化学工程与工艺的研究方向

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇化学工程与工艺的研究方向范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

化学工程与工艺的研究方向范文第1篇

一、px项目概述

px，中文名称对二甲苯（para-xylene），属于低毒类化学物质。带有危险标记，对人体的健康有一定的危害。历史上，px曾经引起了工业界对其毒性程度的激烈讨论，工业机构及其支持的科研机构认为是低毒，环保机构及部分科学家（如厦门大学赵玉芬院士）认为是剧毒。px主要用于制造对苯二甲酸，可用于化工及制药工业等。另外，它还是许多化学合成原料的重要中间体。生活中常见的胶片片基、磁带本文由收集整理片基、电容器膜、光盘、磁卡等电子信息产品中都含有px，px已经成为应用广泛的重要化工原料之一。

根据资料显示，中国已经成为世界上最大的px生产国和消费国。px项目一直饱受争议：一方面，px涉及的产业收益巨大，各地相继建立了一些比较大的px项目，用于促进当地经济的快速发展；另一方面，px本身的毒性和以及在生产过程中产生的污染，使得多地民众对px项目的建立和实施产生了抵制情绪。px项目启示我们：科学技术是把双刃剑，人们在利用科学技术改变社会，造福人类的时候也不能忽略它带来的弊端。随着科学技术负影响的显现，工程的伦理性逐步走入了人们的视野。自20世纪70年代起，工程伦理学在美国等一些发达国家开始兴起。经历了20世纪的最后的20年，工程伦理学的教学和研究逐渐走入建制化阶段。在我国，类似的工程伦理道德规范以及法制化建设方兴未艾，我国工程伦理学的春天正在逐步逼近。

二、化学工程伦理规范的构建

作为工程的一支，化学工程有区别于一般工程的特点：

（1）化学工程潜在风险大

（2）化学工程对人的影响更直接

（3）化学工程的监控难度大

基于化学工程的以上特点，化学工程伦理规范的构建就尤为重要。

化学工程理论是工程理论的一部分，将科学技术转化为生产力的化学工程，不仅是一种技术的应用行为，同时也应该被视作一种社会实践活动。因此，化学工程伦理规范的构建应该技术和社会实践两方面来考虑。

第一，技术方面：

（一）降低化学原料的威胁

首先，化学工程中使用到的原材料，大多数都带有危险标记，对人们对健康具有一定的威胁。甚至，有些化学原料无色无味，可以使人在不察觉的情况下吸入或接触到，从而造成对人体的伤害。危险化学原料应该具有醒目的危险标志是十分必要的。

其次，危险化学品在生产、储存、使用、经营和运输过程中都应得到妥善处理。有些危险化学品，可以通过冷藏压缩，密封保存等技术手段来降低和消除对人体和环境的危害。运用专业的技术降低化学原料的威胁刻不容缓。

（二）保证生产过程的规范和安全

在化学材料的生产过程中涉及很多环节，每个环节都可能具有潜在的危害。保证整个生产线都达到科学工艺的要求能够减少工程事故和对环境的危害。

首先，通过对相关技术人员的培训，使其了解生产过程环节的危害，使其在每个生产过程中的操作都符合相应的规范，对于一些故障能够妥善处理。

其次，运用技术手段对每个生产环节可能出现的危险进行预防和控制，要有完备科学的三废处理设备，保证生产过程的规范和安全。

（三）治理和修复化学工程对环境的危害

对化学工程对环境的污染应该做的预防为主，防治结合，综合治理。但是，有些化学工程对环境的危害，运用目前的技术手段不可避免的。或者，由于种种原因，对环境的污染已经造成，都可以运用相关技术，采取有效措施，对污染后的环境进行治理和修复。

首先，必须对环境污染工程进行详细分析，找出污染源，确定污染物，最终制定相应措施对环境进行治理和修复。

其次，修复过程中采取的方式方法，应该充分考虑到周边公共建筑和相关人群的敏感度等因素，建设修复设施不得对场地及周围环境造成新的破坏。

第二，社会实践方面：

（一）借鉴国外成功经验的同时，结合中国的具体情况

对于化学工程伦理规范的构建和制定，国外的研究比国内要早，因此很多的成功经验值得我们学习和借鉴。

但是，国外的研究现状不完全适用于中国国情。在国外，工程伦理的研究主要针对工程师的伦理分析，因为国外的工程运行体质是以工程师作为工程责任的独立主体。而在国内，工程师侧重的是技术层面，工程从论证到实施及运行，分别由不同的主体承担责任，工程师很难做到独立承担。

因此，处理化学工程伦理规范的构建问题，应该借鉴

国外成功经验的同时，结合中国的具体情况。

（二）构建过程中要明确不同角色的不同权利义务

一个化学工程的项目，一般涉及多个角色，不同角色在项目中有着不同的分工和责任。

化学工程师应保证化学工程科学合理的论证和设计，全力参与、全程跟踪化学工程活动，同时对化学工程的每个生产环节进行监督，从而降低化学工程风险，保障化学工程合伦理性。

工程决策者应该根据针对工程中可能存在的问题和风险进行分析，制定不同的备选方案，选择合适方案，实现工程最优化。

政府部门应该在道德约束和伦理规范尚不完善的情况下，对化学工程中的每个参与者进行监督，明确他们的权利义务，监督和管理化学工程的实施。

公众是化学工程的最直接利益相关主体，有权监督化学工程的运行和实施，捍卫自身健康和生存环境安全，并对化学工程的负影响，提出正当的伦理诉求。

（三）化学工程的伦理规范要高于一般工程

化学工程具有一般工程的特点，同时高危险性高污染性使得化学工程与一般工程的不尽相同，化学工程对环境和人类健康的影响更为迅速和直接，与公众的生存环境和自身健康息息相关。因此，化学工程的伦理规范要高于一般工程。

首先，化学工程伦理的制定和实施要比一般工程更加严格，确保化学工程的规范和安全。

其次，对化学工程伦理的监督和执行也要高于一般工程，敢于接受社会各方面的监督，取得公众对于化学工程的信任。

三、结束语

厦门、大连、宁波和咸阳等地的px项目启示我们，只有不断地完善化学工程伦理规范的构建才能确保化学工程的持久化发展，真正地做到以人为本，促进人与社会的和谐发展。

化学工程伦理规范的制定应该从技术和管理两个方面来考虑：

化学工程是工程的一个重要分支，化学工程伦理规范应该在原有工程伦理规范的理论框架下，同时结合化学工程理论来构建。通过技术了解危害，规范操作，对可能的危险进行预防和控制；

同时，任何一个工程也是一种社会实践活动，那么就不应该脱离社会而独立存在，当然也应该受到社会伦理规范的约束。

通过管理，结合国内的具体情况，明确不同角色的权利和义务，同时制定相应的化学工程伦理规范。

在化学工程伦理规范的构建中，技术和管理，相辅相成，缺一不可。我们应该认识到，目前关于化学工程伦理规范的研究还不完善，要建立比较完整的框架，成熟的理论，还需要更多的努力，从而使得化学工程伦理规范更加科学，更加系统。

化学工程与工艺的研究方向范文第2篇

关键词：卓越工程师；化工分离过程；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）32-0054-02

化工分离过程是化学工程与工艺专业的学生一门重要的专业课，是理论性和应用性较强的课程，具有鲜明的工程特点。伴随着化学工业及其相关领域的技术进步，新的分离方法、技术不断产生，化工分离技术在石油化工、资源环境、能源、材料、生物医药等诸多领域持续发挥着重要作用，是化学工业实现清洁工艺的重要手段。在“卓越计划”的背景下，以强化学生的工程实践应用能力与创新能力为目标，培养宽口径、厚基础、复合型的化工高级人才，必须根据该课程的特点和时代的要求，构建新的人才培养模式，改革课程教学内容与教学方法[1]。目前，化工专业人才培养方案总体上还是倾向于理论型模式，专业课程教学内容缺少整合性和工程性[2]，化工分离过程课程同样存在教学内容老化、教学体系不完善、工程训练与生产现场脱离严重、教学主体的新生代教师对工程教育思想缺乏系统的研究和足够的重视等问题。因此，笔者在化工分离过程的教学中，以大工程观和集成式的课程改革和“卓越计划”的精神为指导，在教学内容、教学方法、教学与实践相结合等方面做了一些尝试工作，取得了较好的效果。

一、精心设计教学方案、优化教学内容

分离工程主要从分离过程的共性出发，讨论化工分离过程的基本概论、本质及其变化规律。从教学内容而言，分离工程是一个学术内容十分丰富的领域，既包括传统分离过程基本理论原理方法的学习，同时各种新型分离技术的不断涌现，要求跟上时代和技术发展的步伐，教学内容必须与时俱进，及时更新与补充教学内容，扩展课程教学环节。

1.合理组织教学课堂。要使课堂教学更具有现实性和新意，充分调动学生的求知欲望，优化教学内容至关重要。在教学过程中，避免课程的割裂与重复，对课程内容进行组织、设计、重塑与整合。教师按学科发展，从基础、原理、特性到应用及发展的顺序进行讲授内容的安排和多媒体课件的制作；按照问题、案例和原理相结合的方式组织教学内容；结合化工企业项目的实际和教师工程实践、科学研究以及学生实习，介绍常见分离技术。

2.积极整合教学内容。教师注意课程与专业基础课如物理化学、化工热力学、化工原理等的衔接和关联；在教学实践中对本课程与“化工热力学”、“化工原理”、“物理化学”等专业基础课程中有关内容进行有机衔接与融合，让学生很自然地完成基础理论到专业知识的过渡与应用；增加新型化工分离技术，如超离子液体技术、膜分离技术、双水相技术等；把企业典型工程案例引入课程教学中，使课堂教学更具有现实性和新意。基本分离方法与化工原理的融合在化工生产中涉及的分离对象几乎都是多组分体系，而目前一般高等院校化工原理教学中因学时有限，大多侧重于双组分的分离问题。这就要求在进行分离过程的教学时要做好与化工原理教学的融合问题。如对化工原理教材中已涉及到的基本原理，教师对双组分精馏、吸附和结晶等不做专门介绍，重点讲解多组分体系的工程计算问题，将有关的基础及计算机应用在耦合与集成过程设计中体现出来；减少与化工原理内容的重复，培养学生利用化工单元操作的基本原理解决实际复杂体系分离问题的能力。

3.有效延伸课程环节。化工分离工程本身具有较强的工程背景的同时还兼有较强的理论性。在“以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心”的传统教学模式中，化工分离工程的教学使学生认为化工分离工程是“一大堆的方程、繁多的数据和大量的计算和循环迭代[3]。为了促进学生对课程的学习，将课堂教学延伸至课外，如实习过程中、课程设计中及其他的化工实践如创新实验、化工竞赛等过程中，布置作业、小组讨论及综合设计等，加深学生对已学的化工分离技术原理的理解，学会进行分离方法的选择优化，以及新型分离技术的拓展。

4.强调选择优秀教材。要在有限的教学时限中，达到良好的教学效果，如何选择教材和教学内容对提高本课程的教学效果就显得十分重要[4]。刘家琪主编的面向21世纪的教材《分离过程》，该教材在内容和体系上体现了创新精神，注重拓宽基础，强调能力培养，并在教学内容上作了重新安排；按教学规律的发展，从基础、原理、特性到应用及发展的顺序分章节；主要章节（如多组分精馏和特殊精馏）中逐一介绍各种精馏方法的特性和应用；选择典型的分离方法展开讲授化学工程的研究方法及其进展。这样安的排结合了两种教材编排方式的优点，思路简洁清楚，学生易于接受，教学效果良好[5]。

二、采取研究性教学模式，改革教学方法

在讲授理论知识的同时，教师要引导学生从社会生活中选择并确定研究专题，主动地投入到课程学习中去，应用所学知识解决实际问题；并在学习讨论中获取知识、发展技能、培养能力，强调学习者的主动探究和亲身体验[6]。这样，改变过去由老师单一讲解的方式，可让学生有问题随时提出、分析和讨论。本人在教学过程中以研究性教学[7]为指导思想，采取多样化的教学方式，初显成效。

1.讨论式教学，调动学生的积极性。为加强化工分离工程与化工原理等基础课的衔接与融合，课前通过小班讨论课，复习回顾掌握已学基础课程的相关内容，并与该课程的内容进行对比分析概括和总结。例如，在讲多组分精馏过程时，教师在介绍完两个极限条件及进料位置的选取之后，让学生讨论简捷的计算方法的步骤和应用，并与二组分精馏进行对比分析，既加深了学生对所学知识的理解和巩固，又加强了学生知识体系的完整性。教学中，结合一些实例，让学生参与讨论，巩固学生对基本概念和原理的理解，开阔学生视野，扩散学生学习思维，让学生感受到该课程对生产实际的指导作用，培养学生的实际应用能力。例如，在特殊精馏教学中引入当地某药企乙腈废水的后处理技术，并结合企业生产情况，考虑能耗和溶剂的实际应用情况进行综合分析讨论。

2.虚拟式仿真，提升学生解决问题能力。以成熟的流程模拟软件为主线引导学生学习实践。在教学中，引入成熟的化工流程模拟软件的应用部分内容，有助于学生越过烦琐复杂的技术细节，用分离工程的思维方法解决实际问题。让学生学会利用成熟的软件解决工业生产中的实际问题，从而提高学生解决实际问题的能力。如学生在对某药企乙腈废水的后处理工艺经过讨论优化，然后通过流程模拟软件如Aspenplus等进行模拟优化，实现现代计算机模拟与实践教学的结合。

3.导向型讨论，引导学生自主学习。近十余年来，新型化工分离技术发展迅速，不少技术如各类膜分离技术、超临界萃取技术及新型吸附技术已趋成熟，其应用的体系也已经向医药、食品、生化、环境等领域扩展。但由于新型分离技术涉及面广泛，学生基础及兴趣不一，教学中不能面面俱到。本人在教学中开展导向性的讨论，采取教师引导，学生自学讨论的方法将学生领到学科的最前沿，通过典型研究成果的介绍，让学生掌握相关技术的基础和方法，学会分析创新思路，培养学生创新和应变能力，以适应人才市场的需求。例如，在教学中引导学生开展天然产物分离专题的研究和讨论。在讨论教学中，笔者从天然产物的新型分离方法、特定天然产物的分离研究进展等方面立题，鼓励学生选择自己感兴趣的专题如医药、香精香料等的分离研究进展，撰写小论文进行交流。这样，学生不仅学会了利用图书馆及网络资源查找与所选专题相关的文献资料，并且通过文献整理、综合、归纳和专题论文的撰写，有助于学生拓宽知识面、了解学科发展前沿，学会解决实际问题。

三、理论与实践教学有机结合

卓越工程师培养与传统人才培养模式的显著区别之一就是强调实践。所谓“授之以鱼，不如授之以渔”，实践不仅能使学生增长经验，把学到的知识与工程实践和社会需求对接，而且能够触动学生心灵，使其产生开拓创新的激情与灵感。经过实践历练的学生可以把僵化的书本知识内化成为活的创新能力。在教学中，将教材与实际工业生产相结合，丰富了课堂教学内容，加深了学生对所学的化工分离工程知识的理解，提高了学习的积极性，激发了他们的求知欲和探索精神，有利于培养学生创新思维方法和能力[8]。

1.强调课堂教学理论联系实际。学生学习该课程之前经历了认识实习和生产实习，对化工企业中分离过程的工艺过程及应用已有一些了解，但缺乏利用理论知识分析问题的能力，在课程教学中注重举例，对实习中接触到的分离过程结合分离原理进行详细分析。如在多组分精馏的课堂教学中，结合实习车间橡胶生产溶剂回收工段的理论与工艺进行讲解，既直观，又切合实际；让学生在理解分离方法、分离原理的同时，还学会从经济、能源及生产实际的角度考虑分离工艺的优化。

2.有效延伸课程实践环节。把工程现场转化为实习、实训基地，在知识传授与实践历练的交融中进行。一方面，利用所建立的产学研联合培养平台，让学生通过参与课外实践项目，或参与到教师的科研项目中去，通过工程实践来加深对分离方法原理的理解和认识。另一方面，在认识实习和生产实习中，教师通过布置分析讨论题、撰写小讨论文等方式，让学生学会分析讨论选择生产实际中的分离技术，对实习中接触到的分离过程结合分离原理进行详细分析，对课堂教学有很大帮助。反过来，课堂教学也加深了学生对实际过程的认识，并能举一反三。

3.聘请企业专家参与教学。“卓越工程师教育培养计划”的师资队伍是关键，通过“走出去、引进来”的模式，加强课程教学教师工程教学能力的提升。除了聘请优秀的企业专家参与教学任务外，任课教师还需通过承担或参与企目项目的改造或研发、指导生产实习和毕业实习、指导各类化工创新竞赛等实践教学活动增强自身的工程能力，把工业实际生产的案例同教材中的理论知识联系起来，避免了空洞说教，使课堂教学更具有现实性和生动性。

四、注重教学过程管理，改革考核评价体系

考试是教学过程中的不可缺少的重要环节，涉及到对学生学习效果的综合评判。在课程教学考核评价过程中，主要引导学生从注重“学习成绩”向注重“学习成效”转变，从“注重考试结果”向注重“学习过程”转变。课程考核形式采用期末考试、平时学习与专题讨论结合起来的评判方式，改变过去一份期末考试卷一锤定音方式。成绩由平时成绩（包括平时讨论情况和作业情况）、实践成绩（实习中作业完成情况、小论文写作与讲解）、考试等部分构成。

平时成绩主要包含课堂讨论思维能力、回答问题情况、作业完成情况、学习态度等，小论文主要针对课堂理论知识引导学生系统归纳、掌握某一方面知识，通过论文的完成加深了学生对课堂理论知识系统理解，同时锻炼了学生撰写论文能力。考试的内容分三个层次：识记、理解、应用，涵盖了学科相关的基础知识、基本原理、以及运用所学知识解决问题的综合试题。

参考文献：

[1]张安富，刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究，2010，（4）.

[2]徐毅鹏，20世纪末麻省理工学院工程教育转型探微[J].杭州电子科技大学学报（社会科学版），2011，（6）.

[3]马新起，周彩荣，刘丽华，等.分离工程课程教学改革与创新的思考[J].中外医疗，2007，（1）.

[4]万春杰，张珩，宋航，姚日生，王凯.基于卓越计划的制药工程专业工程实践能力的实践教学改革[J].化工高等教育，2013，（2）.

[5]吕华，刘玉民，席国喜.化工分离工程教学改革与探讨[J].广州化工，2010，（3）.

[6]龙跃君.高校研究性教学的价值反思与内涵解读[J].中国大学教学，2006，（6）.

[7]赵辉，陈宏刚，丁传芹.论研究性教学在化工分离工程教学中的应用[J].中国石油大学学报（社会科学版），2009，（7）.

[8]李继怀，王力军.工程教育的理性回归与卓越工程师培养[J].黑龙江高教研究，2011，（3）.

化学工程与工艺的研究方向范文第3篇

关键词：纳滤膜；阿卡波糖；含量测定；HPLC

中图分类号：TQ028

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）23-0100-03

阿卡波糖（Acarbose）中文名称：O-4，6-双脱氧-4[[（1S，4R，5S，6S）4，5，6-三羟基-3-（羟基甲基）-2-环己烯]氨基]-（-D-吡喃葡糖基（14）-O-）-D-吡喃葡糖基（14）-D-吡喃葡萄糖，是一种α-糖苷酶抑制剂，主要用于Ⅱ型糖尿病人的治疗，作用原理为该药物为α-糖苷酶的竞争性抑制药物，能竞争性与α-糖苷酶结合，防止多糖（或者蔗糖）的分解，从而有效降低Ⅱ型糖尿病人饭后血糖浓度。

现代主要是通过培养基发酵的方法得到阿卡波糖的发酵液（原料液），对该原料液进行阿卡波糖的提取：传统提取方法主要为离子交换法，操作时间较长，成本较高，环保压力大。近年来新兴的纳滤膜提取工艺具有收率高、生产效率高的特点，为了进一步探讨通过纳滤膜提取原料液中阿卡波糖的一些问题，本文对该提取法进行了进一步的研究。

1　仪器与方法

1.1　实验仪器与实验用品

HPLC：Agilent 1200 Infinity，膜分离实验设备：MBR膜分离实验设备（杭州沃腾膜工程有限公司），纳滤膜型号：ULT-1，ULT-3（聚砜膜），STM-2，STM-4（复合膜，厦门三大膜科技有限公司提供）。

阿卡波糖原料液：阿卡波糖对照品，乙腈（相对密度0.786，折光率1.3441），水：蒸馏水。其他实验试剂均为分析纯。

1.2　术语

膜通量：单位时间单位面积内通过膜的液体体积，用J表示（单位L·m-2·h-1）。

超滤收率：用R表示，R＝C2/C1×100%（C1为滤前料液中阿卡波糖的含量，C2为滤后料液中阿卡波糖的含量）。

1.3　操作方法与提取流程

阿卡波糖原料液首先通过超滤膜（ultra-FLO型超滤膜）粗略除去大分子的菌丝体，除去大部分菌丝体的原料液用电导率＜1200us/cm的卷式纳滤膜进行浓缩处理（除去原料液中盐类杂质），将处理完毕的原料液在阳离子交换树脂（大孔型，弱酸性）上进行色层的分离，分离后再在阴离子交换树脂上进行中和操作，所得到料液用纳滤膜浓缩处理，最终经喷雾干燥后得到目标产物。

2　结果

2.1　原料液浓度的考察

分别取阿卡波糖浓度为1g/mL、2g/mL、3g/mL、5g/mL四种浓度的原料液，在P＝0.3MPa的压力条件下，25℃±2℃温度条件下进行超滤试验，滤出液体浓度（膜通量），10min间隔测定，结果

如表1所示：

表1　料液浓度对膜通量（L·m-2·h-1）影响结果表

t

C J 10min 20min 30min 40min

1g/mL 72.44 64.10 48.38 42.14

2g/mL 68.29 62.11 43.78 40.20

3g/mL 51.88 42.54 35.66 28.90

5g/mL 31.25 29.88 27.24 20.58

以上数据显示膜通量从10min开始往后迅速衰减，30min时趋于稳定状态，从提高生产效率和延长滤膜的寿命考虑，选取3g/mL的原料浓度比较合适。

2.2　提取压力的考察

取阿卡波糖3g/mL的原料液，分别在0.24MPa、0.26MPa、0.28MPa和0.3MPa压力条件下进行滤过，滤过结果如图1所示：

图1　原料液对膜通量的影响

由图1可知，压力越小，膜通量越小，提取滤过收率低，压力越大，膜通量越大，但是压力大会造成动力消耗过大，本研究选取最终操作压力为0.27～0.30MPa。

2.3　提取温度的考察

温度升高，阿卡波糖原料液的粘度降低，流动性增加，所以温度越高，越有利于原料液的滤过（膜通量越大），但温度升高会影响阿卡波糖的性质，使得杂质升高，所以，综合考虑膜通量和杂质升高的因素，温控范围为室温条件（20℃～30℃）即可，26℃±2℃温度最佳。

2.4　阿卡波糖溶液的稳定性

称取阿卡波糖成品10g溶解到1000mL的容量瓶中（测溶液的pH7.0，A杂质0.46%），各量取25～50mL具塞比色皿中分别使用0.1M的盐酸与0.1M的氢氧化钠调至不同的pH值，室温下放置24h，检测杂质A的含量变化（面积归一化法），结果如表2所示：

表2 在不同PH值条件下杂质A的含量变化结果表

溶液pH 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.0

杂质A含量（%） 2.12 1.43 0.72 0.65 0.60 0.45 0.46 0.47 0.46 0.50

溶液pH 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 -- --

杂质A含量（%） 0.89 0.90 0.94 1.06 1.48 1.23 1.63 1.73 -- --

由表2可以看出：阿卡波糖在酸性及碱性的溶液中均不稳定，在中性溶液中相对稳定。

2.5　纳滤膜的制作工艺（纳滤膜型号）的考察

在26℃±2℃，压力为0.27～0.30MPa，原料液浓度为3g/mL时分别用不同的滤膜型号进行测定：STM-2和STM-4的纳滤膜的膜通量分别为50L·m-2·

h-1和65L·m-2·h-1，其截留率分别为94.22%和84.98%，脱盐率分别为99.1%和99.4%，滤膜的截留率主要取决于其孔径大小，综合考虑，本研究选用STM-2型滤膜。

3　结语

用超纳滤相结合的工艺从阿卡波糖原料液中提取阿卡波糖，与阿卡波糖的传统提取工艺相比，能有效提高最终产物中阿卡波糖的含量（含量由传统工艺的95.6%提高到98.6%），加上阿卡波糖溶液受温度的影响较大，要求提取步骤中的操作尽可能在短期内完成，降低杂质的产生。在阿卡波糖生产提取步骤中，会用到阳性及阴性的离子交换树脂，因此更要注意料液处于偏酸或者偏碱的状态时的不稳定性。通过数据分析可知阿卡波糖溶液在室温下放置24h，pH5.0～7.5的溶液里较稳定，但随着时间的加长，即使料液处于pH5.0～7.5条件下，料液的颜色会逐渐变黑，则会对生产提取阿卡波糖产生不利的影响。

阿卡波糖的离子交换树脂提取的传统工艺过程包括用硫酸铝【Al2（SO4）3】絮凝后，调节PH值至5～6，板框式压滤机过滤，在阳离子交换树脂上脱盐中和，再经过酸性阳离子交换树脂分离（大孔树脂，吸附原理），所得分离液经过阴离子交换树脂中和后，用纳滤膜浓缩，最后在经过阳离子交换树脂（大孔树脂，弱酸性）色层分离，喷雾干燥得到最终产品。工艺过程复杂，成本消耗大，在生产中效率低下，难以推广。

参考文献

[1]　刘志峰，李春梅，李敏，等．α-糖苷酶抑制剂阿卡波糖的临床药理作用[J]．中国药理学通报，2004，20（9）：965-968．

[2]　王仙菊．阿卡波糖的生产提取路线比较[J]．化学工程与装备，2009，（1）：94-95．

[3]　Deng Xiaohui．HPLC method for the determination of bulk drugs acarbose content [J]．Anhui medicine，2005，9（7）：509．

化学工程与工艺的研究方向范文第4篇

关键词：

1  萃取精馏的原理

在基本有机化工生产中，经常会遇到组分的相对挥发度比较接近，组分之间也存在形成共沸物的可能性。若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的[1]。如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物，其沸点又较任一组分的沸点高，溶剂与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。

2  溶剂筛选原理

由于萃取精馏混合物多为强非理想性的系统，所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点：（1）选择性：溶剂的加人要使待分离组分的相对挥发度提高显著，即要求溶剂具有较高的选择性，以提高溶剂的利用率；（2）溶解性：要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度，以防止液体在塔内产生分层现象，但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性，因此需要通过权衡选取合适的溶剂，使其既具有较好的选择性，又具有较高的溶解性；（3）沸点：溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点，以防止形成溶剂与组分的共沸物。但也不能过高，以避免造成溶剂回收塔釜温过高。目前萃取精馏溶剂筛选的方法有实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法，可以取得很好的结果，但是实验耗费较大，实验周期较长。实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。实际应用过程中往往需要几种方法结合使用，以缩短接近目标溶剂的时间。溶剂筛选的一般过程为：经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等[2]。若文献资料和数据不全，则只有采取最基本的实验方法，或者采取颇具应用前景的计算机优化方法以寻求最佳溶剂。

3  萃取精馏的分类

萃取精馏按照其操作方式可以分为两类，即连续萃取精馏和间歇萃取精馏。

3.1  连续萃取精馏

连续萃取精溜过程中，进料、溶剂的加入及回收都是连续的[3]。连续萃取精馏一般采用双塔操作，第一个塔是萃取精馏塔，被分离的物料由塔的中部连续进入塔内，而溶剂则在靠近塔顶的部位连续加人。在萃取精馏塔内易挥发组分由塔顶馏出，而难挥发组分和溶剂由塔底馏出并进入溶剂回收塔。在溶剂回收塔内，可使难挥发组分与溶剂得到分离，难挥发组分由塔顶馏出，而溶剂由塔底馏出并循环回送至萃取精馏塔。

3.2  间歇萃取精馏

间歇萃取精馏是近年来兴起的新的研究方向，由于间歇萃取精馏具有间歇精馏和萃取精馏的优点，近年来引起了一些学者的注意。间歇萃取精馏比连续萃取精馏复杂得多，其流程及操作方法与连续萃取精馏不同。间歇萃取精馏的操作步骤如下：不加溶剂进行全回流操作；加溶剂进行全回流操作；加溶剂进行有限回流比操作；有限回流操作，停止向萃取精馏塔加溶剂。恒塔顶组成操作包括3种方法：（1）溶剂的进料速率保持不变，改变回流比；（2）保持回流比恒定，改变溶剂的进料速率，此方法在理论上是可行的，但在实践中却难以实现；（3）同时改变回流比和溶剂进料速率[4]。

4  萃取精馏在实际中应用

化学及石油化工等领域中，萃取精馏主要用于两个方面：一是沸点相近的烃的分离，如最典型的丁烯与丁二烯的分离，两者沸点相差只有2℃，相对挥发度为1.03；二是共沸物的分离，如甲醇一丙酮、乙醇一乙酸乙酯以及乙醇和醋酸等有机物水溶液。萃取精馏的优点是增加了被分离组分之间的相对挥发度，使难分离物系的分离能够进行；缺点是加入的萃取剂量较大，增大了分离过程的能耗。因此，对萃取精馏进行改进，对强化分离过程具有重要意义。加盐萃取精馏既解决了溶盐精馏中盐的溶解和运输问题，又改进了萃取精馏中萃取剂用量大、塔板效率低的缺点[5]。但是，加盐萃取精馏在实际应用过程中，还存在盐的回收及结晶等问题，有待进一步完善。加盐萃取精馏技术的主要应用研究如下。

4.1  醇类物系

加盐萃取精馏最早被应用在无水乙醇的生产中。段占庭等""以无水乙醇为制取对象，分别采用含氯化钠、氯化钙、醋酸钾等9种盐的乙二醇溶液为溶剂，测定了相关的汽液平衡数据，经过比较，优选出了醋酸钾一乙二醇复合溶剂，用于工业制备乙醇。实践表明，乙二醇的用量减少了75％～80％，相同产量的操作时间比普通精馏缩短了65％～75％。赵林秀等用改进的汽液平衡釜测定了101．3kPa下醋酸甲酯一甲醇物系在萃取剂和盐存在下的相对挥发度，测定了全浓度范围内的汽液平衡数据，并进行了加盐萃取精馏工艺的实验。结果表明，水作为萃取剂，加入醋酸钾，可提高醋酸甲酯一甲醇物系的相对挥发度，加盐萃取精馏比普通精馏有优势，当溶剂体积比为1:1时，萃取精馏塔塔顶采出的醋酸甲酯的质量分数可达到99％以上，萃取剂回收率达98％，盐可全部回收。异丙醇和水形成共沸物系，共沸点为80.3℃[6]。为获得高纯度的异丙醇，柳阳等采用间歇加盐的萃取方式，以含盐乙二醇溶剂为萃取剂，考察了盐的类型、回流比、溶剂比等因素对异丙醇一水混合液精馏分离效果的影响，小型工艺试验装置的操作结果表明，在回流比0.5、溶剂比0.625、萃取剂进料速率20mL/min的条件下，异丙醇质量分数可达98.87％，能够满足工厂生产的要求。

4.2  非极性物系

加盐萃取精馏不仅可以分离极性组分，也可以应用在非极性组分的分离过程中。而对于分离非极性物系，加盐萃取精馏研究的报道较少。碳四组分中丁二烯是合成橡胶的重要单体，工业上生产丁二烯最具竞争力的方法是萃取精馏法。萃取精馏的缺点是溶剂比大，大溶剂量降低了塔的生产能力和塔板效率，所以降低溶剂比、提高溶剂分离能力，对分离过程的技术指标有重要的影响。目前常用的溶剂是：乙腈、Ⅳ一甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺。在此基础上，碳四抽提溶剂改性不仅对丁二烯的生产具有积极意义，而且对于烃类物系的萃取精馏分离具有参考和推广价值。雷志刚等 副开展了一系列碳四组分的加盐萃取精馏实验，考察了盐的类型、浓度及温度对碳四组分间相对挥发度的影响。结果表明，加盐DMF比纯DMF从碳四组分中分离丁二烯的效果明显，丁二烯

萃取精馏塔工艺计算的结果表明，加盐DMF可以有效地降低能耗，与纯DMF相比再沸器和冷凝器负荷分别节省17.5％和8.0％。有资料表明对乙腈萃取精馏分离碳四的助溶剂进行计算机辅助分子设计，将分子设计分为有机物和盐类分别进行，比较设计结果后认为，乙腈加盐能够有效地提高碳四组分间的相对挥发度，并且NaSCN和KSCN是最优的助溶剂。萃取精馏的计算机辅助分子设计能够减少实验的工作量。

4.3  其他物系

针对工业上传统蒸馏法分离环己酮一水物系能耗过大的问题，邱学青等研究了含盐类的复合萃取剂对该物系的萃取分离效果，其结果表明MgC1能明显改变环己酮与水之间的互溶度，大幅度提高复合萃取剂对组分的萃取分配系数和选择性系数，为工业上环己酮的生产提纯提供了一种新的分离方法；刘思周以醋酸异丙酯为萃取剂，用加盐萃取一恒沸精馏的方法分离醋酸一水溶液。考察了不同种类的盐及其浓度对萃取剂中醋酸含量的影响，盐可以大大提高萃取剂的分配系数和选择性系数；杨金苗等分别用不同浓度的乙二醇、盐及含盐乙二醇溶液考察了对醋酸甲酯一水物系的影响，并进行汽液平衡测定。其研究结果表明，加盐萃取精馏比单纯的普通精馏、加盐精馏、萃取精馏的分离效果好。对于醋酸甲酯一水物系，通过汽液平衡实验可看出，加入盐明显提高了共沸物中醋酸甲酯的含量，可达到较好的分离效果；针对醋酸甲酯一甲醇一水物系分离难、生产能耗高的现状，杨东杰等采用MgCl2、CH3COOK和水组成的复合盐萃取剂对该物系进行分离。气相色谱分析结果表明，盐可降低醋酸甲酯在水中的溶解度。

5  结论及展望

    萃取精馏溶剂的筛选一般要经过计算筛选和实验筛选。随着计算机技术的发展，将分子设计应用于萃取精馏计算筛选可以大大减少实验工作量。溶剂加盐是萃取精馏溶剂优化的一个重要策略。如果遇到萃取精馏分离过程，可以尝试采用加盐的方式对溶剂进行改进。在萃取精馏溶剂选择和优化过程中，由于基础溶剂和助溶剂受到诸多方面制约，使可选择范围缩小，这对选择和发现新的溶剂极为不利。在普通精馏不能完成的分离场合，应该优先考虑萃取精馏，然后是其他的特殊精馏方式和分离方法。其主要的发展方向为：一方面，可以将其与传统分离过程相结合，建立新的耦合过程强化分离效果；另一方面，多样化的萃取剂与盐的组合吸引了众多研究者在此领域进行探索，并取得了一定的进展。随着科学技术的进步，加盐萃取精馏技术有望发挥更大的作用。

参考文献

[1]刘家棋。分离过程[M]。北京：化学工业出版社，2002

[2]宋海华，孙伟，王秀丽，等。萃取精馏溶剂选择的研究进展[J]。化学工业与工程，2002，19(1)

[3]崔现宝，杨志才，冯天扬。萃取精馏及进展[J]。化学工业与工程，2001，18(4)：

[4]胡兴兰，周荣琪。萃取精馏溶剂筛选方法的评述[J]。承德石油高等专科学校学报，2007，9

化学工程与工艺的研究方向范文第5篇

关键词：环境工程；工程实践；创新能力；研究生；教学体系

2014年6月，在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会开幕会上发表重要讲话，强调“坚定不移创新创新再创新，加快创新型国家建设步伐”，肯定并再次强调了创新在科技发展方向中的重要性。大学研究生院作为我国现行教育体制中最高层次的教育学院，是我国专业创新人才培养的摇篮，支撑着国家创新体系的建设。因此，为培养具备宽厚的科学素质、扎实的工程素养、良好的道德品质、优秀的创新能力和事业宽广的高素质拔尖人才，必须将研究生工程实践和创新能力培养作为教育的首要目标。近年来，我国环保事业正蓬勃兴起并逐渐成为一个巨大的新兴产业，社会急需大量具有工程实践和创新能力，能快速担当起环境污染治理重任并能随污染情况变化和环保要求提高不断研发新技术、新工艺的应用型专业人才，而环境工程专业创新能力的形成和发展必须以工程实践活动为基础。因此，实践教学对培养本专业学生的实践能力和创新能力有着理论教学不可替代的特殊作用，是创新人才及卓越工程师教育培养过程中贯穿始终的、不可或缺的重要组成部分[1]。科学合理的环境工程专业实践教学体系不仅要向学生传授科学知识，培养动手能力并强化实践技能，还应该积极拓展实习载体、开阔学生视野并加强产学研工程实践转化，引导学生掌握科学的思维方式，提高分析问题和解决问题的能力并强化培养学生的工程实践和创新能力[2]。

一、环境工程专业研究生实践教学体系的构建目标和原则

中国地质大学（北京）环境工程专业研究生培养实践教学体系的构建必须紧紧围绕人才培养方案和专业人才培养目标进行，以培养学生专业素质、工程能力和创新能力，全面提高环境工程专业教学质量为出发点，结合学校的人才培养特色，通过学生自主设计和研究活动，学会科学研究的方法，建立科研创新概念，在实践中全面提升研究生的专业素质、工程能力和解决新问题、改善僵化学习思路的创新能力。环境工程专业研究生实践教学体系一般包括实践教学内容体系、实践教学的考核评价体系、实践教学保障体系和实践教学基地体系等要素，各要素相对独立又相互统一，综合实现研究生工程实践和创新能力培养的功能。因此，我校环境工程实践教学体系的建立需要遵循以下几个基本原则[3]：

（1）整体性原则。实践教学体系是一个相对独立又统一的有机整体，每个体系相互关联又具有层次化和模块化特点。每个实践环节层次分明、逐步递进，具有明确的要求和保障措施以确保整个实践教学体系的完整性。

（2）应用性原则。应用反映在社会岗位对环境工程专业人才的需求上，是我校研究生专业人才培养的目的，以应用为主旨和特征构建环境工程专业实践教学体系是实现应用型人才培养目标的前提。因此，紧紧围绕社会岗位需要的各项技术能力—设计能力、施工能力、研究能力和创新能力等，构筑实践教学体系的内容和考核指标。

（3）特色性原则。实践教学形式和环节多样，各有特色，其中包括实验、实习、毕业设计和企业实践等。我校环境工程专业研究生实践及教学体系的构建应该确立“素质教育为核心，技术应用能力培养为主线，创新能力培养为关键，产学研结合为途径”的特色，充分考虑环境工程专业依托的行业特色以及区域的经济发展水平，选择合适的实践教学基地并创建科学合理的保障体系。

（4）产学研结合原则。本实践教学体系的创建目标是为社会培养高素质的环境工程专业创新人才，产学研结合是实现此目标的必要手段。通过产学研结合，共同研究培养方案，制定培养计划，实施培养过程，以满足社会工作岗位的需求。

二、环境工程专业研究生实践教学体系的构建

根据上述研究生实践教学体系的构建目标和原则，结合我校环境工程专业研究生教学实践特点，建立了一套包括实践教学的内容体系、考核评价体系、保障体系和创新实践体系四要素的研究生实践教学体系。

1.实践教学内容体系

实践教学内容体系是指培养研究生教学环节所呈现出来的具体教学内容，是整个环境工程专业研究生培养的核心内容。教学内容应以学生综合素养、应用知识与创新能力的提高为目标，着重突出专业实践类课程和工程实践类课程，教学内容要强调理论性与应用性课程的有机结合[4]。针对传统实验教学依附于理论课体系的横向模式，超越单门实验课程的范围，建立教学课程之间的系统联系，精选实验项目，统筹实验内容，使基础性、理论性、设计性和综合性各类实验项目合理配置，建立符合环境工程专业人才培养特色的一体化多层次的实践教学内容体系[5]。该内容体系主要分为两个层面，即：

（1）基础实验教学。鉴于我校研究生生源多数来自外校，实验能力参差不齐，因此应增设旨在培养研究生实验室动手能力的基础实验教学课程。为不同研究方向研究生增设“环境微生物实验”、“水污染控制工程实验”、“水化学分析实验”、“大气污染控制实验”、“固体废物处理处置实验”和“环境监测实验”等选修实验课程内容，重点培养学生的基础实验技能和专业兴趣。

（2）创新实践活动。该层次是为了培养我校环境工程专业研究生的科研能力、工程能力、创新能力和综合能力开展的教学实验内容。在学生了解相关专业课程背景及学术概念基础上，鼓励学生根据兴趣学科方向查阅和总结文献，依托我校研究生院、科技处、水资源与环境学院以及科研公共服务体系，进行自主创新实践活动、参加指导教师的科研项目或申报学校的科技扶持奖励与科研竞赛等。鼓励学生发表高水平科技论文、参加国内外学术会议、依托产学研基地转化科研成果等，积极培养学生的科学精神、创新意识和创业能力[6]。

2.实践教学考核评价体系

实践教学考核评价体系是整个体系的反馈机制，我校环境工程研究生教育培养实践教学考核评价体系的实施主体由研究生院和直属院系承担。实践教学考核评价体系分别针对独立的实践环节制订了不同的考核评价标准，主要包括以下几个方面：

（1）实验教学考核评价。这一部分评价标准主要针对基础理论实验教学课程。评价重点主要在学生掌握基础理论和实验手段的内容、方法和效果上，强调实验课程的设计是否合理，实验目标是否明确具体，学生动手操作能力是否得以培养等。

（2）毕业设计考核评价。我校环境工程专业研究生培养设计类主要体现在毕业设计上，选题上倾向于培养学生解决实际工程问题的能力，允许学生进入企业进行工程实践。设计内容的设置，有利于促进学生综合利用所学知识，对实际工程问题进行深入研究，通过工艺参数选取、构筑物计算、设备选型、经济概算等环节，逐步建立工程意识。因此，考核评价的重点主要集中于选题的难易程度、与工程实际结合的紧密度、设计完成情况和答辩准备情况等几方面。

3.实践教学保障体系

实践教学保障体系是整个体系正常运行的前提，主要包括实验、实践教学师资队伍和实验、实践运行管理两方面内容：

（1）实验、实践教学师资队伍建设。环境工程专业涵盖化学、工程、材料等不同学科领域，研究内容需要交叉学科协助。因此，研究生需要更多维的思维方式和广阔的学术视野。此前，我校一直采用的是“一对一”的研究生培养模式，这种模式易导致研究生思维局限、学术视野狭窄等问题。因此，我校可以改革这种研究生培养模式，试行导师团队模式（涵盖实验、科研、工程技术各具专长的教师团队），引入交叉学科老师进入指导团队，实行主副导师工作制度。这种指导方式更加利于研究生创新及工程能力的培养[7]。

（2）实验、实践运行管理。良好的实验、实践教学管理可以保障高水平的实践教学质量。我校现有水资源与环境工程北京市重点实验室，包括水分析实验室、环境化学实验室、水力学实验室、地下水物理模拟实验室、水处理实验室、环境微生物实验室、环境数值模拟实验室、岩土环境工程实验室、包气带水分运移实验室和地下水循环实验室等。每个实验室配有切实可行的实验教学管理规章制度，涵盖设备管理、教师管理、学生管理、实验管理、项目管理和安全管理等各方面内容。实验室运行采用开放式管理模式，包括定时开放和预约开放。定时开放主要根据实践课程实验的教学计划和任课教师的教学安排确定；预约开放则针对本专业科研教师和研究生的具体要求（科研、培训、项目、竞赛和创业计划等）安排确定[6]。

4.实践教学创新实践体系

研究生创新教育培养之根源在于实践，有了创新性意识和思维，才能通过研究手段取得创新性研究成果。因此，通过构筑创新基地和平台，为研究生提供广阔的校内外实践场所，提供创新思维转化的媒介，达到环境工程专业研究生工程实践和创新能力的培养[8]。

（1）校内专业教学实践。我校环境工程专业下属实验室开放给研究生，鼓励学生在导师团队指导下进行自主实验，学校研究生院积极组织学生参与各类科技创新活动，资助具有自主知识产权的科研项目、创业计划和成果转化。在此过程中注重引导培养学生的科研意识、创新思维和能力，尊重学生个性和兴趣，充分发挥研究生的潜能。

（2）校外创新拓展实践。加强专业实践环节的组织和团队指导，积极与协作单位共建常设的校外实践训练基地，鼓励研究生在校外创新拓展实践基地实习。校外创新拓展实践基地的指导团队以合作单位设计部、工程部、环评部的工程技术人员为主，校内专业教师配合协作，学生在工程师的指导下承担实际工程项目的设计、施工、管理和环境评价，使学生真正接触工程项目的技术核心，通过实战锻炼掌握工程实施和工艺创新的技能。在此基础上，通过推动产学研合作，将科研成果转化，直接有效地服务于社会。

三、结束语

在全社会关注研究生教学质量的今天，各高校都在开展硬件设施升级、课程改革、教材建设和人才引进等工作。同样，近年来实践教学的重要性也得到了前所未有的重视。对于我校环境工程专业的研究生培养来说，实践教学的改革应该着眼于工程实践和创新能力的培养。根据我校环境工程专业办学特色与社会岗位需求构建自身培养特色的研究生实践教学体系，对从根本上提高实践教学质量，提高研究生工程实践能力和创新能力具有重要作用。

参考文献：

[1]方惠英，邱利民.立足能源科技前沿，构建实验教学创新体系[J].高等工程教育研究，2011(5)：157-160.

[2]陶俊勇，邝溯琼，杨定新.以创新人才培养为导向的研究生实践教学体系探索[J].实验室研究与探索，2013(11)：317-320.

[3]陈支武，张德荣.完善实践教学体系，培养应用型创新人才[J].实验室研究与探索，2012，31(8)：167-170，189.

[4]朱林晖，唐尧基，王力.化学工程领域全日制专业学位研究生实践能力培养的研究[J].广东化工，2014，5(41)：168-169.

[5]刘昭明.地方特色创新人才培养实践教学体系建设探索[J].中国电力教育，2012(31)：102-103.

[6]邝溯琼，杨定新.构建开放式实验教学模式培养创新人才[J].高等教育研究学报，2012，35(3)：88-90.

[7]唐昆雄.研究生创新能力培养体系的构建与实施研究[J].贵州师范大学学报(社会科学版)，2014(1)：123-127.