有利于這部分學(xué)生跟上該課程的課堂教學(xué)進(jìn)度，也有助于他們對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

二、引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)建立有機(jī)化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)

多數(shù)有機(jī)化學(xué)教材，包括該校使用的醫(yī)學(xué)有機(jī)化學(xué)教材均按照化合物類型(如烷烴、烯烴、炔烴、芳烴、醛酮、羧酸及其衍生物、糖、氨基酸和蛋白質(zhì)……)進(jìn)行章節(jié)編排，雖利于學(xué)生依據(jù)化合物類型建立知識(shí)結(jié)構(gòu)，但各章節(jié)內(nèi)容仍稍顯分散，知識(shí)點(diǎn)較為繁雜，學(xué)生掌握不易。為了學(xué)生能夠從最基本的有機(jī)化學(xué)概念、原理出發(fā)建立完善的有機(jī)化學(xué)知識(shí)體系，我們有意識(shí)地加強(qiáng)了緒論部分尤其是關(guān)于有機(jī)結(jié)構(gòu)和有機(jī)反應(yīng)的基本理論的闡述。

比如：緒論中我們介紹有機(jī)化學(xué)反應(yīng)包含兩個(gè)基本的組成：反應(yīng)物共價(jià)鍵的斷裂以及產(chǎn)物共價(jià)鍵的生成。共價(jià)鍵的斷裂方式只有兩種：異裂和均裂。前者產(chǎn)生自由基，后者產(chǎn)生離子對(duì)，兩者均為有機(jī)反應(yīng)的活性中間體，大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)與這兩種活性中間體的生成及參與有關(guān)，從而派生出有機(jī)反應(yīng)的三個(gè)基本類型：自由基反應(yīng)、離子型反應(yīng)(親核或親電反應(yīng))以及協(xié)同反應(yīng)。

在后續(xù)章節(jié)的講解中，我們將具體反應(yīng)歸屬到上述基本反應(yīng)類型進(jìn)行講解。比如：講解烯烴的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注碳正離子如何形成、如何穩(wěn)定以及如何參與化學(xué)反應(yīng);講解羥醛縮合時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注碳負(fù)離子如何形成、如何穩(wěn)定以及如何參與親核反應(yīng)。這樣不僅讓學(xué)生能夠從根本上理解反應(yīng)，并且能夠圍繞基本反應(yīng)的類型及活性中間體，將內(nèi)容龐雜的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸類并逐步建立相應(yīng)的知識(shí)體系。

三、注重有機(jī)化學(xué)與醫(yī)學(xué)的學(xué)科交叉

有機(jī)化學(xué)之所以成為醫(yī)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，不僅因?yàn)橛袡C(jī)分子是構(gòu)成動(dòng)物、植物體的基本單位，體內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)換及能量傳遞也均與有機(jī)化學(xué)反應(yīng)息息相關(guān)。在醫(yī)學(xué)有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，我們有意識(shí)地引入相關(guān)的醫(yī)學(xué)知識(shí)，在強(qiáng)化對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的同時(shí)，闡釋相關(guān)的生物學(xué)或醫(yī)學(xué)現(xiàn)象，從而提升學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和熱情。例如：在講解立體化學(xué)這一章節(jié)時(shí)，我們開篇即以“反應(yīng)?！?沙利度胺)事件為例，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到確定化合物立體構(gòu)型的重要性。在20世紀(jì)50～60年代，“反應(yīng)?！痹谂R床上被普遍用于抑制孕婦的妊娠反應(yīng)，但隨之而來的大量“海豹畸形嬰兒”的出生使該藥物被禁止使用。后來的研究表明，當(dāng)時(shí)使用的藥物“反應(yīng)?！睂?shí)際為一對(duì)對(duì)映體混合物，即安全的R構(gòu)型及致畸的S構(gòu)型的混合物。通過這一實(shí)例，學(xué)生自然意識(shí)到立體化學(xué)對(duì)于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的重要性，課堂專注度也顯著提高。

在具體章節(jié)的講解中，我們還嘗試以常見藥物分子為例來闡釋相關(guān)的官能團(tuán)或者分子片段，做到醫(yī)學(xué)、藥學(xué)知識(shí)與有機(jī)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的融合。比如：在羧酸及其衍生物的講解中，我們以青霉素等為例向?qū)W生介紹了含特殊結(jié)構(gòu)片段――“β-內(nèi)酰胺”的一類抗生素，使學(xué)生對(duì)酰胺的理解得以強(qiáng)化。同時(shí)，我們還對(duì)青霉素的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和臨床應(yīng)用背景進(jìn)行了介紹，從而一定程度上激發(fā)了學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)研究的興趣。如圖1

第2篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

在《材料化學(xué)》緒論課的教學(xué)過程中，采用啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)方式，以“材料、材料與化學(xué)、材料化學(xué)”為主線進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過講解材料發(fā)展中的化學(xué)，引入材料科學(xué)與化學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系，重點(diǎn)從材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應(yīng)用四個(gè)方面講授了材料研究中的化學(xué)問題，使學(xué)生對(duì)本課程的內(nèi)容有了清晰的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的信心和興趣，并取得了滿意的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞:

材料化學(xué);緒論課;教學(xué)設(shè)計(jì)

材料化學(xué)是材料科學(xué)與化學(xué)的交叉學(xué)科，伴隨著材料科學(xué)的發(fā)展而誕生和成長，即是材料科學(xué)的重要部分，又是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)分支［1］。目前，很多高等學(xué)校的化學(xué)和材料類專業(yè)開設(shè)了《材料化學(xué)》這門課程?！恫牧匣瘜W(xué)》是南陽師范學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決材料制備和應(yīng)用中的化學(xué)問題的能力起到了關(guān)鍵作用。但是該課程涉及的知識(shí)面廣泛，內(nèi)容龐雜、概念甚多、加上課程改革，理論課時(shí)數(shù)減小，學(xué)生在學(xué)習(xí)《材料化學(xué)》課程過程中，普遍存在概念混淆、重點(diǎn)難以掌握等問題。緒論是一門課程的開場白和宣言書，是師生之間學(xué)習(xí)和交流的起始點(diǎn)，能為學(xué)生建立起一門課程的知識(shí)輪廓。通過對(duì)緒論進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解課程在所學(xué)專業(yè)中所處的地位和作用，以及該課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和考核方式等問題［2］。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，緒論課在整個(gè)課程教學(xué)中有著舉足輕重的地位。結(jié)合近年來的教學(xué)實(shí)踐，就如何講好《材料化學(xué)》緒論課談一些心得。

1首先明確課程性質(zhì)、特點(diǎn)及地位

教學(xué)之初，首先明確該課程作為專業(yè)核心課程的重要地位，是學(xué)習(xí)后面材料專業(yè)課程的基礎(chǔ)課程，同時(shí)明確考核方式，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程的重視程度。材料化學(xué)是材料科學(xué)和化學(xué)學(xué)科的交叉學(xué)科，課程內(nèi)容既涉及工程材料應(yīng)用中的實(shí)際問題，又包括材料結(jié)構(gòu)及制備中的化學(xué)問題。作為一門交叉學(xué)科，很多知識(shí)點(diǎn)與材料學(xué)和化學(xué)課程中的相關(guān)內(nèi)容重復(fù)，很多學(xué)生以為學(xué)過相關(guān)知識(shí)，就會(huì)從思想上松懈。然而，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)雖然出現(xiàn)重復(fù)，但在不同學(xué)科中講授的重點(diǎn)是不同的。在講授材料化學(xué)課程的過程中，要著重培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)的思維解決材料科學(xué)中的問題，使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)化學(xué)與材料科學(xué)交叉的重要意義。通過一些實(shí)例，講解本課程與化學(xué)和材料相關(guān)課程的區(qū)別和聯(lián)系，使學(xué)生更加深入了本課程的性質(zhì)和地位。材料科學(xué)是偏實(shí)際應(yīng)用的工科課程，化學(xué)是偏理論的理科課程，材料化學(xué)則是利用化學(xué)的理論解決材料應(yīng)用中的實(shí)際問題。

2材料

以材料的實(shí)際應(yīng)用為引子，如材料在航天航空、交通運(yùn)輸、電子信息、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生回想什么是材料?材料的種類?提出材料是對(duì)人類有用的物質(zhì)，是人類賴以生存和發(fā)展，征服自然和改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ);是人類進(jìn)步的里程碑。然后介紹材料的發(fā)展歷史，說明人們對(duì)材料的使用，是從最早的天然材料，依次經(jīng)歷了陶瓷、青銅、鐵、鋼、有色金屬、高分子材料以及新型功能材料。根據(jù)材料的發(fā)展史，啟發(fā)學(xué)生思考材料研究和發(fā)展過程中的規(guī)律和特點(diǎn)。人們對(duì)材料的使用經(jīng)歷了從天然材料到合成材料，從傳統(tǒng)材料到新興材料。傳統(tǒng)的材料主要以經(jīng)驗(yàn)，技藝為基礎(chǔ)，材料靠配方篩選和性能測試，通過宏觀現(xiàn)象建立的唯象理論對(duì)材料宏觀性能定性解釋，不能預(yù)示性能和指明新材料開發(fā)方向，而新型材料則以基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)。材料科學(xué)的歷史表明，當(dāng)一種全新的材料在原子或分子水平上合成后真正巨大的進(jìn)展就常常隨之而來。化學(xué)的發(fā)展往往導(dǎo)致材料技術(shù)的實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在新材料的研發(fā)和材料工藝的發(fā)展中，化學(xué)一直擔(dān)當(dāng)著關(guān)鍵的角色［3］。任何新材料的獲得都離不開化學(xué)，以石墨烯為例，物理學(xué)家主要關(guān)注其電子結(jié)構(gòu)及輸運(yùn)理論，材料學(xué)家主要測試材料的電磁、光電、傳感和催化等性能，而化學(xué)家的任務(wù)則是利用化學(xué)氣相沉積和插層剝離等方法制備該材料。只有通過化學(xué)氣相沉積法制備出高質(zhì)量大尺寸的石墨烯，才能推動(dòng)石墨烯在電子信息領(lǐng)域走向?qū)嵱没?/p>

3材料與化學(xué)

材料化學(xué)是材料科學(xué)與化學(xué)學(xué)科的交叉，很多學(xué)生容易混淆材料科學(xué)和化學(xué)的研究范疇。在本課程的第一節(jié)課，一項(xiàng)重要的任務(wù)是使學(xué)生明確材料科學(xué)和化學(xué)的研究內(nèi)容和范疇，這對(duì)于后續(xù)相關(guān)概念的講解至關(guān)重要。材料科學(xué)的研究對(duì)象是材料，材料是對(duì)人類有用的物質(zhì)，指的是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。而化學(xué)的研究對(duì)象是物質(zhì)，物質(zhì)是構(gòu)成人類物質(zhì)世界的基礎(chǔ)。材料是物質(zhì)，但不是所有物質(zhì)都可以稱為材料;材料科學(xué)是一門研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能及應(yīng)用之間相互關(guān)系的科學(xué);而化學(xué)則是從原子和分子角度研究物質(zhì)的組成，結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)變規(guī)律的科學(xué)。因此，化學(xué)研究的尺度范圍是原子、分子、分子納米聚集體。材料科學(xué)最早研究的尺度范圍在微米以上，如鋼和陶瓷的組織結(jié)構(gòu)。隨著一些新興材料的出現(xiàn)和發(fā)展，人們對(duì)材料的研究甚至小到電子結(jié)構(gòu)。如近些年發(fā)現(xiàn)的拓?fù)浣^緣體，其表面導(dǎo)電，體內(nèi)不導(dǎo)電的性質(zhì)由其拓?fù)涞哪軒ЫY(jié)構(gòu)決定，而該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則與電子的自旋運(yùn)動(dòng)有關(guān)，研究拓?fù)浣^緣體必須從電子自旋角度認(rèn)識(shí)其結(jié)構(gòu)。因此，材料科學(xué)的研究范疇不斷拓展，并于其它學(xué)科交叉。

4材料化學(xué)

通過學(xué)習(xí)材料的發(fā)展歷程、材料科學(xué)與化學(xué)之間的區(qū)別和聯(lián)系，學(xué)生已經(jīng)對(duì)材料化學(xué)有了一定的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生給材料化學(xué)下一個(gè)定義。材料化學(xué)是關(guān)于材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應(yīng)用的化學(xué)。本校材料化學(xué)專業(yè)選用曾兆華、楊建文編著第二版《材料化學(xué)》作為教材，教材的章節(jié)也是按照材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應(yīng)用進(jìn)行安排的［4］。在這部分內(nèi)容講授過程中，可以讓學(xué)生以教材目錄為參照，講到相關(guān)內(nèi)容可以與教材相關(guān)章節(jié)進(jìn)行對(duì)應(yīng)。

4.1材料的結(jié)構(gòu)

從三個(gè)層次講解材料的結(jié)構(gòu)，分別是電子原子結(jié)構(gòu)、晶體學(xué)結(jié)構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)。電子原子結(jié)構(gòu)在很大程度上影響材料的電、磁、熱和光的行為，并可能影響到原子鍵合的方式，因而決定材料的類型。在這個(gè)層次上研究的化學(xué)問題主要涉及原子序數(shù)、相對(duì)原子量、電離勢、電子親核勢、電負(fù)性、原子及離子半徑等。原子序數(shù)決定了材料的化學(xué)組成，電負(fù)性決定材料內(nèi)部原子之間的鍵合方式，從而影響材料的導(dǎo)電性、強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)等。晶體學(xué)結(jié)構(gòu)主要指原子或分子在空間排列的方式，根據(jù)原子排列的有序性，將材料分為晶體和非晶體。晶體中出現(xiàn)局部無序，或?qū)硐刖w的產(chǎn)生偏離，則出現(xiàn)缺陷。缺陷的存在影響材料的力學(xué)性能和電學(xué)性能等。如在本征硅內(nèi)部摻雜磷元素，磷原子替代硅原子的位置，形成雜質(zhì)原子缺陷，增加本征硅的導(dǎo)電性，形成N型半導(dǎo)體。組織結(jié)構(gòu)主要指材料的物相組成及結(jié)構(gòu)、晶粒的大小和取向等。在大多數(shù)金屬、某些陶瓷以及個(gè)別聚合物材料內(nèi)部，晶粒之間原子排列的變化，可以改變它們之間的取向，從而影響材料的性能。一般來說，減小金屬的晶粒可以降低其熔點(diǎn)。在這一結(jié)構(gòu)層次上，顆粒的大小和形狀起著關(guān)鍵作用。大多數(shù)材料是多相組成的，控制材料內(nèi)部物相的類型、大小、分布和數(shù)量可以調(diào)控材料的性能。

4.2材料制備

材料合成與制備就是將原子、分子聚集在一起，并轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品的一系列過程。材料制備的方法和工藝影響材料的結(jié)構(gòu)，從而影響材料的性能。根據(jù)制備原理的不同，材料制備方法可以分為物理法和化學(xué)法。物理法指在材料制備過程中，僅改變材料內(nèi)部原子或分子的聚集狀態(tài)，不涉及化學(xué)反應(yīng)的方法。如真空鍍膜、濺射鍍膜、脈沖激光沉積法等?；瘜W(xué)法則在材料制備過程中，涉及化學(xué)反應(yīng)，并且有新物質(zhì)的生成。如固相反應(yīng)法、有機(jī)合成法、水熱法、沉淀法、化學(xué)氣相沉積法等。以石墨烯材料為例講解材料的制備方法。石墨烯作為二維單原子層材料，既可以采用物理法制備，也可以采用化學(xué)法制備。2004年發(fā)現(xiàn)石墨烯的報(bào)道，便是采用簡單的膠帶對(duì)撕方法制備，該方法依靠外力使石墨片層克服層間范德華力，使層與層之間分離，從而獲得單層石墨，該方法也稱為物理機(jī)械剝離法。利用甲烷、乙烯等烴類氣體作為碳源，鎳、銅、金等金屬作為基片，采用化學(xué)氣相沉積法則可以制備高質(zhì)量大尺寸的石墨烯。另外，以石墨為原料，利用化學(xué)插層剝離的方法也可以用來制備石墨烯［5］。但不同方法制備獲得石墨烯的尺寸及性能差別較大，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域采用的石墨烯制備方法是不同的。

4.3材料性能

材料的性能由其結(jié)構(gòu)決定，與材料制備的工藝和方法有關(guān)。性能是指材料固有的物理、化學(xué)特性，材料性能決定了其應(yīng)用。廣義地說，性能是材料在一定的條件下對(duì)外部作用的反應(yīng)的定量表述，例如力學(xué)性能是材料對(duì)外力的響應(yīng)、電學(xué)性能是對(duì)電場的響應(yīng)、光學(xué)性能是對(duì)光的響應(yīng)等。因此，材料的性能可分為力學(xué)性能和特殊的物理性能。常見的力學(xué)性能包括材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等。力學(xué)性能決定著材料工作的好壞，同時(shí)也決定著是否易于將材料加工成使用的形狀。鍛造成型的部件必須能夠經(jīng)受快速加載而不破壞，并且還要有足夠的延性才能加工變形成適用的形狀。微小的結(jié)構(gòu)變化往往對(duì)材料的力學(xué)性能產(chǎn)生很大的影響。材料特殊的物理性能包括電、磁、光、熱等行為。物理性能由材料的結(jié)構(gòu)和制造工藝決定。對(duì)于許多半導(dǎo)體金屬和陶瓷材料來說，即使成分稍有變化，也會(huì)引起導(dǎo)電性很大變化。過高的加熱溫度有可能顯著地降低耐火磚的絕熱特性。少量的雜質(zhì)會(huì)改變玻璃或聚合物的顏色。

4.4材料應(yīng)用

材料化學(xué)已經(jīng)滲透到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域，如電子信息、環(huán)境能源、生物醫(yī)藥和航天航空等領(lǐng)域。例如，在電子信息領(lǐng)域，現(xiàn)代芯片制造離不開化學(xué)。光刻過程使用的光刻膠和顯影液，鍍膜過程中的化學(xué)氣相沉積和原子層沉積，刻蝕過程中的反應(yīng)離子刻蝕，這些工藝過程都離不開化學(xué)的作用。在環(huán)境能源領(lǐng)域，新型光催化材料和太陽能電池材料的研究和開發(fā)，離不開化學(xué)法制備材料和對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)摻雜改性。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，對(duì)傳感材料進(jìn)行化學(xué)改性提高其傳感特性，對(duì)仿生材料進(jìn)行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空領(lǐng)域，各種輕質(zhì)、耐高溫、耐摩擦等結(jié)構(gòu)材料和功能化智能材料的研發(fā)都離不開化學(xué)。

5結(jié)語

通過對(duì)“材料化學(xué)”緒論課的精心設(shè)計(jì)，使學(xué)生明確了該課程的性質(zhì)和重要地位，大量的實(shí)例激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲，樹立了學(xué)生學(xué)好該課程的信心，為課程的深入學(xué)習(xí)起到了奠基石的作用。以“材料、材料與化學(xué)、材料化學(xué)”為主線進(jìn)行講授，使學(xué)生對(duì)本課程的內(nèi)容有了更加清晰和深入的認(rèn)識(shí)，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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［4］曾兆華，楊建文.材料化學(xué).2版［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

第3篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也在不斷提高，醫(yī)療模式已由單純的疾病治療轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防、保健、治療、康復(fù)相結(jié)合的模式。大醫(yī)院人山人海，小藥店街頭巷尾隨處可見，醫(yī)藥工業(yè)迅猛發(fā)展，藥學(xué)專業(yè)人才倍受青睞，現(xiàn)在除了傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)藥學(xué)人才外，許多理工科院校也相繼開辦了藥學(xué)專業(yè)（如重慶大學(xué)、西南大學(xué)、重慶郵電大學(xué)和重慶理工大學(xué)等），而基礎(chǔ)化學(xué)是藥學(xué)相關(guān)專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，目前我國藥學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)課程仍按照傳統(tǒng)的四大基礎(chǔ)化學(xué)開課。隨著化學(xué)基礎(chǔ)課學(xué)時(shí)不斷壓縮，每門課程的學(xué)時(shí)非常有限，特別是理工科高校的藥學(xué)專業(yè)，學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)對(duì)后續(xù)專業(yè)課程和專業(yè)技能的學(xué)習(xí)非常重要。所以，在少學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)中教師更重視學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，而忽略了在教學(xué)中對(duì)學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)的教育和培養(yǎng)。隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，化學(xué)教育工作者一定要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念，將綠色化學(xué)的思想貫穿于整個(gè)化學(xué)教育的全過程，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到從“粗放型”的傳統(tǒng)化學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;本文由收集整理集約型”的“綠色化學(xué)”是歷史發(fā)展的必然。

針對(duì)這些情況，當(dāng)前一些普通高校進(jìn)行了相關(guān)研究與實(shí)踐，以提高基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)效果，但是，大多數(shù)高校主要是根據(jù)學(xué)時(shí)來選擇安排教學(xué)內(nèi)容，利用改進(jìn)教學(xué)手段來增加教學(xué)內(nèi)容，著眼于局部，頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，教學(xué)效果雖有所提高，但是效果不甚明顯，沒有找到從根本上提高基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)效果的方法。本化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了《基于“綠色化學(xué)”理念的理工科院校藥學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)化學(xué)系列課程整合與優(yōu)化的研究與實(shí)踐》課題，依托重慶郵電大學(xué)中藥學(xué)專業(yè)和制藥工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了實(shí)踐。

一 培養(yǎng)具有“綠色化學(xué)”理念的大學(xué)生是人類社會(huì)對(duì)高?；瘜W(xué)教育的基本要求

“綠色化學(xué)”是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)，它用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)生和使用，有利于引導(dǎo)學(xué)生熱愛自然、尊重自然、與自然和諧發(fā)展，牢固樹立綠色意識(shí)，自覺成為未來的綠色人才。“綠色化學(xué)”是人類與自然和諧的化學(xué)，是面向未來提出的化學(xué)新概念，同時(shí)也為化學(xué)教學(xué)提出了新課題。

因此，本化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)化學(xué)教別強(qiáng)調(diào)引入“綠色化學(xué)”理念，在緒論部分專門設(shè)有“建立綠色化學(xué)理念，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展”這一部分，強(qiáng)調(diào)綠色化學(xué)的必要性，并且基于“綠色化學(xué)”理念選擇教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過程中滲透“綠色化學(xué)”理念，將從源頭上預(yù)防化學(xué)污染的新觀點(diǎn)逐步深入學(xué)生心中。特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)專業(yè)特色與學(xué)生能力培養(yǎng)的需要，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上滲透綠色化學(xué)理念，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中大大減少了獨(dú)立的基本操作單元實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，將大部分基本操作實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)安排在實(shí)驗(yàn)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬與仿真實(shí)驗(yàn)室中實(shí)施，同時(shí)大大增加實(shí)用性、綜合性實(shí)驗(yàn)，將部分基本操作融入綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)原材料都是無毒或低毒的，刪除了一些毒性高、污染大、效果差的合成實(shí)驗(yàn)。打造以“綠色化學(xué)”為特色的教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，努力培養(yǎng)具有“綠色化學(xué)”理念的大學(xué)生。

二 基于“綠色化學(xué)”理念對(duì)四大基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的整合實(shí)踐

1．教學(xué)內(nèi)容的整合原則

第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院將無機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)兩門課程整合，很好地解決了這兩門課程中的內(nèi)容重疊問題，同時(shí)使無機(jī)化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容得到了引申，使知識(shí)的系統(tǒng)化更加顯著。本化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于“綠色化學(xué)”理念將四大基礎(chǔ)化學(xué)進(jìn)行整合，即將無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)和有機(jī)化學(xué)四門課程進(jìn)行整合，根據(jù)藥學(xué)專業(yè)要求，立足理工科院校注重四大基礎(chǔ)化學(xué)的關(guān)聯(lián)，確保整個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)體系的完整，總課程名稱設(shè)為基礎(chǔ)化學(xué)，具體按照普通化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)三門課程進(jìn)行排課。本化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)一起討論、確定教學(xué)內(nèi)容和相應(yīng)的學(xué)時(shí)數(shù)，并且備有一些選學(xué)內(nèi)容供學(xué)時(shí)稍充分的學(xué)校選用，或者供學(xué)生自學(xué)，但是緊密把握“面向藥學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)”、“知識(shí)點(diǎn)之間的連貫”及“難易程度循序漸進(jìn)”這三個(gè)基本原則，使學(xué)生有興趣學(xué)，更輕松地學(xué)。

2．整合后教學(xué)內(nèi)容的具體安排

針對(duì)大學(xué)第一學(xué)期，新生入學(xué)較晚，學(xué)習(xí)時(shí)間較短，需要一段時(shí)間適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)、生活等實(shí)際情況，第一學(xué)期的普通化學(xué)先介紹藥學(xué)與化學(xué)的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)化學(xué)在藥學(xué)專業(yè)中的作用，讓學(xué)生首先從思想上重視它，同時(shí)介紹“綠色化學(xué)”的基本概念和原則，突出綠色化學(xué)在醫(yī)藥工業(yè)和社會(huì)發(fā)展中的意義及必要性，站在整個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)角度強(qiáng)調(diào)綠色化學(xué)的重要性和必要性，先行建立“綠色化學(xué)”理念。具體內(nèi)容是：先介紹簡單且與中學(xué)化學(xué)銜接較多的氣體和溶液，引入大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)的教學(xué)；然后利用熱化學(xué)反應(yīng)方程式引入化學(xué)反應(yīng)熱、熱力學(xué)第一定律和第二定律，引出判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的吉布斯自由能判據(jù)；從吉布斯自由能變的符號(hào)判斷反應(yīng)方向和大小，表示反應(yīng)限度，引入化學(xué)平衡，與中學(xué)化學(xué)緊密銜接，同時(shí)進(jìn)一步銜接化學(xué)反應(yīng)速率，使學(xué)生易于理解；有了平衡依據(jù)后，再分別介紹酸堿平衡與酸堿滴定，沉淀溶解平衡與沉淀滴定，氧化還原平衡與氧化還原滴定，配位平衡與配位滴定；作為含量測定的加深，再介紹比色法和分光光度法。最后，聯(lián)系中學(xué)化學(xué)知識(shí)簡單介紹原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)的基本概念和基本理論，并且在每部分都要說明它在藥學(xué)中的作用。第一學(xué)期的理論學(xué)時(shí)經(jīng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)統(tǒng)一討論并經(jīng)學(xué)校批準(zhǔn)后定為64學(xué)時(shí)。

基于現(xiàn)代藥物大多是有機(jī)物的現(xiàn)實(shí)，有機(jī)化學(xué)在藥學(xué)相關(guān)專業(yè)非常重要，經(jīng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)統(tǒng)一討論并經(jīng)學(xué)校批準(zhǔn)后有機(jī)化學(xué)理論課程定為96學(xué)時(shí)，安排在第二學(xué)期和第三學(xué)期授課。并且根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系按照官能團(tuán)分類介紹有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容，注重與中學(xué)有機(jī)化學(xué)銜接，強(qiáng)調(diào)具有某一類官能團(tuán)的化合物其理化性質(zhì)，每部分都要介紹一些有顯著藥理活性的化合物和該類化合物的合成工藝，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)綠色合成工藝路線，以及該類化合物的構(gòu)效關(guān)系。同時(shí)簡單介紹一些波譜知識(shí)，如紅外、質(zhì)譜和核磁共振譜等，能夠推導(dǎo)簡單的有機(jī)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，為今后的中藥化學(xué)、天然藥物化學(xué)和藥物合成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)重在一些綜合性、實(shí)用性的綠色化學(xué)合成，既增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果，同時(shí)也踐行了綠色化學(xué)理念。

經(jīng)過一年半的大學(xué)學(xué)習(xí)后，在學(xué)生基本上都適應(yīng)了大學(xué)學(xué)習(xí)、生活的情況下，而且具備了較好的數(shù)學(xué)和化學(xué)基礎(chǔ)之后，第四學(xué)期將深入介紹基礎(chǔ)化學(xué)難點(diǎn)部分的物理化學(xué)，在化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上，加深對(duì)化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的學(xué)習(xí)，最后引入新知識(shí)相平衡，包括表面化學(xué)與膠體化學(xué)和藥學(xué)前沿知識(shí)，以及化學(xué)知識(shí)及其技術(shù)在藥學(xué)專業(yè)中的應(yīng)用，要求講原理時(shí)必須講它的應(yīng)用，重點(diǎn)是在藥學(xué)方向的應(yīng)用上。最后提綱挈領(lǐng)，建立整個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)的基本框架和知識(shí)體系。這樣就把基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)整合，避免了重復(fù)，同時(shí)按照知識(shí)的難易程度和前后關(guān)系安排教學(xué)內(nèi)容，節(jié)約了學(xué)時(shí)、方便了學(xué)生理解、提高了教學(xué)效果，以適應(yīng)少學(xué)時(shí)的理工科院校藥學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)。

三 基于“綠色化學(xué)”理念對(duì)四大基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容整合的初步效果

1．學(xué)生成績明顯提高

2007級(jí)學(xué)生因成績差，有2名學(xué)生留級(jí)，有近10人未獲學(xué)位，2008級(jí)有95%以上的學(xué)生獲得學(xué)位，2012年重慶郵電大學(xué)推免試研究生學(xué)生中，生物信息學(xué)院5個(gè)專業(yè)6名同學(xué)獲得，制藥工程和中藥學(xué)2個(gè)專業(yè)占了3名，而且有不少同學(xué)進(jìn)入綠色化學(xué)與制藥工程科研平臺(tái)參與實(shí)驗(yàn)鍛煉，參與發(fā)表sci收錄科研論文4篇，參與中國發(fā)明專利的申報(bào)1項(xiàng)，1人次參與重慶市藥物催化氫化工程技術(shù)研究中心的申報(bào)，獲得了一項(xiàng)重慶郵電大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

第4篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

關(guān)鍵詞：化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)；課程；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）22-0153-02

隨著我國科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)化學(xué)類專業(yè)人才的要求已發(fā)生了很大的變化，對(duì)于綜合性大學(xué)化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)改革都提出了新的更高要求。當(dāng)前，為了配合國家的大眾創(chuàng)業(yè)的要求，使得有關(guān)應(yīng)用性質(zhì)的工程技術(shù)類的課程已受到相應(yīng)的重視，其教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度也在不斷地加強(qiáng)?；み^程開發(fā)與設(shè)計(jì)是我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)和高分子材料科學(xué)與工程的培養(yǎng)計(jì)劃中最后一門理論課程，作為大學(xué)四年學(xué)習(xí)的收官課程，在大學(xué)教學(xué)過程中，這門課對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生在化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)方面，從事應(yīng)用和開發(fā)研究能力起到了特定的作用。

由于現(xiàn)在招生規(guī)模的擴(kuò)大，很多高校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新沒有跟上，我校的情況也一樣，使得一些實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的課程內(nèi)容受到影響，實(shí)驗(yàn)場地和儀器設(shè)備無法滿足課程教學(xué)的要求，有些實(shí)驗(yàn)無法做到一人一臺(tái)套，有些實(shí)驗(yàn)是兩個(gè)人一起做，存在一人做一人看的情況，在沒有辦法的情況下，很多學(xué)校采取的是重視學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)的傳授，注重在課堂上講述課程理論，理論的系統(tǒng)性很強(qiáng)，但是工程實(shí)踐性的訓(xùn)練較少，畢業(yè)生的知識(shí)點(diǎn)在基礎(chǔ)理論研究方面具有明顯的優(yōu)勢，但是畢業(yè)生缺乏現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所必需的工程技術(shù)知識(shí)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)控制和生產(chǎn)管理了解甚少，使得其應(yīng)用能力較弱的弊病依然普遍存在。故很多化學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生在畢業(yè)分配后的相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)無法適應(yīng)所從事的技術(shù)類的工作。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)工程實(shí)踐性教學(xué)，我們?cè)?005年對(duì)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開始開設(shè)了《化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)》這門課程，2011年開始在高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)也開設(shè)這門課程，通過近10年的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，我們?cè)诮虒W(xué)中邊學(xué)習(xí)，邊改革，逐步形成了一些自己特色的教學(xué)方法。

一、教師隊(duì)伍建設(shè)

現(xiàn)在由于我校現(xiàn)在引進(jìn)的博士教師基本上都是從高校到高校，理論知識(shí)較強(qiáng)，但是工程應(yīng)用背景的教師很少，在化學(xué)工程領(lǐng)域研究的教師更少，從生產(chǎn)一線走出的教師沒有，如何進(jìn)行此門課程的教學(xué)，使學(xué)生在畢業(yè)前的最后一門課程中，對(duì)化工開發(fā)與設(shè)計(jì)有個(gè)較好的了解，我們積極采取各項(xiàng)措施，努力提高教師的教學(xué)水平。

1.聘請(qǐng)國內(nèi)著名企業(yè)技術(shù)人員來我校進(jìn)行講學(xué)，我們請(qǐng)了九江石化的原總調(diào)度來我校對(duì)兩個(gè)專業(yè)，4個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行講學(xué)，結(jié)合他自己創(chuàng)辦的超高分子聚乙烯工廠的辦理過程，通過項(xiàng)目的過程，使大家了解一個(gè)從化學(xué)到化工的全過程，對(duì)從實(shí)驗(yàn)室到公司的流程有深刻的了解，明白化學(xué)和化工的不同，了解它們之間的差別，使得老師在課堂講述上能夠做到有的放矢，不會(huì)憑空想象。

2.選派青年教師到企業(yè)去參觀考察，結(jié)成校企聯(lián)合，教師通過和企業(yè)合作，了解企業(yè)的科研動(dòng)態(tài)，和企業(yè)合作，完成企業(yè)的一些項(xiàng)目，在完成項(xiàng)目的過程中，進(jìn)一步掌握化工開發(fā)的內(nèi)容。這么多年，我們一共選派了5名教師到中石油、江西星火、寧國生力農(nóng)化等國有大型企業(yè)、合資企業(yè)和獨(dú)資企業(yè)進(jìn)行進(jìn)修，和企業(yè)聯(lián)合搞研發(fā)，對(duì)企業(yè)的一些工藝進(jìn)行改進(jìn)，在充實(shí)自己的化工工藝知識(shí)外，還獲得了很多橫向項(xiàng)目，同時(shí)使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了很好的提高，實(shí)現(xiàn)了校企雙贏。另外由于教師和企業(yè)的良好的溝通，使得我們兩個(gè)專業(yè)的部分學(xué)生也在這些企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，有的還和這些公司簽約了。

3.積極靈活引進(jìn)具有工業(yè)背景知識(shí)的教師，當(dāng)無法在招聘渠道上招到在企業(yè)從事過生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的教師的時(shí)候，我們采用聘請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員當(dāng)我們的客座教授，或者訪問學(xué)者等方式，來解決實(shí)踐背景教師短缺問題。我們先后聘請(qǐng)了中石油和江西星火公司的高級(jí)工程師作為我們的客座教授，面對(duì)面地對(duì)此課程進(jìn)行答疑，在課程快結(jié)束的時(shí)候，請(qǐng)他們過來，把同學(xué)們?cè)谶@個(gè)課程中主講教師沒有講述明白的內(nèi)容進(jìn)行集中解答，增加了學(xué)生和企業(yè)人員的互動(dòng)。

二、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量化學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生進(jìn)入廠礦企業(yè)從事應(yīng)用性工作。如何提高畢業(yè)生的綜合素質(zhì)，特別是化學(xué)工程方面的綜合能力，如生產(chǎn)設(shè)備、質(zhì)量控制和生產(chǎn)管理，掌握化學(xué)新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)的研究開發(fā)方法等，可以進(jìn)一步增強(qiáng)他們對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力。所以在教學(xué)過程中我們積極抓住應(yīng)用關(guān)，在課程內(nèi)容上融入應(yīng)用意識(shí)，使學(xué)生明白，化學(xué)的本質(zhì)還是在于應(yīng)用，進(jìn)一步加強(qiáng)了包括“化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)”課程在內(nèi)的工程技術(shù)課程體系，以提高畢業(yè)生在化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)從事應(yīng)用性工作的能力。

《化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)》講述的主要內(nèi)容有：緒論，開放放大方法，試驗(yàn)方法，技術(shù)經(jīng)濟(jì)，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，工藝流程的合成與優(yōu)化，投資、成本、折舊和盈利，市場預(yù)測和生產(chǎn)規(guī)模，概念設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際分析問題和解決問題的能力的培養(yǎng)，重點(diǎn)講述“工藝流程的合成與優(yōu)化”和“概念設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”。當(dāng)然就化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容而言，這課程仍然講述的是一個(gè)概要，其重點(diǎn)也仍然只是介紹應(yīng)用和開發(fā)與設(shè)計(jì)研究中一些最基礎(chǔ)的思想方法，以加強(qiáng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等觀點(diǎn)的訓(xùn)練，也使學(xué)生初步了解化工廠從無到有的過程，心里有個(gè)大致的流程概念。

在教學(xué)內(nèi)容上，選講了若干應(yīng)用實(shí)例，如在講述化工過程開發(fā)步驟時(shí)，講述了合成氨氮發(fā)展史、尼龍-66的開發(fā)以及我們研發(fā)的有機(jī)錳的研發(fā)過程與生產(chǎn)過程，使學(xué)生了解化工過程與開發(fā)的意義和艱苦性。在講述試驗(yàn)一章時(shí)間，講述了中空膜生物床處理生活污水的中試研究，全面介紹了膜的種類、價(jià)格以及生產(chǎn)地和使用壽命等，除了掌握實(shí)驗(yàn)的基本方法之外，還順帶講述了資料的查找和市場的相應(yīng)信息，使學(xué)生更加了解研發(fā)的過程。在講述物料衡算和能量衡算時(shí)，對(duì)比講述了有化學(xué)反應(yīng)和無化學(xué)反應(yīng)的操作過程的物料和能量問題，從中使學(xué)生明白化工開發(fā)與化學(xué)熱力學(xué)和物理化學(xué)以及化工儀器與儀表的聯(lián)系，更加了解各個(gè)學(xué)科的相關(guān)性等。在工藝流程與優(yōu)化中，講述了合成路線和操作方式的選擇，全面介紹了工藝流程的合成與優(yōu)化問題，從優(yōu)化過程講述到化工經(jīng)濟(jì)，使學(xué)生更容易接受，特別是在化工經(jīng)濟(jì)學(xué)方面，通過折舊等相關(guān)知識(shí)的介紹，使得學(xué)生對(duì)在化工開發(fā)過程中的經(jīng)濟(jì)效率有較好的印象，這些對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的市場經(jīng)濟(jì)觀念、提高他們的工程技術(shù)素質(zhì)都具有重要意義。

同時(shí)在課后，我們精選了一定量和課程內(nèi)容相關(guān)的習(xí)題，通過習(xí)題的訓(xùn)練幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握本教材的內(nèi)容，以便于教學(xué)。在每一章的結(jié)尾都附有參考文獻(xiàn)，以便學(xué)生進(jìn)行深入探討時(shí)參考，通過老師的努力，拿到了一些企業(yè)的從籌建到生產(chǎn)的相關(guān)文獻(xiàn)，讓同學(xué)們了解企業(yè)發(fā)展的歷程，樹立創(chuàng)辦企業(yè)的信心。

三、采用不同的教學(xué)方法

在教學(xué)上，我們采用多種模式，以課堂教學(xué)為主，同時(shí)也以專題報(bào)告、課堂討論和大學(xué)生課外活動(dòng)為輔，積極通過許多個(gè)案來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力，通過許多真實(shí)的個(gè)案的講解，使得學(xué)生明白化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)的苦與樂，給學(xué)生播下化工創(chuàng)業(yè)的種子，同時(shí)又提醒了在以后創(chuàng)業(yè)道路上的艱難。

同時(shí)利用化工仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，我們購買了幾種不同的化工仿真軟件，可以模仿合成氨、硝化制硝基氯苯、高純氯乙酸制備等，學(xué)生可以在仿真軟件商設(shè)計(jì)不同的工藝參數(shù)，模仿不同的工況條件下的化工反應(yīng)過程，根據(jù)這些反應(yīng)條件來對(duì)反應(yīng)全過程進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。

把一部分見習(xí)內(nèi)容安排在課程中間，本課程安排在2個(gè)時(shí)間段進(jìn)行，先上2周左右的概念課，使學(xué)生對(duì)化工過程有個(gè)大概的感性認(rèn)識(shí)，然后到工廠進(jìn)行實(shí)習(xí)和見習(xí)1周，我們有段時(shí)間挑選的工廠是剛剛成立的公司，規(guī)模不大的精細(xì)化工公司，可以使學(xué)生對(duì)工廠的總體布局一目了然，從而使學(xué)生對(duì)一般的精細(xì)化工開發(fā)過程有較深的了解，在此期間把要進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)安排下去，使學(xué)生帶著問題繼續(xù)下面的課程。

四、課題設(shè)計(jì)教學(xué)

對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)的化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)這樣的課程，課題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是對(duì)理論課程最好的注釋，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，我們采用“校企聯(lián)合”的授課方式，根據(jù)企業(yè)化工開發(fā)過程中存在的一些技術(shù)難題，把此問題作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)課題，設(shè)計(jì)了系列特色的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，如為中石油進(jìn)行理論年產(chǎn)10000噸磺酸鈣的設(shè)計(jì)、為星火公司進(jìn)行了年產(chǎn)10噸金屬致鈍劑的小型工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且把篩選好的個(gè)別設(shè)計(jì)方法中的某個(gè)工藝在這些企業(yè)中進(jìn)行中試。

我們開設(shè)的此門課程在近10年來的教學(xué)過程中，逐步形成了“以企業(yè)課題為研發(fā)點(diǎn)，以綜合開發(fā)性為目標(biāo)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才體系”的課堂內(nèi)外教學(xué)模式，受到大部分學(xué)生的歡迎，根據(jù)同學(xué)們的建議，把開始的24節(jié)課提高到了32節(jié)課。

參考文獻(xiàn)：

[1]張浩勤，章亞東，陳衛(wèi)航.化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

第5篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

關(guān)鍵詞:環(huán)境學(xué)科專業(yè);有機(jī)化學(xué)教學(xué);教學(xué)改革

有機(jī)化學(xué)是高等院?；瘜W(xué)、化工、環(huán)境、制藥、醫(yī)學(xué)和材料等專業(yè)的重要的基礎(chǔ)學(xué)科，有機(jī)化學(xué)教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，理論課程教學(xué)內(nèi)容包括各類有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用以及各類有機(jī)化合物之間相互轉(zhuǎn)化等［1］。隨著科技的迅速發(fā)展，在內(nèi)蒙古地區(qū)環(huán)境(大氣、水、土壤)污染日益嚴(yán)重，而環(huán)境污染檢測與治理人才匱乏，少數(shù)民族人才更為稀少，針對(duì)這一現(xiàn)象內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院2004年開設(shè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)，2015年向蒙古族考生招生，培養(yǎng)地方性、民族性的環(huán)境專業(yè)復(fù)合型技術(shù)和管理人才。在我學(xué)院環(huán)境學(xué)科專業(yè)課程設(shè)計(jì)中有機(jī)化學(xué)在無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等理論基礎(chǔ)上開設(shè)的必修理論課程，其教學(xué)質(zhì)量對(duì)于學(xué)生的建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)獲取和應(yīng)用知識(shí)的能力以及創(chuàng)新能力有重要作用。然而，從有機(jī)化學(xué)課程性質(zhì)而言，理論性強(qiáng)，有機(jī)化合物種類繁多，各種官能團(tuán)結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同而反應(yīng)機(jī)理不同，不過眾多有機(jī)化合物只有C、H、O、N少數(shù)原子組成，各類官能團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)有規(guī)律可循，其影響因素主要與誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)等電子效應(yīng)和空間效應(yīng)有關(guān)。雖說學(xué)生常常感到難理解和掌握，但是通過教學(xué)改革創(chuàng)新，有機(jī)化學(xué)完全可以讓學(xué)生簡單易懂，且記憶深刻的學(xué)科。另外，由于教學(xué)內(nèi)容頗多，而課時(shí)相對(duì)少，正所謂時(shí)間緊任務(wù)重。導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)學(xué)習(xí)壓力大，查詢相關(guān)文獻(xiàn)的時(shí)間相對(duì)少，從而學(xué)習(xí)興趣不高，失去學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性，因此達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。目前，加強(qiáng)環(huán)境科學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革迫在眉睫，面對(duì)有機(jī)化學(xué)教學(xué)存在的問題，立足于地方性和民族特性，從提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣入手，以教學(xué)內(nèi)容和方法改革提高教學(xué)質(zhì)量。

1有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)改革

內(nèi)蒙古師范大學(xué)是培養(yǎng)基礎(chǔ)教育、民族教育師資和蒙漢兼通少數(shù)民族復(fù)合型人才的重要基地，奔著培養(yǎng)環(huán)境人才為目標(biāo)，化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院對(duì)環(huán)境專業(yè)設(shè)置了合適的培養(yǎng)方案及目標(biāo)。對(duì)環(huán)境專業(yè)學(xué)生而言，有機(jī)化學(xué)課程為必修理論課程，其教學(xué)內(nèi)容要服務(wù)于后續(xù)開設(shè)的環(huán)境專業(yè)課程，要起到其上承下的作用。并其教學(xué)目的為:通過比較系統(tǒng)和全面地學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)熟悉有機(jī)化合物微觀結(jié)構(gòu)與物理、化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系，掌握有機(jī)基本的反應(yīng)類型及反應(yīng)機(jī)理;并引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)和分析環(huán)境問題，激發(fā)探究能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到運(yùn)用有機(jī)化學(xué)理論學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程，解決實(shí)際問題。根據(jù)學(xué)校特色和環(huán)境專業(yè)特性對(duì)有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)改革要求，應(yīng)優(yōu)化課程內(nèi)容，體現(xiàn)專業(yè)特性。

1.1精選教材和教學(xué)內(nèi)容

以我校環(huán)境專業(yè)的課程設(shè)置來看，大二學(xué)年要完成學(xué)校開設(shè)的必修課程學(xué)習(xí)以外，環(huán)境專業(yè)必修課程學(xué)習(xí)，有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)及其實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)分為理論和實(shí)驗(yàn)部分，其中理論教學(xué)在一個(gè)學(xué)期。不同專業(yè)，有機(jī)化學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不同。首先，根據(jù)環(huán)境專業(yè)要求，精選教材。我學(xué)院通過比較非化學(xué)專業(yè)使用的教材，選用了高等教育出版社出版的由汪小蘭主編的“有機(jī)化學(xué)”進(jìn)行課堂教學(xué)。這本教材涵蓋了有機(jī)化合物的基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、命名等基本理論知識(shí)和分子軌道理論以及現(xiàn)代光譜學(xué)原理等內(nèi)容，重點(diǎn)介紹了反應(yīng)機(jī)理和立體化學(xué)。其次，結(jié)合實(shí)際情況，精選教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合目前課時(shí)少，內(nèi)容多的情況，制定了環(huán)境科學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)計(jì)劃。由于后續(xù)開設(shè)了有機(jī)分析和波譜分析等相關(guān)課程，所以對(duì)有機(jī)化合物的分離提純，結(jié)構(gòu)分析以及光譜在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用等內(nèi)容進(jìn)行刪減。除此之外，含硫和含磷有機(jī)化學(xué)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，與含氧和含氮化合物類似，作為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容。

1.2體現(xiàn)環(huán)境科學(xué)專業(yè)特色

非化學(xué)專業(yè)學(xué)生普遍存在“重專業(yè)知識(shí)，輕化學(xué)知識(shí)”的觀念，于是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)首要任務(wù)是使學(xué)生認(rèn)識(shí)到其重要性，從而觸發(fā)學(xué)習(xí)激情［1］。自入學(xué)起，環(huán)境學(xué)科的學(xué)生有困惑，那就是環(huán)境專業(yè)為何學(xué)化學(xué)知識(shí)?于是要求教師講授有機(jī)化學(xué)時(shí)，注重與環(huán)境學(xué)科之間鏈接。有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)手段與環(huán)境科學(xué)專業(yè)后續(xù)開展的環(huán)境學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境檢測等環(huán)境專業(yè)必修及其實(shí)驗(yàn)課程和相關(guān)選修課程內(nèi)容都是息息相關(guān)的。教師將有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)與環(huán)境實(shí)際問題結(jié)合起來，可以結(jié)合地方特性，舉出身邊的例子，比如黃河水內(nèi)蒙古段干、直流水源是呼和浩特市人民主要飲水來源，其中有機(jī)污染物直接危害到本地區(qū)的人民(包括學(xué)生本人)，來詳述有機(jī)污染物的來源，結(jié)構(gòu)，檢測以及治理方法等。另外，教師通過介紹國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)的發(fā)展情況和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用，比如白色污染塑料等高分子材料通過化學(xué)手段降解形成燃料，使學(xué)生豁然開朗，提高學(xué)習(xí)積極性，主動(dòng)查閱文獻(xiàn)，切身感受到有機(jī)化學(xué)的重要性及其在環(huán)境科學(xué)中應(yīng)用［2］。

2課程教學(xué)方法的改革

在有機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中，以課堂教學(xué)為主，在環(huán)境專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，結(jié)合環(huán)境科學(xué)國內(nèi)外發(fā)展、地方和學(xué)校實(shí)際情況、環(huán)境科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置與理論需求、學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，以教師深入學(xué)生，以提高學(xué)習(xí)興趣，以使用先進(jìn)的教學(xué)手段，以查閱學(xué)科前沿為輔助，以進(jìn)行針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)等改革教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.1因材施教，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境責(zé)任感

在教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生是主體。環(huán)境科學(xué)專業(yè)的有機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中，出現(xiàn)教師注重理論的教育忽視專業(yè)特色。因此，教師應(yīng)因材施教，以培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)人才為目標(biāo)，針對(duì)環(huán)境專業(yè)的特色進(jìn)行系統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)的同時(shí)發(fā)揮專業(yè)特長，以介紹國內(nèi)外環(huán)境污染情況，污染根源以及治理措施并用專業(yè)角度分析其原理等，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境責(zé)任感。

2.2旁搜遠(yuǎn)紹，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。教師在環(huán)境專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的環(huán)境問題，培養(yǎng)環(huán)境責(zé)任感的同時(shí)激發(fā)應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)去改變世界的創(chuàng)新想法。教師巧用具體例子，促使學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)理論的重要性。比如，在緒論中講述有機(jī)化學(xué)的進(jìn)展，日常生活中的有機(jī)化學(xué)，有機(jī)污染物以及藥物有機(jī)化合物等內(nèi)容，使學(xué)生感受到有機(jī)化學(xué)與人和社會(huì)息息相關(guān);在講述烷烴過程中，汽油的“辛烷值”、汽油柴油的區(qū)別、石油醚的成分等為例，講別能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，其化學(xué)反應(yīng)在官能團(tuán)的周圍發(fā)生，而且化合物之間一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，引發(fā)學(xué)生的探究能力，使學(xué)生帶著興趣去掌握和應(yīng)用有機(jī)化學(xué)理論知識(shí);從介紹苯系物對(duì)環(huán)境污染及其對(duì)人類健康的影響，介紹此類化合物的機(jī)構(gòu)、性質(zhì)等，引導(dǎo)學(xué)生去查閱文獻(xiàn)，使了解污染源以及治理方法;以舉實(shí)例如“三聚氰胺”的形成及其危害、“復(fù)旦大學(xué)的投毒案”、疊氮化合物的爆炸性、禁用偶氮染料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及生態(tài)環(huán)境的危害等等，詳述含氮化合物的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)換等，使學(xué)生對(duì)其產(chǎn)生濃厚的興趣同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境責(zé)任感。另外，教師布置學(xué)生查閱學(xué)科前沿文獻(xiàn)，擴(kuò)展知識(shí)體系。在我學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生在第一學(xué)年有“專題講座”課程，三位環(huán)境專業(yè)科班出身、具有出國留學(xué)背景、承擔(dān)國家和自治區(qū)科研項(xiàng)目并具有碩士研究生導(dǎo)師資格的教師承擔(dān)這門課程，系統(tǒng)的介紹學(xué)科發(fā)展，學(xué)術(shù)前沿。在此基礎(chǔ)上，教師在有機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中，特定的內(nèi)容布置相關(guān)的查閱文獻(xiàn)任務(wù)，組織小組討論，總結(jié)寫查閱文獻(xiàn)報(bào)告。使學(xué)生了解國內(nèi)外的環(huán)境學(xué)科中有機(jī)化學(xué)理論的應(yīng)用，進(jìn)一步體現(xiàn)有機(jī)化學(xué)與環(huán)境學(xué)科之間的銜接，培養(yǎng)查閱文獻(xiàn)能力，文獻(xiàn)總結(jié)歸納能力。另外，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣，培養(yǎng)探究能力;擴(kuò)展知識(shí)體系，初步形成科研意識(shí)［3］。

2.3殊途同歸，適當(dāng)使用多媒體教學(xué)手段展示不同內(nèi)容

有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)機(jī)理中涉及到電子轉(zhuǎn)移、重排以及立體化學(xué)，教師使用單一的講述形式，使學(xué)生感到枯燥，缺乏空間想象力的同學(xué)無法跟上課程進(jìn)度，從而很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。不同教學(xué)內(nèi)容選用適當(dāng)?shù)亩嗝襟w手段，可提高教學(xué)質(zhì)量和效率。比如，講述旋光異構(gòu)現(xiàn)象時(shí)，使用FLASH展示物質(zhì)的實(shí)物和鏡像不重疊的性質(zhì)———手性，用圖表列示物質(zhì)的異構(gòu)現(xiàn)象以及旋光異構(gòu)的范疇，使用PPT簡單的動(dòng)畫形象的描述手性物質(zhì)的費(fèi)歇爾投影式表示方法;在烯烴的親電加成和鹵代烴的親核取代反應(yīng)中的立體化學(xué)的講述假如使用傳統(tǒng)的板書展示，學(xué)生很難領(lǐng)悟其中立體變化，使用簡單的動(dòng)畫視頻演示物質(zhì)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)中的立體化學(xué)可克服此類困難;再如，單糖的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換以及通過不同糖苷鍵形成不同類型的雙糖、寡糖和多糖，氨基酸的結(jié)構(gòu)特征以及通過肽鍵形成多肽和蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，這兩個(gè)章節(jié)內(nèi)容較多，涉及到的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用板書講述耗去大量的課堂時(shí)間，無法重復(fù)展示和對(duì)比介紹，使用生動(dòng)的PPT和簡單的動(dòng)畫演示，使教學(xué)內(nèi)容簡單易懂，同時(shí)克服課時(shí)少，內(nèi)容多的弊端。然而，多媒體是一種教學(xué)輔助手段，教師在課堂上需要積極與學(xué)生互動(dòng)，觀察學(xué)生的反映來調(diào)整進(jìn)度，重復(fù)放映或者進(jìn)行對(duì)比，忌諱教師脫離主體，唱“獨(dú)角戲”［4］。

2.4學(xué)以致用，理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生在后續(xù)開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作與有機(jī)化合物密不可分，需要選作針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)，理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，掌握有機(jī)化合物的研究方法和手段，提高學(xué)生動(dòng)手能力、解決和分析問題的能力。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容包括:(1)物理常數(shù)測定實(shí)驗(yàn):固體化合物的熔點(diǎn)測定、液體化合物的沸點(diǎn)和沸程、旋光活性物質(zhì)的旋光度的測定、液體化合物的折光率的測定等，使學(xué)生掌握有機(jī)化合物的物理常數(shù)的測定操作，了解物理常數(shù)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，進(jìn)一步體會(huì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的原理;(2)分離提純實(shí)驗(yàn):蒸餾方法分離提純有機(jī)化合物、重結(jié)晶和升華的方法提純固體有機(jī)化合物、紙上層析的方法分離氨基酸，使學(xué)生熟練的掌握有機(jī)化合物的分離提純的方法和手段，有機(jī)化合物的物理化學(xué)性質(zhì)是其分離提純的依據(jù);(3)簡單合成實(shí)驗(yàn):合成簡單的環(huán)烴、醚、羧酸衍生物等有機(jī)化合物，使學(xué)生了解有機(jī)化合物之間的相互轉(zhuǎn)化，熟悉根據(jù)反應(yīng)物質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)步驟，力求達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，熟練掌握有機(jī)化合物的合成、分離提純以及相關(guān)的操作手段;(4)性質(zhì)實(shí)驗(yàn):在有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)中，醛酮的化學(xué)反應(yīng)較復(fù)雜、反應(yīng)種類多，學(xué)生很難記牢，通過性質(zhì)驗(yàn)證試驗(yàn)加深理論知識(shí)，經(jīng)過觀察反應(yīng)速度和沉淀顏色等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析其原因，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。而在后續(xù)環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)到有機(jī)化合物的元素定量分析、用氣質(zhì)聯(lián)用法測定室內(nèi)空氣中的苯系物測定等實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到有機(jī)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)課程的重要性、延伸性以及實(shí)踐性［5］。

2.5南腔北調(diào)，教學(xué)語言母語外語兼用

目前環(huán)境問題日益嚴(yán)重新型詞匯屢屢涌現(xiàn)，有機(jī)化學(xué)教學(xué)語言需要南腔北調(diào)，解決目前出現(xiàn)的教學(xué)難題。我校介于少數(shù)民族地區(qū)高等院校，漢語授課班需要使用漢語兼英語教學(xué)，蒙語授課班需要蒙語兼漢語、英語進(jìn)行教學(xué)，以此克服某些教學(xué)中專業(yè)術(shù)語難解釋、難理解的困難。教師在專精專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革中，結(jié)合地方性和學(xué)科實(shí)際情況合理制定教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)科的專業(yè)要求精選教材和教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)整體培養(yǎng)計(jì)劃注重環(huán)境學(xué)科專業(yè)的其他課程的銜接。結(jié)合實(shí)際情況，將教師、學(xué)生、多媒體、學(xué)科前沿、實(shí)驗(yàn)、教學(xué)語言等五個(gè)因素有機(jī)融入到教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

［1］張素玲.非化學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新探索———以環(huán)境專業(yè)為例［J］．教育教學(xué)論壇，2016，2(5):134－136.

［2］陳春鈺.培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用型人才的有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革研究［J］．科技資訊，2015，13(22):1672－3791.

［3］常雁紅，李天昕，陳月芳，等.興趣教學(xué)法在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］．中國冶金教育，2013(5):1－3.

［4］何興權(quán)，劉大軍.有機(jī)化學(xué)教學(xué)方法與手段的改革實(shí)踐［J］．現(xiàn)代教育科學(xué)，2009(S1):98.

第6篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已深入到各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。將計(jì)算機(jī)技術(shù)與其他學(xué)科交叉融合，形成了眾多以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為核心的新技術(shù)、新手段和新興學(xué)科。將計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)應(yīng)用于化學(xué)形成了計(jì)算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用(又稱計(jì)算機(jī)化學(xué))這個(gè)新興化學(xué)分支學(xué)科[1]，主要研究領(lǐng)域有：化學(xué)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、化學(xué)結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、化學(xué)中的人工智能方法、計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助合成路線設(shè)計(jì)等[1-3]。

將計(jì)算機(jī)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)交叉融合形成了化學(xué)計(jì)量學(xué)這個(gè)新興化學(xué)分支學(xué)科[1-4]，其基本任務(wù)是研究運(yùn)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、以及其他相關(guān)學(xué)科的理論與方法優(yōu)化化學(xué)量測過程,并從化學(xué)量測數(shù)據(jù)中最大限度地獲取有用的化學(xué)信息[4]。將計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)信息處理形成了化學(xué)信息學(xué)這個(gè)新興化學(xué)分支學(xué)科。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)化學(xué)信息進(jìn)行表示、管理、分析、模擬和傳播，以實(shí)現(xiàn)化學(xué)信息的提取、轉(zhuǎn)化與共享，揭示化學(xué)信息的實(shí)質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科的知識(shí)創(chuàng)新[5-6]。

計(jì)算機(jī)在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛和深入，比較典型的應(yīng)用有：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理、化工過程分析與開發(fā)(計(jì)算機(jī)仿真)、化工過程設(shè)計(jì)(工藝計(jì)算，計(jì)算輔助繪圖)、化工過程控制、化工信息管理和化工文獻(xiàn)檢索與管理[7-15]。在這個(gè)背景下，化工類的工程技術(shù)人員如果沒有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，將直接影響到其對(duì)工作崗位的勝任程度。當(dāng)前大學(xué)階段的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)主要集中在低年級(jí)階段，在高年級(jí)階段由于教學(xué)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，往往忽視了對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的繼續(xù)培養(yǎng)，造成畢業(yè)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力不能滿足實(shí)際需求。本研究以武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)為例對(duì)化工專業(yè)本科生高年級(jí)階段強(qiáng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)進(jìn)行一些初步探索，以期提高畢業(yè)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

1優(yōu)化培養(yǎng)計(jì)劃

1.1增設(shè)《計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用》

《計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用》定位為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)修選課，其內(nèi)容包括緒論、觀測數(shù)據(jù)分析與處理(以MATLAB為工具軟件)、計(jì)算機(jī)在化工過程分析中的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)在化工過程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)在化工過程控制中的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)上的化學(xué)化工資源和常用化學(xué)化工軟件。該課程由計(jì)算機(jī)和化工專業(yè)的一些相關(guān)課程交叉融合而成，教學(xué)時(shí)數(shù)為36，其中14學(xué)時(shí)為上機(jī)實(shí)踐學(xué)時(shí)。其任務(wù)是結(jié)合化學(xué)工程與工藝專業(yè)特點(diǎn)，進(jìn)一步提高學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決化工領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)問題的能力。掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行化工過程分析的基本方法，掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行化工過程設(shè)計(jì)的方法，掌握各種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念、組成、工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)，掌握利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲取化學(xué)與化工資源的方法，掌握常用化學(xué)化工軟件的使用方法。

1.2增設(shè)《化工CAD繪圖與識(shí)圖》

《化工CAD制圖與識(shí)圖》定位為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)修選課，其內(nèi)容包括AutoCAD繪圖軟件及其應(yīng)用、化工設(shè)備常用零部件圖樣及結(jié)構(gòu)選用、零件的連接及其畫法、化工工藝圖、化工設(shè)備圖和AutoCAD三維化工制圖。該課程由《化工制圖》和《AutoCAD繪圖》整合而成，教學(xué)時(shí)數(shù)為36，其中14學(xué)時(shí)為上機(jī)實(shí)踐學(xué)時(shí)。其任務(wù)是通過本課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀化學(xué)工程設(shè)備圖和工藝流程圖的基本能力，尤其要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用AutoCAD高效率繪制化學(xué)工程設(shè)備圖和工藝流程圖的能力。

1.3合理安排課程開設(shè)順序

俗話說：“拳不離手，曲不離口”，要想提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，必須不斷給他們提供練習(xí)的機(jī)會(huì)，因此計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程和相關(guān)專業(yè)課程的開設(shè)順序就比較關(guān)鍵。以武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃為例，考慮到主干專業(yè)課程要到第6學(xué)期和第7學(xué)期才開設(shè)和在主干專業(yè)課程教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)更能體現(xiàn)學(xué)以致用的原則，把《計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用》和《化工CAD制圖與識(shí)圖》這兩門課程均安排在第6學(xué)期開設(shè)。學(xué)生學(xué)完這兩門課程之后，其所學(xué)知識(shí)和技能就可在化工原理課程設(shè)計(jì)、燃?xì)夤こ?、高炭化學(xué)與碳材料工程基礎(chǔ)、煉焦化學(xué)、煉焦化學(xué)工學(xué)實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程的學(xué)習(xí)或?qū)嵺`環(huán)節(jié)中得到應(yīng)用、鞏固和提高。

2在專業(yè)理論教學(xué)中融入計(jì)算機(jī)應(yīng)用

2.1引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算

在化工課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工程設(shè)計(jì)中都離不開工藝計(jì)算，而且工藝計(jì)算環(huán)節(jié)的計(jì)算量通常都較大，計(jì)算過程比較煩瑣。如用手工進(jìn)行計(jì)算，不僅要花費(fèi)很長的時(shí)間，而且容易出錯(cuò)。為了簡化計(jì)算過程，縮短計(jì)算時(shí)間，前輩們做了大量工作，如簡化計(jì)算模型，在公式推導(dǎo)過程進(jìn)行近似處理以簡化最終的計(jì)算公式，繪圖工藝計(jì)算圖表等[16-17]。但利用這些手段所縮短的計(jì)算時(shí)間非常有限，而且是以犧牲計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性作為代價(jià)。在當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用已得到大范圍普及的時(shí)代，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算已是大勢所趨。盡管一些教材和一些設(shè)計(jì)規(guī)范中仍在推薦傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法，但人們?cè)诠こ虒?shí)踐中更熱衷于運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算。因此教師在專業(yè)課教學(xué)中要主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算，這樣既能提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確性，又能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)技術(shù)問題的興趣，進(jìn)而在計(jì)算實(shí)踐中提高其計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。燃?xì)夤芫W(wǎng)水力計(jì)算是燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)非常繁瑣和復(fù)雜的工藝計(jì)算。用手工計(jì)算的方法對(duì)一個(gè)擁有數(shù)十個(gè)環(huán)的燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，往往會(huì)讓人望而生畏，但如果運(yùn)用計(jì)算機(jī)來計(jì)算，計(jì)算速度就非?？?，準(zhǔn)確性也很高[14]。計(jì)算工作配方是炭素材料生產(chǎn)中的一項(xiàng)比較復(fù)雜的工藝計(jì)算。所謂工作配方，就是當(dāng)規(guī)定了每一鍋糊料的總重后，如何根據(jù)指定的配方(理論配方)以及各種炭質(zhì)原料在破碎篩分后的實(shí)際粒度分布情況，進(jìn)一步計(jì)算從每一種顆粒貯料斗中應(yīng)取料的重量[18]。手工計(jì)算過程非常繁瑣，計(jì)算效率低下，而且準(zhǔn)確度也不太高。如果采用計(jì)算機(jī)來計(jì)算工作配方，則可以克服手工計(jì)算的所有缺點(diǎn)，從而達(dá)到快捷、準(zhǔn)確地確定炭材料生產(chǎn)工作配方并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中[15]。運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算有兩種方法，一種是利用現(xiàn)成的商業(yè)軟件，如MATLAB,MATHCAD,EXCEL等；一種是利用編程語言開發(fā)專門的工藝計(jì)算軟件。不管什么方法都能提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。#p#分頁標(biāo)題#e#

2.2引導(dǎo)學(xué)生通過Internet(因特網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng))獲取專業(yè)知識(shí)

Internet是全球信息資源的總稱，現(xiàn)在它已成為各種信息資源傳遞的主要載體，它可以提供多種服務(wù)，是人們獲取信息的重要來源之一。隨著Internet的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)上有關(guān)化學(xué)與化工的資源信息越來越豐富，同時(shí)各種化學(xué)與化工資源信息來源更新變化的速度也越來越快。如何在浩如煙海的網(wǎng)站中迅速獲取與化學(xué)與化工資源相關(guān)的信息已成為化學(xué)與化工工作者必須具備的一項(xiàng)基本能力。專業(yè)課的教材往往更新周期較長，一些新的研究成果和專業(yè)進(jìn)展未能及時(shí)寫進(jìn)教材。專業(yè)課的教材篇幅不能太長，內(nèi)容比較精短。而互聯(lián)網(wǎng)上有關(guān)化學(xué)與化工的資源信息則更新周期非常短，甚至能進(jìn)行即時(shí)互動(dòng)(如論壇、博客、即時(shí)通訊工具等)，且不受篇幅限制，內(nèi)容可以長篇大論。因此引導(dǎo)學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)獲取專業(yè)知識(shí)是授人以漁，讓學(xué)生受益終生。

3在實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)中融入計(jì)算機(jī)應(yīng)用

在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如剔除異常數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖。這些工作雖然都可以用手工方法完成，但運(yùn)用計(jì)算機(jī)來完成不僅效率高和質(zhì)量好，而且能鍛煉學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，為以后的實(shí)際工作打了良好基礎(chǔ)。在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查閱資料，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝參數(shù)計(jì)算，運(yùn)用計(jì)算機(jī)撰寫設(shè)計(jì)說明書和繪圖。既能全流程鍛煉學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，又能對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力進(jìn)行全面檢驗(yàn)。

第7篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

1.1 立體背景及研究意義

隨著人們生活水平的進(jìn)一步提高,我國建筑雖然已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的蓬勃發(fā)展,但人們對(duì)建筑功能的要求越來越多。許多現(xiàn)有建筑的功能和規(guī)模已經(jīng)不能滿足時(shí)展中新的使用要求,而且既有建筑的建筑的老齡化、長期使用后結(jié)構(gòu)功能的逐漸降低、低標(biāo)準(zhǔn)及抗災(zāi)性能的降低等安全問題已經(jīng)日漸受到人們的關(guān)注。工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)向來以經(jīng)久耐用而著稱,但在應(yīng)用過程中常因各種因素而遭受不同程度的損傷,從而影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。GB50068—2001 的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》總則中明確指出,結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限之內(nèi),應(yīng)滿足在正常使用與維護(hù)所應(yīng)有的足夠耐久性能。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在其服役過程中,不但受荷載作用,更要考慮環(huán)境因素的作用。對(duì)于降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性的主要幾點(diǎn)影響因素為:混凝土的碳化、堿骨料反應(yīng)、混凝土凍融破壞、鋼筋銹蝕、機(jī)械磨損腐、蝕介質(zhì)的侵蝕等方面。并且金屬在自然環(huán)境下發(fā)生腐蝕也是一種自發(fā)的發(fā)展趨勢,新澆筑的混凝土孔隙中含有多種堿性物質(zhì),如氫氧化鈣等,這使得混凝土呈堿性,而且有較高的 PH 值,鋼筋周圍的混凝土保護(hù)層并不能完全將鋼筋與外界隔絕,在一些特殊的情況下,鋼筋就會(huì)脫鈍發(fā)生銹蝕,對(duì)于沿海地區(qū),氯離子侵入鋼筋便成了鋼筋銹蝕的主要因素,對(duì)于廠房柱以及吊車梁也會(huì)由于雜散電流的影響使鋼筋的自發(fā)電位發(fā)生變化,從而加劇混凝土中鋼筋的銹蝕。這些因素將致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土開裂、加劇變形及構(gòu)件的承載力降低等結(jié)果,最終影響到結(jié)構(gòu)的安全性能以及建筑結(jié)構(gòu)的安全使用,使得結(jié)構(gòu)的使用壽命低于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)人們所期望的,從而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重的甚至?xí)＜叭藗兊纳踩?從國內(nèi)外對(duì)工業(yè)建筑工程、民用建筑工程、海港工程、路橋工程、水利工程等調(diào)查研究結(jié)果來看[1-3],以及大量工程調(diào)查表明[4-6],在多重因素中,鋼筋銹蝕導(dǎo)致了混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的過早破壞,是影響并降低混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性的主要原因。Metha 教授在 1991 年的鋼筋混凝土耐久性第五屆國際會(huì)議報(bào)告中也曾指出:對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的多項(xiàng)破壞因素,按影響程度逐一遞增的順序?yàn)?侵蝕性介質(zhì)的侵入、鋼筋腐蝕及凍融破壞。因此可以進(jìn)一步證實(shí),鋼筋的銹蝕會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性大幅度降低,并為其主要因素。

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1.2 國內(nèi)外的研究及應(yīng)用概況

近些年很多國內(nèi)外的學(xué)者對(duì)有關(guān)鋼筋銹蝕的各個(gè)方面作了大量的試驗(yàn),研究了影響鋼筋銹蝕的因素、混凝土與銹蝕鋼筋粘結(jié)性能、鋼筋的銹蝕速度、銹蝕鋼筋的預(yù)測模型、受拉鋼筋銹蝕后受彎構(gòu)件的抗彎承載能力、鋼筋的銹蝕機(jī)理、銹蝕后鋼筋的力學(xué)性能。 Chen Dong,Mahadevan Sankaran[8]考慮了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三個(gè)階段惡化進(jìn)程,開發(fā)了因氯化物引起的退化評(píng)估綜合計(jì)算方法,氯離子滲透過程是采用有限元素法模擬遵循類似的瞬態(tài)熱分析。開發(fā)了基于法拉第定律的鋼筋銹蝕和銹脹模型,銹擴(kuò)張的特點(diǎn)是等效時(shí)變的徑向位移邊界條件。 AbudallAh 和 Almusallamozl[9]通過加速鋼筋銹蝕試驗(yàn),對(duì)混凝土中的鋼筋進(jìn)行了研究,分析認(rèn)為當(dāng)鋼筋的銹蝕率大于 12%時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件就會(huì)發(fā)生明顯脆性破壞。 Mike B[10]從鋼筋的銹蝕機(jī)理出發(fā),研究了碳化對(duì)實(shí)際工程中鋼筋的影響,文中指出腐蝕速率是鋼筋混凝土(RC)的結(jié)構(gòu)因腐蝕引起損傷的預(yù)測模型最重要的輸入?yún)?shù)之一。 Jo?ko O?bolt, Filip Or?ani?, Gojko Balabani? 等[11]提出能夠?qū)嶋H預(yù)測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性受鋼筋銹蝕影響的 3D 混凝土模型,在模型中無機(jī)械之間的交互影響(分布的溫度、濕度、氧氣、氯和鐵銹)和混凝土的力學(xué)性能(損害),機(jī)械部分模型基于磨泥模型。并已被證明該模型能夠現(xiàn)實(shí)地描述鋼筋脫鈍前后過程,通過兩個(gè)算例說明了模型的應(yīng)用數(shù)值結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的比較,該模型能夠?qū)嶋H預(yù)測實(shí)驗(yàn)觀察到裂紋圖形,陽極和陰極的位置強(qiáng)烈影響裂縫模式和腐蝕速率。 Raoul Fran?ois, Inamullah Khan, Vu Hiep Dang[12]通過提取暴露在氯化物環(huán)境下 27 年的鋼筋混凝土梁的鋼筋,論述了腐蝕對(duì)鋼筋混凝土的力學(xué)性能的影響。對(duì)腐蝕、控制試件的名義應(yīng)力與真實(shí)應(yīng)力作出了比較,并指出腐蝕程度強(qiáng)烈影響剛筋的力學(xué)性能,特別是最終的應(yīng)力與應(yīng)變,所有鋼筋銹蝕后的實(shí)際屈服強(qiáng)度基本保持一致,其極限抗拉強(qiáng)度顯著增加,極限伸長率主要隨銹蝕程度影響。

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2. 鋼筋混凝土梁的銹蝕試驗(yàn)

2.1 混凝土梁快速銹蝕試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

為探索實(shí)際工程中混凝土梁銹蝕后耐久性情況,應(yīng)用電化學(xué)原理進(jìn)行試驗(yàn),將通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析梁在不同銹蝕程度情況下的剩余承載力,為在服役期的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力檢測、評(píng)定以及加固提供參考性建議。 試驗(yàn)主要分為兩個(gè)部分,第一部分為鋼筋的電化學(xué)銹蝕,試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用 5%的氯化鈉溶液對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行浸泡,并用直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源對(duì)試驗(yàn)梁的鋼筋進(jìn)行通電以加速腐蝕,通過控制通電時(shí)間和電流密度來實(shí)現(xiàn)銹蝕率的不同。第二部分即為對(duì)銹蝕后的鋼筋混凝土梁進(jìn)行加載試驗(yàn)。 通過電化學(xué)反應(yīng)加速混凝土梁中的鋼筋銹蝕,研究混凝土梁鋼筋銹蝕后的承載力、混凝土梁的破壞模式、裂縫開展、剛度等情況,為考慮不同保護(hù)層厚度等因素對(duì)鋼筋銹蝕程度的影響,分析保護(hù)層與銹脹裂縫之間關(guān)系,鋼筋銹蝕率與裂縫擴(kuò)展情況的關(guān)系,本試驗(yàn)在試件制備過程中采用了不同的保護(hù)層厚度,用于對(duì)比不同情況下的鋼筋銹蝕程度、混凝土表面開裂情況,并制備了不同跨度、截面尺寸的混凝土梁使對(duì)比條件更加充分,具體試驗(yàn)梁設(shè)計(jì)情況如表 2.1。

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2.2 試驗(yàn)梁的制備

鋼筋籠采用細(xì)鐵絲綁線進(jìn)行綁扎成型,并分別在受拉縱向鋼筋跨中上側(cè)及受剪箍筋一側(cè)邊粘貼電阻應(yīng)變片,焊接導(dǎo)線,以測得受力時(shí)鋼筋應(yīng)變。為防止鋼筋應(yīng)變片因電化學(xué)腐蝕、鋼筋銹蝕而導(dǎo)致失效及混凝土澆筑而位置竄動(dòng),在粘貼應(yīng)變片處用防水膠帶纏緊?；炷恋臄嚢璨捎萌斯嚢璺绞?先將水泥、骨料分別攪拌在一起,并攪拌均勻后加入所需用量的水,并再次均勻的攪拌。同批次混凝土一起攪拌,避免多次攪拌造成混凝土之間存在過大差異。澆筑后的混凝土梁置于室外環(huán)境,混凝土梁外包有塑料薄膜、稻草等,以防止水分蒸發(fā),并定期進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù),為期 28天。對(duì)于每根通電銹蝕的縱向鋼筋外接一段導(dǎo)線(或外露一段鋼筋),為后續(xù)通電所用。 澆筑鋼筋混凝土梁的同時(shí),預(yù)留一定量混凝土澆筑混凝土立方體試塊,試塊模具采用標(biāo)準(zhǔn)的 150mm×150mm 立方體鋼模具,并與鋼筋混凝土梁同期同環(huán)境養(yǎng)護(hù)。

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3.銹蝕鋼筋混凝土梁正截面抗彎承載力試驗(yàn)........ 21

3.1 試驗(yàn)梁加載過程 ....... 21

3.1.1 加載設(shè)備與方案 ............ 21

3.1.2 測試內(nèi)容與數(shù)據(jù)采集 ........ 22

3.1.3 試驗(yàn)現(xiàn)象 ........ 23

3.1.4 結(jié)果分析 ........ 26

3.2 銹蝕鋼筋拉拔試驗(yàn) ..... 28

3.2.1 試驗(yàn)過程 ........ 28

3.2.2 結(jié)果分析 ........ 29

3.3 銹蝕鋼筋耐久性試驗(yàn) ............. 32

3.3.1 試驗(yàn)過程 ........ 32

3.3.2 結(jié)果分析 ........ 33

3.4 本章小結(jié) ............. 35

? 4.試驗(yàn)承載力與理論計(jì)算對(duì)比分析...... 36

4.1 基本假設(shè) ............. 36

4.2 抗彎承載力計(jì)算 ....... 36

4.3 結(jié)果分析 ............. 41

4.4 本章小結(jié) ............. 42

5.結(jié)論與展望.... 44

5.1 總結(jié) ....... 44

5.2 展望 ....... 45

4.試驗(yàn)承載力與理論計(jì)算對(duì)比分析

4.1 基本假設(shè)

本文主要研究鋼筋銹蝕后混凝土試驗(yàn)梁的正截面抗彎承載能力,在前期對(duì)銹蝕后鋼筋和混凝土的試驗(yàn)研究與理論分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)承載力計(jì)算方法對(duì)銹蝕后的試驗(yàn)梁抗彎承載力進(jìn)行計(jì)算并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析。 試驗(yàn)測得銹蝕后混凝土應(yīng)變與鋼筋應(yīng)變,分析認(rèn)為:混凝土與鋼筋變形一致,所以平截面假設(shè)仍然適用。通過前一章中對(duì)混凝土密實(shí)度大的測定,結(jié)果顯示混凝土在銹后密實(shí)度依然梁好,在承載力計(jì)算中不需要格外考慮其影響,結(jié)合實(shí)際情況,在計(jì)算鋼筋銹蝕后混凝土試驗(yàn)梁正截面抗彎承載力采用如下假設(shè):(1) 截面應(yīng)變保持平面;(2) 受拉區(qū)僅鋼筋承擔(dān)全部拉力合力;(3) 不考慮箍筋銹蝕對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響;(4) 鋼筋銹蝕后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系仍然滿足胡克定律.經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn),本試驗(yàn)采用孫彬、牛荻濤[40]提出的銹蝕后抗彎承載力計(jì)算方法對(duì)本試驗(yàn)銹蝕后的混凝土梁進(jìn)行承載力計(jì)算。需要說明的是此承載力的計(jì)算在鋼筋與混凝土不完全黏結(jié)的情況下,在此,假設(shè)試驗(yàn)梁中鋼筋與混凝土已經(jīng)是不完全黏結(jié)。

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總結(jié)

本文通過對(duì)銹蝕后鋼筋混凝土梁抗彎承載力試驗(yàn)、鋼筋銹后拉伸試驗(yàn)、混凝土密實(shí)度探測、鋼筋銹蝕后耐久性試驗(yàn),并結(jié)合鋼筋混凝土梁通電銹蝕過程中的試驗(yàn)構(gòu)件混凝土外表面變化情況、銹蝕后試驗(yàn)梁加載過程及試驗(yàn)梁裂縫開展等試驗(yàn)現(xiàn)象,分析了鋼筋混凝土試驗(yàn)梁在鋼筋銹蝕后的剛度、抗彎承載力及開裂情況的變化規(guī)律。以鋼筋銹蝕率、混凝土保護(hù)層厚度、混凝土試驗(yàn)梁截面尺寸與跨度作為變化因子,對(duì)比分析在不同變化因子下的變化趨勢與變化規(guī)律。本試驗(yàn)結(jié)果表明,有以下結(jié)論:

(1)在鋼筋銹蝕率比較低的情況下,試驗(yàn)梁的剛度不但沒有降低反而略有增加,其原因?yàn)殇摻畹牡弯P脹程度增加了混凝土與鋼筋的粘結(jié)性能,從而提高了構(gòu)件剛度,銹蝕程度比較大的情況下,試驗(yàn)梁剛度、承載力嚴(yán)重下降,并隨著銹蝕率的增大下降的更為嚴(yán)重。

第8篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

[關(guān)鍵字]：活性粉末混凝土水膠比抗壓強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1緒論

1.1活性粉末混凝土概況

當(dāng)今社會(huì)，科技高速發(fā)展，高性能混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛?；钚苑勰┗炷?Reactive Powder Concrete，簡稱RPC)是20世紀(jì)90年代法國學(xué)者Pierre Richard等[1]采用磨細(xì)石英粉和硅粉等技術(shù)措施研制開發(fā)的一種新型混凝土。

1.2活性粉末混凝土的發(fā)展和應(yīng)用前景

活性粉末混凝土的性能極其的優(yōu)越，同樣可廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

1.3本文研究主要內(nèi)容

針對(duì)活性粉末混凝土研究中存在的問題，本文開展了以下兩方面的研究工作：

a) 根據(jù)活性粉末混凝土配制原理和實(shí)際情況選用原材料配制活性粉末混凝土，通過對(duì)不同摻合料進(jìn)行的試驗(yàn)，考查對(duì)活性粉末混凝土流動(dòng)度和強(qiáng)度的影響規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化，提出活性粉末混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。

b)在混凝土試塊制作過程中，水膠比是影響混凝土試塊強(qiáng)度比較關(guān)鍵的因素之一，在本次試驗(yàn)中通過了對(duì)不同水膠比試塊強(qiáng)度的對(duì)比研究，進(jìn)而優(yōu)化，提出活性粉末混凝土最佳的水膠比。

2試驗(yàn)

2.1原材料

2.1.1水泥

水泥是組成活性粉末混凝土最基本的材料，它與硅粉、粉煤灰、礦渣等活性礦物摻合料以及水、外加劑等混合攪拌，經(jīng)過復(fù)雜的水化反應(yīng)，由可塑性的混凝土漿體反應(yīng)生成堅(jiān)實(shí)的水泥石。配制活性粉末混凝土?xí)r，水泥的選用非常重要。本文試驗(yàn)選用的是冀東水泥廠生產(chǎn)的強(qiáng)度等級(jí)為P.O42.5的硅酸鹽水泥：3天抗壓強(qiáng)度為29.8MPa，3天抗折強(qiáng)度為6.5MPa。

2.1.2石英砂

石英砂主要由SiO2組成，具有優(yōu)良的界面條件和比較高的硬度，因此石英砂在活性粉末混凝土中起到骨料的作用。

本試驗(yàn)中選用的石英砂為石家莊市正定產(chǎn)的粒徑不大于5mm的中砂，其細(xì)度模數(shù)為2.7，表觀密度2600 kg/m3，堆積密度為1510 kg/m3，含泥量2.0%，泥塊含量0.3%，孔隙率為42.0%。

2.1.3硅灰

硅灰是在冶煉硅鐵合金和工業(yè)硅時(shí)產(chǎn)生的SiO2和Si氣體與空氣中的氧氣迅速氧化并冷凝而形成的一種超細(xì)硅質(zhì)粉體材料。硅灰顆粒是無定形的球狀玻璃顆粒，具有很好的球形形態(tài)。是配制活性粉末混凝土必不可少的組分。硅灰在活性粉末混凝土中主要起到以下三個(gè)方面作用[2-4]：

填充效應(yīng)；火山灰效應(yīng)；孔隙溶液化學(xué)反應(yīng)。

2.1.4粉煤灰

本文所用粉煤灰為陡河Ⅰ級(jí)粉煤灰，其45μm方孔篩余量為12.0%，需水量比86.0%，含水率為0.1%，燒失量4.8%。

2.1.5高效減水劑

高效減水劑又稱為超塑化劑，是高分子表面活性劑，并且有很強(qiáng)的固-液界面活性作用[5-7]。

本文選用了保定慕湖恒源生產(chǎn)的MZY-A5高性能聚羧酸減水劑，黃褐色液體，其減水率為27.0%，壓力泌水率為36.2%，含氣量為3.5%。

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法

2.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備

a) FZ-31A型雷氏沸煮箱

本試驗(yàn)中采用的是FZ-31A型雷氏沸煮箱，規(guī)格為240mm×310mm×410mm。

b) FBY-40A型標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱

本試驗(yàn)中，試塊的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)是在FBY-40A型標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中完成的，溫度20±1℃，濕度大于95％。

c) 振動(dòng)臺(tái)

本試驗(yàn)中采用的振動(dòng)臺(tái)規(guī)格：1000mm×1000mm，電動(dòng)機(jī)功率1.1kw，振動(dòng)頻率2860次/分，振幅0.3mm～0.6mm，最大載重量250g，重量100kg。

ZBSX-92A型震擊式標(biāo)準(zhǔn)振擺儀

砂標(biāo)準(zhǔn)篩

砂標(biāo)準(zhǔn)篩的孔徑有：0.08，0.16，0.315，0.63，1.25，2.5，5，10(mm)

行星式水泥膠砂攪拌機(jī)

由中國建材科學(xué)院水泥所設(shè)計(jì)，是國家標(biāo)準(zhǔn)“水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)GB/T7671-1999”規(guī)定的統(tǒng)一設(shè)備，適用于水泥膠砂試件制備時(shí)的攪拌，并可用于美國標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水泥試驗(yàn)和凈漿膠砂的攪拌。

TYB-2000B型壓力試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)級(jí)別CLASS1級(jí)

圖2.1TYB-2000B型壓力試驗(yàn)機(jī)

圖2.2混凝土試模

TYB-300型壓力試驗(yàn)機(jī) 試驗(yàn)機(jī)級(jí)別CLASS1級(jí)

水泥膠砂三聯(lián)試模 40mm×40mm×160mm

混凝土試模 70mm×70mm×70mm

ACS-6電子計(jì)價(jià)秤

本試驗(yàn)中物料稱量儀器，最大稱量6kg，最小稱量40g，分度值2g，額定電壓220V/50HZ，額定功耗10VA。

DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋

本試驗(yàn)中試塊養(yǎng)護(hù)箱，其溫度可在1℃～100℃之間調(diào)節(jié)，電源電壓220V±22V，溫度調(diào)節(jié)范圍37℃～100℃，加熱功率400V，額定頻率50Hz±1Hz，溫度波動(dòng)度±0.5℃。

圖2.3DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋

自制恒溫箱

圖2.4自制恒溫箱

1)內(nèi)養(yǎng)護(hù)小箱；2)外保溫大箱；3)泡沫保溫層；4)內(nèi)養(yǎng)護(hù)小箱蓋；5)外保溫大箱蓋。

自制恒溫箱介紹：內(nèi)養(yǎng)護(hù)小箱內(nèi)放入養(yǎng)護(hù)溫度熱水，蓋上內(nèi)養(yǎng)護(hù)小箱蓋，在內(nèi)養(yǎng)護(hù)小箱和外保溫大箱中間間隙放入熱水保溫，蓋上外保溫大箱蓋。間隙內(nèi)的熱水和最外層的泡沫保溫層起到了雙重保溫的作用使得熱水降溫的更緩慢。

2.2.2試驗(yàn)方法

活性粉末混凝土拌合物的流動(dòng)度按照《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》(GB2419-94)使用跳桌法測得，試件抗壓強(qiáng)度按照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》(JGJ70-09)在TYB-2000B型壓力試驗(yàn)機(jī)上測得。

2.3試件的制作與養(yǎng)護(hù)

2.3.1試件的制作

各原材料按配合比稱量好，將砂子倒入攪拌鍋中，用行星式水泥膠砂攪拌機(jī)干攪5min至均勻；加入水泥、硅灰、粉煤灰等膠凝材料，再干攪5min，使膠凝材料、砂子等達(dá)到全面接觸和宏觀上的均勻分布；加入水量的85％左右，繼續(xù)攪拌5min；加入高效減水劑，并用剩余的水沖洗干凈，攪拌5min；最后快攪5min，直至混合料變?yōu)闈{體；試件采用混凝土試模在振動(dòng)臺(tái)上振搗成型，尺寸為70mm×70mm×70mm的立方體。在成型時(shí)，先放入一半的拌合料，插倒數(shù)次后，開啟振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)1min；填滿試模插倒數(shù)次，振動(dòng)5min后，停止振動(dòng)臺(tái)，用刮平尺刮去其高出試模的混凝土拌合物并抹平，然后對(duì)試件進(jìn)行編號(hào)。

試件的養(yǎng)護(hù)

試件成型后，將其放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)(溫度20±1℃，濕度≥95%)，24h后拆模，隨后將試件分別進(jìn)行：

90℃熱水養(yǎng)護(hù)：在90℃熱水中養(yǎng)護(hù)48h，待養(yǎng)護(hù)完畢后，讓試件自然冷卻到室溫即可進(jìn)行性能測試；

95℃熱水養(yǎng)護(hù)48h：在95℃熱水中養(yǎng)護(hù)48h，待養(yǎng)護(hù)完畢后，讓試件自然冷卻到室溫即可進(jìn)行性能測試；

95℃熱水養(yǎng)護(hù)72h：在95℃熱水中養(yǎng)護(hù)72h，待養(yǎng)護(hù)完畢后，讓試件自然冷卻到室溫即可進(jìn)行性能測試。

3試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1單摻硅粉和雙摻硅粉和粉煤灰對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

3.1.1硅粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

3.1.1.1硅粉的改性機(jī)理和作用

硅粉的改性機(jī)理及作用：摻入水泥混凝土后能很好的填充于水泥顆?？障吨?，使?jié){體更致密。另外它與游離的Ca(OH)2結(jié)合，形成穩(wěn)定的硅酸鈣水化物2CaO?SiO2?nH2O，該水化物凝膠強(qiáng)度高于Ca(OH)2晶體。

摻入硅粉，可以改變混凝土的一些重要物理性能指標(biāo)：影響混凝土用水量；改善和易性；減少泌水量；減少離析；塑性收縮；改變凝結(jié)時(shí)間；減少水化熱溫升等等。

3.1.1.2硅粉對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

由于硅粉的加入產(chǎn)生了火山灰反應(yīng)和微填料作用，使水泥漿與骨料界面過渡區(qū)改善，并使孔結(jié)構(gòu)細(xì)化都引起強(qiáng)度增加。

3.1.2粉煤灰對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

粉煤灰中含的二氧化硅和三氧化二鋁具有化學(xué)活性，能與產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)，從而增大了混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度。

3.1.3單摻硅粉和雙摻硅粉和粉煤灰對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響對(duì)比

在本次試驗(yàn)中，其他條件相同的情況下，對(duì)單摻硅灰和雙摻硅灰和粉煤灰進(jìn)行了比較，其配合比如表3.1：

表3.1單摻硅灰與雙摻硅灰與粉煤灰配合比

單摻硅灰和雙摻硅灰和粉煤灰對(duì)抗壓強(qiáng)度對(duì)比如圖3.2：

圖3.2單摻硅灰與雙摻硅灰與粉煤灰抗壓強(qiáng)度對(duì)比

在本試驗(yàn)中，根據(jù)圖表顯示可得出，在其他條件相同的情況下，單摻硅灰混凝土試塊強(qiáng)度總是大于雙摻硅灰與粉煤灰混凝土試塊的強(qiáng)度。

3.2水膠比對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響

本試驗(yàn)中，研究了在其他配合比相同，并且都是在90℃熱水中養(yǎng)護(hù)48h條件下，水膠比分別為0.17、0.18、0.20對(duì)混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的影響，由圖3.3以看出：水膠比是影響活性粉末混凝土抗壓強(qiáng)度的重要因素。

活性粉末混凝土水膠比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系可以從水膠比與活性粉末混凝土孔結(jié)構(gòu)關(guān)系的角度進(jìn)行闡述，混凝土內(nèi)部的孔分為三類，分別為凝膠孔、毛細(xì)孔和氣孔。

圖3.3水膠比對(duì)抗壓強(qiáng)度影響

凝膠孔是水化硅酸鈣凝膠中的組成部分，水膠比小，水化產(chǎn)物少，自然凝膠孔的數(shù)量也少；水膠比的降低直接減少凝膠孔與毛細(xì)孔的數(shù)量，使得混凝土孔隙率降低，密實(shí)度提高從而抗壓強(qiáng)度提高。但由于水膠比過低時(shí)可能影響膠凝材料的水化反應(yīng)，使膠凝材料沒能充分的反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致強(qiáng)度的降低。本試驗(yàn)中最佳配合比為0.18。

結(jié)論

通過對(duì)本試驗(yàn)的研究得出以下結(jié)論：

a) 在配合比、養(yǎng)護(hù)制度等其他條件相同的情況下，單摻硅灰的抗壓強(qiáng)度要略高于雙摻硅灰與粉煤灰的抗壓強(qiáng)度。

b)通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究得出，其條件相同情況下，水膠比為0.18時(shí)混凝土的強(qiáng)度最高。這是因?yàn)楫?dāng)水膠比過低時(shí)，會(huì)使得混凝土塌落度下降不易成型，在制模的過程中會(huì)使拌合物內(nèi)產(chǎn)生氣泡縫隙，致密度降低抗壓強(qiáng)度也降低；當(dāng)水膠比增大時(shí)，會(huì)增加凝膠孔與毛細(xì)孔的數(shù)量，使得混凝土孔隙率升高，密實(shí)度降低從而抗壓強(qiáng)度也會(huì)降低。

參 考 文 獻(xiàn)

1Richard P，Cheyrezy M．Composition of reactive powder concrete．Cement and Research，1995，25(7)：1501～1511

2V. Morin． Evolution of the Capillary Network in a Reactive Powder Concrete During Hydration Process．Cement and Concrete Research，2002，32：1907～1914

3姜德民．硅灰對(duì)活性粉末混凝土強(qiáng)度的作用機(jī)理研究．建筑技術(shù)開發(fā)，2001，28(4)：44～46

4吳中偉．高性能混凝土及其礦物細(xì)摻料．建筑技術(shù)，1999，30(3)：160

5耿寶華．礦物摻合料對(duì)水泥與外加劑相容性的影響研究.重慶大學(xué)，2003,25(7)：96

第9篇：化學(xué)反應(yīng)工程緒論范文

1.1 大豆蛋白的研究背景

近年來，隨著人們生活水平的提高，對(duì)膳食結(jié)構(gòu)的要求也越來越高，而大豆的營養(yǎng)價(jià)值很高，是一種優(yōu)質(zhì)的高蛋白、高脂肪作物，含蛋白質(zhì)40％-45％，每100g含蛋白質(zhì)36-50g，生物學(xué)價(jià)值接近肉類。氨基酸組成也與動(dòng)物蛋白質(zhì)近似，并含有較多的賴氨酸，屬于完全蛋白質(zhì)(完全蛋白質(zhì)就是包含有人體所需的22種氨基酸，且比例適當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)，動(dòng)物蛋白和豆類蛋白都屬完全蛋白），可以充足地提供人體所需的八種必需氨基酸以及多種維生素和礦物質(zhì)等，并有降低人體血液中膽固醇含量的作用，因此被越來越多的人所認(rèn)可。并且，其在食品加工領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景，可制成各種富有營養(yǎng)的食品，充分使人體最大限度地吸收大豆蛋白質(zhì)以滿足恢復(fù)期病人、消化功能衰退的老年人、消化能力尚束成熟的嬰幼兒及急需體力補(bǔ)充的運(yùn)動(dòng)員及高血脂、高血壓等人群的營養(yǎng)要求[1]。

大豆蛋白資源豐富，原料成本低廉，具有乳化性、起泡性等功能特性。同時(shí)，大豆蛋白也有一些性質(zhì)不能滿足人們的要求，從而影響它作為食物的可接受性，例如溶解性、脹氣因子、不良?xì)馕兜?。因?yàn)榇蠖沟鞍字饕?s和11s球蛋白組成，從而使得SPI的消化率和生物效價(jià)遠(yuǎn)不及牛奶等動(dòng)物蛋白質(zhì)：一般動(dòng)物蛋白質(zhì)的消化率為90％-98％ ，而植物蛋白質(zhì)的消化率為73％。但經(jīng)過對(duì)大豆蛋白的酶法水解，將大分子大豆蛋白質(zhì)水解成小分子多肽和氨基酸，可提高大豆蛋白的生物效價(jià)，易為人體吸收和消化。同時(shí)還可以提高溶解度，降低粘度，改善大豆蛋白的功能特性[2]。

1.2 固定化酶的研究背景

1.2.1 酶固定化的方法

   酶的固定化是利用化學(xué)或物理手段將游離酶定位于限定的空間區(qū)域，并使其保持活性和可反復(fù)使用的一種技術(shù)[3]。

酶的固定方法有很多，主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法和熱處理法等。

吸附法：利用各種固體吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上，而使酶固定化的方法。采用吸附法制備固定化酶或固定化菌體，操作簡單，條件溫和，不會(huì)引起酶變性失活，載體廉價(jià)易得，而且可反復(fù)使用，但由于靠物理吸附作用，結(jié)合力較弱，酶與載體結(jié)合不牢固而容易脫落，所以使用受到一定的限制。

包埋法：將酶或含酶菌體包埋在各種多孔載體中，使酶固定化的方法。包埋法制備固定化酶或固定化菌體時(shí)，根據(jù)載體材料和方法的不同，可以分為凝膠包埋法和半透膜包埋法兩大類。包埋法不需要化學(xué)修飾酶蛋白的氨基酸殘基，反應(yīng)條件溫和，很少改變酶結(jié)構(gòu)[4]，應(yīng)用最為廣泛。包埋法對(duì)大多數(shù)酶、粗酶制劑甚至完整的微生物細(xì)胞都適用，包埋材料主要有瓊脂、瓊脂糖、卡拉膠、明膠、海藻酸鈉、聚丙烯酰胺、纖維素等，其中海藻酸鈉具有無毒、安全、價(jià)格低廉、材料易得等特點(diǎn)，是食品酶工程中常用的包埋材料之一[5]。

結(jié)合法：選擇適宜的載體，使之通過共價(jià)鍵或離子鍵與酶結(jié)合在一起的固定方法。根據(jù)結(jié)合的化學(xué)鍵不同，結(jié)合法可分為離子鍵結(jié)合法和共價(jià)鍵結(jié)合法。用離子鍵結(jié)合法固定，條件溫和，操作簡便。只需要在一定的pH值，溫度和離子強(qiáng)度等條件下。用共價(jià)鍵結(jié)合法制備的固定化酶，結(jié)合很牢固，酶不會(huì)脫落，可以連續(xù)使用較長時(shí)間。但載體活化的操作復(fù)雜，比較麻煩，同時(shí)由于共價(jià)結(jié)合時(shí)可能影響酶的空間構(gòu)想而影響酶的催化活性。

交聯(lián)法：借助雙功能試劑使用酶分子之間交聯(lián)作用，制成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定化酶的方法。交聯(lián)法制備的固定化酶或固定化菌體結(jié)合牢固，可以長時(shí)間使用。但由于交聯(lián)反應(yīng)條件較激烈，酶分子的多個(gè)基團(tuán)被交聯(lián)，致使酶活力損失較大，而且制備成的固定化酶或固定化菌體的顆粒較小，給使用帶來不方便。

熱處理法：將含酶細(xì)胞在一定溫度下加熱處理一段時(shí)間，使酶固定在菌體內(nèi)，而制備得到的固定化菌體。交聯(lián)法制備的固定化酶或固定化菌體結(jié)合牢固，可以長時(shí)間使用。但由于交聯(lián)反應(yīng)條件較激烈，酶分子的多個(gè)基團(tuán)被交聯(lián)，致使酶活力損失較大，而且制備成的固定化酶或固定化菌體的顆粒較小，給使用帶來不方便。

以上這5種常見的酶的固定方法各自有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，必要時(shí)可以結(jié)合其中的不同種方法進(jìn)行固定以取長補(bǔ)短，可以制備出酶活性高、機(jī)械強(qiáng)度又好的固定化酶或固定化菌體[6]。

1.2.2 固定化酶的應(yīng)用

   固定化酶既保持了酶的催化特性，又克服了游離酶的不足之出，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。因此已廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域。

(1) 固定化酶在食品方面的應(yīng)用

固定化酶得到最早和最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域是食品工業(yè)，目前已有幾十種酶應(yīng)用于食品工業(yè)。據(jù)2000 年的統(tǒng)計(jì)，國際上所生產(chǎn)的酶總產(chǎn)量有近40%應(yīng)用于食品工業(yè)的生產(chǎn)。而且應(yīng)用的酶劑還在不斷增加。食品工業(yè)中應(yīng)用的酶法生產(chǎn)方式也由傳統(tǒng)的向現(xiàn)代化的方式轉(zhuǎn)變。而且，固定化酶和固定化細(xì)胞在食品領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛 [7]。比如說，固定化酶在乳酸生產(chǎn)、果汁生產(chǎn)等食品工業(yè)方面都有一定的應(yīng)用。

(2) 固定化酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

固定化酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。固定化酶應(yīng)用于醫(yī)學(xué)工業(yè)不僅僅限制于藥物合成上。如Odaci 等[8]將漆酶固定于生物傳感器的氧極制成酶電極，用于檢測藥物撲熱息痛(paracetamol)。Tang 等[9]基于固定anti-AFP酶制成了一種免疫測定系統(tǒng)，并分析了它的作用原理,并預(yù)期能在臨床上有廣泛的用。

(3) 固定化酶在環(huán)境方面的應(yīng)用

廢水處理中，由于廢水組分復(fù)雜而且經(jīng)常變化，利用單一的固定化酶，很難收到好的處理效果。因此，要用多種單一的固定化酶組合處理，才能使有機(jī)物完全無機(jī)化和穩(wěn)定化。如德國將九種降解對(duì)硫磷農(nóng)藥的酶共價(jià)組合固定在多孔玻璃珠、硅膠珠上，制成酶柱處理硫磷廢水獲得95%以上的處理效果，連續(xù)工作70天酶的活性沒有變化，說明多種酶的作用大于單一酶的作用[10]。

(4) 固定化酶應(yīng)用的展望

毋庸置疑，固定化酶已經(jīng)在多個(gè)方面都有了廣泛的應(yīng)用，而且仍有很多尚在研究過程中。不過，有一點(diǎn)是可以明確地：隨著固定化技術(shù)的發(fā)展, 將會(huì)有更多的固定化酶應(yīng)用于生產(chǎn), 充分顯示出固定化技術(shù)的優(yōu)越性, 開啟固定化技術(shù)的新局面。

1.3 固定化酶水解大豆蛋白的優(yōu)勢

    傳統(tǒng)工業(yè)從大豆中得到能被人體直接吸收的游離氨基酸是采用酸水解，但是在酸水解過程中常會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的致癌物——氯丙醇[11]。中性蛋白酶具有較高的蛋白水解能力，但是如果直接用游離酶進(jìn)行水解，酶的穩(wěn)定性差，酶只能使用一次，所得的產(chǎn)物難以分 離。而固定化酶可提高酶的穩(wěn)定性，其熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性均顯著高于游離酶[12]，還有易于和產(chǎn)物分離、可反復(fù)多次使用等優(yōu)點(diǎn)，因而受到越來越廣泛的重視和應(yīng)用。目前世界各國都在不斷研究這一領(lǐng)域。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1 材料和準(zhǔn)備工作

2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備

(1) 主要實(shí)驗(yàn)材料

木瓜蛋白酶（BR）：  江蘇天錫天達(dá)酶制劑有限公司

    無水氯化鈣（AR）：  衢州巨化試劑有限公司

    海藻酸鈉（AR）：    中國醫(yī)藥上?；瘜W(xué)試劑公司

    無水乙醇（AR）：    安徽安特生物化學(xué)有限公司

    氫氧化鈉（AR）：    杭州蕭山試劑廠

    甲醛（AR）：        衢州巨化試劑有限公司

    草酸（AR）：        上海美興化工有限公司

    其他試劑均為常規(guī)試劑

    大豆：               市售

(2) 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

SW-CJ-1B型單人單面凈化工作臺(tái)：    蘇州凈化設(shè)備有限公司

XQ-LS-30SI型立式壓力蒸汽滅菌鍋： 上海博迅有限公司醫(yī)療設(shè)備廠

DHZ-DA型搖床：                   太倉實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠

HZ-9210K型搖床：                 太倉市科教器材廠華利達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)備公司

    MJX-250B-Z型霉菌培養(yǎng)箱：         上海博迅有限公司醫(yī)療設(shè)備廠

雙層鐵皮電爐：                   浙江嘉興市鳳橋電熱器廠

GO-5003B型攪拌機(jī)：               廣東省中山市哥爾電器有限公司

    自制固定床裝置如圖1所示。

                                         ↑產(chǎn)物

   大豆蛋白液→

圖1 自制固定床裝置圖

2.1.2 準(zhǔn)備工作

(1) 大豆蛋白液制備

稱取一定量大豆加一定量溫水浸泡12h后在0.1Mpa高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)煮熟10min，迅速降壓至常壓下取出，用豆?jié){機(jī)磨漿，過濾去渣， 調(diào)pH值到中性（pH=7.0），再用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌，冷卻后放入4OC冰箱中備用。

(2) NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)定

a. 快速稱取化學(xué)純固體氫氧化鈉約4g（因它易吸潮，不易稱準(zhǔn)），先用燒杯將NaOH溶解，倒入容量瓶中加蒸餾水定容到1L。

 

b. 標(biāo)定：用草酸標(biāo)定

干凈的堿式滴定管用少量NaOH溶液洗三遍, 再將NaOH溶液裝入滴定管中,趕走橡皮管和尖嘴部分的氣泡,調(diào)整管內(nèi)液面的位置恰好為“0.00”。

用洗凈且已用標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液潤洗過三遍的移液管準(zhǔn)確量取20.00mL標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液，加入錐形瓶中,加入2-3滴酚酞指示劑,搖勻。

將NaOH溶液滴入錐形瓶中,邊滴邊搖動(dòng)，開始時(shí)，滴定速度可快一點(diǎn)，當(dāng)接近終點(diǎn)，粉紅色消失較慢時(shí)，開始逐滴加入堿液，每加入一滴都應(yīng)搖勻,觀察紅色是否消失，決定是否再滴加，最后應(yīng)控制加入半滴堿液,并用洗瓶沖洗錐瓶內(nèi)壁,搖勻,30s內(nèi)粉紅色不消失,即認(rèn)為已達(dá)終點(diǎn),記下滴定管液面的位置。

如此標(biāo)定三次（求三次液量相差不超過0.05mL），取其平均值。按N1V1=2N2V2公式計(jì)算當(dāng)量濃度。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 酶的固定化方法

本實(shí)驗(yàn)采用海藻酸鈉包埋法。

用天平準(zhǔn)確稱取一定量的海藻酸鈉于100mL水中，再準(zhǔn)確稱取10g CaCl2于200mL水中，放入立式壓力蒸汽滅菌鍋滅菌中滅菌（另量取一定體積的水放入其中一起滅菌以制備無菌水）。

先將儀器、玻璃器皿等在凈化工作臺(tái)中在紫外燈的照射下滅菌15min，再用天平準(zhǔn)確稱取一定量的酶，在凈化工作臺(tái)將酶緩慢加入滅菌好的海藻酸鈉溶液中，一邊加一邊攪勻（因中性蛋白酶在海藻酸鈉溶液中極易結(jié)成顆粒狀，不攪勻會(huì)導(dǎo)致酶的分布不均勻，而且會(huì)引起后面用注射器制備海藻酸鈉凝膠珠過程中堵塞注射器）?；旌暇鶆蚝?，用注射器逐滴滴入滅菌好的5%（w/v）CaCl2溶液中進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，于4oC冰箱中鈣化2-3h，制備成直徑約為3mm的海藻酸鈉凝膠珠，用無菌水洗滌3次以洗去附在表面的CaCl2溶液，即得球狀固定化顆粒。

    

圖2 用注射器滴入CaCl2中

 

圖3 包埋法固定化酶模式

2.2.2 自制固定床的安裝 

    取固定化酶填充至反應(yīng)柱, 將一定量一定濃度的大豆蛋白溶液倒入1500mL三口燒瓶中，并置于恒溫水浴鍋保溫,然后用皮管將固定床、泵和三口燒瓶連成一個(gè)密封的循環(huán)，以恒流泵控制較緩和的系統(tǒng)流速, 循環(huán)反應(yīng)。皮管中間連一段玻璃管，以便運(yùn)行過程中觀察循環(huán)是否正常，而且留一個(gè)取樣口，平時(shí)用夾子夾住以維持無菌狀態(tài)。此固定床下口為進(jìn)口，上口為出口，如圖1 所示。固定床在使用前要在凈化工作臺(tái)紫外線殺菌15min,裝固定化酶過程中，手及皮管要用75%的乙醇?xì)⒕?/p>

2.2.3 游離氨基酸的測定方法

游離氨基氮的測量用雙指示劑甲醛滴定法。

水溶液中的氨基酸為兼性離子，因而不能直接用堿滴定氨基酸的羧基。甲醛可與氨基酸上的—N+H3結(jié)合，使N+H3上的H+游離出來，與甲醛的反應(yīng)：用過量的中性甲醛與氨基酸反應(yīng)，可游離出氫離子，然后用NaOH滴定，從消耗的堿量可以計(jì)算出氨基氮的含量。

(1) 具體測量步驟

用10.00mL移液管精確吸取10.00mL樣品水解液放入250mL燒杯中用于氨基氮的測量，加入蒸餾水80.00mL及3滴1%酚酞指示劑，用標(biāo)定好的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至剛顯微紅色（與未滴定的一瓶對(duì)照），所耗用的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù)即總酸滴定數(shù)。然后吸取甲醛10.00mL加入其中，搖勻，馬上再用標(biāo)定好的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至粉紅色（顏色與第一次相比，紅色更深），記下加入甲醛后所耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù)（V），同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，用蒸餾水代替樣品液在同一條件下，作一空白滴定，記下所耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù)（V1）。

(2) 游離氨基氮計(jì)算：

      氨基酸氮（g/100mL）=

式中V——加入甲醛后所耗用的已標(biāo)定好的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù)

           V1——空白滴定所耗用的已標(biāo)定好的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù)

           N——所用標(biāo)定好的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度

           0.014——氮的毫克當(dāng)量

           10——吸取樣品水解液10.00mL

2.2.4 實(shí)驗(yàn)流程

配海藻酸鈉、CaCl2溶液→滅菌→將酶加入海藻酸鈉中→酶的固定化

                                                          ↓       

大豆浸泡→大豆磨漿→調(diào)大豆蛋白液PH值→滅菌  →在無菌條件下放

入搖床(或者固定床)→每12小時(shí)測游離氨基值

3. 結(jié)果與討論

3.1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度

經(jīng)過3次標(biāo)定，得值：10.19，10.21，10.23，取平均值10.21代入CNaOHVNaOH=2C草酸V草酸計(jì)算得NaOH濃度：

          CNaOH=0.098mol/L

3.2空白滴定的結(jié)果

經(jīng)滴定得空白對(duì)照：V1=1.09mL

3.3 固定化酶與游離酶的性能比較

固定化酶和游離酶對(duì)大豆蛋白的水解效果有較大的差別。取底物濃度（大豆：水）為1：7，固定化時(shí)間為2.5h，酶濃度（酶量：海藻酸鈉溶液體積）為1%，海藻酸鈉濃度（w/v）為3%，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

  

圖4 游離酶和固定化酶的活性比較

由圖4可看出：水解剛剛開始后，游離酶的水解效果要明顯好于固定化酶。因?yàn)槊腹潭ɑ?，酶與底物的接觸受到了一定程度的阻礙，固定化酶與底物的接觸明顯沒有游離酶與底物的接觸充分。因此，游離酶在水解剛開始時(shí)得水解效果要好得多，并比固定化酶早12h到達(dá)峰值。

然而，游離酶與底物極難分離，如果要從中分離出游離酶則要付出較大的成本。

3.4 單因素實(shí)驗(yàn)確定最佳固定化條件

3.4.1 海藻酸鈉濃度對(duì)酶固定化的影響

海藻酸鈉濃度不但影響到凝膠珠的機(jī)械強(qiáng)度，而且還影響著底物及產(chǎn)物的擴(kuò)散，進(jìn)而影響帶固定化酶的生物活性。當(dāng)海藻酸鈉濃度為2.0%時(shí)，形成的凝膠珠的機(jī)械強(qiáng)度較弱，有明顯的拖尾現(xiàn)象，且凝珠脆弱，易破壁；當(dāng)海藻酸鈉濃度為4.0%時(shí)，由于溶液粘度較高，固定化時(shí)不易成球。

取底物濃度（大豆：水）為1：7，固定化時(shí)間為2.5h，酶濃度（酶量：海藻酸鈉溶液體積）為1%，海藻酸鈉濃度（w/v）分別為2.0%、3.0%、4.0%，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1和圖5所示。

表1 不同海藻酸鈉濃度對(duì)酶固定化效果的影響

海藻酸鈉濃度 凝膠珠強(qiáng)弱 凝膠珠形狀 使用時(shí)間 游離氨基峰值（g/100mL） 成球難易度

2.0% 較弱 偏圓形 10d 0.129 較難

3.0% 適中 圓形 25d 0.120 易

4.0% - 不成球 - - -

  

圖5 不同海藻酸鈉濃度下水解效果

從表1和圖5可知：海藻酸鈉濃度過低，雖然游離氨基的峰值，可以達(dá)到較高水平，但是其可使用時(shí)間稍短，不利于固定化酶的反復(fù)使用，如2%濃度下，游離氨基峰值要高于3%濃度，這可能是因?yàn)樵诿复俜磻?yīng)期間底物和產(chǎn)物易通過凝珠微孔，反應(yīng)速度較快。但其可是使用時(shí)間太少；海藻酸鈉濃度過高，使用時(shí)間可以達(dá)到比較理想的狀態(tài)，但是與外界的能量和物質(zhì)的傳遞都受到了不小的障礙，酶的活性受阻，其游離氨基的峰值并不理想；而且當(dāng)海藻酸鈉濃度為4.0%時(shí)，由于溶液粘度較高，固定化時(shí)不易成球。當(dāng)海藻酸鈉濃度為3.0%時(shí)，雖然游離氨基的峰值有少許的降低，但是其可利用時(shí)間可達(dá)25d，符合反復(fù)使用的特性，凝珠的機(jī)械強(qiáng)度適宜，反應(yīng)速度也較快。

3.4.2 固定化時(shí)間對(duì)酶固定化的影響

海藻酸鈉的固定化過程是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程：CaCl2溶液中的Ca2+通過海藻酸鈉凝膠珠由外向內(nèi)置換Na+而形成海藻酸鈣，而置換反應(yīng)是需要一定時(shí)間的。不同固定化時(shí)間對(duì)大豆蛋白水解效果有所影響。取底物濃度（大豆：水）為1：7，酶濃度（酶量：海藻酸鈉溶液體積）為1%，海藻酸鈉濃度（w/v）為3.0%，固定化時(shí)間分別為2h、2.5h、3h，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2和圖6所示。

表2 不同固定化時(shí)間下水解大豆蛋白的峰值

固定化時(shí)間 游離氨基峰值（g/100mL）

2h 0.107

2.5h 0.119

3h 0.088

 

圖6 不同固定化時(shí)間下水解效果

由表2和圖6可以看出，固定化時(shí)間較短時(shí)，固定化酶的活性較低；固定化時(shí)間2.5h時(shí)效果最好，游離氨基峰值可達(dá)0.119g/100mL；當(dāng)固定化時(shí)間繼續(xù)增加，固定化酶的活性又降低，這主要是因?yàn)楣潭ɑ瘯r(shí)間較長，交聯(lián)程度高，高分子鏈結(jié)較致密，底物擴(kuò)散阻力增加，固定化酶活性降低[13]。

3.4.3 固定化酶濃度對(duì)水解效果的影響

固定化酶量直接關(guān)系到固定化酶的活性。酶液濃度越高，反應(yīng)所需時(shí)間越短，反應(yīng)速度越快。取底物濃度（大豆：水）為1：7，固定化時(shí)間為2.5h，海藻酸鈉濃度（w/v）為3.0%，將酶濃度（固定化酶量：海藻酸鈉溶液體積）調(diào)整為0.5%，1%，1.5%進(jìn)行固定化后，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，測定固定化酶的活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同酶量下水解大豆蛋白的峰值水解大豆蛋白的峰值

固定化酶濃度 游離氨基峰值（g/100mL）

0.5% 0.105

1% 0.123

1.5% 0.124

由表3可以看出，在其他條件不變時(shí)，隨著酶液量的增加，酶的活性有所提高。當(dāng)酶液量與海藻酸鈉用量比從0.5%增加到1%時(shí)，固定化酶活性極顯著提高，之后酶液量與海藻酸鈉用量從1%增加到1.5%，固定化酶活性變化不大。而酶的價(jià)錢是比較昂貴的，因此酶液量與海藻酸鈉用量比為1%較為合適。

3.4.4 底物濃度對(duì)水解效果的影響

不同底物濃度對(duì)固定化酶水解大豆蛋白液效果有重要的影響。取固定化時(shí)間為2.5h，酶濃度（酶量：海藻酸鈉溶液濃度）為1%，海藻酸鈉濃度（w/v）為3%，改變最佳底物濃度（大豆：水）分別為1:5、1:6、1:7、1:8，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4和圖7所示。

表4 不同底物濃度下水解大豆蛋白的峰值

大豆：水 游離氨基峰值（g/100mL）

1:5 0.098

1:6 0.100

1:7 0.129

1:8 0.121

          

 

圖7 不同大豆蛋白液濃度下水解效果

從表4和圖7可以看出，當(dāng)大豆蛋白稀釋較小時(shí)，底物濃度過高，而固定化凝膠珠與底物接觸不良，很容易覆蓋固定化凝膠珠，從而影響水解效果［14］；而當(dāng)大豆蛋白稀釋較大時(shí)，底物濃度過低，底物中含有大量的水，在不斷的使用中，固定化凝膠珠會(huì)吸水脹破，影響固定化酶的使用時(shí)間。由圖可知：大豆：水=1：7時(shí)水解效果最好。

3.5 固定化酶在固定床與搖床中的比較實(shí)驗(yàn)

取最適固定化時(shí)間為2.5h，最適酶濃度（酶量：海藻酸鈉溶液體積）為1%，最適海藻酸鈉濃度（w/v）為3%，最佳底物濃度（大豆：水）為1:7，其比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5和圖8所示。

3.5.1固定化酶在固定床與搖床中的性能比較

表5 固定化酶在固定床與搖床中對(duì)水解效果的影響

 使用時(shí)間（d） 嗅覺 游離氨基峰值（g/100mL）

固定床 〉40 輕微異味 0.122

搖床 25 強(qiáng)烈異味

0.118

從表5中可知，固定化酶在搖床和固定床中對(duì)水解效果的影響有一定影響:對(duì)游離氨基峰值影響不大，但在使用時(shí)間和嗅覺方面有較大的差異。固定化酶在固定床中可以反復(fù)使用的時(shí)間大大高于在搖床中，這主要是因?yàn)閾u床的不斷搖動(dòng)使得固定化酶珠之間、酶珠與三角燒瓶壁之間不斷的發(fā)生摩擦，酶珠與大豆蛋白液之間的劇烈沖洗，從而使固定化酶在使用一段時(shí)間以后破裂，導(dǎo)致仍具剩余活性的酶不能實(shí)現(xiàn)再利用，減少了固定化酶重復(fù)使用次數(shù)，降低了酶活性的利用率。

而在嗅覺方面的差異，主要是由于染菌引起的，因反應(yīng)時(shí)間較長，反應(yīng)溫度為50 oC，比較適合一些菌種的生長。實(shí)驗(yàn)過程中，固定床取樣是從事先設(shè)計(jì)好的取樣口取樣的，不易染菌；而從搖床中的錐形瓶中取樣測量時(shí)，雖然在凈化工作臺(tái)中進(jìn)行，手與相關(guān)器皿也都用75%乙醇?xì)⒕?，但其染菌的概率仍然大大高于在固定床中?/p>

3.5.2固定化酶在固定床與搖床中水解效果的比較

 

圖8 搖床和固定床 中水解效果

    從圖8可以看出，在反應(yīng)之初，固定化酶在搖床中的水解效果要略微好于在固定床中，這主要是因?yàn)樵趽u床中，底物與固定化酶之間的接觸要比在固定床中更充分。但隨著時(shí)間的推移，在搖床中的水解效果反而不如在固定床中。這主要是因?yàn)?，在多次取樣測量游離氨基以后，搖床中染菌造成的。細(xì)菌消耗了一部份產(chǎn)物或者尚未被完全水解的蛋白質(zhì)，從而降低了游離氨基的值。

3.6 實(shí)驗(yàn)中注意點(diǎn)

(1) 滴定完畢后,尖嘴外不應(yīng)留有液滴, 尖嘴內(nèi)不應(yīng)留有氣泡。

 (2) 由于空氣中CO2影響，已達(dá)終點(diǎn)的溶液放久后仍會(huì)褪色，這并不說明中和反應(yīng)沒有

完全，而是因?yàn)槿芤褐械腘aOH與空氣中的CO2反應(yīng)成中性的Na2CO3，從而使溶液成中性而褪色。

(3) 因本實(shí)驗(yàn)過程需要3-4d，并且反應(yīng)溫度為50OC，大豆蛋白液極易染菌變質(zhì)，所以實(shí)驗(yàn)中的各步驟都盡量應(yīng)在凈化工作臺(tái)中進(jìn)行，如取樣測值等操作。

(4) 本次實(shí)驗(yàn)中取樣測值的次數(shù)較多，所以應(yīng)盡量減少取樣對(duì)水解反應(yīng)的影響，應(yīng)采取的措施：減少取樣次數(shù)，或者以相同的比例增加反應(yīng)所需的各溶液量。

4.總結(jié)與展望

4.1 總結(jié)

經(jīng)過這段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，我學(xué)到了很多知識(shí)與技能。通過查閱文獻(xiàn)，我鞏固了文獻(xiàn)檢索的方法，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了固定化酶的研究進(jìn)展、應(yīng)用、優(yōu)點(diǎn)和水解蛋白的相關(guān)知識(shí)，還探索了固定床在固定化酶水解植物蛋白方面應(yīng)用的可能性。而實(shí)驗(yàn)中，我更將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，提高了動(dòng)手能力：學(xué)會(huì)了海藻酸鈉固定化酶的具體操作步驟、水解植物蛋白的條件控制，并在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，參與固定床的自制和安裝。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，我得出：

(1) 固定化酶水解植物蛋白最佳參數(shù)：最佳底物濃度（大豆：水）為1：7；最適固定化時(shí)間為2.5h；最適酶濃度（酶量：海藻酸鈉溶液體積）為1%；最適海藻酸鈉濃度（w/v）為3%。

(2) 并在此最佳參數(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行在固定床與搖床條件下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出：在固定床中，固定化酶使用次數(shù)和時(shí)間方面有很大的改善，從而使得酶的利用率更高；而且實(shí)現(xiàn)批量或連續(xù)操作模型的可能，更適于產(chǎn)業(yè)化、連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)。

由于客觀條件所限制和關(guān)于固定化酶在固定床中水解植物蛋白的研究寥寥無幾，本實(shí)驗(yàn)尚有諸多不足之處，比如:蛋白水解液仍有染菌幾率，對(duì)實(shí)驗(yàn)有些許影響；實(shí)驗(yàn)中所用的自制固定床比較容易堵塞，且會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象，從而要經(jīng)常檢查；因時(shí)間緊迫，酶的固定化條件除了本實(shí)驗(yàn)所研究的4個(gè)參數(shù)外，還有pH、溫度等因素的影響沒有研究，而是經(jīng)過查詢相關(guān)文獻(xiàn)取最佳參數(shù)的。

4.2 展望

展望未來，固定化技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)有著不可限量的活力,引起了酶工業(yè)極大的變化。固定化酶作為第二代酶制劑正日益成為酶應(yīng)用方面的主力軍?？梢灶A(yù)期,今后最引人注目的進(jìn)展將會(huì)是優(yōu)良菌株固定化技術(shù)和連續(xù)反應(yīng)器的巧妙結(jié)合。 毫無疑問,這將在工業(yè)生產(chǎn)中將發(fā)揮越來越重要的作用。

致  謝

首先我要感謝我的導(dǎo)師王克明教授。本課題在選題及研究過程中得到王克明教授的悉心指導(dǎo)。王克明教授在百忙之中，仍對(duì)我們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行細(xì)心的指導(dǎo)，多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。王老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給予我終生受益之道。在此，學(xué)生謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x！

其次，我要感謝生化學(xué)院的全體老師和學(xué)校，是你們讓我在大學(xué)的四年里，不但學(xué)到了知識(shí)，更學(xué)會(huì)了做人；是你們?yōu)槲姨峁┝肆己玫难芯織l件。

再次，我要感謝我的同學(xué)。在我迷茫時(shí)，你們鼓勵(lì)我；在我困難時(shí)，你們幫助我。并在實(shí)驗(yàn)過程中不斷地對(duì)我伸出援助之手。

最后，我要衷心感謝審閱此文的各位老師。

                                             程 慧

                                            2007年6月17日

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