化學反應工程緒論精選(九篇)

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第1篇：化學反應工程緒論范文

摘 要：有機化學是醫(yī)學院校的一門重要基礎課。近年來,隨著教育教學改革發(fā)展,使醫(yī)學有機化學的教學面臨不少困境,如理論課時的減少,學生人數(shù)的擴增,學生基礎參差不齊等。對此,本文作者分別提出了具體解決方法,并在實踐中進行了應用,取得了良好的教學效果。

關鍵詞：有機化學論文

有機化學是一門集理論性、實踐性和系統(tǒng)性為一體的學科。醫(yī)學有機化學是醫(yī)學、藥學以及生命科學等相關專業(yè)的基礎課程之一。它銜接無機化學，并為后續(xù)的生物化學、微生物學、免疫學、藥物化學、藥理學和醫(yī)學檢驗等課程提供了必備的基礎知識和基本理論。醫(yī)學有機化學的內(nèi)容雖與化學、化工、生物工程等專業(yè)的有機化學課程大致相同，但教學的側(cè)重點、教學的方法須有所差異，對任課教師也提出了更高的要求。筆者從自身的教學實踐出發(fā)，從以下4個方面談醫(yī)學有機化學教學實踐中。

一、了解學生化學基礎

筆者所在學校的醫(yī)學專業(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學科的高考，因而具有較為系統(tǒng)的中學化學知識結(jié)構(gòu)，同時對基本的元素、物質(zhì)以及化學反應有一定的認識，這類學生具備較好的學習醫(yī)學有機化學的基礎;另有部分考生，未參加化學學科的高考，在高中階段學業(yè)水平測試之后便停止了化學的繼續(xù)學習，這部分新生的中學化學基礎薄弱，普遍存在概念模糊，對元素、官能團的認知不清以及對化學反應幾乎一無所知的問題，這些問題導致這部分學生學習困難，課堂參與度低，進一步導致學習興趣和信心的喪失，最終難以順利完成該課程的學習任務。

針對不同生源的中學化學基礎參差不齊的情況，我們不僅需要在合班上課時考慮班級合理編排，更需要在課堂教學中照顧到基礎薄弱的學生，同時滿足基礎較好的學生更高的學習需求。另外，我們嘗試適當安排時間對基礎薄弱的學生單獨進行中學化學的重要知識點的回顧和講解，將有利于這部分學生跟上該課程的課堂教學進度，也有助于他們對后續(xù)課程的學習。

二、引導學生系統(tǒng)建立有機化學知識結(jié)構(gòu)

多數(shù)有機化學教材，包括該校使用的醫(yī)學有機化學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)……)進行章節(jié)編排，雖利于學生依據(jù)化合物類型建立知識結(jié)構(gòu)，但各章節(jié)內(nèi)容仍稍顯分散，知識點較為繁雜，學生掌握不易。為了學生能夠從最基本的有機化學概念、原理出發(fā)建立完善的有機化學知識體系，我們有意識地加強了緒論部分尤其是關于有機結(jié)構(gòu)和有機反應的基本理論的闡述。

比如：緒論中我們介紹有機化學反應包含兩個基本的組成：反應物共價鍵的斷裂以及產(chǎn)物共價鍵的生成。共價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，兩者均為有機反應的活性中間體，大多數(shù)有機反應與這兩種活性中間體的生成及參與有關，從而派生出有機反應的三個基本類型：自由基反應、離子型反應(親核或親電反應)以及協(xié)同反應。

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

三、注重有機化學與醫(yī)學的學科交叉

有機化學之所以成為醫(yī)學專業(yè)的基礎課程，不僅因為有機分子是構(gòu)成動物、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化學反應息息相關。在醫(yī)學有機化學的教學中，我們有意識地引入相關的醫(yī)學知識，在強化對知識點理解的同時，闡釋相關的生物學或醫(yī)學現(xiàn)象，從而提升學生對有機化學的學習興趣和熱情。例如：在講解立體化學這一章節(jié)時，我們開篇即以“反應?！?沙利度胺)事件為例，讓學生認識到確定化合物立體構(gòu)型的重要性。在20世紀50～60年代，“反應停”在臨床上被普遍用于抑制孕婦的妊娠反應，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，當時使用的藥物“反應?！睂嶋H為一對對映體混合物，即安全的R構(gòu)型及致畸的S構(gòu)型的混合物。通過這一實例，學生自然意識到立體化學對于有機化合物結(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的官能團或者分子片段，做到醫(yī)學、藥學知識與有機化學知識點的融合。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，使學生對酰胺的理解得以強化。同時，我們還對青霉素的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和臨床應用背景進行了介紹，從而一定程度上激發(fā)了學生對醫(yī)學研究的興趣。如圖1

第2篇：化學反應工程緒論范文

在《材料化學》緒論課的教學過程中，采用啟發(fā)引導教學方式，以“材料、材料與化學、材料化學”為主線進行教學設計，通過講解材料發(fā)展中的化學，引入材料科學與化學的區(qū)別與聯(lián)系，重點從材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應用四個方面講授了材料研究中的化學問題，使學生對本課程的內(nèi)容有了清晰的認識，激發(fā)了學生學習本課程的信心和興趣，并取得了滿意的教學效果。

關鍵詞:

材料化學;緒論課;教學設計

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

1首先明確課程性質(zhì)、特點及地位

教學之初，首先明確該課程作為專業(yè)核心課程的重要地位，是學習后面材料專業(yè)課程的基礎課程，同時明確考核方式，加強學生對本課程的重視程度。材料化學是材料科學和化學學科的交叉學科，課程內(nèi)容既涉及工程材料應用中的實際問題，又包括材料結(jié)構(gòu)及制備中的化學問題。作為一門交叉學科，很多知識點與材料學和化學課程中的相關內(nèi)容重復，很多學生以為學過相關知識，就會從思想上松懈。然而，相關知識點雖然出現(xiàn)重復，但在不同學科中講授的重點是不同的。在講授材料化學課程的過程中，要著重培養(yǎng)學生利用化學的思維解決材料科學中的問題，使學生深刻領會化學與材料科學交叉的重要意義。通過一些實例，講解本課程與化學和材料相關課程的區(qū)別和聯(lián)系，使學生更加深入了本課程的性質(zhì)和地位。材料科學是偏實際應用的工科課程，化學是偏理論的理科課程，材料化學則是利用化學的理論解決材料應用中的實際問題。

2材料

以材料的實際應用為引子，如材料在航天航空、交通運輸、電子信息、生物醫(yī)藥等領域的應用，帶領學生進入學習狀態(tài)，引導學生回想什么是材料?材料的種類?提出材料是對人類有用的物質(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;是人類進步的里程碑。然后介紹材料的發(fā)展歷史，說明人們對材料的使用，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)學生思考材料研究和發(fā)展過程中的規(guī)律和特點。人們對材料的使用經(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，技藝為基礎，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材料宏觀性能定性解釋，不能預示性能和指明新材料開發(fā)方向，而新型材料則以基礎理論為指導。材料科學的歷史表明，當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展就常常隨之而來?；瘜W的發(fā)展往往導致材料技術(shù)的實質(zhì)性進步。在新材料的研發(fā)和材料工藝的發(fā)展中，化學一直擔當著關鍵的角色［3］。任何新材料的獲得都離不開化學，以石墨烯為例，物理學家主要關注其電子結(jié)構(gòu)及輸運理論，材料學家主要測試材料的電磁、光電、傳感和催化等性能，而化學家的任務則是利用化學氣相沉積和插層剝離等方法制備該材料。只有通過化學氣相沉積法制備出高質(zhì)量大尺寸的石墨烯，才能推動石墨烯在電子信息領域走向?qū)嵱没?/p>

3材料與化學

材料化學是材料科學與化學學科的交叉，很多學生容易混淆材料科學和化學的研究范疇。在本課程的第一節(jié)課，一項重要的任務是使學生明確材料科學和化學的研究內(nèi)容和范疇，這對于后續(xù)相關概念的講解至關重要。材料科學的研究對象是材料，材料是對人類有用的物質(zhì)，指的是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機器或其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。而化學的研究對象是物質(zhì)，物質(zhì)是構(gòu)成人類物質(zhì)世界的基礎。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用之間相互關系的科學;而化學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。因此，化學研究的尺度范圍是原子、分子、分子納米聚集體。材料科學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)的拓撲絕緣體，其表面導電，體內(nèi)不導電的性質(zhì)由其拓撲的能帶結(jié)構(gòu)決定，而該拓撲結(jié)構(gòu)則與電子的自旋運動有關，研究拓撲絕緣體必須從電子自旋角度認識其結(jié)構(gòu)。因此，材料科學的研究范疇不斷拓展，并于其它學科交叉。

4材料化學

通過學習材料的發(fā)展歷程、材料科學與化學之間的區(qū)別和聯(lián)系，學生已經(jīng)對材料化學有了一定的認識，引導學生給材料化學下一個定義。材料化學是關于材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應用的化學。本校材料化學專業(yè)選用曾兆華、楊建文編著第二版《材料化學》作為教材，教材的章節(jié)也是按照材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應用進行安排的［4］。在這部分內(nèi)容講授過程中，可以讓學生以教材目錄為參照，講到相關內(nèi)容可以與教材相關章節(jié)進行對應。

4.1材料的結(jié)構(gòu)

從三個層次講解材料的結(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。在這個層次上研究的化學問題主要涉及原子序數(shù)、相對原子量、電離勢、電子親核勢、電負性、原子及離子半徑等。原子序數(shù)決定了材料的化學組成，電負性決定材料內(nèi)部原子之間的鍵合方式，從而影響材料的導電性、強度和熱膨脹系數(shù)等。晶體學結(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性能和電學性能等。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，增加本征硅的導電性，形成N型半導體。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?？梢越档推淙埸c。在這一結(jié)構(gòu)層次上，顆粒的大小和形狀起著關鍵作用。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)，不涉及化學反應的方法。如真空鍍膜、濺射鍍膜、脈沖激光沉積法等。化學法則在材料制備過程中，涉及化學反應，并且有新物質(zhì)的生成。如固相反應法、有機合成法、水熱法、沉淀法、化學氣相沉積法等。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，也可以采用化學法制備。2004年發(fā)現(xiàn)石墨烯的報道，便是采用簡單的膠帶對撕方法制備，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，在不同的應用領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。性能是指材料固有的物理、化學特性，材料性能決定了其應用。廣義地說，性能是材料在一定的條件下對外部作用的反應的定量表述，例如力學性能是材料對外力的響應、電學性能是對電場的響應、光學性能是對光的響應等。因此，材料的性能可分為力學性能和特殊的物理性能。常見的力學性能包括材料的強度、硬度、塑性、韌性等。力學性能決定著材料工作的好壞，同時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)變化往往對材料的力學性能產(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。對于許多半導體金屬和陶瓷材料來說，即使成分稍有變化，也會引起導電性很大變化。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)會改變玻璃或聚合物的顏色。

4.4材料應用

材料化學已經(jīng)滲透到現(xiàn)代科學技術(shù)的眾多領域，如電子信息、環(huán)境能源、生物醫(yī)藥和航天航空等領域。例如，在電子信息領域，現(xiàn)代芯片制造離不開化學。光刻過程使用的光刻膠和顯影液，鍍膜過程中的化學氣相沉積和原子層沉積，刻蝕過程中的反應離子刻蝕，這些工藝過程都離不開化學的作用。在環(huán)境能源領域，新型光催化材料和太陽能電池材料的研究和開發(fā)，離不開化學法制備材料和對材料進行化學摻雜改性。在生物醫(yī)藥領域，對傳感材料進行化學改性提高其傳感特性，對仿生材料進行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空領域，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。

5結(jié)語

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

參考文獻

［1］禹筱元，羅穎，董先明.材料化學專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與實踐［J］．高教論壇，2010，1(1):23－25.

［2］楊卓娟，楊曉東.關于高校課程緒論教學的思考［J］．中國大學教學，2011(12):39－41.

［3］唐小真，楊宏秀，丁馬太.材料化學導論［M］．北京:高等教育出版社，1997.

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

第3篇：化學反應工程緒論范文

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對生活質(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防、保健、治療、康復相結(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，藥學專業(yè)人才倍受青睞，現(xiàn)在除了傳統(tǒng)的醫(yī)學院校培養(yǎng)藥學人才外，許多理工科院校也相繼開辦了藥學專業(yè)（如重慶大學、西南大學、重慶郵電大學和重慶理工大學等），而基礎化學是藥學相關專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎課，目前我國藥學專業(yè)的基礎化學課程仍按照傳統(tǒng)的四大基礎化學開課。隨著化學基礎課學時不斷壓縮，每門課程的學時非常有限，特別是理工科高校的藥學專業(yè)，學生的基礎化學知識對后續(xù)專業(yè)課程和專業(yè)技能的學習非常重要。所以，在少學時的基礎化學課程教學中教師更重視學生對基礎知識的理解和掌握，而忽略了在教學中對學生綠色化學意識的教育和培養(yǎng)。隨著環(huán)境問題的日益嚴峻，化學教育工作者一定要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念，將綠色化學的思想貫穿于整個化學教育的全過程，讓學生認識到從“粗放型”的傳統(tǒng)化學轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;本文由收集整理集約型”的“綠色化學”是歷史發(fā)展的必然。

針對這些情況，當前一些普通高校進行了相關研究與實踐，以提高基礎化學教學效果，但是，大多數(shù)高校主要是根據(jù)學時來選擇安排教學內(nèi)容，利用改進教學手段來增加教學內(nèi)容，著眼于局部，頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，教學效果雖有所提高，但是效果不甚明顯，沒有找到從根本上提高基礎化學教學效果的方法。本化學教學團隊提出了《基于“綠色化學”理念的理工科院校藥學相關基礎化學系列課程整合與優(yōu)化的研究與實踐》課題，依托重慶郵電大學中藥學專業(yè)和制藥工程專業(yè)的學生進行了實踐。

一 培養(yǎng)具有“綠色化學”理念的大學生是人類社會對高?；瘜W教育的基本要求

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

因此，本化學教學團隊在基礎化學教別強調(diào)引入“綠色化學”理念，在緒論部分專門設有“建立綠色化學理念，推動經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展”這一部分，強調(diào)綠色化學的必要性，并且基于“綠色化學”理念選擇教學內(nèi)容。在教學過程中滲透“綠色化學”理念，將從源頭上預防化學污染的新觀點逐步深入學生心中。特別是實驗教學中，化學教學團隊根據(jù)專業(yè)特色與學生能力培養(yǎng)的需要，在實驗項目的設置上滲透綠色化學理念，改革實驗教學模式，實驗項目中大大減少了獨立的基本操作單元實驗和驗證性實驗，將大部分基本操作實驗和驗證性實驗安排在實驗技術(shù)網(wǎng)絡虛擬與仿真實驗室中實施，同時大大增加實用性、綜合性實驗，將部分基本操作融入綜合性和設計性實驗中。實驗原材料都是無毒或低毒的，刪除了一些毒性高、污染大、效果差的合成實驗。打造以“綠色化學”為特色的教學、科研實驗平臺，努力培養(yǎng)具有“綠色化學”理念的大學生。

二 基于“綠色化學”理念對四大基礎化學課程教學內(nèi)容的整合實踐

1．教學內(nèi)容的整合原則

第二軍醫(yī)大學藥學院將無機化學和物理化學兩門課程整合，很好地解決了這兩門課程中的內(nèi)容重疊問題，同時使無機化學的教學內(nèi)容得到了引申，使知識的系統(tǒng)化更加顯著。本化學教學團隊基于“綠色化學”理念將四大基礎化學進行整合，即將無機化學、分析化學、物理化學和有機化學四門課程進行整合，根據(jù)藥學專業(yè)要求，立足理工科院校注重四大基礎化學的關聯(lián)，確保整個基礎化學知識體系的完整，總課程名稱設為基礎化學，具體按照普通化學、有機化學和物理化學三門課程進行排課。本化學教學團隊一起討論、確定教學內(nèi)容和相應的學時數(shù)，并且備有一些選學內(nèi)容供學時稍充分的學校選用，或者供學生自學，但是緊密把握“面向藥學專業(yè)的基礎化學知識”、“知識點之間的連貫”及“難易程度循序漸進”這三個基本原則，使學生有興趣學，更輕松地學。

2．整合后教學內(nèi)容的具體安排

針對大學第一學期，新生入學較晚，學習時間較短，需要一段時間適應大學學習、生活等實際情況，第一學期的普通化學先介紹藥學與化學的關系，強調(diào)化學在藥學專業(yè)中的作用，讓學生首先從思想上重視它，同時介紹“綠色化學”的基本概念和原則，突出綠色化學在醫(yī)藥工業(yè)和社會發(fā)展中的意義及必要性，站在整個基礎化學角度強調(diào)綠色化學的重要性和必要性，先行建立“綠色化學”理念。具體內(nèi)容是：先介紹簡單且與中學化學銜接較多的氣體和溶液，引入大學基礎化學的教學；然后利用熱化學反應方程式引入化學反應熱、熱力學第一定律和第二定律，引出判斷化學反應自發(fā)性的吉布斯自由能判據(jù)；從吉布斯自由能變的符號判斷反應方向和大小，表示反應限度，引入化學平衡，與中學化學緊密銜接，同時進一步銜接化學反應速率，使學生易于理解；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)系中學化學知識簡單介紹原子結(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中的作用。第一學期的理論學時經(jīng)教學團隊統(tǒng)一討論并經(jīng)學校批準后定為64學時。

基于現(xiàn)代藥物大多是有機物的現(xiàn)實，有機化學在藥學相關專業(yè)非常重要，經(jīng)教學團隊統(tǒng)一討論并經(jīng)學校批準后有機化學理論課程定為96學時，安排在第二學期和第三學期授課。并且根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系按照官能團分類介紹有機化學的內(nèi)容，注重與中學有機化學銜接，強調(diào)具有某一類官能團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，重點強調(diào)綠色合成工藝路線，以及該類化合物的構(gòu)效關系。同時簡單介紹一些波譜知識，如紅外、質(zhì)譜和核磁共振譜等，能夠推導簡單的有機化合物的化學結(jié)構(gòu)，為今后的中藥化學、天然藥物化學和藥物合成打下堅實的基礎。同時，有機化學實驗重在一些綜合性、實用性的綠色化學合成，既增加了學生的學習興趣，提高了教學效果，同時也踐行了綠色化學理念。

經(jīng)過一年半的大學學習后，在學生基本上都適應了大學學習、生活的情況下，而且具備了較好的數(shù)學和化學基礎之后，第四學期將深入介紹基礎化學難點部分的物理化學，在化學熱力學、化學動力學基礎上，加深對化學熱力學和化學動力學的學習，最后引入新知識相平衡，包括表面化學與膠體化學和藥學前沿知識，以及化學知識及其技術(shù)在藥學專業(yè)中的應用，要求講原理時必須講它的應用，重點是在藥學方向的應用上。最后提綱挈領，建立整個基礎化學的基本框架和知識體系。這樣就把基礎化學知識點整合，避免了重復，同時按照知識的難易程度和前后關系安排教學內(nèi)容，節(jié)約了學時、方便了學生理解、提高了教學效果，以適應少學時的理工科院校藥學專業(yè)的基礎化學教學。

三 基于“綠色化學”理念對四大基礎化學課程教學內(nèi)容整合的初步效果

1．學生成績明顯提高

2007級學生因成績差，有2名學生留級，有近10人未獲學位，2008級有95%以上的學生獲得學位，2012年重慶郵電大學推免試研究生學生中，生物信息學院5個專業(yè)6名同學獲得，制藥工程和中藥學2個專業(yè)占了3名，而且有不少同學進入綠色化學與制藥工程科研平臺參與實驗鍛煉，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1項，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，獲得了一項重慶郵電大學大學生創(chuàng)新實驗項目。

第4篇：化學反應工程緒論范文

關鍵詞：化工過程開發(fā)與設計；課程；教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0153-02

隨著我國科學技術(shù)和國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，社會對化學類專業(yè)人才的要求已發(fā)生了很大的變化，對于綜合性大學化學類專業(yè)學生的培養(yǎng)目標和教學改革都提出了新的更高要求。當前，為了配合國家的大眾創(chuàng)業(yè)的要求，使得有關應用性質(zhì)的工程技術(shù)類的課程已受到相應的重視，其教學內(nèi)容的深度和廣度也在不斷地加強?；み^程開發(fā)與設計是我校應用化學專業(yè)和高分子材料科學與工程的培養(yǎng)計劃中最后一門理論課程，作為大學四年學習的收官課程，在大學教學過程中，這門課對于培養(yǎng)學生在化工過程開發(fā)與設計方面，從事應用和開發(fā)研究能力起到了特定的作用。

由于現(xiàn)在招生規(guī)模的擴大，很多高校的實驗設備的更新沒有跟上，我校的情況也一樣，使得一些實驗性較強的課程內(nèi)容受到影響，實驗場地和儀器設備無法滿足課程教學的要求，有些實驗無法做到一人一臺套，有些實驗是兩個人一起做，存在一人做一人看的情況，在沒有辦法的情況下，很多學校采取的是重視學生的基礎理論知識的傳授，注重在課堂上講述課程理論，理論的系統(tǒng)性很強，但是工程實踐性的訓練較少，畢業(yè)生的知識點在基礎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，對生產(chǎn)設備、生產(chǎn)控制和生產(chǎn)管理了解甚少，使得其應用能力較弱的弊病依然普遍存在。故很多化學專業(yè)的畢業(yè)生在畢業(yè)分配后的相當長時間內(nèi)無法適應所從事的技術(shù)類的工作。

為了進一步加強工程實踐性教學，我們在2005年對應用化學專業(yè)開始開設了《化工過程開發(fā)與設計》這門課程，2011年開始在高分子材料科學與工程專業(yè)也開設這門課程，通過近10年的教學實踐活動，我們在教學中邊學習，邊改革，逐步形成了一些自己特色的教學方法。

一、教師隊伍建設

現(xiàn)在由于我?，F(xiàn)在引進的博士教師基本上都是從高校到高校，理論知識較強，但是工程應用背景的教師很少，在化學工程領域研究的教師更少，從生產(chǎn)一線走出的教師沒有，如何進行此門課程的教學，使學生在畢業(yè)前的最后一門課程中，對化工開發(fā)與設計有個較好的了解，我們積極采取各項措施，努力提高教師的教學水平。

1.聘請國內(nèi)著名企業(yè)技術(shù)人員來我校進行講學，我們請了九江石化的原總調(diào)度來我校對兩個專業(yè)，4個班的學生進行講學，結(jié)合他自己創(chuàng)辦的超高分子聚乙烯工廠的辦理過程，通過項目的過程，使大家了解一個從化學到化工的全過程，對從實驗室到公司的流程有深刻的了解，明白化學和化工的不同，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)的科研動態(tài)，和企業(yè)合作，完成企業(yè)的一些項目，在完成項目的過程中，進一步掌握化工開發(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)和獨資企業(yè)進行進修，和企業(yè)聯(lián)合搞研發(fā)，對企業(yè)的一些工藝進行改進，在充實自己的化工工藝知識外，還獲得了很多橫向項目，同時使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了很好的提高，實現(xiàn)了校企雙贏。另外由于教師和企業(yè)的良好的溝通，使得我們兩個專業(yè)的部分學生也在這些企業(yè)進行實習，有的還和這些公司簽約了。

3.積極靈活引進具有工業(yè)背景知識的教師，當無法在招聘渠道上招到在企業(yè)從事過生產(chǎn)實踐活動的教師的時候，我們采用聘請企業(yè)技術(shù)人員當我們的客座教授，或者訪問學者等方式，來解決實踐背景教師短缺問題。我們先后聘請了中石油和江西星火公司的高級工程師作為我們的客座教授，面對面地對此課程進行答疑，在課程快結(jié)束的時候，請他們過來，把同學們在這個課程中主講教師沒有講述明白的內(nèi)容進行集中解答，增加了學生和企業(yè)人員的互動。

二、教學內(nèi)容建設

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，大量化學專業(yè)的畢業(yè)生進入廠礦企業(yè)從事應用性工作。如何提高畢業(yè)生的綜合素質(zhì)，特別是化學工程方面的綜合能力，如生產(chǎn)設備、質(zhì)量控制和生產(chǎn)管理，掌握化學新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)的研究開發(fā)方法等，可以進一步增強他們對社會的適應能力。所以在教學過程中我們積極抓住應用關，在課程內(nèi)容上融入應用意識，使學生明白，化學的本質(zhì)還是在于應用，進一步加強了包括“化工過程開發(fā)與設計”課程在內(nèi)的工程技術(shù)課程體系，以提高畢業(yè)生在化學領域內(nèi)從事應用性工作的能力。

《化工過程開發(fā)與設計》講述的主要內(nèi)容有：緒論，開放放大方法，試驗方法，技術(shù)經(jīng)濟，反應器的設計，工藝流程的合成與優(yōu)化，投資、成本、折舊和盈利，市場預測和生產(chǎn)規(guī)模，概念設計和基礎設計等內(nèi)容。為了加強對學生聯(lián)系生產(chǎn)實際分析問題和解決問題的能力的培養(yǎng)，重點講述“工藝流程的合成與優(yōu)化”和“概念設計和基礎設計”。當然就化工過程開發(fā)與設計所涉及的內(nèi)容而言，這課程仍然講述的是一個概要，其重點也仍然只是介紹應用和開發(fā)與設計研究中一些最基礎的思想方法，以加強技術(shù)、經(jīng)濟等觀點的訓練，也使學生初步了解化工廠從無到有的過程，心里有個大致的流程概念。

在教學內(nèi)容上，選講了若干應用實例，如在講述化工過程開發(fā)步驟時，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)的有機錳的研發(fā)過程與生產(chǎn)過程，使學生了解化工過程與開發(fā)的意義和艱苦性。在講述試驗一章時間，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、價格以及生產(chǎn)地和使用壽命等，除了掌握實驗的基本方法之外，還順帶講述了資料的查找和市場的相應信息，使學生更加了解研發(fā)的過程。在講述物料衡算和能量衡算時，對比講述了有化學反應和無化學反應的操作過程的物料和能量問題，從中使學生明白化工開發(fā)與化學熱力學和物理化學以及化工儀器與儀表的聯(lián)系，更加了解各個學科的相關性等。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，使學生更容易接受，特別是在化工經(jīng)濟學方面，通過折舊等相關知識的介紹，使得學生對在化工開發(fā)過程中的經(jīng)濟效率有較好的印象，這些對于培養(yǎng)學生的市場經(jīng)濟觀念、提高他們的工程技術(shù)素質(zhì)都具有重要意義。

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

三、采用不同的教學方法

在教學上，我們采用多種模式，以課堂教學為主，同時也以專題報告、課堂討論和大學生課外活動為輔，積極通過許多個案來提高學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維能力，通過許多真實的個案的講解，使得學生明白化工過程開發(fā)與設計的苦與樂，給學生播下化工創(chuàng)業(yè)的種子，同時又提醒了在以后創(chuàng)業(yè)道路上的艱難。

同時利用化工仿真軟件進行輔助教學，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，學生可以在仿真軟件商設計不同的工藝參數(shù)，模仿不同的工況條件下的化工反應過程，根據(jù)這些反應條件來對反應全過程進行開發(fā)設計。

把一部分見習內(nèi)容安排在課程中間，本課程安排在2個時間段進行，先上2周左右的概念課，使學生對化工過程有個大概的感性認識，然后到工廠進行實習和見習1周，我們有段時間挑選的工廠是剛剛成立的公司，規(guī)模不大的精細化工公司，可以使學生對工廠的總體布局一目了然，從而使學生對一般的精細化工開發(fā)過程有較深的了解，在此期間把要進行的畢業(yè)設計安排下去，使學生帶著問題繼續(xù)下面的課程。

四、課題設計教學

對于實踐性很強的化工過程開發(fā)與設計這樣的課程，課題設計實驗是對理論課程最好的注釋，為了加強學生對課程內(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)實驗課題，設計了系列特色的專業(yè)實驗，如為中石油進行理論年產(chǎn)10000噸磺酸鈣的設計、為星火公司進行了年產(chǎn)10噸金屬致鈍劑的小型工藝優(yōu)化設計，并且把篩選好的個別設計方法中的某個工藝在這些企業(yè)中進行中試。

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

參考文獻：

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

第5篇：化學反應工程緒論范文

關鍵詞:環(huán)境學科專業(yè);有機化學教學;教學改革

有機化學是高等院?；瘜W、化工、環(huán)境、制藥、醫(yī)學和材料等專業(yè)的重要的基礎學科，有機化學教學包括理論教學和實驗教學，理論課程教學內(nèi)容包括各類有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應用以及各類有機化合物之間相互轉(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，針對這一現(xiàn)象內(nèi)蒙古師范大學化學與環(huán)境科學學院2004年開設環(huán)境科學專業(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)復合型技術(shù)和管理人才。在我學院環(huán)境學科專業(yè)課程設計中有機化學在無機化學、分析化學等理論基礎上開設的必修理論課程，其教學質(zhì)量對于學生的建立完整的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)獲取和應用知識的能力以及創(chuàng)新能力有重要作用。然而，從有機化學課程性質(zhì)而言，理論性強，有機化合物種類繁多，各種官能團結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同而反應機理不同，不過眾多有機化合物只有C、H、O、N少數(shù)原子組成，各類官能團的化學反應有規(guī)律可循，其影響因素主要與誘導效應、共軛效應等電子效應和空間效應有關。雖說學生常常感到難理解和掌握，但是通過教學改革創(chuàng)新，有機化學完全可以讓學生簡單易懂，且記憶深刻的學科。另外，由于教學內(nèi)容頗多，而課時相對少，正所謂時間緊任務重。導致學生在學習過程中出現(xiàn)學習壓力大，查詢相關文獻的時間相對少，從而學習興趣不高，失去學習積極主動性，因此達不到預期的教學目標。目前，加強環(huán)境科學專業(yè)有機化學教學改革迫在眉睫，面對有機化學教學存在的問題，立足于地方性和民族特性，從提高學生學習興趣入手，以教學內(nèi)容和方法改革提高教學質(zhì)量。

1有機化學課程的教學改革

內(nèi)蒙古師范大學是培養(yǎng)基礎教育、民族教育師資和蒙漢兼通少數(shù)民族復合型人才的重要基地，奔著培養(yǎng)環(huán)境人才為目標，化學與環(huán)境科學學院對環(huán)境專業(yè)設置了合適的培養(yǎng)方案及目標。對環(huán)境專業(yè)學生而言，有機化學課程為必修理論課程，其教學內(nèi)容要服務于后續(xù)開設的環(huán)境專業(yè)課程，要起到其上承下的作用。并其教學目的為:通過比較系統(tǒng)和全面地學習有機化學理論知識熟悉有機化合物微觀結(jié)構(gòu)與物理、化學性質(zhì)之間的關系，掌握有機基本的反應類型及反應機理;并引導學生認識和分析環(huán)境問題，激發(fā)探究能力和創(chuàng)新能力，達到運用有機化學理論學習有關專業(yè)課程，解決實際問題。根據(jù)學校特色和環(huán)境專業(yè)特性對有機化學課程教學改革要求，應優(yōu)化課程內(nèi)容，體現(xiàn)專業(yè)特性。

1.1精選教材和教學內(nèi)容

以我校環(huán)境專業(yè)的課程設置來看，大二學年要完成學校開設的必修課程學習以外，環(huán)境專業(yè)必修課程學習，有機化學和物理化學及其實驗等基礎課程學習，有機化學學習分為理論和實驗部分，其中理論教學在一個學期。不同專業(yè)，有機化學內(nèi)容側(cè)重點不同。首先，根據(jù)環(huán)境專業(yè)要求，精選教材。我學院通過比較非化學專業(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“有機化學”進行課堂教學。這本教材涵蓋了有機化合物的基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、命名等基本理論知識和分子軌道理論以及現(xiàn)代光譜學原理等內(nèi)容，重點介紹了反應機理和立體化學。其次，結(jié)合實際情況，精選教學內(nèi)容。結(jié)合目前課時少，內(nèi)容多的情況，制定了環(huán)境科學專業(yè)有機化學教學計劃。由于后續(xù)開設了有機分析和波譜分析等相關課程，所以對有機化合物的分離提純，結(jié)構(gòu)分析以及光譜在有機化學中的應用等內(nèi)容進行刪減。除此之外，含硫和含磷有機化學其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，與含氧和含氮化合物類似，作為學生自學內(nèi)容。

1.2體現(xiàn)環(huán)境科學專業(yè)特色

非化學專業(yè)學生普遍存在“重專業(yè)知識，輕化學知識”的觀念，于是學習有機化學首要任務是使學生認識到其重要性，從而觸發(fā)學習激情［1］。自入學起，環(huán)境學科的學生有困惑，那就是環(huán)境專業(yè)為何學化學知識?于是要求教師講授有機化學時，注重與環(huán)境學科之間鏈接。有機化學理論知識與實驗手段與環(huán)境科學專業(yè)后續(xù)開展的環(huán)境學、環(huán)境化學、環(huán)境檢測等環(huán)境專業(yè)必修及其實驗課程和相關選修課程內(nèi)容都是息息相關的。教師將有機化學理論知識與環(huán)境實際問題結(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，其中有機污染物直接危害到本地區(qū)的人民(包括學生本人)，來詳述有機污染物的來源，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)境科學的發(fā)展情況和先進的科學技術(shù)在環(huán)境治理中的應用，比如白色污染塑料等高分子材料通過化學手段降解形成燃料，使學生豁然開朗，提高學習積極性，主動查閱文獻，切身感受到有機化學的重要性及其在環(huán)境科學中應用［2］。

2課程教學方法的改革

在有機化學教學過程中，以課堂教學為主，在環(huán)境專業(yè)有機化學教學中，結(jié)合環(huán)境科學國內(nèi)外發(fā)展、地方和學校實際情況、環(huán)境科學專業(yè)課程設置與理論需求、學生學習狀態(tài)，以教師深入學生，以提高學習興趣，以使用先進的教學手段，以查閱學科前沿為輔助，以進行針對性的實驗等改革教學方法，提高教學質(zhì)量。

2.1因材施教，培養(yǎng)學生環(huán)境責任感

在教學活動中，學生是主體。環(huán)境科學專業(yè)的有機化學教學過程中，出現(xiàn)教師注重理論的教育忽視專業(yè)特色。因此，教師應因材施教，以培養(yǎng)環(huán)境科學人才為目標，針對環(huán)境專業(yè)的特色進行系統(tǒng)的有機化學理論教學的同時發(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)學生環(huán)境責任感。

2.2旁搜遠紹，激發(fā)學生學習興趣

培養(yǎng)學生學習興趣，激發(fā)學生創(chuàng)新能力。教師在環(huán)境專業(yè)有機化學教學中，引導學生關注身邊的環(huán)境問題，培養(yǎng)環(huán)境責任感的同時激發(fā)應用所學的知識去改變世界的創(chuàng)新想法。教師巧用具體例子，促使學生認識學習有機化學理論的重要性。比如，在緒論中講述有機化學的進展，日常生活中的有機化學，有機污染物以及藥物有機化合物等內(nèi)容，使學生感受到有機化學與人和社會息息相關;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)生化學反應的基團，其化學反應在官能團的周圍發(fā)生，而且化合物之間一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，引發(fā)學生的探究能力，使學生帶著興趣去掌握和應用有機化學理論知識;從介紹苯系物對環(huán)境污染及其對人類健康的影響，介紹此類化合物的機構(gòu)、性質(zhì)等，引導學生去查閱文獻，使了解污染源以及治理方法;以舉實例如“三聚氰胺”的形成及其危害、“復旦大學的投毒案”、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)、化學性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)換等，使學生對其產(chǎn)生濃厚的興趣同時培養(yǎng)學生環(huán)境責任感。另外，教師布置學生查閱學科前沿文獻，擴展知識體系。在我學院環(huán)境科學專業(yè)學生在第一學年有“專題講座”課程，三位環(huán)境專業(yè)科班出身、具有出國留學背景、承擔國家和自治區(qū)科研項目并具有碩士研究生導師資格的教師承擔這門課程，系統(tǒng)的介紹學科發(fā)展，學術(shù)前沿。在此基礎上，教師在有機化學教學過程中，特定的內(nèi)容布置相關的查閱文獻任務，組織小組討論，總結(jié)寫查閱文獻報告。使學生了解國內(nèi)外的環(huán)境學科中有機化學理論的應用，進一步體現(xiàn)有機化學與環(huán)境學科之間的銜接，培養(yǎng)查閱文獻能力，文獻總結(jié)歸納能力。另外，使學生產(chǎn)生濃厚的興趣，培養(yǎng)探究能力;擴展知識體系，初步形成科研意識［3］。

2.3殊途同歸，適當使用多媒體教學手段展示不同內(nèi)容

有機化合物結(jié)構(gòu)復雜，反應機理中涉及到電子轉(zhuǎn)移、重排以及立體化學，教師使用單一的講述形式，使學生感到枯燥，缺乏空間想象力的同學無法跟上課程進度，從而很難達到教學目標。不同教學內(nèi)容選用適當?shù)亩嗝襟w手段，可提高教學質(zhì)量和效率。比如，講述旋光異構(gòu)現(xiàn)象時，使用FLASH展示物質(zhì)的實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簡單的動畫形象的描述手性物質(zhì)的費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中的立體化學的講述假如使用傳統(tǒng)的板書展示，學生很難領悟其中立體變化，使用簡單的動畫視頻演示物質(zhì)結(jié)構(gòu)和反應中的立體化學可克服此類困難;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)的一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)，這兩個章節(jié)內(nèi)容較多，涉及到的結(jié)構(gòu)復雜，使用板書講述耗去大量的課堂時間，無法重復展示和對比介紹，使用生動的PPT和簡單的動畫演示，使教學內(nèi)容簡單易懂，同時克服課時少，內(nèi)容多的弊端。然而，多媒體是一種教學輔助手段，教師在課堂上需要積極與學生互動，觀察學生的反映來調(diào)整進度，重復放映或者進行對比，忌諱教師脫離主體，唱“獨角戲”［4］。

2.4學以致用，理論和實驗相結(jié)合

環(huán)境科學專業(yè)學生在后續(xù)開設的專業(yè)實驗操作與有機化合物密不可分，需要選作針對性的實驗，理論和實驗相結(jié)合，掌握有機化合物的研究方法和手段，提高學生動手能力、解決和分析問題的能力。有機化學實驗課程內(nèi)容包括:(1)物理常數(shù)測定實驗:固體化合物的熔點測定、液體化合物的沸點和沸程、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，使學生掌握有機化合物的物理常數(shù)的測定操作，了解物理常數(shù)與結(jié)構(gòu)之間的關系，進一步體會物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的原理;(2)分離提純實驗:蒸餾方法分離提純有機化合物、重結(jié)晶和升華的方法提純固體有機化合物、紙上層析的方法分離氨基酸，使學生熟練的掌握有機化合物的分離提純的方法和手段，有機化合物的物理化學性質(zhì)是其分離提純的依據(jù);(3)簡單合成實驗:合成簡單的環(huán)烴、醚、羧酸衍生物等有機化合物，使學生了解有機化合物之間的相互轉(zhuǎn)化，熟悉根據(jù)反應物質(zhì)和反應產(chǎn)物設計合理的實驗步驟，力求達到較高的轉(zhuǎn)化率，熟練掌握有機化合物的合成、分離提純以及相關的操作手段;(4)性質(zhì)實驗:在有機化學理論教學中，醛酮的化學反應較復雜、反應種類多，學生很難記牢，通過性質(zhì)驗證試驗加深理論知識，經(jīng)過觀察反應速度和沉淀顏色等實驗現(xiàn)象，分析其原因，培養(yǎng)學生分析問題的能力。而在后續(xù)環(huán)境化學實驗中，設計到有機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驗，使學生進一步認識到有機化學理論和實驗課程的重要性、延伸性以及實踐性［5］。

2.5南腔北調(diào)，教學語言母語外語兼用

目前環(huán)境問題日益嚴重新型詞匯屢屢涌現(xiàn)，有機化學教學語言需要南腔北調(diào)，解決目前出現(xiàn)的教學難題。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，蒙語授課班需要蒙語兼漢語、英語進行教學，以此克服某些教學中專業(yè)術(shù)語難解釋、難理解的困難。教師在專精專業(yè)有機化學教學改革中，結(jié)合地方性和學科實際情況合理制定教學目標，結(jié)合學科的專業(yè)要求精選教材和教學內(nèi)容，根據(jù)整體培養(yǎng)計劃注重環(huán)境學科專業(yè)的其他課程的銜接。結(jié)合實際情況，將教師、學生、多媒體、學科前沿、實驗、教學語言等五個因素有機融入到教學實踐中，實現(xiàn)有效的教學活動，提高教學質(zhì)量。

參考文獻

［1］張素玲.非化學專業(yè)有機化學教學實踐創(chuàng)新探索———以環(huán)境專業(yè)為例［J］．教育教學論壇，2016，2(5):134－136.

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

［3］常雁紅，李天昕，陳月芳，等.興趣教學法在有機化學教學中的應用［J］．中國冶金教育，2013(5):1－3.

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

第6篇：化學反應工程緒論范文

隨著計算機硬件和軟件的飛速發(fā)展，計算機的應用已深入到各個專業(yè)領域。將計算機技術(shù)與其他學科交叉融合，形成了眾多以計算機應用為核心的新技術(shù)、新手段和新興學科。將計算機科學、數(shù)學應用于化學形成了計算機在化學中的應用(又稱計算機化學)這個新興化學分支學科[1]，主要研究領域有：化學數(shù)據(jù)庫技術(shù)、化學結(jié)構(gòu)與化學反應的計算機處理技術(shù)、化學中的人工智能方法、計算機輔助分子設計、計算機輔助合成路線設計等[1-3]。

將計算機與應用數(shù)學、統(tǒng)計學和計算機科學交叉融合形成了化學計量學這個新興化學分支學科[1-4]，其基本任務是研究運用數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機科學、以及其他相關學科的理論與方法優(yōu)化化學量測過程,并從化學量測數(shù)據(jù)中最大限度地獲取有用的化學信息[4]。將計算機和計算機網(wǎng)絡技術(shù)應用于化學信息處理形成了化學信息學這個新興化學分支學科。它利用計算機技術(shù)和計算機網(wǎng)絡技術(shù)，對化學信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播，以實現(xiàn)化學信息的提取、轉(zhuǎn)化與共享，揭示化學信息的實質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系，促進化學學科的知識創(chuàng)新[5-6]。

計算機在化工領域中的應用已經(jīng)非常廣泛和深入，比較典型的應用有：實驗數(shù)據(jù)的分析與處理、化工過程分析與開發(fā)(計算機仿真)、化工過程設計(工藝計算，計算輔助繪圖)、化工過程控制、化工信息管理和化工文獻檢索與管理[7-15]。在這個背景下，化工類的工程技術(shù)人員如果沒有較強的計算機應用能力，將直接影響到其對工作崗位的勝任程度。當前大學階段的計算機應用能力培養(yǎng)主要集中在低年級階段，在高年級階段由于教學重點轉(zhuǎn)移到專業(yè)基礎課和專業(yè)課，往往忽視了對計算機應用能力的繼續(xù)培養(yǎng)，造成畢業(yè)生的計算機應用能力不能滿足實際需求。本研究以武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院化學工程與工藝專業(yè)為例對化工專業(yè)本科生高年級階段強化計算機應用能力培養(yǎng)進行一些初步探索，以期提高畢業(yè)生的計算機應用能力。

1優(yōu)化培養(yǎng)計劃

1.1增設《計算機在化工中的應用》

《計算機在化工中的應用》定位為化學工程與工藝專業(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)、計算機在化工過程分析中的應用、計算機在化工過程設計中的應用、計算機在化工過程控制中的應用、網(wǎng)絡上的化學化工資源和常用化學化工軟件。該課程由計算機和化工專業(yè)的一些相關課程交叉融合而成，教學時數(shù)為36，其中14學時為上機實踐學時。其任務是結(jié)合化學工程與工藝專業(yè)特點，進一步提高學生應用計算機解決化工領域?qū)I(yè)技術(shù)問題的能力。掌握應用計算機處理實驗數(shù)據(jù)的方法，掌握應用計算機進行化工過程分析的基本方法，掌握應用計算機進行化工過程設計的方法，掌握各種計算機控制系統(tǒng)的基本概念、組成、工作原理和優(yōu)缺點，掌握利用計算機網(wǎng)絡獲取化學與化工資源的方法，掌握常用化學化工軟件的使用方法。

1.2增設《化工CAD繪圖與識圖》

《化工CAD制圖與識圖》定位為化學工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)修選課，其內(nèi)容包括AutoCAD繪圖軟件及其應用、化工設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，教學時數(shù)為36，其中14學時為上機實踐學時。其任務是通過本課程的學習培養(yǎng)學生繪制和閱讀化學工程設備圖和工藝流程圖的基本能力，尤其要重點培養(yǎng)學生運用AutoCAD高效率繪制化學工程設備圖和工藝流程圖的能力。

1.3合理安排課程開設順序

俗話說：“拳不離手，曲不離口”，要想提高學生的計算機應用能力，必須不斷給他們提供練習的機會，因此計算機應用課程和相關專業(yè)課程的開設順序就比較關鍵。以武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院化學工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)計劃為例，考慮到主干專業(yè)課程要到第6學期和第7學期才開設和在主干專業(yè)課程教學中強化學生的計算機應用能力培養(yǎng)更能體現(xiàn)學以致用的原則，把《計算機在化工中的應用》和《化工CAD制圖與識圖》這兩門課程均安排在第6學期開設。學生學完這兩門課程之后，其所學知識和技能就可在化工原理課程設計、燃氣工程、高炭化學與碳材料工程基礎、煉焦化學、煉焦化學工學實驗和畢業(yè)設計等課程的學習或?qū)嵺`環(huán)節(jié)中得到應用、鞏固和提高。

2在專業(yè)理論教學中融入計算機應用

2.1引導學生運用計算機進行工藝計算

在化工課程設計、畢業(yè)設計和實際工程設計中都離不開工藝計算，而且工藝計算環(huán)節(jié)的計算量通常都較大，計算過程比較煩瑣。如用手工進行計算，不僅要花費很長的時間，而且容易出錯。為了簡化計算過程，縮短計算時間，前輩們做了大量工作，如簡化計算模型，在公式推導過程進行近似處理以簡化最終的計算公式，繪圖工藝計算圖表等[16-17]。但利用這些手段所縮短的計算時間非常有限，而且是以犧牲計算結(jié)果的準確性作為代價。在當今計算機應用已得到大范圍普及的時代，運用計算機進行工藝計算已是大勢所趨。盡管一些教材和一些設計規(guī)范中仍在推薦傳統(tǒng)的手工計算方法，但人們在工程實踐中更熱衷于運用計算機進行工藝計算。因此教師在專業(yè)課教學中要主動引導學生運用計算機進行工藝計算，這樣既能提高計算效率和準確性，又能培養(yǎng)學生運用計算機解決專業(yè)技術(shù)問題的興趣，進而在計算實踐中提高其計算機應用能力。燃氣管網(wǎng)水力計算是燃氣管網(wǎng)設計中一項非常繁瑣和復雜的工藝計算。用手工計算的方法對一個擁有數(shù)十個環(huán)的燃氣管網(wǎng)進行水力計算，往往會讓人望而生畏，但如果運用計算機來計算，計算速度就非?？?，準確性也很高[14]。計算工作配方是炭素材料生產(chǎn)中的一項比較復雜的工藝計算。所謂工作配方，就是當規(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際粒度分布情況，進一步計算從每一種顆粒貯料斗中應取料的重量[18]。手工計算過程非常繁瑣，計算效率低下，而且準確度也不太高。如果采用計算機來計算工作配方，則可以克服手工計算的所有缺點，從而達到快捷、準確地確定炭材料生產(chǎn)工作配方并應用于實際生產(chǎn)中[15]。運用計算機進行工藝計算有兩種方法，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)專門的工藝計算軟件。不管什么方法都能提高學生的計算機應用能力。#p#分頁標題#e#

2.2引導學生通過Internet(因特網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng))獲取專業(yè)知識

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，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)上有關化學與化工的資源信息越來越豐富，同時各種化學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與化工資源相關的信息已成為化學與化工工作者必須具備的一項基本能力。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)進展未能及時寫進教材。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)上有關化學與化工的資源信息則更新周期非常短，甚至能進行即時互動(如論壇、博客、即時通訊工具等)，且不受篇幅限制，內(nèi)容可以長篇大論。因此引導學生通過互聯(lián)網(wǎng)獲取專業(yè)知識是授人以漁，讓學生受益終生。

3在實踐教學強中融入計算機應用

在專業(yè)實驗中要求學生運用計算機處理實驗數(shù)據(jù)，如剔除異常數(shù)據(jù)，對實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖。這些工作雖然都可以用手工方法完成，但運用計算機來完成不僅效率高和質(zhì)量好，而且能鍛煉學生的計算機應用能力，為以后的實際工作打了良好基礎。在課程設計和畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，要求學生通過計算機網(wǎng)絡查閱資料，運用計算機進行工藝參數(shù)計算，運用計算機撰寫設計說明書和繪圖。既能全流程鍛煉學生的計算機應用能力，又能對學生的計算機應用能力進行全面檢驗。

第7篇：化學反應工程緒論范文

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、低標準及抗災性能的降低等安全問題已經(jīng)日漸受到人們的關注。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)可靠度設計統(tǒng)一標準》總則中明確指出,結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設計使用年限之內(nèi),應滿足在正常使用與維護所應有的足夠耐久性能。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。對于降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性的主要幾點影響因素為:混凝土的碳化、堿骨料反應、混凝土凍融破壞、鋼筋銹蝕、機械磨損腐、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,鋼筋就會脫鈍發(fā)生銹蝕,對于沿海地區(qū),氯離子侵入鋼筋便成了鋼筋銹蝕的主要因素,對于廠房柱以及吊車梁也會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)設計時人們所期望的,從而造成一定的經(jīng)濟損失,嚴重的甚至會危及人們的生命安全。 從國內(nèi)外對工業(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議報告中也曾指出:對于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的多項破壞因素,按影響程度逐一遞增的順序為:侵蝕性介質(zhì)的侵入、鋼筋腐蝕及凍融破壞。因此可以進一步證實,鋼筋的銹蝕會導致鋼筋混凝土結(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)外的研究及應用概況

近些年很多國內(nèi)外的學者對有關鋼筋銹蝕的各個方面作了大量的試驗,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、鋼筋的銹蝕機理、銹蝕后鋼筋的力學性能。 Chen Dong,Mahadevan Sankaran[8]考慮了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三個階段惡化進程,開發(fā)了因氯化物引起的退化評估綜合計算方法,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,銹擴張的特點是等效時變的徑向位移邊界條件。 AbudallAh 和 Almusallamozl[9]通過加速鋼筋銹蝕試驗,對混凝土中的鋼筋進行了研究,分析認為當鋼筋的銹蝕率大于 12%時,混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件就會發(fā)生明顯脆性破壞。 Mike B[10]從鋼筋的銹蝕機理出發(fā),研究了碳化對實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)和混凝土的力學性能(損害),機械部分模型基于磨泥模型。并已被證明該模型能夠現(xiàn)實地描述鋼筋脫鈍前后過程,通過兩個算例說明了模型的應用數(shù)值結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)之間的比較,該模型能夠?qū)嶋H預測實驗觀察到裂紋圖形,陽極和陰極的位置強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,論述了腐蝕對鋼筋混凝土的力學性能的影響。對腐蝕、控制試件的名義應力與真實應力作出了比較,并指出腐蝕程度強烈影響剛筋的力學性能,特別是最終的應力與應變,所有鋼筋銹蝕后的實際屈服強度基本保持一致,其極限抗拉強度顯著增加,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

2.1 混凝土梁快速銹蝕試驗方案設計

為探索實際工程中混凝土梁銹蝕后耐久性情況,應用電化學原理進行試驗,將通過試驗數(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、評定以及加固提供參考性建議。 試驗主要分為兩個部分,第一部分為鋼筋的電化學銹蝕,試驗設計采用 5%的氯化鈉溶液對試驗梁進行浸泡,并用直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源對試驗梁的鋼筋進行通電以加速腐蝕,通過控制通電時間和電流密度來實現(xiàn)銹蝕率的不同。第二部分即為對銹蝕后的鋼筋混凝土梁進行加載試驗。 通過電化學反應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,為考慮不同保護層厚度等因素對鋼筋銹蝕程度的影響,分析保護層與銹脹裂縫之間關系,鋼筋銹蝕率與裂縫擴展情況的關系,本試驗在試件制備過程中采用了不同的保護層厚度,用于對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比條件更加充分,具體試驗梁設計情況如表 2.1。

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2.2 試驗梁的制備

鋼筋籠采用細鐵絲綁線進行綁扎成型,并分別在受拉縱向鋼筋跨中上側(cè)及受剪箍筋一側(cè)邊粘貼電阻應變片,焊接導線,以測得受力時鋼筋應變。為防止鋼筋應變片因電化學腐蝕、鋼筋銹蝕而導致失效及混凝土澆筑而位置竄動,在粘貼應變片處用防水膠帶纏緊。混凝土的攪拌采用人工攪拌方式,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),并定期進行澆水養(yǎng)護,為期 28天。對于每根通電銹蝕的縱向鋼筋外接一段導線(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,預留一定量混凝土澆筑混凝土立方體試塊,試塊模具采用標準的 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。

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3.銹蝕鋼筋混凝土梁正截面抗彎承載力試驗........ 21

3.1 試驗梁加載過程 ....... 21

3.1.1 加載設備與方案 ............ 21

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

3.1.3 試驗現(xiàn)象 ........ 23

3.1.4 結(jié)果分析 ........ 26

3.2 銹蝕鋼筋拉拔試驗 ..... 28

3.2.1 試驗過程 ........ 28

3.2.2 結(jié)果分析 ........ 29

3.3 銹蝕鋼筋耐久性試驗 ............. 32

3.3.1 試驗過程 ........ 32

3.3.2 結(jié)果分析 ........ 33

3.4 本章小結(jié) ............. 35

? 4.試驗承載力與理論計算對比分析...... 36

4.1 基本假設 ............. 36

4.2 抗彎承載力計算 ....... 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.試驗承載力與理論計算對比分析

4.1 基本假設

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

.............

總結(jié)

本文通過對銹蝕后鋼筋混凝土梁抗彎承載力試驗、鋼筋銹后拉伸試驗、混凝土密實度探測、鋼筋銹蝕后耐久性試驗,并結(jié)合鋼筋混凝土梁通電銹蝕過程中的試驗構(gòu)件混凝土外表面變化情況、銹蝕后試驗梁加載過程及試驗梁裂縫開展等試驗現(xiàn)象,分析了鋼筋混凝土試驗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、混凝土保護層厚度、混凝土試驗梁截面尺寸與跨度作為變化因子,對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,試驗梁的剛度不但沒有降低反而略有增加,其原因為鋼筋的低銹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,試驗梁剛度、承載力嚴重下降,并隨著銹蝕率的增大下降的更為嚴重。

第8篇：化學反應工程緒論范文

[關鍵字]：活性粉末混凝土水膠比抗壓強度

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

1緒論

1.1活性粉末混凝土概況

當今社會，科技高速發(fā)展，高性能混凝土的應用領域也越來越廣泛?；钚苑勰┗炷?Reactive Powder Concrete，簡稱RPC)是20世紀90年代法國學者Pierre Richard等[1]采用磨細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，同樣可廣泛的應用于各種領域。

1.3本文研究主要內(nèi)容

針對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際情況選用原材料配制活性粉末混凝土，通過對不同摻合料進行的試驗，考查對活性粉末混凝土流動度和強度的影響規(guī)律，進而優(yōu)化，提出活性粉末混凝土配合比設計方法。

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

2試驗

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)過復雜的水化反應，由可塑性的混凝土漿體反應生成堅實的水泥石。配制活性粉末混凝土時，水泥的選用非常重要。本文試驗選用的是冀東水泥廠生產(chǎn)的強度等級為P.O42.5的硅酸鹽水泥：3天抗壓強度為29.8MPa，3天抗折強度為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方面作用[2-4]：

填充效應；火山灰效應；孔隙溶液化學反應。

2.1.4粉煤灰

本文所用粉煤灰為陡河Ⅰ級粉煤灰，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實驗設備和試驗方法

2.2.1實驗設備

a) FZ-31A型雷氏沸煮箱

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

b) FBY-40A型標準恒溫恒濕養(yǎng)護箱

本試驗中，試塊的標準養(yǎng)護是在FBY-40A型標準恒溫恒濕養(yǎng)護箱中完成的，溫度20±1℃，濕度大于95％。

c) 振動臺

本試驗中采用的振動臺規(guī)格：1000mm×1000mm，電動機功率1.1kw，振動頻率2860次/分，振幅0.3mm～0.6mm，最大載重量250g，重量100kg。

ZBSX-92A型震擊式標準振擺儀

砂標準篩

砂標準篩的孔徑有：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

由中國建材科學院水泥所設計，是國家標準“水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)GB/T7671-1999”規(guī)定的統(tǒng)一設備，適用于水泥膠砂試件制備時的攪拌，并可用于美國標準、日本標準進行水泥試驗和凈漿膠砂的攪拌。

TYB-2000B型壓力試驗機試驗機級別CLASS1級

圖2.1TYB-2000B型壓力試驗機

圖2.2混凝土試模

TYB-300型壓力試驗機 試驗機級別CLASS1級

水泥膠砂三聯(lián)試模 40mm×40mm×160mm

混凝土試模 70mm×70mm×70mm

ACS-6電子計價秤

本試驗中物料稱量儀器，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

本試驗中試塊養(yǎng)護箱，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)護小箱；2)外保溫大箱；3)泡沫保溫層；4)內(nèi)養(yǎng)護小箱蓋；5)外保溫大箱蓋。

自制恒溫箱介紹：內(nèi)養(yǎng)護小箱內(nèi)放入養(yǎng)護溫度熱水，蓋上內(nèi)養(yǎng)護小箱蓋，在內(nèi)養(yǎng)護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試驗方法

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

2.3試件的制作與養(yǎng)護

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臺上振搗成型，尺寸為70mm×70mm×70mm的立方體。在成型時，先放入一半的拌合料，插倒數(shù)次后，開啟振動臺振動1min；填滿試模插倒數(shù)次，振動5min后，停止振動臺，用刮平尺刮去其高出試模的混凝土拌合物并抹平，然后對試件進行編號。

試件的養(yǎng)護

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

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

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

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

3試驗結(jié)果分析

3.1單摻硅粉和雙摻硅粉和粉煤灰對混凝土抗壓強度的影響

3.1.1硅粉對混凝土抗壓強度的影響

3.1.1.1硅粉的改性機理和作用

硅粉的改性機理及作用：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：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)時間；減少水化熱溫升等等。

3.1.1.2硅粉對抗壓強度的影響

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

3.1.2粉煤灰對混凝土抗壓強度的影響

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

3.1.3單摻硅粉和雙摻硅粉和粉煤灰對混凝土抗壓強度的影響對比

在本次試驗中，其他條件相同的情況下，對單摻硅灰和雙摻硅灰和粉煤灰進行了比較，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抗壓強度對比如圖3.2：

圖3.2單摻硅灰與雙摻硅灰與粉煤灰抗壓強度對比

在本試驗中，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度總是大于雙摻硅灰與粉煤灰混凝土試塊的強度。

3.2水膠比對混凝土抗壓強度影響

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

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

圖3.3水膠比對抗壓強度影響

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孔的數(shù)量，使得混凝土孔隙率降低，密實度提高從而抗壓強度提高。但由于水膠比過低時可能影響膠凝材料的水化反應，使膠凝材料沒能充分的反應進而導致強度的降低。本試驗中最佳配合比為0.18。

結(jié)論

通過對本試驗的研究得出以下結(jié)論：

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

b)通過實驗對比研究得出，其條件相同情況下，水膠比為0.18時混凝土的強度最高。這是因為當水膠比過低時，會使得混凝土塌落度下降不易成型，在制模的過程中會使拌合物內(nèi)產(chǎn)生氣泡縫隙，致密度降低抗壓強度也降低；當水膠比增大時，會增加凝膠孔與毛細孔的數(shù)量，使得混凝土孔隙率升高，密實度降低從而抗壓強度也會降低。

參 考 文 獻

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．硅灰對活性粉末混凝土強度的作用機理研究．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摻料．建筑技術(shù)，1999，30(3)：160

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

第9篇：化學反應工程緒論范文

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，對膳食結(jié)構(gòu)的要求也越來越高，而大豆的營養(yǎng)價值很高，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，生物學價值接近肉類。氨基酸組成也與動物蛋白質(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?shù)牡鞍踪|(zhì)，動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可。并且，其在食品加工領域也有廣泛的應用前景，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充的運動員及高血脂、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，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、不良氣味等。因為大豆蛋白主要由7s和11s球蛋白組成，從而使得SPI的消化率和生物效價遠不及牛奶等動物蛋白質(zhì)：一般動物蛋白質(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，易為人體吸收和消化。同時還可以提高溶解度，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，不會引起酶變性失活，載體廉價易得，而且可反復使用，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，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。包埋法不需要化學修飾酶蛋白的氨基酸殘基，反應條件溫和，很少改變酶結(jié)構(gòu)[4]，應用最為廣泛。包埋法對大多數(shù)酶、粗酶制劑甚至完整的微生物細胞都適用，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、價格低廉、材料易得等特點，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)合的化學鍵不同，結(jié)合法可分為離子鍵結(jié)合法和共價鍵結(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，溫度和離子強度等條件下。用共價鍵結(jié)合法制備的固定化酶，結(jié)合很牢固，酶不會脫落，可以連續(xù)使用較長時間。但載體活化的操作復雜，比較麻煩，同時由于共價結(jié)合時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，可以長時間使用。但由于交聯(lián)反應條件較激烈，酶分子的多個基團被交聯(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：將含酶細胞在一定溫度下加熱處理一段時間，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，可以長時間使用。但由于交聯(lián)反應條件較激烈，酶分子的多個基團被交聯(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)點和缺點，必要時可以結(jié)合其中的不同種方法進行固定以取長補短，可以制備出酶活性高、機械強度又好的固定化酶或固定化菌體[6]。

1.2.2 固定化酶的應用

   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。因此已廣泛地應用于食品、醫(yī)藥、環(huán)境等領域。

(1) 固定化酶在食品方面的應用

固定化酶得到最早和最廣泛應用的領域是食品工業(yè)，目前已有幾十種酶應用于食品工業(yè)。據(jù)2000 年的統(tǒng)計，國際上所生產(chǎn)的酶總產(chǎn)量有近40%應用于食品工業(yè)的生產(chǎn)。而且應用的酶劑還在不斷增加。食品工業(yè)中應用的酶法生產(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胞在食品領域的應用越來越廣泛 [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)方面都有一定的應用。

(2) 固定化酶在醫(yī)藥方面的應用

固定化酶在醫(yī)藥方面的應用已經(jīng)越來越廣泛。固定化酶應用于醫(yī)學工業(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,并預期能在臨床上有廣泛的用。

(3) 固定化酶在環(huán)境方面的應用

廢水處理中，由于廢水組分復雜而且經(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，才能使有機物完全無機化和穩(wěn)定化。如德國將九種降解對硫磷農(nóng)藥的酶共價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) 固定化酶應用的展望

毋庸置疑，固定化酶已經(jīng)在多個方面都有了廣泛的應用，而且仍有很多尚在研究過程中。不過，有一點是可以明確地：隨著固定化技術(shù)的發(fā)展, 將會有更多的固定化酶應用于生產(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產(chǎn)生對人體有害的致癌物——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、可反復多次使用等優(yōu)點，因而受到越來越廣泛的重視和應用。目前世界各國都在不斷研究這一領域。

2.實驗部分

2.1 材料和準備工作

2.1.1 實驗材料與儀器設備

(1) 主要實驗材料

木瓜蛋白酶（BR）：  江蘇天錫天達酶制劑有限公司

    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)藥上海化學試劑公司

    無水乙醇（AR）：    安徽安特生物化學有限公司

    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) 主要實驗設備

SW-CJ-1B型單人單面凈化工作臺：    蘇州凈化設備有限公司

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

DHZ-DA型搖床：                   太倉實驗設備廠

HZ-9210K型搖床：                 太倉市科教器材廠華利達實驗設備公司

    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：               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標準溶液的配制及標定

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

 

b. 標定：用草酸標定

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”。

用洗凈且已用標準草酸溶液潤洗過三遍的移液管準確量取20.00mL標準草酸溶液，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，開始時，滴定速度可快一點，當接近終點，粉紅色消失較慢時，開始逐滴加入堿液，每加入一滴都應搖勻,觀察紅色是否消失，決定是否再滴加，最后應控制加入半滴堿液,并用洗瓶沖洗錐瓶內(nèi)壁,搖勻,30s內(nèi)粉紅色不消失,即認為已達終點,記下滴定管液面的位置。

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

2.2 實驗方法

2.2.1 酶的固定化方法

本實驗采用海藻酸鈉包埋法。

用天平準確稱取一定量的海藻酸鈉于100mL水中，再準確稱取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中在紫外燈的照射下滅菌15min，再用天平準確稱取一定量的酶，在凈化工作臺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，不攪勻會導致酶的分布不均勻，而且會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溶液中進行凝膠化反應，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。皮管中間連一段玻璃管，以便運行過程中觀察循環(huán)是否正常，而且留一個取樣口，平時用夾子夾住以維持無菌狀態(tài)。此固定床下口為進口，上口為出口，如圖1 所示。固定床在使用前要在凈化工作臺紫外線殺菌15min,裝固定化酶過程中，手及皮管要用75%的乙醇殺菌。

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：用過量的中性甲醛與氨基酸反應，可游離出氫離子，然后用NaOH滴定，從消耗的堿量可以計算出氨基氮的含量。

(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，用標定好的NaOH標準溶液滴定至剛顯微紅色（與未滴定的一瓶對照），所耗用的NaOH標準溶液毫升數(shù)即總酸滴定數(shù)。然后吸取甲醛10.00mL加入其中，搖勻，馬上再用標定好的NaOH標準溶液滴定至粉紅色（顏色與第一次相比，紅色更深），記下加入甲醛后所耗的NaOH標準溶液毫升數(shù)（V），同時做空白實驗，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標準溶液毫升數(shù)（V1）。

(2) 游離氨基氮計算：

      氨基酸氮（g/100mL）=

式中V——加入甲醛后所耗用的已標定好的NaOH標準溶液毫升數(shù)

           V1——空白滴定所耗用的已標定好的NaOH標準溶液毫升數(shù)

           N——所用標定好的NaOH標準溶液的當量濃度

           0.014——氮的毫克當量

           10——吸取樣品水解液10.00mL

2.2.4 實驗流程

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小時測游離氨基值

3. 結(jié)果與討論

3.1 NaOH標準溶液的濃度

經(jīng)過3次標定，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%，進行對比實驗，實驗結(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。因為酶固定化后，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得水解效果要好得多，并比固定化酶早12h到達峰值。

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 單因素實驗確定最佳固定化條件

3.4.1 海藻酸鈉濃度對酶固定化的影響

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

取底物濃度（大豆：水）為1：7，固定化時間為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%，進行單因素實驗，實驗結(jié)果如表1和圖5所示。

表1 不同海藻酸鈉濃度對酶固定化效果的影響

海藻酸鈉濃度 凝膠珠強弱 凝膠珠形狀 使用時間 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，可以達到較高水平，但是其可使用時間稍短，不利于固定化酶的反復使用，如2%濃度下，游離氨基峰值要高于3%濃度，這可能是因為在酶促反應期間底物和產(chǎn)物易通過凝珠微孔，反應速度較快。但其可是使用時間太少；海藻酸鈉濃度過高，使用時間可以達到比較理想的狀態(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；而且當海藻酸鈉濃度為4.0%時，由于溶液粘度較高，固定化時不易成球。當海藻酸鈉濃度為3.0%時，雖然游離氨基的峰值有少許的降低，但是其可利用時間可達25d，符合反復使用的特性，凝珠的機械強度適宜，反應速度也較快。

3.4.2 固定化時間對酶固定化的影響

海藻酸鈉的固定化過程是一個化學反應過程：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，而置換反應是需要一定時間的。不同固定化時間對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%，固定化時間分別為2h、2.5h、3h，進行單因素實驗，實驗結(jié)果如表2和圖6所示。

表2 不同固定化時間下水解大豆蛋白的峰值

固定化時間 游離氨基峰值（g/100mL）

2h 0.107

2.5h 0.119

3h 0.088

 

圖6 不同固定化時間下水解效果

由表2和圖6可以看出，固定化時間較短時，固定化酶的活性較低；固定化時間2.5h時效果最好，游離氨基峰值可達0.119g/100mL；當固定化時間繼續(xù)增加，固定化酶的活性又降低，這主要是因為固定化時間較長，交聯(lián)程度高，高分子鏈結(jié)較致密，底物擴散阻力增加，固定化酶活性降低[13]。

3.4.3 固定化酶濃度對水解效果的影響

固定化酶量直接關系到固定化酶的活性。酶液濃度越高，反應所需時間越短，反應速度越快。取底物濃度（大豆：水）為1：7，固定化時間為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%進行固定化后，進行單因素實驗，測定固定化酶的活性，實驗結(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，隨著酶液量的增加，酶的活性有所提高。當酶液量與海藻酸鈉用量比從0.5%增加到1%時，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 底物濃度對水解效果的影響

不同底物濃度對固定化酶水解大豆蛋白液效果有重要的影響。取固定化時間為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，進行單因素實驗，實驗結(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，當大豆蛋白稀釋較小時，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］；而當大豆蛋白稀釋較大時，底物濃度過低，底物中含有大量的水，在不斷的使用中，固定化凝膠珠會吸水脹破，影響固定化酶的使用時間。由圖可知：大豆：水=1：7時水解效果最好。

3.5 固定化酶在固定床與搖床中的比較實驗

取最適固定化時間為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，其比較實驗結(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水解效果的影響

 使用時間（d） 嗅覺 游離氨基峰值（g/100mL）

固定床 〉40 輕微異味 0.122

搖床 25 強烈異味

0.118

從表5中可知，固定化酶在搖床和固定床中對水解效果的影響有一定影響:對游離氨基峰值影響不大，但在使用時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使用的時間大大高于在搖床中，這主要是因為搖床的不斷搖動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間以后破裂，導致仍具剩余活性的酶不能實現(xiàn)再利用，減少了固定化酶重復使用次數(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，因反應時間較長，反應溫度為50 oC，比較適合一些菌種的生長。實驗過程中，固定床取樣是從事先設計好的取樣口取樣的，不易染菌；而從搖床中的錐形瓶中取樣測量時，雖然在凈化工作臺中進行，手與相關器皿也都用75%乙醇殺菌，但其染菌的概率仍然大大高于在固定床中。

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，這主要是因為在搖床中，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。這主要是因為，在多次取樣測量游離氨基以后，搖床中染菌造成的。細菌消耗了一部份產(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 實驗中注意點

(1) 滴定完畢后,尖嘴外不應留有液滴, 尖嘴內(nèi)不應留有氣泡。

 (2) 由于空氣中CO2影響，已達終點的溶液放久后仍會褪色，這并不說明中和反應沒有

完全，而是因為溶液中的NaOH與空氣中的CO2反應成中性的Na2CO3，從而使溶液成中性而褪色。

(3) 因本實驗過程需要3-4d，并且反應溫度為50OC，大豆蛋白液極易染菌變質(zhì)，所以實驗中的各步驟都盡量應在凈化工作臺中進行，如取樣測值等操作。

(4) 本次實驗中取樣測值的次數(shù)較多，所以應盡量減少取樣對水解反應的影響，應采取的措施：減少取樣次數(shù)，或者以相同的比例增加反應所需的各溶液量。

4.總結(jié)與展望

4.1 總結(jié)

經(jīng)過這段時間的實驗，我學到了很多知識與技能。通過查閱文獻，我鞏固了文獻檢索的方法，進一步學習了固定化酶的研究進展、應用、優(yōu)點和水解蛋白的相關知識，還探索了固定床在固定化酶水解植物蛋白方面應用的可能性。而實驗中，我更將理論知識應用到實際中去，提高了動手能力：學會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，并在導師的指導下，參與固定床的自制和安裝。

經(jīng)過實驗，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)基礎上，進行在固定床與搖床條件下的對比實驗，得出：在固定床中，固定化酶使用次數(shù)和時間方面有很大的改善，從而使得酶的利用率更高；而且實現(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、自動化生產(chǎn)。

由于客觀條件所限制和關于固定化酶在固定床中水解植物蛋白的研究寥寥無幾，本實驗尚有諸多不足之處，比如:蛋白水解液仍有染菌幾率，對實驗有些許影響；實驗中所用的自制固定床比較容易堵塞，且會發(fā)生泄漏現(xiàn)象，從而要經(jīng)常檢查；因時間緊迫，酶的固定化條件除了本實驗所研究的4個參數(shù)外，還有pH、溫度等因素的影響沒有研究，而是經(jīng)過查詢相關文獻取最佳參數(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用方面的主力軍?？梢灶A期,今后最引人注目的進展將會是優(yōu)良菌株固定化技術(shù)和連續(xù)反應器的巧妙結(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。王克明教授在百忙之中，仍對我們的實驗進行細心的指導，多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。王老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給予我終生受益之道。在此，學生謹向?qū)煴硎局孕牡母兄x！

其次，我要感謝生化學院的全體老師和學校，是你們讓我在大學的四年里，不但學到了知識，更學會了做人；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。在我迷茫時，你們鼓勵我；在我困難時，你們幫助我。并在實驗過程中不斷地對我伸出援助之手。

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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