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前言:
簡要的說,物質發生化學變化的反應過程為化學過程,而化學工程則是研究化學工業和其他過程工業生產中有關化學過程以及物理過程的一般原理、規律。這些工業不僅僅包括了傳統化工制造,同時也包括了現代化工制造,像向生物工程、生物制藥以及以及相關的納米技術等。化學工藝是以化學方法以化學方法、改變物質組成與組織結構合成新物質為主的一種生產過程與技術。而化學工程與工藝就是一種優化產品加工、生產的過程。在化學工程領域之內與之相關聯的行業特別多,同時也與許多現代高新科技領域具有一定程度上的相互影響作用,在很大程度上推動著我國科技的發展、進步,增強了我國的綜合國力。
1.化學工程與工藝對環境保護的意義
現階段,“綠色”這一詞匯已經逐漸被人們所熟悉,而環保也逐漸成為了人們普遍所追求的一種生活方式以及生活態度。實現環保節能這一生活方式、生活理念重要途徑之一便是對化學工程與工藝的研究。化學工程與工藝相對程度上而言是一門比較具有顯著工業特色的學科,其所研究的范圍相對程度上也比較廣,同時應用范圍也特別寬。對于化學工程與工藝的研究,一方面需要降低污染、節約資源,另一方面需要實現人類利益的最大化。據調查數據顯示,很多國內外的企業都在進行一些與綠色環保方面的相關研究。
2.相關新興化學工程與工藝的技術研究
2.1綠色化學工程
綠色工程即無污染、無化學、無害物質。綠色化學就是研究、利用原理在一定程度上在化學產品的設計、開發以及加工生產過程中盡量減少、消除會對人類健康以及環境的影響的一門科學。因此,在一定程度上盡可能的運用化學工程與工藝去減少一些有害的原料、催化劑的產生與使用,盡可能的從根本上阻隔污染源的產生。綠色化學的主要作用就是從源頭上對污染物進行有效的減少或者消除,同時可以利用綠色化學生產出來一些對環境的保護有利的材料,然后經過回收廢物進行循環利用,在最大限度上保證化學工程與工藝的“綠色化”。
2.2化學工程與工藝的分離過程
在現代社會,蒸餾法是最主要也是用的最多的一種分離工程方法。相對而言,我國在蒸餾分離工程方法方面的研究已經有了相對程度上相比較豐富的理論依據以及實踐經驗,但是在很多方面依舊需要進行完善。現階段,有許多國家的科學家認為膜分離技術(就是吸附分離——運用一些氣體的干燥、廢水等污染物的處理等等)是現在最具有發展潛力的一項分離工程技術。它具有節能、高效以及易于清理等特點,但是同時它也具有一些問題需要去防治、改善。
2.3超臨界流體(SupercriticalFluid,SCF)
超臨界流體是一種溫度還有壓力,都在臨界點之上的無氣體液體的相界面。最近幾年,超臨界水氧化法(SCWO)在環境治療以及保護方面的應用、研究在相對程度上較多,而在化學工程與工藝方面相對研究比較少,依舊處于研究實驗期。
2.4提高反應選擇
化工生產過程的重要組成之一是化學反應,原料由反應得到產物,因此,便可以選擇相對程度上更為合理的反應途徑去實現提高生產效率以及產品質量的效果。影響化學反應的因素有很多,像反應溫度、反應條件以及反應時間等。比如在氧化反應過程中往往會產生大量的熱,因此原料就會因為受熱而發生質變,進而導致產品的質量降低。
3.總結
現階段,世界不僅面臨著資源的短缺的問題,同時也面臨著能源短缺的問題,全球國家都認為社會經濟的發展需要建立在綠色環保的基礎上,提出了資源的節約以及保護環境的要求。因此,這在一定程度上就要求在化學工程和工藝的配合上要緊密,發展上應該實現協同性發展。就這一方面,我國實現了可持續發展理念和化學工程工藝的融合,這樣,將化學工程和工藝技術相關的聯系在一起,重視其發展的綠色化,推動了傳統的化學工藝和工程的發展,降低了其發展給環境帶來的壓力,實現了資源的節約,環境污染的降低,綜上所述,開發新的能源對我國未來化學工程與工藝的發展是極為重要的一條道路,同時也是增強我國綜合國力的一條道路。
參考文獻
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本期雜志,小編邀請了三位就讀于天津大學工學院的同學,為大家現身說法。
化學工程與工藝專業 王文毅
上了大學之后,每當我和高中同學說起自己專業是化工時,幾乎都被誤解為化學,這時,我常常會用做菜的例子來解釋兩者的差別。如果把做菜比作做實驗,那么化學專業研究的是什么食材搭配什么食材才好吃,或者說多少食材A搭配多少食材B才好吃,它研究的是“為什么”(Why)。而化工專業研究的是這次做的是這個味道,下次如何能做出相同的味道。這次在家用小鍋做兩三個人量味道很好,下次在食堂用大鍋做幾十個人的分量如何能夠保持同樣的味道。總之,化工研究的是“怎么辦”(How)。從一個角度來說,化學是在實驗室中用試管做實驗探索。化工則是用比一間屋子還大的容器來實驗。它研究的是在安全、環保、穩定和節能的條件下得到最大產量。
我們專業課程十分繁重,除了必修的化學類課程外,化工流體流動與傳熱、化工傳質與分離過程、化工熱力學、化學反應工程、化工設計等成了我們的專業課,這些課都是在推導公式,要求數學和物理知識。為實驗課打下基礎。
對我影響最大的是化工設計這堂課,課堂上老師不僅傳授知識,同時也給我們講解許多實際問題。如今,國內許多化工廠的工藝要么是國外已經淘汰的,要么是花了重金從國外買的新工藝,自己的技術很少。比如,我國每年用于從國外進口芯片的外匯甚至高于石油進口。但我國的汽車工業發展并未達到預期。化學工程師的匱乏就是原因之一。
老師提到,我們的化工廠之所以常常伴隨著污染,一部分原因是有的地方只圖眼前的經濟利益忽視長遠的環境利益,不注重或者根本就不治理污染造成的,另一部分原因就在技術上。這也是我們化工人應當注意的地方,治理污染常常需要花很多錢,我們如果能研發出成本很低的治污技術,或者說研發出整個生產過程中,只產生一點或者根本不產生污染物的生產工藝,那么人類的生存環境將會好很多。化工雖然會產生污染,但處理污染,還是得靠化工。老師的講課讓我情緒高漲,也找到了自己的奮斗方向。國內的化工存在技術落后、污染重的情況,因此我們化工人任重而道遠,國內哪兒有不足,我們今后就朝改進它的方向奮斗。
我們的專業最有趣的,是實驗課。我們的實驗課程很多,能夠給同學們提供足夠的機會鍛煉自己的動手能力。實驗過程中我們看到了有趣的化學現象,進一步提升了對化學的興趣。學院有許多優秀的導師,我們可以在大二之后進入課題組,參與科研。這些都調動了我的積極性。
大三、大四學年,我們分別設計了換熱器和精餾塔,之前學習的那些枯燥的公式和規則,此刻突然變得有用起來。同時,理論課也遠比前兩學年少,我們有時間做自己感興趣的事了。在大三學年末,我與同學組隊參加了全國化工設計大賽,比賽中,我們要設計從生產到防污的全套工藝流程。設計常見的設備同時考慮它們的布置,同時設計自動化控制方案,還得為工廠選址以及做經濟核算。我們不僅運用了所學的知識,還學習了有趣的三維畫圖軟件。大大豐富了知識結構。在這個過程中,我們請到了學校里有工程經驗的教授做指導老師,并且,我們還得到了國內最好的精餾技術老師的指導。這次比賽收獲很大,我們綜合運用了所學的課本上的知識,還從老師那兒學到了實際的工程經驗。更讓人難忘的是,幾個志同道合的同學聚在一起為同一個目標奮斗的歷程。同時,可喜的是,這個比賽中我們的指導老師,現在成了我的研究生導師。
現在我們已經大四,我的同學中有的簽約了寶潔之類的日化行業,有的選擇進石化等企業,還有的選擇出國深造,而我保送了本校本專業的研究生。我希望繼續深造,豐富自己的理論知識,努力從老師那兒學得實際經驗。
過程裝備與控制工程專業 劉芃宏
經歷了驚心動魄萬分緊張的高考之后,根據估計的分數和我的興趣愛好,我決定填報工科專業為自己的第一志愿。可是當我拿起填報志愿指導書時,各式各樣的專業名稱讓我眼花繚亂。在基本了解各專業的概要介紹后,我填寫了六個志愿專業,最后又因為調劑的原因,我誤打誤撞成為一名過程裝備與控制工程的學子。
一踏入校門,系主任和老師們就為我們進行了詳盡的專業介紹。廣為人知的是,工程科學分為機械工程、化學工程、材料工程、信息工程、控制工程、能源工程、建筑與土木工程、水利工程、電氣工程幾大下屬分支學科。過程裝備與控制工程是工程科學的一個分支,但嚴格地講,它又不能完全歸屬于傳統意義上對工程科學的分支。它是在多個大學科發展的基礎上交叉、融合而出現的新興學科分支,也是生產需求牽引、工程科技發展的必然產物。因此,過程裝備與控制工程具有強大的生命力和廣闊的發展前景。
過控專業的前身叫做化工機械,顧名思義,它是化工和機械的結合產物。天津大學等一些化工比較強勢的高校將過控專業劃歸在化工學院,而山東大學、東北石油大學等則將過控專業劃歸在機械學院,這和學校的定位有關。1998年開始,教育部根據發展要求將專業更名為過程裝備與控制工程,是充分考慮到自動化控制在化工過程中的應用而更名的。
至此,過控專業主要研究加工制造流程性材料的由過程單元設備和機泵群通過管路、閥等連成的機電儀監控一體化的連續性復雜系統的定位進一步明確。
作為一個綜合性的交叉專業,這些特點決定了過控專業的課業負擔也是比較重的,比如我們要學習基礎的高等數學、線性代數、概率論與數理統計、普通物理、普通化學,有專業基礎的理論力學、材料力學、化工原理、機械設計、控制工程基礎等,也有專業核心的工程材料、過程裝備控制工程、化工流體機械、化工設備設計、現代化工設備制造技術和壓力容器安全管理以及許許多多的基礎課和專業實驗。
剛開始學習基礎理論課程時,是比較枯燥的,我也覺得毫無目的性,只是為了學習而學習。可是隨著年級的增長和專業課程的學習,我發現大多數公式的推導和應用條件都與基礎的數學和物理有關,所以按部就班的學習是有必要的。總而言之,我們既要學習機械工程類專業的知識,也要學習化學工程類專業的知識,還要學習本專業獨特的知識內容。在這一過程中還要不自覺地學習和應用自動化控制、焊接和防腐等專業的內容。我們的確是走在一條交叉學科的康莊大道上。
學即有所用,正是因為過控專業的同學們掌握了許多方面的知識,所以我們有很多的用武之地。
許多年前。剛從蘇聯引進這一專業時,本專業畢業生們被企業戲稱為“萬金油”。這也從另一個側面說明了我們的應用范圍之廣。在化工企業的生產過程中。不論發生什么條件的反應,設備都是首先要考慮的問題,沒有設備的支持,再好的工藝都是紙上談兵。
近些年來。實現大型煉油設備的設計、制造成為關鍵。農業是一國之本。而化肥的生產過程與設備也是過控專業的重要研究方向。傳統的煤化工,新興的生物質能、核能都對過程裝備與控制工程提出了更高的要求。
廣泛的應用領域決定了過控專業的良好就業情況。在最新出爐的《麥可思2012大學生就業藍皮書》中,我們過控專業的就業率高居前列。常見的石油、化工、冶金、重工、發電(火力發電/核電)、制藥、食品、橡膠制品等企業,自然是一部分同學的好去處。而一些地區的特種設備檢驗所,管道運輸部門,設計院也需要過控專業的學生。在一些航天、海船等方面的科研院所也有我們過控學長學姐們的身影。就這樣,一批批的過控學子們斗志昂揚。去擁抱屬于他們自己也屬于過控專業的美好未來。
制藥工程專業 譚清杰
經過了高考的洗禮,我們的人生又面臨著一個新的起點。我想,得知自己的高考成績后,大家會紛紛對報什么專業,哪個專業好和學的專業畢業后如何就業等問題感到迷茫。接到錄取通知書后,我才得知自己被化工學院的制藥工程專業錄取。我當時對制藥工程這個專業完全不知道。非常擔心以后學了這個專業怎么就業,我自己能學會這些東西嗎。就這樣懷揣著這些疑問我上了大學。
我現在是一名大四學生。經過這三年專業課的培養,我從一個門外漢到變得非常喜愛我的專業,以身為一名制藥人而驕傲。制藥工程專業是一個新型交叉學科,作為化工學院的制藥工程,我們專業偏向于工程,它是奠定在化學、藥學、生物技術和工程學基礎上的一門工程技術學科。制藥業并不是大家所理解的那樣研究藥物的藥理藥效,而是致力于解決藥品生產過程中的工程技術問題和實施藥品生產質量管理規范(GMP),實現藥品的規模化生產和規范化管理。
剛開始步入大學,我很不適應大學的學習模式,大學里很隨意,學習完全靠自己,我對要學習的專業也是一頭霧水,由于我們專業的特殊性,我們從大一開始就接觸雙語教學。我們所上的物理化學、化工流體流動與傳熱、化工傳質與分離工程、藥物化學等課程都是雙語教學,老師的PPT都是英文,這就要求我們學生課下多花時間復習老師課上所講的內容。我們經常是既買中文教材又買英文教材。兩份教材同時看有助于我們理解。
對所要學習的基礎課程。我在開始的時候也很頭疼,特別是高等數學,它里面的概念和高中時所接觸的概念大相徑庭。我記得當時我除了上課認真聽老師所講的課,記好筆記,課下還經常和老師、同學探討問題。總之,對于大學的學習我們要有一顆不斷進取的心。對于自己不懂的問題,一定要自己積極主動去問老師、同學,不要像高中那樣指望著老師主動給你講,畢竟大學里的老師都比較忙,還有自己的科研項目。
大一、大二階段,我們主要學習一些基礎課程,學習了許多關于化學方面的知識,如有機化學、無機化學、分析化學、物理化學、生物化學等,大三的時候我們開始涉及專業課。我們是一個以工程為主的專業。制藥工程設立在化工學院的目的就是要解決工程實際問題,不在于探究藥物在體內的作用,而是要研究如何將藥品生產實現工業化,因此我們接觸到的專業課程是化工流體流動與傳熱、化工傳質與分離工程、藥品生產質量管理工程、制藥分離工程、制藥工藝學、制藥設備與工程設計,這些課程都是與工程實際密切結合的。而我們知道實際藥廠的生產都是由一個個化工單元操作有機地結合在一起的,我們制藥工程是在傳統化工單元操作的基礎上發展深化的學科。
我們學校的制藥工程專業在本科生階段并不區分方向,在研究生階段分為化學制藥、生物制藥、中藥制藥以及藥物制劑方向。專業的就業情況也很樂觀。對于本科生而言,可以從事藥品檢測與分析方面的工作,也可以從事醫藥代表的工作。但是隨著社會的不斷發展,對于人才的要求不斷提高,以至于制藥專業在本科就業的人數并不多,大部分都選擇讀研繼續深造,還有少部分人選擇出國深造。以我們系為例,全系一共58人,每年大約能保研11人,而這58人中大約有4-5名同學選擇出國,工作同學大約有10個左右,剩下的同學就是考研。研究生畢業后是可以進入藥物研發部門、進入工程設計公司、從事藥品質量保證等工作。
從茫然不知到投身制藥工程專業,我覺得自己是一個幸運兒,從對制藥專業的一無所知到愛上這個專業,我以身為一名制藥人而自豪!
問題1:報考化工類專業對身體有沒有要求?
答案:化工類專業對眼睛有一定的要求,色弱和色盲不能報考。因為化學做實驗時要經常分辨試劑的顏色,以鑒定成分和純度。
問題2:化工類專業是否適合女生報考?
回答:一般的化工院系,男女比例差不多在2:1。當然,在就業的時候,由于某些崗位的特殊要求,使男生的需求量要遠遠要高于女生,導致女生在就業中產生一定的壓力,但也并不是太大的難題。
問題3:化工行業的就業環境據說比較差。而且不安全?
回答:近幾年化工行業的工作環境已經得到了很大的改善。一方面是國家對企業的嚴格要求,凡是不達標的企業實行一票否決:另外目前絕大多數企業從經營的角度選擇新工藝,嚴格管理與控制。以達到最佳的經濟效益和降低成本的目的。事實上,人們聽到的化工廠的危險事故,往往是由于違章操作導致的,如果完全按照規章制度來實施,事故發生的幾率很小。
南京工業大學具有百年辦學歷史,是一所以工為主的多科性大學,于2001年由原南京化工大學與原南京建筑工程學院合并組建而成,是江蘇省政府與住房和城鄉建設部共建高校,江蘇省重點建設高校,江蘇省綜合改革試點高校,江蘇省人才強校試點高校,教育部首批卓越工程師培養計劃試點和專業學位研究生教育綜合改革試點高校,國家首批“2011計劃”牽頭高校。
學校擁有模范馬路校區(由丁家橋和虹橋組成)和江浦校區,總占地面積4000余畝。學校共有學院(部)26個,國家一級重點學科1個,江蘇省一級學科國家重點學科培育建設點1個,江蘇高校國家重點學科培育建設點2個,江蘇省優勢學科4項,博士后科研流動站6個,一級學科博士學位授予點6個,二級學科博士學位授予點35個,一級學科碩士學位授予點20個,二級學科碩士學位授予點107個,本科專業(含方向)80個,跨工、理、管、經、文、法、哲、醫8個學科門類。具有留學生招生資格和教授審定權。2012年,學校各類學生3萬余人。
本科生專業
“十一五”國家特色專業
生物工程,安全工程,化學工程與工藝,計算機科學與技術,土木工程,過程裝備與控制工程,冶金工程,材料科學與工程,無機非金屬材料工程,高分子材料與工程,金屬材料工程,復合材料與工程。
江蘇省品牌專業
化學工程與工藝,無機非金屬材料工程,過程裝備與控制工程,生物工程,勘查技術與工程,安全工程,制藥工程,建筑環境與設備工程。
江蘇省特色專業
自動化,建筑學,土木工程,工程管理,應用化學,機械工程及自動化,計算機科學與技術,給排水科學與工程,城市規劃,環境工程。
一、課程教學內容安排
生物工程的內容十分豐富,有限的課時內不能面面俱到地進行較為深入的講授。因此,教師在教學內容的安排上,既要保證突出重點內容,又要兼顧知識內容的全面性。此外,還需要引入一些學科前沿成果,以跟蹤迅速發展的生物技術的進步。我們對于課程教學內容的安排,特別注意了以下幾個問題。
1.組建課程模塊,合理安排教學內容。以生物技術的應用發展為導向,將本課程的教學內容劃分成三部分:①緒論,介紹生物工程沿革及前沿。②生物技術基礎,詳細講述基因重組技術、蛋白質和酶工程、細胞工程的基本原理,技術路線及特點,旨在幫助學生建立牢固的理論基礎、掌握相關技術的應用方法。③生物技術的工程化應用及發展,重點介紹發酵工程、生物醫藥工程和環境生物工程,通過多個與人類生存和發展密切相關的案例的教學,培養學生綜合知識的能力、融匯創新的能力。
2.讓學生了解生物工程學科的全貌。課程的緒論部分分別從生物工程的沿革、生物工程的原理及特點、生物技術的應用及前沿發展、生物技術及其產業所發揮的巨大的社會和經濟影響力等角度進行講授,幫助學生標繪出一副生物工程的全貌圖:從基礎理論的研究突破、生物技術的應用發展、到滲透至各國民經濟主要領域中產生的巨大影響,期間產生的反作用又促進生物學基礎理論的研究突破。這個過程周而復始地推動著社會的變革與進步。
3.寬泛基礎知識面,強調理論聯系實際。生物工程是一個具有豐富學術內容的領域,而本課程課時有限,不能詳盡地涉獵各個知識點,因此,如何設置課程內容就成了影響教學效果的主要因素。本課程對基礎知識的教授強調的是“寬泛”而非“深入”,要求課程設置的基礎知識教學能夠滿足學生理解生物技術的基本原理即可,而對于生物技術的實踐應用則給予了重點關注。課程堅持理論聯系實際,運用綜合性案例,讓學生了解從基本原理出發到實踐應用的過程,學習綜合應用所學知識解決問題的方法,培養科學思維方式。
4.以生物技術的應用為導向設置教學內容,跟蹤學科前沿。在對課程的基本原理講授后,根據學生的工程專業教育背景和將來作為社會工作者的特點,我們引導學生學習工程化應用方法,這是更為重要的教學環節。這部分教學內容占據了整個教學內容的相當大的比重。如,微生物發酵工程、細胞培養技術使生物技術產品實現產業化;生物醫藥工程中集中了生物技術研究的前沿方向和熱點,各種生物技術在此融合;環境生物工程致力于建立人類與環境的和諧關系,以實現社會的可持續發展。本課程分別選擇這些領域中的主要內容作為重點講授部分,如轉基因動物制藥、單克隆抗體技術應用、固定化酶技術及酶法分析、環境污染的生物治理等,安排了較多的教學時間,以使學生更好地了解生物技術的新進展。
二、教學方法探討
生物工程學是生命科學與工程技術結合所形成的一門綜合性學科,基于研究對象(核酸、蛋白質)及層次(分子、細胞、個體)不同構建了不同的生物技術分支領域,同時基于應用領域的不同也形成了各自富有特點的應用技術,如生物醫藥領域中蛋白類藥物的生物構建和生產、環境治理與保護中微生物的生物轉化過程技術等。由于教學內容覆蓋面廣,為了提高教學效果,本課程在教學方法上進行了以下幾個方面的探索。
(一)以生物技術原理為主線貫穿教學活動
本課程的教學活動以生物工程的原理為主線展開,形成了基因工程、蛋白質和酶工程、細胞工程、發酵工程等章節,以使學生在較短的時間內掌握各種生物技術的原理和應用方法。同時,通過對生物技術應用較為深入的生物醫藥工程、環境生物工程等內容的安排,培養學生根據應用對象的特點和要求綜合應用所學理論知識的能力。
(二)理論聯系實際,引入案例教學
發酵工程是將生物技術產業化的重要環節,包含了從菌種培養到制備合格產品的過程。[5]菌種決定著發酵生產工藝方法,發酵工程中高產菌種常常是采用生物技術方法構建的。發酵過程調控是基于微生物的生命代謝過程,培養條件的變化可以影響代謝途徑。發酵產物的提取純化是依據待分離目標物質的特性及待分離目的產物和雜質之間物性的差異來進行的,是決定生產成本高低的關鍵因素。如果只是按照發酵工程的過程來講解技術基礎及過程應用技術,涉及知識點多,知識點之間的相關性較弱,這對于剛開始接受專業課程教育的本科三年級同學來說,接受起來有一定的難度。而以具體物質的發酵生產為例進行分析,更為形象化,也容易被學生理解和接受。授課時,我們以紅霉素的生產為例,分析了工程菌的構建方法與高密度發酵技術的應用,基于組分分離要求的分離純化工藝方法的建立等,并將自己多年科研的成果結合至授課內容中。僅就紅霉素的提取純化而言,工程菌的引入及發酵調控技術的成熟,使紅霉素發酵單位由原來的3000u/mL~5000u/mL大幅度提高至8000u/mL~10000u/mL,使得新分離技術的應用成為現實。目標產物的分離工藝由傳統的“板框過濾-溶劑萃取-經過中間體鹽的結晶純化”發展為“微濾膜過濾-(納濾膜濃縮)-層析分離-結晶純化”新的分離工藝。該工藝利用層析操作的高分離效率實現了活性組分紅霉素A與雜質組分紅霉素B、紅霉素C的分離;通過結晶過程中關鍵因素的調節,如結晶體系的組成及組成物的濃度變化、pH、溫度、攪拌等,實現對產品粒度和晶形的控制,從而獲得純度高、藥理活性強的產品。案例的分析過程加強了學生們的工程概念,如發酵產物的提取往往會涉及結構相似組分的分離,其分離方法的選擇需兼顧分離效率高、分離條件溫和的要求;微生物發酵是純種培養過程,工程設備必須滿足無菌操作的基本要求,發酵罐需要具備良好的混合能力,較高的傳質、傳熱速率,且不能對菌體產生剪切破化;藥物的晶形和粒度與藥物的生理活性相關,現代藥物質量控制指標除了純度和雜質含量要求外,還有晶體的晶形粒度等結構指標要求;發酵產品的經濟成本和社會成本概念等等。實現一個抗生素藥物的現代化工業生產需要融合現代基因工程、細胞工程、化學工程的知識。
(三)課堂講授與專題案例的調研相結合
本課程通過典型實例的剖析,加強了學生對基本原理的理解,并傳授了生物技術的應用方法。我們時時跟蹤生物技術領域的發展,對授課案例進行更新,以使教學內容緊密聯系生物工程的新發展、新成果,體現該領域新技術、新水平,使學生感受到科學技術發展的巨大魅力,激發學習熱情。但是,本課程的教學課時有限,課堂上不可能對生物技術各領域均充分展開。為了彌補這一局限,本課程在教學上設置了“專題調研+課堂談論”環節,把生物工程應用專題案例的調研工作,以作業形式布置給學生去完成,并通過課堂討論及提交論文的方式加以考查。[6]專題論文的完成及交流以小組為單位進行,教師組織學生組成學習小組,要求各學習小組在給定領域范圍內對感興趣的專題進行調研和論文的撰寫。教師在組織學習小組之時,就將學習小組兩兩結對,要求各小組在完成本組專題調研的同時,對結對小組的課題也進行相應調研,并作為主審方在課堂上對結對組的專題內容設置提問,引導課堂討論,而其他同學則可以對自己感興趣的專題自由發表觀點。
本課程要求,小論文要按照《華東理工大學學報》的稿件規范撰寫,這也是對本科生撰寫科學論文的訓練,是專業素質培養的一部分。這種“專題調研+課堂談論”教學模式,能讓學生自動參與多專題的調研學習,達到鞏固基礎知識、拓寬知識面、深化專業認知的目的,同時能夠較全面地訓練和檢驗學生專業文獻查閱、分析材料、歸納總結及思辨應對的能力。實踐表明,這樣的學習方式效果突出。學生李曉陽在聽課小結中寫道:“分組演講、課程論文,每小組七八個人,不僅可以讓我們自己動手獲取知識,鍛煉了動手能力,還能夠培養我們團結協作的能力。只有分工合作才能把這項工作做好。”學生閆天一在小結中寫道:“老師講到了我國生物發酵工業發展的現狀,雖然我國(抗生素)產量居世界之首,但生產效率比較低、產品附加值低、污染嚴重,主要以半成品(原料藥)為主,這些都深深觸動了我。在化學制藥領域,我們仍是以仿制藥為主。在21世紀,我想我們大學生的責任就是讓中國不僅是世界的工廠,也要成為研發的中心。”
三、結束語
關鍵詞:化工;工藝;化學工藝
前言
化學生產工藝是化學生產過程中一直處于開發狀態的技術,化工工藝的開發與發展在近年來更加火熱,主要原因在于化工生產常常造成一定范圍內的污染,附近居民的生活受到很大的影響,工廠附近水質也不斷地降低。這一系列化學工程造成的環境污染問題已經困擾人們很多年,也帶來了許多不便,當今社會越來越不接受這種狀況,對化學工廠、化學產品制造進行改革的聲音越來越大。隨著科技技術的不斷深化,越來越多的化學污染環境問題寫入了國家發展政策的大綱。解決環境問題、如何最有效地進行化工生產、如何提高化學品工業品的質量還有待商榷。目前大多數工廠尚未滿足對綠色生產的要求,提高化工生產處于臨界狀態。
1化工生產行業當前的形勢
1.1生產效率沒有達到應有的水平
生產效率在化學工業的進程中進步緩慢,在我國這是各個化工廠都有的缺點,特別是在化學反應中,狀態和機器不過關。例如在化肥生產過程中,生產機械的運作往往不能夠使反應臨界點達到預定的狀態。反應不充分,致使廢棄掉的氣體和廢棄掉的反應物大量地排放到空氣中。實驗過程中,資源的浪費是非常嚴重的。對反應完的原料的丟棄程度到了令人震驚的地步,許多人將仍然沒有充分反應寶貴的生產資源丟棄在周邊的生態系統中。其他失敗品、不合格品的丟棄率高的驚人,這造成了非常大的資源不充分利用,也沒有使生產達到想要的效果,在巨大的消費者群體面前,化學品的使用效率不高,因此化工產品的質量及數量還遠遠不能滿足人民生活的需要。
1.2生產過程沒有達到保護環境的效果
化學工業產生了嚴重的環境污染,統計表明,化學制品的廢物排放是主要的污染源。目前中國的化工生產的污染物嚴重超標,特別是重金屬的排放和未完全反應的實驗廢物的排放。這些化工廢棄物排放之后,各種污染物進入水中,水中生物的生活環境遭到破環,除此還降低了周邊土壤的肥沃度,大大降低周邊農產品的產量和質量,其次,這些化工廢棄物還污染了周圍的空氣,導致周邊的空氣質量大大降低。因此化工生產造成的污染是嚴重的,多層次的,化工產品生產向環保化生產刻不容緩。
1.3生產不連續性成為生產進度的掣肘
化學工程中,生產環節不連貫也是化工中的一大問題。生產環節不連貫的主要原因在于生產工人的技術不高、工廠的機器落后。一些工廠為了節省開支,忽略了對新型先進機器的引進,對生產工人的培訓也不到位,許多沒有熟練掌握機器的工人走上了工作崗位。生產環節不連貫致使整個工程的連續性不佳,工程的進度容易受到影響,尤其是當整個生產環節出現脫節的時候,生產的停頓不僅會影響已經產生的化學反應結果,而且對下一步的化學生產也造成了一些不必要的麻煩。同時,化工生產中生產時間是一個非常值得重視的問題,生產的停頓難免會造成生產時間的延長,從而對產品的交付和銷售產生不良的影響。因此,生產的不連續性是化工生產中一個亟待解決的問題。
2化工生產的工藝解析
2.1改善化工生產過程中化學反應的要求
在化學生產過程中,對反應條件和反應環境要進行改進。反應條件是化學生產中不可獲缺的一份子,為了生產更多有用的產品,減少生產的時間,不讓大量的廢物產生,反應條件是最首當其沖的考慮因素。在一個合適的環境中的化學反應可以達到最理想的效果。在化學生產中,不得不考慮的方面是加強化學生產過程中的反應條件。使用的催化劑和反應條件必須符合規定的標準,以確保有效的生產和減少化學生產過程中的廢物,變成真正的綠色生產。在隨后的反應條件的合理安排,也可以確保廢物不直接排入自然環境或有用的原材料的再利用,并保證化學生產的相對環境保護。
2.2完善當前對排污和化工流程的管理體系
當前化工企業的生產,不僅應該減少污染環境,而且還應該能夠提供對化工流程的處置方法和管理制度的規定。目前,有毒物質和重金屬,是絕對不允許直接進入自然環境中的。但是現在大部分工廠的廢水處理,許多工廠沒有通過合格的標準就將廢物排放在河流,甚至一些不負責任的工廠直接將生產原料傾瀉入河流當中,大大破壞了植物的生長環境,居民的生活也因此受到很大的影響。所以,我們目前看到的廢氣排放,都應進行適當處理后進行排放,廢水排放的化學技術是簡單的,尤其是運用基本化學反應原理,通過沉淀廢水中的重金屬,之后通過損壞的廢氣中的頂部和一個排氣在排氣系統中的設備可以將尾氣中有毒氣體和廢氣中的粉塵排放到空氣中進行過濾,得到符合國家標準經過一系列的處理,廢棄物由此就可不直接進入環境,并對環境造成不良的影響。
2.3讓化學生產工藝真正在生產中起到積極的作用
化工生產的主要過程是由化學反應的方法和產品加工方法組成,落實各項措施是用化學方法為主。通過生產工藝和技術以改變其組成和結構的物質,之后合成新的物質。例如,制造氧氣,以什么樣的方式是最簡單的、效率高,更適合生產化學品的呢?在另一個環境的生產原料,可以隨機地改變,通過改變生產的適應性,實施后的一系列化學工業生產過程,從而提高生產效率和、學的執行效率和實現綠色生產。在化工生產中,生產過程的未來化學工業生產中運用化學生產工藝是未來化工生產的發展趨勢,使用化學工藝能讓化學工程達到趨于理想狀態,化學的工業現代化對中國化學工業的發展也起到了重要作用。
3對本研究的全面概括
在本研究中,作者研究的主要問題是針對對化學生產工藝的。化學技術是當今的一個熱門話題,傳統的生產工藝以犧牲自然環境為代價,以生產大量的化學物質為目標。盡管這些化學物質對我們的經濟發展中農業和工業都起了非常重要的作用,然而對環境造成的負面影響是無法估量的,許多湖泊、河流受到污染,水中生物的棲息地被無情的破壞,無數的水中生物被有毒化學廢物無情致死,所以,實施綠色化的化工產品生產、進行合理的化工生產流程,是未來化學工業和化學工藝生產的重要趨勢,化工生產必須不斷向高新化、流程化的發展,以促進環境保護,在以后通過運用化工生產工藝到化工產品生產技術中,可以同時達到增加生產效率、節約能源和保護環境的效果。雖然當前的化工生產過程不能實現環境保護、節能減排要求,但是化工生產工藝不斷發展,未來會使這些問題得到有效解決。在化工生產過程中,許多化工廠仍然需要不斷積累經驗,以謀取在發展之路中向現代化轉型。政府的政策也支持一些大型化工企業進行改革,逐步改善之前化工生產的一些不足,逐步提高化工生產的效率。今后十年,化工生產工藝必然有一個質的飛躍。
參考文獻
[1]鐘和發.燃氣導熱油爐在石油樹脂化工生產中的應用[J].工業加熱,2012(5).
關鍵詞 獨立學院 化工專業 教學 新體系
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Sharing Resources and Building Innovative Practice Teaching New
System in Independent Institute Chemical Specialties
LIU Yu, HOU Zhaohui, ZHU Zhengbin
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Hu'nan Institute of Science and Technology, Yueyang, Hu'nan 414006)
Abstract Hu'nan Institute of Science and Technology Nanhu College implement resource sharing, building model, the use of high quality practical teaching resource of parent university, and built an experimental skills training, engineering capability training, research and training capacity of the three platforms to support innovative specialty chemical practice teaching system, to improve the quality of personnel training laid a good foundation, but also provide a useful reference for other types of professional and Nanhu college in the "turn set" of other independent colleges.
Key words independent college; chemical professional; teaching; new system
雖然教育部2009年2月的編報《獨立學院五年過渡期工作方案》的通知已對獨立學院的“獨立”辦學已提出了具體的內容和時間要求,①但受主客觀條件限制,很多獨立學院的實踐教學仍滯后于地方經濟發展對應用型人才的要求,導致培養的人才難以滿足社會需求,學生就業前景堪憂。
獨立學院實踐教學的滯后主要表現在:對實踐教學的重視不夠,實踐教學體系實際上成了理論教學的附屬品;實踐教學缺乏體現獨立學院自身特色的內容,跟不上科學技術的發展和社會(企業)對應用型人才的實踐要求;實踐教學缺乏強有力的各類支撐平臺,學生看得多,動得少,導致實踐教學走過場;獨立學院對實踐教學資源的投入力度有限,儀器設備相對落后,教學方法和手段單一,學生缺乏動手的興趣;教學人員配備更多的是由學校到學校的教師,缺乏工程實踐經驗,不能有效指導實踐教學。
完善的實踐教學體系、特別是工科類專業實踐教學體系的建立,需要高投入,需要理工結合、理論與實際結合的師資隊伍,這對努力向“獨立”靠近、但基礎薄弱的獨立學院仍存在諸多困難。
1 實施資源共享,是獨立學院建設創新性實踐教學新體系的可行選擇
教育部的《獨立學院設置與管理辦法》明確了獨立學院可以有償使用母體舉辦高校的教學資源,實現資源共享,避免重復建設,這為緩解獨立學院的資源投入壓力提供了政策保障和解決途徑。②獨立學院某些專業招生規模小,母體高校有相同學科門類的專業設置時,可以考慮采取共建共享的模式,融合各自的人才培養需求,制定出適合于雙方人才培養的實踐教學體系建設內容和方案,共同建設,共享實踐教學資源。
南湖學院由湖南理工學院于2003年發起創立,設有建筑與化學工程系等8個教學系和37個本科專業;擁有500多畝完全獨立的校園,基本教學設施完善。根據《獨立學院設置與管理辦法》,南湖學院具備了“五獨立”的基本條件。
南湖學院建筑與化學工程系僅有制藥工程一個化工類專業,年招生規模約50人。為一個小規模招生的專業建設包括基礎實驗、專業實驗、實習基地、科技訓練在內的完整實踐教學體系,顯然投入產出比嚴重偏低,且造成資源浪費。
南湖學院的母體高校湖南理工學院是一所有碩士學位授予權的新升本科院校,該校有制藥工程、應用化學、化學工程與工藝三個化工與制藥類專業。負責這些專業教學的化學化工學院擁有同層面院校中科研教學實力相對領先的師資隊伍;投入了大量人力物力用于教學和科研平臺建設。先后建成了一批國家和省級的教學平臺:國家大學生校外實踐教學基地、省高校基礎課示范實驗室、省高校優秀實習基地、省級校企合作人才培養示范基地、國家特色專業建設示范點、省重點建設專業、省重點建設學科等;擁有包括省重點實驗室、省工程技術研究中心、省高校重點實驗室、省高校產學研合作示范基地、市重點實驗室及5個校企聯合實驗室在內的一批科研平臺。
母體高校湖南理工學院在建設這些教學、科研平臺之初就兼顧了獨立學院的人才培養需要,與獨立學院資源共享共建,邀請獨立學院參與這些教學、科研平臺的建設,利用教學、科研平臺組建化工類創新性實踐教學體系。
2 南湖學院資源共享模式的化工類專業創新性實踐教學體系建設
圖1 “三平臺”實踐教學體系示意圖
經過多年共建,結合岳陽地區化工產業的優勢,建成的化工類專業創新性實踐教學體系由實驗技能訓練、工程能力訓練、科研能力訓練三個平臺組成,各個平臺由若干具有特色的各級各類教學與科研平臺支撐。其中,實驗技能訓練平臺由基礎實驗室和專業實驗室構成;工程能力訓練平臺由實習基地、產學研合作示范基地、校企聯合實驗室和工程技術研究中心組成;學科科研課題組、組建的各級科研實驗室可成為天然的學生科研能力訓練平臺。三平臺實踐教學體系如圖1所示。
三平臺實踐教學體系為南湖學院制藥工程專業應用型人才培養必需的基本實驗能力形成、工程能力拓展、實踐能力提高三個階段提供了良好的支撐,通過課堂、實驗室、社會(企業)三點一線完成學生素質培養的過程,從而實現學生知識、能力、素質的全面發展,并形成一個與理論教學既相互聯系、又相對獨立的完整實踐教學體系。
通過專業實踐教學體系獨立學院與母體舉辦高校共享機制的實施,一方面,提高了實踐教學資源的使用效率,避免了資源的重復建設和浪費。如母體高校化學化工學院2010年的實踐教學人時數為155640,其中南湖學院制藥工程專業占比為18.2%。另一方面,獨立學院建立起了學生重視實驗基本操作規范熟練、知識集成運用、重視創新能力和工程素養培養的新型實踐教學理念,人才培養質量獲得顯著提高。獨立學院制藥工程教研室因實踐教學體系和共享機制建設成果,被評為2010年湖南省高校優秀教研室。
資源共享背景下的創新性實踐教學體系建設模式,將為南湖學院其他類專業和正處于“轉設”期的其他獨立學院提供有益的參考。
基金項目:湖南省普通高校教學改革與研究項目:2010508
注釋
關鍵詞:制藥廢水;種類;處理方法
中圖分類號:X701文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2011)08-0144-02
1 制藥廢水的種類和特點
近年來,我國制藥工業迅猛發展,而在制藥過程中排放的大量有毒有害廢水則嚴重危害著人們的身體健康,因此尋求運行穩定,維護管理方便的工藝技術是亟待研究的方向。制藥行業廢水中含有的主要污染物有懸浮物(SS)、化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)、氰化物及揮發酚等有毒有害物質。
1.1 抗生素生產廢水
抗生素生產的發酵、分離、提取、精制、樹脂再生及洗滌等過程都產生高濃度的有機廢水。抗生素廢水因品種交替,生產計劃變更或生產事故以及提取生產本身分批操作等原因,廢水的水質、水量隨時間的變化很難控制,造成廢水水量、水質波動較大。COD濃度高。廢水中以發酵的殘余培養基質和發酵產生的微生物絲菌體的SS濃度高 ;存在不易生物降解物質和有抑菌作用的抗生素等毒性物質;硫酸鹽濃度高;水質成份復雜。廢水中含有中間代謝產物、表面活性劑和提取分離中殘留的高濃度酸、堿和有機溶劑等原料,成份復雜,易引起pH值波動,影響生化處理效果。
1.2 合成藥物生產廢水
合成藥物是利用有機或無機原料通過化學反應制備藥品或中間體的過程。其廢水有母液類(包括各類結晶母液、轉相母液、吸附殘液等);沖洗廢水(包括過濾機械、反應容器、催化劑載體、樹脂、吸附劑等設備及材料的洗滌水);回收殘液(包括溶劑回收殘液、副產品回收殘液等)。
這類廢水中參與的反應物、生成物、溶劑、催化劑等濃度高 ;合成反應的副產物無機鹽殘留在母液中;含有氰、酚或芳香族胺、氮雜環和多環芳香烴化合物等微生物難以降解,甚至對微生物有抑制作用的物質,COD濃度大。
1.3 中成藥生產廢水
中藥生產是以天然藥用植物為原料,經過洗藥、破碎、煎煮、精制等工序,其廢水中含大量天然有機污染物,主要成分為糖類、有機酸、苷類、蒽醌、及有關水解產物等。還含有一些泥沙、植物類懸浮物等不溶性污染物和其他一些添加劑。中藥提取產生的廢水水量、水質波動性很大,廢水SS高,含泥沙和藥渣多,還含有大量的漂浮物;COD濃度變化大;色度高。
2 制藥廢水處理技術
2.1 物化處理技術
根據制藥廢水的水質特點,在其處理過程中需要采用物化處理作為生化處理的預處理或后處理工序。目前應用的物化處理方法主要包括混凝、氣浮、吸附、氨吹脫、電解、離子交換和膜分離法等。如混凝法它是通過向廢水中投加混凝劑,使其中的膠體微粒等發生凝聚和絮凝(合稱混凝)而相互聚結形成較大顆粒或絮凝體,進而從水中分離出來以凈化廢水的方法。利用混凝沉淀方法去除混合液中的有機物及部分非溶解態的溶媒物質具有較好的效果,但容易產生二次污染。
2.2 化學處理技術
化學法包括鐵炭法、化學氧化還原法(Fenton 試劑、H2O2、O3)、深度氧化技術等。應用化學方法時,某些試劑的過量使用容易導致水體的二次污染,因此在設計前應做好相關的實驗研究工作。
2.3 生化處理技術
生化處理技術是目前制藥廢水廣泛采用的處理技術。由于制藥廢水中有機物濃度很高,所以一般需要用厭氧和好氧相結合的方法才能取得好的處理效果。好氧生物處理有普通活性污泥法、序列間歇式活性污泥法(SBR 法)、生物接觸氧化法等。厭氧處理中常用工藝有升流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧流化床、厭氧折流板反應器等。
3 制藥廢水處理組合工藝
制藥廢水僅靠單一的處理工藝很難使出水達標排放,必須采用多種工藝聯合處理的方法,才能穩定達標排放。
李向軍[1]采用“水解酸化+UASB(AF)+ CASS”處理河南省某制藥廠乙酰螺旋霉素抗生素生產廢水,COD去除率大于90%,出水滿足《污水綜合排放標準》中生物制藥二級標準要求。李正濤[2]等采用水解酸化+ SBR+ fenton氧化+ 二級接觸氧化工藝處理青霉素、頭孢類抗生素的生產廢水。其中污水處理水解酸化、S BR、芬頓氧化、一級接觸氧化、二級接觸氧化各處理工藝COD 的去除率分別達到30%、72%、30%、63%、55%。該工藝處理效果穩定,耐沖擊負荷,COD 去除率可達到97.7%,出水COD 小于120mg?L-1,出水水質滿足《發酵類制藥工業水污染物排放標準》。
王海霞[3]等采用水解酸化+SBR 反應處理某化學合成制藥企業廢水,CODCr 的去除率平均為92%;BOD5 去除率平均為99.3%;出水氨氮指標在10 mg?L-1 以下,pH 值在6~9 之間,各項出水指標完全達到《化學合成類制藥工業水污染物排放標準》GB21904-2008 中表1 中的規定。
楊志勇[4]等采用氣浮-SBR-濾池工藝處理制藥廢水中成藥生產廢水,出水COD ≤100 mg?L-1,BOD5 ≤30 mg?L-1,SS ≤70 mg?L-1,達到《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)一級標準。蘇焱順[5]等采用混凝沉淀-MBR工藝處理廣州市某以中成藥制藥和研發為主的制藥股份有限公司產生的制藥廢水,進水CODCr3 000~6 000mg?L-1時,出水CODCr均在100mg?L-1以下,去除率可達98%。其他各項指標均達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)一級標準。
4 結語
在制藥廢水處理這一領域里,采用多種工藝聯合處理的方法,才能做到穩定達標排放,甚至是變廢為寶,實現資源綜合利用的目的。找到一種工藝簡單、操作簡便、節省能源且成本低廉的處理方法,是將制藥廢水進行綠色化生產工藝和清潔化生產管理的重要課題。
參考文獻:
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[4] 楊志勇,何爭光,顧俊杰.氣浮-SBR-濾池工藝處理制藥廢水[J]。環境污染與防治,2008,30(7):104~106.
[5] 蘇焱順,林方敏.混凝沉淀-MBR工藝處理制藥廢水[J].給水排水,2011,37(3):63~64.
Study on Treatment Technology of PharmaceuticalWastewater
Bao Yanxia
(Chemical Engineering Department of Zhenjiang College,Jiangsu,Zhenjiang 212003,China)
關鍵詞:制藥工程專業;有機化學;教學改革;探索
制藥工程專業是為企事業單位、科研院所培養具有較好專業知識、較強的動手能力和一定管理能力的德、智、體等方面全面發展的復合型人才,特別是要注重核心知識和核心能力的培養。在制藥工程專業學生培養過程中,理論教學和實踐教學同等重要。理論課程為學生構建合理的、扎實的知識框架,使學生在學習過程中,核心知識不斷增加,知識面不斷得到擴展,學習能力不斷加強。實踐教學著重培養學生的動手能力,在具有較好核心知識的基礎上培養學生的核心能力。邵陽學院制藥工程專業是2015年開始單獨招生的,之前設置為制藥工程方向,所以在課程設置上也有了明顯的變化。我校制藥工程專業強調的應用型人才的培養,服務地方經濟[1]。制藥工程專業理論課程分為專業基礎課和專業核心課,有機化學是制藥工程的一門重要的專業基礎課程,是為藥物合成反應和制藥工藝學等專業核心課程服務的。因此,有機化學教學效果的好壞直接關系到核心知識結構的搭建。有機化合物種類繁多,有機化學反應類型多樣,有機化學反應機理抽象,而且隨著科學不斷發展,新試劑和新的化學反應不斷涌現,進一步豐富了有機化學知識,學生在學習有機化學時總是感覺力不從心,不知道采用什么樣的學習方法才能把這門課程學習好[2]。學生覺得有機化學難學的一個重要原因是沒有很好的發現有機化學是一門系統性很強的課程,如何引導學生認識有機化學知識的系統性,傳授高效的學習方法,提高學生的學習積極性是有機化學教學改革的重點。本文擬從有機化學教學內容、教學方法、教學手段、教學效果等方面對制藥工程專業有機化學教學改革進行探討。
1圍繞核心課程,整合教學內容
有機化學是制藥工程的專業基礎課,是為藥物合成反應、制藥工程等專業核心課程服務,所以必須強調有機化學的基礎地位。有機化學是研究物質性質、轉化、分離等方面的內容。根據有機化學課程特點和地位,在教學過程中首先必須使學生分類掌握有機化合物的命名基本原則和方法,這是學習藥物化學和制藥工藝學的基礎,是對藥物分子結構進行命名的理論依據。其次,要使學生掌握不同有機化合物物理性質的變化規律,如熔點、沸點、溶解性等,這是學習藥物分離和制藥工藝學的基礎。在掌握了命名和物理性質之后,重點是有機化合物的化學性質,在這部分內容的講解過程中,必須使學生明白有機化合物的分類標準,每一類有機化合物官能團的特征,不同官能團能夠發生反應的類型和反應位點,為什么能夠發生反應,反應的活性中間體或過渡狀態是什么,歸納出反應的共性,以方框圖的形式將不同官能團的有機化合物所能發生的化學反應進行歸納總結,便于課后復習,一眼就能把具有相同官能團的化合物所能發生的化學反應類型看明白,簡單明了。在講解化學反應的過程中,輔以一些有特點習題來鞏固加深對所學知識的理解,達到學以致用的目的。學好了這部分內容,為學習藥物合成反應打下堅實的基礎。最后講解每一類化合物合成方法,而實際上有機化合物的合成是建立在有機化學反應的基礎上的,所以講解有機化合物的合成方法實際上也是對有機化學反應內容的復習,進一步加深學生對有機化學反應知識的印象,這樣有利于制藥工藝學的學習。
2改進教學方法,提高學習興趣
由于有機化學內容多,反應機理枯燥、難以理解,所以學生剛開始接觸有機化學就很容易產生厭學的情緒。如何調動學生的學習積極性,提高學生的學習興趣,直接關系到有機化學教學效果。在講解有機化學反應時,特別是一些經典的有機化學可以引入一些相關的歷史資料來提高學生的興趣,也可以引入一些實例來提高學生的熱情。如講解格氏試劑能夠和鹵代烴偶聯的時候,就可以引入對溴甲苯的格氏試劑與鄰氯苯腈反應合成沙坦類藥物的關鍵中間體--氰基聯苯;在講解醇無機酸的酯化時,可以引入硝酸甘油可以做炸藥;在講解韓奇吡啶環合成的時候,可以引入苯磺酸氨氯地平的合成。這樣可以使學生認識到所學知識的價值和意義。
3改革教學手段,拓寬教學渠道
隨著科學的發展,多媒體在各種教學過程中得到普及,應用多媒體教學明顯提高了教學效率和教學效果[3]。對于一些結構復雜的有機化合物的命名,在多媒體上展示出來直觀明了,相對于傳統的黑白板書,明顯節約了時間。在講解反應類型的時候,有利于開展對比教學法。在講解反應歷程的時候,可以根據反應過程逐步展示電子轉移方向,更有利于對反應歷程的理解。在講解構型和構象時可以輔以動畫,提高學生學習興趣,提高學習效果,如紐曼投影為什么交叉式構象穩定而重疊式構象不穩定,環己烷椅式構象的翻轉等都可以采用動畫教學,在講解反應過程能量變化圖時也可以引入動畫,使教學效果達到最佳。互聯網技術的飛速發展,為教學渠道的拓展創造了良好的條件,因此除了在課堂上采用多媒體、動畫來提高教學效果外,為了進一步提高教學質量可以采用QQ和微信平臺為學生解疑答惑。本人在上第一堂課的時候就向學生公布了QQ和微信,并強調如果在課堂上有什么還沒理解的,或者課后作業有問題的都可以通過這兩種方式交流,事實證明效果很好,很多學生在學習過程碰到了問題都通過這兩種方式得到了解決。網絡課程是學生可以開展自主學習的另一種途徑[4],邵陽學院有機化學是校級精品網絡課程,本人是負責人,我會定期將更新過的教學課件掛在網上,同時對有機化學中的重點知識和難點知識錄制了視頻,以微課的形式展示在精品課程網站上,供學生自主學習用,以加深對重點知識和難點知識的理解。為了自我評價學習效果,在精品課程網站上有典型題型練習。
4注重培養目標,改革評價體系
我校對制藥工程人才的培養目標是具有核心知識和核心能力,強調實踐動手能力培養。有機化學是為藥物合成反應、制藥工藝學兩門專業核心課程及專業實驗、各種實習服務的,所以在評價體系上應該進行必要的改革,打破期末考試為評價教學效果的唯一方式。采取課堂占綜合成績的10%,課外占綜合成績的20%,期末考試占70%的評價體系。課堂主要隨機提問,考察學生對所學知識的實際掌握程度。課外主要包括作業,與學生通過QQ及微信平臺交流,考察學生對所學知識的理解及應用,特別是在和學生交流過程中要強調有機化學反應的實際應用,如鹵代烴在氫氧鉀的醇溶液里發生消除反應,而在氫氧化鈉的水溶液中發生親核取代反應;不對稱烯烴與溴化氫的馬氏加成和過氧化物效應等。同時引入一些工業上實際應用到的有機化學反應和學生進行交流,以提高學生學習興趣。在期末考試試卷的選題過程中,也要強調對所學有機化學基本知識和基本理論的實際應用。譬如分離鑒別題可以引入一些藥物生產過程中的實際分離問題,合成題可以引入一些簡單具有特色藥物分子的合成。
5參加科研活動,鍛煉動手能力
學生可以通過申請科研立項來提高自己的綜合素質,如申請大學生研究性學習和創新性實驗項目,該項目分為校級、省級、國家級。學生要寫好申請書必須查閱相關的文獻資料,再根據所學的理論知識,提出項目預期可以達到什么目標,取得什么結果,在此過程進一步加深學生對所學基本理論知識的理解和認識。若項目獲批,必須開展相應的試驗工作,這樣使學生有將理論知識應用于實踐機會,如果理論知識在具體實踐中得到了驗證,將進一步提高學生的學習積極性。學生也可以通過參加挑戰杯,大學生化學化工課外作品競賽,大學生化學實驗競賽等活動來提高自己的動手能力。參加大學生化學化工課外作品競賽不僅可以提高學生動手能力,還可以提高學生的科學研究能力和論文寫作能力。這樣一來,學生可以變被動學習為主動學習,提高各方面綜合素質,為更好地適應社會需求奠定堅實的基礎。
6結語
為了提高有機化學教學效果,應該適應社會發展,不斷改進教學方法。必須以學生為本,著重提高學生學習主動性,強調學以致用,培養學生學習興趣,使綜合素質得到全面鍛煉。
參考文獻
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【關鍵詞】 純化水 制備工藝 制藥 生產
1 前言
在制藥工業中離不開水,并且在藥品生產過程中用水的水質對藥品的品質有著直接影響。在不同生產品種和生產工序中用水水質也是不同的。例如在原料藥生產中,一般利用相應的工藝用水,如經過預處理的飲用水、深井水等;在原料藥精制階段以及藥物制劑生產階段,根據工藝要求單獨或組合使用純化水與注射用水。此外,在大多數無熱原要求的吸入劑和眼科用藥的配制中以及化妝品和口服制劑的生產中也經常會用到純化水。
純化水又稱去離子水,是指將水中絕大部分強電解質及難以去除的硅酸及二氧化碳等弱電解質去除到一定程度,一般含鹽量在1mg/L以下。
2 純化水制備工藝
純化水的制備原料是原水,包括飲用水、自來水、地下水和地表水。純化水的制備是一個多級的復雜過程,在每一級都會去除一定的雜志。目前,我國制藥用純化水制備工藝主要包括預處理、一級除鹽過程、二級除鹽過程和終端過濾幾個環節。
2.1 預處理
預處理是指通過混凝、沉淀、過濾等方法清除水中的懸浮物、細菌和部分有機污染物的過程。除此之外,活性炭吸附、阻垢劑添加、軟化處理、精濾、紫外消毒和超濾也可以歸為預處理方法。GMP對預處理設備的配備提出了一定要求。首先,原水經過預處理設備后要求要先打到飲用水標準;其次,多介質接卸過濾器要具有自動反沖、再生和排放的功能;再次,活性炭過濾器中要有防菌裝置,具有自動反沖性能;最后,在紫外消毒工藝中,要求必須有記錄時間的儀表和光強度儀表,并且具有可拆卸的石英燈。
2.2 一級和二級除鹽過程
一級和二級除鹽處理的主要目的是將水中溶解的污染物進行去除,尤其是一些有機污染物、無機鹽類、重金屬和細菌等等。一級除鹽設施一般除鹽率在百分之九十五以上,即使是對制備要求較低的工藝用水中也需要一級除鹽設施。一般一級除鹽方法主要有電滲析法、離子交換法、反滲透法和蒸餾法。要想達到更高的要求,就需要進行二級除鹽設施。GMP中要求二級除鹽設施應有一級除鹽設施為前級設備。二級除鹽設備一般有反滲透設備、混床離子交換器和連續電除鹽設備。
2.2.1 電滲析法
電滲析法是利用電場的作用,強行將離子向電極處吸引,致使電極中間部位的離子濃度大為降低,從而將水進行純化的過程。電滲析法具有不消耗化學藥品、設備簡單及操作方便等優勢。電滲析法使用的電場一般是靜電場或者選擇性滲透膜,從而將金屬離子從水流中沖洗出去。電滲析系統需要定期交換陰陽電極并沖洗,從而保障系統的處理能力。因此,一般將電滲析系統置于純化水系統的前處理工序,作為提高水質的輔助措施。
2.2.2 離子交換法
離子交換法是傳統的純化水制備工藝之一,是指利用樹脂離子交換的性能將水中的金屬離子清除。離子交換系統必須使用酸和堿進行定期處理。因為這些再生劑的殺菌效果卓著,因此也是控制離子交換系統中微生物的主要措施。離子交換系統有陰、陽床分開的模式,也有混合床形式。離子交換工藝工程耗資少,在用水量不大的中試車間或生產車間中更加適用。
2.2.3 反滲透法
反滲透是一種以壓力差為推動力將溶液中的溶劑分離出來的工藝。反滲透法能夠有效的清除水中的膠體、溶解鹽、病毒、細菌以及大部分的有機污染物。反滲透膜的主要分離對象是溶液中的離子,不需要化學試劑就能夠有效的去除水中的鹽分,去除率在百分之九十八左右。因此,反滲透技術被譽為最節能,最環保的一種脫鹽方式,也是世界上主流的預脫鹽工藝。
2.2.4 蒸餾法
蒸餾法是藥廠過去常用的一種純水制備方法,是通過將水蒸發再冷凝的方式將水中離子去除的方式,但是這種純水制備方法耗能很大,因此其應用受到很大的限制。
2.3 終端過濾器
當二級除鹽設施使用離子交換樹脂時應使用小于兩微米終端過濾器,也可以用超濾設施代替終端過濾器。
3 制藥純化水制備工藝流程的認識和今后的努力方向
首先,應該加強原水的日常水質分析,這樣對不同季節水質各項指標的曲線進行因地制宜的設計,從而更加合理的利用資金,提高用水效率和效益,既節約了水資源,又對環境保護起到很好的作用。另外,加強對原水日常水質分析工作對保證設備的良好運行也有非常好的參照作用。其次,應該對深入了解國外藥典中對純化水的要求,從而縮短與發達國家之間的差距。今后對于制藥純化水的研究,除了降低投資與運行成本之外,還要更加兼顧經濟效益和環境效益,只有這樣才能更好的落實科學發展觀,使制藥工業先進、穩定、可靠的發展下去。
4 結語
純化水的水質對制藥產品的質量有非常重要的影響,因此改進純化水制備工藝,在保證水質的前提下降低其運行成本,提高制備量是將來制藥企業純化水制備發展的主流方向。
參考文獻:
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