精细化工论文范文

�6�1一篇毕业论文

随着全球经济的发展和现代工业的日新月异，人们对工业生产设备的自动化水平、对自动化产品的综合功能及可靠性、对新产品的上市速度、对根据客户和市场要求修改配方的灵活性均提出了更高的要求。在这样的大环境下，批量(Batch)控制管理软件作为一个十分重要的产品，在越来越多的工业控制过程(尤其是精细化工、制药和食品行业)中得到了广泛的应用。本文以Invensys集团旗下的美国Foxboro公司的I/ABatch软件在国内某一精细化工厂的生产装置上的应用为例，介绍了该控制管理软件的全貌及其应用要点。纵观Foxboro的I/ABatch发展历史，可以追溯到1969年首个冗余批量控制器的发布。早在上世纪90年代前，伴随着不同的DCS系统发展阶段，Foxboro的批量控制软件也分别经历了LargeScaleBatch、EasyBatch、BatchPlantManager、R-Batch4个不同时期。一直到1992年，基于Unix平台并和I/A系统集成在一起的Foxbatch才诞生，被称为核心。1996年开始，著名的工业软件公司Wonderware开始为Foxbatch编写具有更友好客户界面的批量软件。该软件基于WindowsNT平台，可以和工厂管理软件集成在一起使用，亦可以同时被Foxboro公司I/A系统外的其他控制系统使用。1998年，Foxbatch正式更名为I/ABatch，之后分别经历了、等，直到现在被广泛运用于WindowsXP平台上的I/。I/ABatch是一套具有很大灵活性的批量生产管理软件，是针对生产过程中的建模和实现批量生产的自动化控制而设计的，完全符合标准，具有模块化的特点。用I/ABatch软件，用户可以很方便地1引言2I/ABatch的发展回顾及主要特点创建配方，用批量离线组态环境模拟新配方的运行过程，查询到有关产品的历史数据，并得到一些产品物料汇总信息。可以说它是一个“成品化”的批量控制引擎，如果和I/ADCS系统联合使用，还有参数自动连接生成、便于组态集成等特点。3精细化工装置的工艺流程及控制要求I/ABatch具有十分广阔的应用范围，小到一个最简单的加料混合过程，大到十几条批量生产线几十个反应釜的生产过程，均可以用这套软件来组态实现。以某精细化工装置为例，共有两条生产线并行生产两种相关联的化工产品A和B。由于该化工产品具有很强的季节性，在连续生产两三个月后要清洗设备，重新更换原料(包括调整原料比)，生产另两种相关产品C和D。其中前两者的基本工艺过程是一致的。整套装置有两个进料贮槽、两个反应釜、两个成品槽，有模拟量输入100点、模拟量输出50点、数字量输入200点、数字量输出250点。从同时投入生产的两条生产线来看，在A线进入到该线反应釜初始阶段前，必须检查B线是否已经正常完成KOH的进料，并且反应釜内的压力、温度达到了工艺工程师预定的值。每条生产线的每一生产步骤中都有很严格的反应条件检测，一旦有连锁发生，工艺会要求控制程序根据不同的连锁原因转入到不同的子步骤中去，直到连锁条件完全解除，继续该条生

20_年8月，本人大学毕业后与江苏金浦集团签了三年的 劳动合同 ,被分到金浦集团的前身南京石油化工厂工作，其中有一年的见习期(包括三个月的试用期),在这一年的时间里我们都要在车间里实习,在试用期间,我被分到脂肪酸车间,现在我已经到车间实习了一个多月了,在实习的过程中，自己学到了许多原先在课本上学不到的东西，而且可以使自己更进一步接近社会，体会到市场跳动的脉搏，如果说在象牙塔是看市场，还是比较感性的话，那么当你身临企业，直接接触到企业的生产与销售的话，就理性得多。因为，在市场的竞争受市场竞争规则的约束，从采购、生产到销售都与市场有着千丝万缕的联系，如何规避风险，如何开拓市场，如何保证企业的生存发展，这一切的一切都是那么的现实。于是理性的判断就显得重要了。在企业的实习过程中，我发现了自己看问题的角度，思考问题的方式也逐渐开拓，这与实践密不可分，在实践过程中，我又一次感受充实，感受成长。

下面是本人对工作过程的一些总结及心得体会：

目的

通过安排到脂肪酸车间进行实习，了解产品生产工艺流程、职能部门的设置及其职能，了解企业的内部控制.

流程

在这一个多月的时间里,下到生产车间后，先了解整个脂肪酸生产的流程，从采购入库，到领料生产，到最后的成品入罐，对整个车间的生产活动有了基本认识，这对我们熟悉企业，进行实务操作打下良好基础。

其中，先前我们对脂肪酸的生产几乎一无所知，但下到车间之后，我们不仅了解了生产流程，还进一步了解了脂肪酸的生产工艺流程和用途,由于脂肪酸生产完后是直接用于公司后面的扬子石化生产,所以每个月的生产有一定的额度.而且由于季节和温度等条件的限制，机器开工的时间长度及强度也有相关的规定，另外，对一些流水线的参观，也激发了我对如何通过新流水线的建设，对降低生产成本的思考，于是，感受颇深的一点，要做一名合格的会计人员，对基本、基础的作业环节是要了解的，否则，很容易让理论脱离实践.

由于化工生产是不间断的,所以车间生产必须时刻有人,车间的工作人员采取四班两倒(一天白班12小时 一天晚班 休两天)和常白班制度.我们车间有四个人(主任,工艺员,等)上长白班,其他人分成甲乙丙丁四个班四班两倒.

虽然我们没有正式分配,但我们都严格遵守车间的生产纪律,遇到不懂不明的地方都积极发问,以免造成安全事故.在车间里必须首先了解生产工艺流程,我们先查看了每个仪器和设备,并了解他们的名称和用途,遇到不懂的地方工艺员就跟我们耐心讲解.为了更好的工作,我们把工艺流程图画下来以便更好的熟悉工作环境.当然在化工生产中最重要的是安全.因此我们刚进车间时主任就给我们上了一堂安全教育课.

我们被安排在丙班和他们一起倒班,这样我们可以亲自参与实际的生产中,

下和但是，在日复一日的工作中，是否还可以通过一些技术手段，进一步提高工作效率。生产工艺流程脂肪酸是应用相当广泛的工业原料，可以榨油下脚料油泥为生产原料，广泛应用于橡胶硫化剂、塑料热稳定剂、润滑剂，纺织用柔软剂、化纤油剂等，在医药方面，用于制取各种制剂、溶剂、吸湿剂和甜味剂等。据调查，国内脂肪酸年需求量30万吨，年产量20万吨，缺口10万吨。市场需求量很大

脂肪酸的生产制造方法，由原料经水解反应生成粗脂肪酸和甘油水，生成的粗脂肪酸经蒸馏工艺形成成品，其特征是：所述的水解反应是原料经过两个以上的水解塔(25)，所述的水解塔(25)内采用导热油加热;所述的蒸馏工艺是先采用真空蒸馏装置对脱气塔(27)内的粗脂肪酸先脱水脱气，再经过蒸馏，冷凝后即得成品。 从牲畜的脂肪中提取的脂肪酸，分为两种类型：一是可食用性牛羊油，另一种是非食用性牛羊油即工业牛羊油，一般有5个指标：ffa游离脂肪酸titre凝固点，miu水分及杂质，fac色度，bleach漂白度(漂炼度)。

[应用领域]：牛羊油脂肪酸主要是丁苯橡胶的乳化剂，高级香皂的皂基，合成各种表面活性剂的中间体，广泛应用于橡胶硫化剂，塑料热稳定剂，润滑剂，纺织用柔软剂，化纤油剂，抗静电剂，食品用乳化剂，用于化妆品洗涤剂及各种表面活性剂的原料等。

[包装]：桶装或散装，桶装为180kg/桶

心得体会

总之，这次实习是有收获的，自己也有许多心得体会。首先，感受颇深的一点是，理论学习是业务实战的基础，但实际工作与理论的阐述又是多么的不同，在工作的闲暇之间，在同一些工作多年的会计人员的交谈中，深知，在工作岗位上，有着良好的业务能力是基础能力，但怎样处理好与同事的关系，为自己和他人的工作创建一个和谐的氛围，又是那么的重要，于是也就更能体会在企业中“人和万事兴”的要义。

其次，作为企业的一员，无论是其他工作人员，还是会计人员，在进行自身相对循环重复的工作中，不仅应保持工作的质量及效率，还应具备创新精神。西大农药厂，即将面临“改制”的调整，这就意味着该企业将面临由“校办”企业向“社会”企业的角色转换，先前所享有的一些优惠政策，将随着改制的完成而倾刻丧夫，这样，农药厂将更直接的面临市场激烈竞争，接受残酷的规则约束，为了企业的生存、发展，就得创新，以变求生存，用新促发展，西大农药厂在面临新一轮发展的时期，应鼓励员工大胆创新，为企业的发展积极献计献策

大学生一直生活在学校的这座“象牙塔”内，与外面社会接触的机会十分少，而社会正是可以磨练一个人意志的地方。从纯理论到生产实践，短期的实习让我有机会接触到社会，认识一些社会生活的基本准则。从实习前我带着一股期待的兴奋，到接触到了进入我那漫长的职业生涯的第一块工作场地——株洲化工厂，再到实习学习生活结束，认真总结起来，这一路有幸苦，有幸福，但更多的是心里漂浮很久的心在这次沉静了下来。

我们全班分成3个小组分开实习。车间工程师讲完每个车间的工艺流程后，我们每个组分别以依次学习了硫酸厂，pvc场，钛白厂。刚进入工厂，看到那些高大的塔设备、储罐还有那些输送管道，不知道为什么，有一种莫名的恐惧，总是和燃烧和爆炸就联系起来了，也许是因为平时看到很多关于化工厂事故的报道吧!正是因为化工厂这种特殊的作业环境，株化特别重视“安全第一”这一原则。在作了整体熟悉后，通过一段时间的学习，我深刻认识到，化工厂确实是一个危险因素比较多的地方，但只要我们熟悉每一个工艺流程，清楚每一个工作细节，严格按照要求操作，危险系数就会降到最低点。 在这实习生活中我也深刻的感受到了现代化生产所带来的便利。众所周知，在化工厂工作每天所要面对的都是刺鼻的气味 ，这对公认的身心健康是有很大的危害的。而现在随着生产力和科技的不断进步这一切都已经成为了历史，现在，虽然生产现场机器轰鸣，但是工人们只要坐在控制室里面通过电脑来控制，设备就可以自动而有序的运行，节省了大量的人力资源，同时也改善了工人的工作环境。 就像实习前的那份期待一样，认为实习过程多少会有些悠闲。殊不知，现实给我敲响了警钟，我发现书本上所学的知识就像大海中的一滴水，与现实有很大的差距。理论学习是业务实战的基础，但实际工作与理论的阐述又是那么的不同，通过实习才发现实际操作与理 竟有这么大的差距。有人曾经说学习的理论知识甚至都用不到20%，而我们在学校所掌握到的 学习方法 却有着比理论知识更重要的作用，而事实也正是如此。在学校时,许多知识只局限在书本上,思考问题比较单一，而在工作中,就要全盘考虑问题，把各个问题点都提前想好，才能把工作完成出色，同时对自己能力也是一种提高。

回顾这短短一个月有余的实习的过程中，觉得自己确实学到了许多原先在课本上学不到的东西，而且也让自己更进一步了解企业和是社会，体会到了在企业的工作实习过程中种.种经历，使我发现了自己看问题的角度，思考问题的方式也逐渐开拓，这与实践密不可分，在实践过程中，我又一次感受充实，感受成长。总之，实习期间收获是很大的，自己也感触很深：理论学习是基础，但实际工作与理论的阐述又是多么的不同。通过这次生产实习，把自己在学校学习到理论知识和车间具体生产情况具体的比对。一方面巩固我们所学的知识，提高自己处理实际问题的能力。另一方面为我们以后进行毕业设计做好准备，并为自己能顺利与社会接轨做好准备。

因此在今后的学习中，可以根据不同内容，实习和理论学习相结合，灵活采用更有效的方法。在此我还要感谢学校为我们安排的这次实习的机会，更感谢陪同并指导我们的赵老师、陈老师和肖老师。尽管化工生产的发展虽然艰难，天地却是非常广阔的，它的发展也是永远没有止境。

但是，化工生产竞争从根本上来说是创新能力的竞争、环保的竞争，尤其是绿色产品的竞争可持续发展的战略需要继续发展下去，变“中国制造”为“中国创造”，就必须加强对对其发展趋势预测能力的竞争，开展自主创新的发展，只有这样的竞争，才能形成良性循环，才能促进中国工业的进步此外。从发展企业来说，对于株化，首先我们认识到的是环境问题。虽然这几年国家对环境的抓控很严，企业也投入了不少财力和精力来抓环保，但株化的环境仍然很差，空气质量极其恶劣，对周边环境伤害也很大。其次是设备、厂房更新问题。株化的很多设备是株化刚建厂时建造的，现在还在使用，已经五六十年了，存在严重的老化问题，再不更新，企业将难以跟上新时代的步伐。最后就是精简人员的问题。精简人员也与设备的更新、自动化生产有很大关系，如果能实现自动化生产，自动化检测，可以大大提高效率。 尽管化工生产的发展虽然艰难，天地却是非常广阔的，它的发展也是永远没有止境。

就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。半年的实习带给我们的，不全是我所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去 反思 ，勤时自勉，有所收获，使这次实习达到了真正的目的。

在实习之中自己也有很多不足的地方。例如：缺乏实践经验，缺乏对相关行业的标准掌握。所在我常提醒自己一定不要怕苦怕累，在掌握扎实的理论知识的同时加强实践，做到理论联系实际。另一方面要不断的加强学习，学习新知识和动手操作能力。在今后的学习中，可以根据不同内容，实习和理论学习相结合，灵活采用更有效的方法。最后，我还要感谢学校为我们安排的这次实习的机会，更感谢陪同并指导我们的赵老师、陈老师和肖老师以及同学的照顾。

一、实习的目的：

1、在完成基础理论课和部分专业课教学后的一次实践教学环节，通过实习，把理论知识和生产实践相结合，提高生产实践能力，加深学生对基本理论和基本知识的理解，把理论知识感性化，激发学生学习专业理论知识的兴趣。

2、为后续专业课程的学习提供必要的感性认识，进一步掌握本专业必备的专业知识、基础理论、基本技能，并能分析解决一定实际问题。

二、实习教学内容及要求：

1、学生分组以一个工厂为生产实习的主要实习地点，了解产品生产工艺中包括的各个部分的目的和作用，并以整个生产工艺或其中一个或多个部分为实习主要内容，重点掌握其工艺过程。

2、了解当前使用的主要设备及其原理、操作和控制的方法，生产管理情况，主要工艺参数的控制和检测方法。

3、结合以前所学的知识，对实习工厂现存的技术问题提出自己的看法，并提出解决意见和建议，培养创新精神。通过实习了解本专业在国民经济建设中的重要作业，提高进一步学习本专业的兴趣和积极性。

4、实习期间，学生应严格遵守工厂的一切规章制度，注意不影响生产，不随意触动设备，牢固树立安全第一的思想;应虚心向有经验的工人师傅学习，向有经验的工程技术人员学习，广泛积累感性认识，培养实践能力。

三、实习单位介绍：

湖北三宁化工股份有限公司的前身系枝江县化肥厂，始建于1970年。 公司具有年产100万吨总氨、240万吨氮肥、磷肥和复合肥，200万吨硫酸、磷酸、盐酸、甲醇和二甲醚的生产能力，是一家集煤化工、磷化工和精细化工为一体的大型企业。公司技术中心为省级技术中心，在低压甲醇、型煤造气、精制磷酸等方面拥有自己的核心技术。

四、生产实习：

实习项目包括领取安全帽，安排住宿和发放饭卡，听取企业文化宣传和参观三宁公司、三宁新村，参加 安全知识 讲座并进行安全知识测试，在尿素工段、磷酸浓缩工段和硫酸生产工段学习工艺流程并熟悉装置和管道物流走向等。

尿素工段实习情况 本次实习主要以研究工艺流程为主，尿素生产由于工艺复杂和装置管道繁多，短短几天还不能掌握装置和管道物流走向，只能了解工艺流程。我们小组共有8人。尿素的生产反应分两步完成，第一步是氨和二氧化碳生成生产甲铵，第二步是甲铵脱水尿素。反应看似简单生产工艺却很复杂。反应装置分布在80米高的楼层里，设备有数十个。流程图可以简化为五大部分：合成塔、高甲冷 、高洗器、气提塔、吸收装置。本工段所需原料来自上一工段的液氨、二氧化碳 ，原料气中还含有甲烷、氢气、水和惰气。从进料看有两股，分别是液氨和二氧化碳，加上里面有几段循环线路。工艺流程我认为先应该从高钾冷看，液氨和来自高洗器的甲铵经高压泵喷射进高钾冷和来自气提塔的二氧化碳反应主要生成甲铵。两股出料中分为甲铵和液氨(含少量二氧化碳)进入合成塔，甲铵在里面分解生成尿素和水，塔釜流出尿液、甲铵和溶解氨，塔顶排出二氧化碳和氨气。塔釜管道流入汽提塔塔顶，与原料二氧化碳发生气提，二氧化碳带走反应液中的氨通入高钾冷进行第一步反应，汽提塔塔釜流出的主要是尿液和甲铵送入精馏工段。再看合成塔，塔顶的气体进入高洗器，同时产物中的甲铵经处理后泵入高洗器，利用甲铵吸收其中的氨，之后和液氨原料一起泵入高钾冷，高吸器排出的气体中主要含有二氧化碳。此气体最后送入低吸塔与冷却液作用吸收其中的二氧化碳和氨气，其余尾气在冲扫蒸汽的稀释作用下排空。由于这只是尿素的一个工段，只能人为地把它独立出来理解其工艺流程。

尿素厂的生产工艺较复杂。生产特点是过程连续性强，工艺复杂;有毒、有害、易燃、易爆、易中毒、易腐蚀等特点;高温高压设备多;自动化程度高、操作要求严格。主要生产过程示意图是：

净化后的空气指标是：CO、CO2≤25%;H2S≤100mg/cm3;CH4≤15%。在脱硫处用碱液吸收硫化氢，主要是因为硫对钢材腐蚀严重，并且能使催化剂中毒，对生产造成影响。在变换处主要是将一氧化碳转化成二氧化碳，加压效率要最大化。对于变脱来说，温度越低，安全系数越高，催化剂的寿命越大，当然是在正常生产的前提条件下。脱碳主要是除去二氧化碳。在低压甲醇处要求压力为5Mpa。醇化主要是气体精制，要求CO+CO2≤25ppm,对CO、CO2转化为醇或烃，

操作压力为14Mpa。

我们分别查看不同的装置，各自记下其位置、铭牌信息和管道大概走向，实际生产路线远比流程简图复杂，许多附属设备比反应设备更多。之后回到休息室集体讨论，得出初步结论，之后由两人去操作室询问工作人员我们不懂的地方，并对电脑上的流程图仔细钻研。对于此工段的实习我认为最重要的要掌握流程图上的管道走向和设备装置。我们许多人都爬上了高达80米的塔上，也许是好奇更多的是对知识的探索。我们此次还学习了分工合作的重要，一个人的力量是弱小的，合作就能学到更多。我们还要懂得礼貌，询问别人要礼貌，也要胆大，不能太羞涩，学会与人交流，尽管有些人不是十分热情，但我们要学会积极地与他们交流。还有克制自己的好奇心，不乱动设备和开关，以免出现事故，要有自己独立的看法。在工厂里我们还看到了许多书本上才有的设备和仪器，对我们所学习的专业有了更清醒的认识，虽然没有那么光鲜，但对我们的日常生活却是至关重要的。

磷酸浓缩和硫酸生产工段 这两个工段较之于尿素稍微简单一些，实习情况与前面类似，主要还是学习生产工艺流程和熟悉实际的装置布置和管道走向。磷酸厂主要是生产磷酸一铵、磷酸二铵、工业一铵、精制硫酸、复合肥。中间产品有硫酸和磷酸，主要是自用。复合肥主要是硫基复合肥、氯基复合肥、尿基复合肥。

三宁公司主要是采用湿法制磷酸即用硫酸处理磷灰石生成磷酸和磷石膏，在进行浓缩，其优点是能源消耗低。主要工艺流程是矿浆到萃取再到过滤到浓缩，最后到成品库。具体工艺流程是先将磷矿石打成矿浆，在用泵将矿浆输送到萃取工段，在萃取工段采用98%的H2SO4对矿浆进行萃取，输送到过滤工段进行过滤。在过滤工段采用转盘过滤机进行抽滤，在对滤饼的洗涤采用的是多次逆流洗涤法，可以提高磷酸的产率。将过滤后的稀磷酸输送到浓缩工段进行浓缩产生浓磷酸。在浓缩工段浓缩时，蒸发室的真空度是-70Kpa，温度是75℃-80℃。工艺的最后阶段是将浓磷酸送往成品库进行储存。对于生产过程中产生的氟化氢气体主要是采用和二氧化硅进行反应，在用氢氧化钠进行吸收，生产的氟硅酸钠可以另作它用。

制硫酸的工艺相对较简单一点。三宁公司磷酸厂主要两套制备硫酸的设备，年产量分别是30万吨和80万吨的。硫酸的工艺流程是硫磺 余热锅炉 在焚烧时的温度要达到1000℃以上，主要是为了防止升华硫的产生，在余热锅炉时与水进行换热，使在一次转化时的温度达到400多度，目的是使催化剂钒触媒的催化活性达到最大。换热后的水可以做其它用处。

五、 实习心得体会 ：

这次能有机会去三宁化工去实习，我感到非常荣幸。虽然只有短短的十一天，但是却学到不少知识，而那些知识是在课堂上根本学不到的。这段时间里，在老师和工人师傅的帮助和指导下，以及和同学的探讨过程中,对于一些平常理论的东西，有了感性的认识，感觉受益匪浅。这对我们以后的学习和工作有很大的帮助。在此次实习中，在工人师傅的带领下，我们到各个厂区参观，详细的了解了每个工段的设备和操控系统，初步了解了工厂各个工段的工艺指标，对工厂的管理制度也进行了简单的了解。在厂区，我们了解了工厂，见到了工人工作和生活的情况。

生产实习是我们学校为培养高素质工程技术人才安排的一个重要实践性教学环节，是将学校教学和生产实际相结合，理论与实践相联系的重要途径。其目的是使我们通过实习在专业知识和人才素质方面得到锻炼和培养，从而为毕业后走向工作岗位能够快速成为业务骨干打下良好的基础。

通过十一天的实习，我觉得自己有很大的收获：对化工设备尤其是有关容器方面的知识有了一定的了解，这些知识不但在平时的课堂学习中很重要，而且在公司化工产品设计和开发中也很重要。这使我更加坚定了我学习化学工程与工艺这门专业的热情和信心。我们以前仅仅是对自己的化工专业有了感性的认识，并不完全了解。对于实际的生产情况、操作过程、出现的问题以及解决方案都不太了解。实际生产过程和理论之间有着密切的联系，但只有亲身经历过，亲自去认真学习过，才能找出这之间的不同。而且，生产实习，也是我们大学生迈向社会的一个重要步骤和平台，必须认真对待和珍惜。

总的来说，这次实习，让我收获颇多，不仅深入地了解了化工厂还了解了到工人师傅们的日常工作以及生活。进一步学习了如何将理论知识和具体实践结合起来，如何解决生产中遇到的各种各样问题以及如何改进等。为以后进一步的学习和工作打下了坚实的基础。真诚的感谢学校和公司的领导，这对我以后的学习和工作都是宝贵的财富。

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搜狐你就出来了

在材料学科上，要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容，欢迎大家阅读参考!

论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

原材料

苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).

的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入 g CTAB， g 草酸以及 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备

采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.

复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.

仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为～.

比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.

2结果与讨论

形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

分析

图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

电化学性能分析

图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为 F/g.

图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

研制思路

目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

试验与研究

铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为，莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：

原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

产品的性能

结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。

具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。

3 结论