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精细化工论文范文

2023-03-07 17:45 来源:学术参考网 作者:未知

精细化工论文范文

化学是基础教育的重要组成部分,在化学教学中培养学生的创新精神对深化基础教育改革,提高学生素质具有重要作用。下面是我为大家整理的化学综述论文,供大家参考。

前言

化学工业推动着人类社会和物质文明的快速发展,也为人类社会作出了重大的贡献,同时伴随而来环境污染问题越来越严重,因此化学工业表现出的“贡献”和“环境污染问题”的两重性对化学工业领域的科研工作者和生产人员提出了挑战。用绿色的化工工艺取代传统的化工工艺是绿色化学工程与工艺所提出的思想,通过在化学工业生产过程中,在无毒、无害的反应条件下去采用无毒、无害的原料来进行反应,同时使整个反应具有高选择性,进而能够最大限度地减少副产物的生成。要达到此目的,必须在化工行业推行清洁生产,实现零排放,把污染消灭在生产过程中。文章针对传统化学工业的发展问题,通过对绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用进行探讨,从而在我们国家今后的化学工业生产中环保性和节能性提供参考依据。1绿色化学工业概念绿色化学又称“环境无害化学”“、环境友好化学”“、清洁化学”,绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。其研究目的在于寻找充分利用原材料和能源且在各个环节都洁净和无污染的反应途径和工艺。绿色化学工业是把绿色化学的思想引入传统化学工业生产中,并此基础上产生对人类健康、社区安全、生态环境无害的化学工业过程。

2绿色化学工程与工艺的开发

早期人们对化学工业所引起的环境污染常常采用的办法是“末端治理”,开发了多种环境保护手段,如:水处理技术、大气污染防治技术、固体废弃物处理技术和噪声治理技术等,对生态环境的保护作出了重要贡献。但随着人类社会和物质文明的不断发展和进步,环境污染的速度远远快于治理环境污染速度,并且治理环境污染的费用不断增加,而且治标不治本。而绿色化学工程与工艺是用绿色的化工工艺取代传统的化工工艺,采用无毒、无害的原料,在无毒、无害的反应条件下进行,使反应具有高选择性,最大限度地减少副产物的生成。从而在化工行业推行清洁生产,实现零排放,实施绿色化工生产,从污染的源头防止污染的发生。绿色化学工程与工艺在化学工业中具体实施方法主要有以下几种。

2.1原料的绿色化

在化学产品生产中,原料的选择是决定化学生产过程和生产工艺的主要因素之一,绿色化学工程与工艺以无毒无害的原料作为绿色化学工业重点研发目标,选用可再生资源作为绿色化学原料,如生物质资源包括植物、农作物、林产物、海产物(各种海草)和城市废弃物(报纸、天然纤维)采用生物转化法通过一系列的反应转化得到醇、酮、酸类等常见的化工原料,在转化过程中依赖各种微生物在细胞内产生出我们所需要的各种化学品,整个过程清洁无污染,这都是绿色原料应用的典型。

2.2催化剂的绿色化

近几年来,随着化学工业的快速发展,采用合理的化学反应应用在化工生产过程中成为了现代化学工业可持续发展的重要因素之一。在常规的化学反应中都离不开催化剂的使用,正确合理的使用催化剂不仅可以加速反应进程,改善化学反应的选择性和提高转化率,提高产品质量、降低加工成本,而且从根本上减少或消除副产物的产生,减少环境污染,最大限度地利用各种资源,保护生态环境。目前,针对化学反应催化研究已经研发出各种催化剂,例如,在精细化工生产中,已使用安全的固体催化剂分子筛、杂多酸等来替代有害的液体催化剂浓硫酸,从而简化了工艺过程,减少“三废”的排气量。

2.3溶剂和助剂的绿色化

在化学工业生产过程中,无论是化学反应过程,还是化学产品的分离过程,都会使用大量的溶剂或者助剂来克服反应或分离过程中的特殊障碍,但是这些溶剂和助剂都是有毒的,往往会对人类健康和社会环境造成负面影响,所以开发出无毒无害的溶剂和助剂也是绿色化学工业重点研发目标之一。合适的绿色的溶剂和助剂不仅仅能使反应加速进行,也能使反应能耗低、效果更好、选择性更高以及产品更容易分离,更有利于环境保护。例如,现已开发出各种离子液体来应用于化学工业生产过程中的化学反应提供新的反应环境,也应用在化学工业生产过程中的分离过程进行产品与副产物的分离。

2.4能源的绿色化

在化学工业中,从获取的化学原料到发生的化学反应以及反应产物的分离和纯化等各个环节均伴随能量的产生和消耗,而且耗能巨大。然而,在化工生产的化学反应中,若反应是吸热的,则需要在反应开始时加入热量来使反应进行完全;若反应是放热的,则需要冷却以移出热量来控制反应进行。同样在化工过程的分离与纯化中,可通过精馏、萃取、再结晶、超滤等操作来实现,也需要消耗大量能量。所以找到合适的能源也是绿色化学工业重点研发目标。例如,比较清洁的能源有电能、光能、微波以及超声波等能量,其中电能是运用较多的一种,在利用天然、无毒、手性的维生素B12为催化剂的电催化反应中可以实现在温和中性条件下的自由基环氧化。

3绿色化学工程与工艺对化学工业节能减排中的促进作用

近些年来,在国内的化学工业中,绿色化学工程与工艺主要应用在以下几个方面。

3.1清洁生产技术的应用

在化工行业清洁生产包括清洁生产过程、清洁的产品以及清洁的能源等三个方面。而在化学工业节能减排中,主要以清洁生产过程为主。清洁生产过程是指在生产中尽量少用和不用有毒有害的原料,采用少废、无废的新工艺和高效设备,改进常规的产品生产工艺;尽量减少生产过程中的各种危险因素,如高温、高压、易燃、易爆、强噪声、强震动等;采用可靠、简单的生产操作和控制。已有的化学工业中清洁生产技术应用案例为:磷肥工业清洁生产工艺、铬酸酐生产工艺的绿色化改造、环氧丙烷的清洁生产、对苯二甲酸二甲酯氧化尾气的回收利用、二氯苯胺的清洁生产以及苯甲醛的清洁生产工艺等,这些清洁生产技术对化学工业节能减排有促进作用,实现了化学工业的绿色化,对人类健康和生态环境的保护作出了重要的贡献。

3.2与生物技术相结合的应用

在化学工业生产中,绿色化学工程与工艺常常与生物技术相结合,采用生物炼制技术将可再生资源转化化学原料,进而合成出所需要的化学品。通过这种技术得到的化学原料相对于一般的工业原料来讲,反应效果和催化效率较好,反应产生的污染物和废弃物较少,还具有良好的无污染性、高效性、节能性。生物炼制是开拓创新型技术,是生产能源、材料与化工产品的新型工业模式。例如,全作物生物炼制方法以油菜、大豆、甘蔗、玉米等为原料,采用发酵技术,用基因组合方法在有氧条件下生成1,3-丙二醇重要的化工中间体。

3.3环境友好型的化学品的应用

大力发展绿色化学工程与工艺可以使化学工业为我们生产出更符合社会、自然环境可持续发展的环境友好型产品,在生活中有许多具体应用实例。例如,已被联合国列为新一代环保制冷剂含杂原子N、Si的三氟碘甲烷(FIC-1311)来替代传统制冷剂氟利昂,FIC-1311不损耗臭氧层,温室效应可以忽略,对环境破坏作用较小;2005年美国环境保护署已批准的新型熏蒸气体杀虫剂硫酰氟来替代溴甲烷,杀虫效果比溴甲烷好,对坚果和干果气味无影响,同时对臭氧耗损潜能值为零,对大气臭氧层无影响。

4结束语

在化学工业生产的过程中运用绿色化学工程与工艺的思想,从化工生产的源头上采用无毒无害的原料、催化剂、溶剂等,使用节能减排的生产工艺,采用清洁生产的技术,能够降低化学工业生产过程中能源消耗,实现人与自然的和谐,保护生态环境。因此,开发和应用绿色化学工程与工艺对现代化学工业的发展至关重要,也是促进现代化学工业可持续发展的重要前提条件。

基础有机化学实验是高等学校理工类、化工类、环境类、材料类以及生物、检验专业的必修课程之一,对培养学生动手操作能力、思维训练等有着重要的影响。随着经济、社会的发展,有机化学在人们的生产、生活中发挥越来越重要的作用。基础有机化学实验作为有机化学的基础课程,发挥着奠定学生未来发展的作用。然而,笔者在实验教学中,发现有机化学实验教学在教学理念、方法上存在诸多问题,结合笔者自身的教学经验,提出了新的教学理念与方法策略,为基础有机化学实验教学提供参考。

1有机化学的重要性及与日常生活的联系

有机化学与人们生产生活等各个方面有着密切的关系,主要体现在以下三个方面:首先,人类的生命就是一个有机体,由各种各样的有机物组成,如蛋白质、核酸、糖类等,这些物质构成生命的基本单位,同时也参与体内的各种合成代谢。其次,人类的衣食住行离不开有机物,如我们穿的各种衣服,都是由各种合成纤维构成,饮食中少不了各种有机蛋白质、有机营养物质。最后,有机化学提升了我们的生活质量,如有机化学合成的各种药物,不仅治愈了人类多种疾病,并且提高了人类的寿命。1965年,人类合成的第一个人工胰岛素——结晶牛胰岛素,在我国诞生,为糖尿病病人带来了福音。

2基础有机化学实验对学生的意义

(1)训练学生动手操作及理论联系实际的能力。有机化学是一门实践性非常强的学科,单独以老师为主体的理论教学无法将整个有机化学知识点融会贯通,而有机化学实验就为学生提供了动手操作的机会,解决了学生上课时对不明白知识点的困惑。例如,在学习有机物萃取时,很多学生在理论课时对萃取的过程以及注意事项都是死记硬背,而实验课时学生通过自己的独立完成或者协作完成,将会彻底领悟到萃取的原理,并掌握分液漏斗的正确使用方法。有机化学同时也是一门实用性非常强的学科,例如阿司匹林的制取,阿司匹林是一种解热镇痛药,在人类的药物发展史中有着不可替代的地位,对此药物进行合成可以使学生明白有机合成的重要性,同时也能对重结晶提纯法进行巩固。

(2)训练学生科研思维与专研精神。有机化学实验由于其操作性强、专业性强等特点,对学生的综合素质提出了考验,同时也有助于培养学生的科研思维与专研精神。诸多著名的化学家如居里夫人、门捷列夫等,他们之所以能够取得如此大的成就,就是凭借实验训练带给他们的科研思路以及实验成果。本科阶段的化学实验要注重的是实验的热情,因此将他们的热情鼓舞起来后,他们才能够真正投入到专研当中。

(3)为学生步入未来工作岗位打基础。有机化学实验是有机化学专业相关人才进入未来工作岗位的必要条件,只有掌握基本操作的技能才能够胜任工作岗位的需求。我国大学生越来越多,就业形势越来越严峻,市场和人才培养方向的脱节主要原因就是学生操作技能差,理论考试都能得高分,而一到具体应用就措手不及。然而,对于那些不从事化学相关专业工作的专业来说,有机化学实验是一门基础性的实验,对未来工作岗位相关的知识都是一种重要的铺垫。

3目前基础有机化学实验教学存在的主要问题

(1)实验方法落后、实验设备陈旧。有机化学实验教材内容一般是那些已经完成被认可的基础性实验,这些实验虽然很经典,但由于实验方法落后导致实验耗时长、操作繁琐,有的实验要6个小时以上才能结束,这使得一些本来对有机化学感兴趣的同学望而却步。而实际上有机化学经过几十年的发展,实验手段也不断在进步,采用先进的实验方法可大大缩短实验时间,这非常有助于提高同学们的学习兴趣。另外,我国诸多高校在有机化学实验设备上都存在着设备过于老旧的问题,很多实验无法开展下去的重要原因就是实验设备的短缺,一般都是几个学生用一个实验台或者一台操作仪器。在实验方法上,除了传统的基本内容外,没有将社会上用的新技术引进去,学生不知道学完后用在哪里,自然无法激发他们的热情。而很多现代社会根本用不到的理论仍体现在实验教材上,这不仅耗费了学生和老师的宝贵时间,同时也不利于学生适应未来的工作。

(2)实验过程中存在安全隐患。实验的安全性隐患包括三个方面:①我国目前很多高校在实验室安全方面都存在一定的隐患,例如缺乏实验安全操作柜,实验试剂过期或者不合格等现象屡屡出现。②一些有机实验本身存在安全性隐患,比如乙酰乙酸乙酯的制备,该实验要使用钠砂,金属钠遇水即燃,在热熔钠块并震荡使之变成砂粒的过程中,如果操作不当,钠会从瓶子里喷出来,非常危险。而事实上笔者在从事这么多年的有机合成研究过程中从未使用过钠砂。③在实验操作过程中很多学生都缺乏安全意识,没有带口罩和眼罩,一旦发生意外事件如试剂喷射到眼里,或者身上,则无法进行有效及时的处理。

4对基础有机化学教学的看法

(1)明确基础有机化学实验教学的目的。目前我国基础有机化学实验教学中存在诸多问题的重要原因,就是没有真正明确其实验教学的真正目的。我国大学现在开展的是素质教育而不是二十年前的精英教育,因此将过多的要求投放在学生身上,将会导致他们厌学或者恐惧。有很多学生还没有进行实验就被那些高难度的要求吓得退却,不能激发他们的实验热情、钻研热情。笔者认为,本科阶段的有机化学实验教学主要目的应该是激发学生学习的热情,只有他们有学习的热情与渴望,才可能进一步地钻研,也才可能克服怕苦怕累的思想。

(2)因地制宜制定本科教学的培养策略。有机化学实验教学应该采取针对不同的学生采取不同的策略,对于化学专业的同学和相关专业的同学应该制定不同的目标,不能一概而论,否则有机化学实验课将对那些基础理论学习少的同学产生很大的负担。本科教育注重的是素质教育,因此着重在于培养他们的实验热情,只有奠定热情的基础上,才能够进一步地实验和攻读研究生。

5改革基础有机化学实验教学的策略

(1)改革实验教学的理念与目标。本科阶段的有机化学实验其本质上的问题是教学理念与目标的偏差。因此,教育部门应该彻底改革现有的教育体制,不能将二十年前的目标与理念用于现在。制定的理念与目标应该结合学生和学校的实际,同时也应该结合社会市场的需求。笔者认为本科阶段基础有机化学实验教学的理念与目标应该是:着重培养学生的实验热情,提升素质教育。

(2)根据社会需求,改进实验方法、设备。现阶段我国本科有机化学的实验不能与时俱进,没有跟上社会需求的潮流。因此,应该引进那些社会工作中需要的实验、删除那些社会不需求或者用不到的实验,改进实验方法的前提就是要有充足的资金购买实验设备,因此可以采用和企业联合办学的策略,由企业投资引进设备,同时企业排除专门人士进行指导,带领学生参观公司,只有了解到所学知识的有用性,才能激发学生的学习热情,同时也为学生的就业带来了保障。同时也要尽量使用现代的有机合成方法和手段,增加实验的实用性,还可以找一些现象明显、容易成功、能显著提升学生兴趣的实验,以替换危险、气味大的实验。

(3)分阶段教学的培养方案。在本科阶段主要分为以下三个阶段培养策略:首先,培养学生的学习热情,可以是老师带领学生参观化学应用公司或者大型科研院所,也可以是老师通过简单的实验激发学生动手的热情。其次,对那些有实验操作热情的同学,可以引进到老师的科研队伍中,开拓学生的视野,同时也提升学生的实验设计、操作以及钻研的能力。最后,结合同学自身的情况,给出不同的建议。例如对那些具有刻苦钻研精神的同学,可以将其作为保研的对象,对于那些实际操作能力强的同学,可以将其推荐到合作的企业当中去。

6结束语

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摘要:通过几种成膜助剂与乳液相容性的考察,讨论了其对乳液的粘度、冻融稳定性、贮存稳定性、最低成膜温度及涂料性能的影响。

关键词:成膜助剂在乳胶漆中的应用 ;应用

1前言

建筑涂料在涂料工业中占有很重要的地位,目前,国内建筑涂料在涂料中的比重日渐增大。随着人们生活水平的口益提高.对建筑用乳胶漆的质量要求也越来越高,而涂料成膜的好坏直接影响涂层的性能。

一般人们认为乳胶漆在较短的时间内就能完全成膜,而忽略了各个成膜阶段的温度控制,特别是外用乳胶漆在施工后的温度变化较大,使最终涂层的性能不理想,如光泽下降、附着力差、耐擦洗性差、耐沾污性不良、耐候性不理想等等。有效地添加成膜助剂,可较大幅度地降低成膜温度,是改善乳胶漆低温施工性能的有效措施。本文对几种成膜助剂在乳胶漆中的应用进行了一系列实验,对建筑用乳胶漆的配方设计具有一定的参考作用。

2实验部分

与溶剂型涂料不同,乳胶漆的成膜机理一般分为以下过程:

第一,充填过程。乳胶漆施工后,水分挥发,当乳胶微粒占膜层74%(体积)时,微粒相互靠近而达到密集的充填状态。组分中的乳化剂及其他水溶性助剂留在微粒间隙的水中。

第二,融台过程。水分继续挥发,高聚物微粒表面吸附的保护层破坏.裸露的微粒相互接触,其间隙愈来愈小,至毛细管径大小时,由于毛细管作用,其毛细管压力高于聚合物微粒的抗变形力,微粒变形,最后凝集、融合成连续的涂膜。这一过程是乳液能否成膜的关键,若乳液颗粒的玻璃化温度(Tg)较高(为了使涂膜具有良好的机械性能,耐候性和耐沾污性,Tg值一般不能太低),在较低环境温度下,就很难变形,从而会使融合过程受阻,导致不能成膜,这时往往需要用成膜助剂协助成膜。

第三,扩散过程。残留在水中的助剂逐渐向涂膜扩散,并使高聚物分子长链相互扩散,形成具有良好性能的均匀涂膜。

成膜助剂是一种可以挥发的暂时性增塑剂,能促进乳胶粒了的塑性流动和弹性变形,改善其聚结性,可在广泛的施工温度范围内成膜、理想的成膜助剂应具有下列特性:作为聚合物乳液的良溶剂,可降低聚台物的最低成膜温度;在水巾溶解性小;具有-定的挥发性,成膜过程中能滞留在涂膜中发挥作用,成膜后全部挥发,不影响涂膜性能;不影响乳液的稳定性。

成膜助剂的种类很多,包括醇类(如笨甲醇)、酯醇类(如Texanol酯醇等)、醇醚类(如乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等)、醇醚酯类(如己二醇丁醚醋酸酯等)等。常用的成膜助剂有Texanol酯醇、苯甲醇(BA)、乙二醇丁醚(EB)、丙二醇苯醚(PPH)。以下就这几种常用的成膜助剂进行比较试验。

2.1主要仪器设备最低成膜温度仪(日本理学工业公司,IV605)

2.2试验用的乳液本试验采用在国内具有代表性、使用广泛的纯丙、苯丙、醋丙、叔醋等乳液,如长兴、巴斯夫、联碳、国民淀粉、罗门哈斯、江苏口出集团、北京东方化工J一、北京通州互益化工厂、北京振翔贸易公百公司、山东青州宝达化工厂、北京科信工业贸易有限责任公可等的产品,因篇幅关系,本文仅提供部分试验数据。

2.3成膜助剂在乳液及涂料中的性能试验相容性试验:乳液与成膜助剂Texanol酯醇、苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚直接混合,搅拌均匀,观察乳液的性状。

乳液粘度的测定:在相容性正常的乳液中加人成膜助剂后测定其牯度,观察粘度变化情况。

乳液摄低成膜温度的测定:将可相容的乳液与几种成膜助剂混合,测定其最低成膜温度(MFT)。

乳液冻融稳定性试验:将相容性正常的乳液加入相应量孔液最低成膜温度降至0℃的最你用量)的Texanol、BA、EB和PPH成膜助剂.于-10%的冰箱中放置16h取出后于标准条件(室温23±2℃,相对湿度50±5%)下放置8h,如此反复5个循环,观察乳液最终状态。

乳液贮存稳定性试验:将相容性正常的乳液加入相应量(乳液最低成膜温度降低至0℃的最低用量)的Texanol酯醇、苯甲醇、EB、PPH成膜助剂,在标准条件(室温23±2℃,相对湿度50±5%)下放置3个月,定期观察乳液的状态,测定其粘度、pH值。

2.4涂料的性能检测

选用不同的成膜助剂(Texanol、EB、PPH和BA),比较其对涂料性能的影响。PPH和BA不能直接加入,将其与醇类溶剂混合,在配漆过程中缓慢滴加,以防止造成絮凝;EB若在搅拌情况下缓慢加入,可不与醇类溶剂混合,但加入速度应缓慢。

依据国家标准GB/T9755—95进行性能测试(耐老化性除外),在耐擦洗性方面Texanol酯醇有比较突出的优势,很可能是因为其他成膜助剂与纯丙乳液的相容性不好,影响了乳液成膜,从而对涂料的性能造成影响。生产时应注意成膜助剂不能添加太快,以免产生絮凝而影响涂料的性能。

3结果与讨论

3.1成膜助剂与乳液的相容性

成膜助剂与乳液的相容性试验结果:BA、EB、PPH在6512苯丙乳液中相容性好,PPH在除纯丙乳液外的其他乳液中相容性好,但这几种成膜助剂都要缓慢滴加。否则也容易造成絮凝。对于纯丙乳液,加人此三种成膜助剂都会产生絮凝,有时可以将这几种成膜助剂与醇类溶剂混合后加到乳液中,以免造成破乳。Trexanol酯醇与我们收集到的任何一种乳液的相容性都很好,且添加方式简易,不容易造成破乳,对乳液具有普遍性。

  3.2对乳液粘度的影响加入成膜助剂后,乳液的粘度基本上都有所增大。这是因为成膜助剂会软化乳液粒子,乳液粒子溶胀而变大,只要加量适当,不会影响乳液的使用。但是,由于乳液粒子的溶胀,其表面上起保护作用的表面活性剂及保护胶体的浓度相应降低.甚至被大量成膜助剂取代,而使乳液不稳定。

  3.3对乳液MFT的影响

  成膜助剂对乳液MFT的影响:对于相容性好的乳液,要达到最低成膜温度O℃时的成膜助剂的用量,对于苯丙乳液,加入苯甲醇的用量比。Texanol酯醇小,这可能是因为相似相容原理,苯甲醇能在最大程度上软化苯丙乳液粒子,使之以较少的用量就将乳液的最低成膜温度降至0℃,但其毒性较大,对其他类型的乳液相容性也较差,必须与醇类溶剂配合使用。EB可溶于水,加到乳液中后,不易与乳液粒子接触,所以其用量相应要大些,但由于其挥发速度与水相当,甚至更快,所以对成膜不利。进而影响涂层的性能。PPH对苯丙乳液的效果好些,但由于其在水中的溶解度略大,不易与乳液粒子接触。因此,对于PPH可相容的乳液,与Texan0l酯醇效果差不多,但对十纯丙乳液或其他类型的乳液,Texanol酯醇在加入方式上比其他成膜助剂简易,且用量不大。

  3.4对乳液冻融稳定性的影响加入成膜助剂对乳液的冻融稳定性有一定影响。经过5次循环以后,乳液均凝聚,其原因是成膜助剂使乳液粒子溶胀,且使保护胶体浓度相应降低的缘故,所以若用成膜助剂与乳液配制成基料再使用,就要注意不能在低温下放置贮存。

3.5对乳液贮存稳定性的影响

  成膜助剂对乳液的贮存稳定性没有影响(仅针对相容性好的乳液),随着时间的推延,有些乳液的pH值略微下降,这是中和乳液时所用的氨水挥发所致。

乳胶漆成膜机理:

乳胶漆涂料的成膜分为三个过程,乳胶颗粒紧密堆积,乳胶颗粒融结、聚合物链端相互扩散。

乳胶漆涂布于基底上,涂料中挥发分(主要为水分)外蒸内吸,涂料固含量不断增加,颗粒相互接近最后达到最紧密的堆积。

干燥继续进行,覆盖于乳胶颗粒表面的吸附层被破坏,裸露的聚合物颗粒表面直接接触,在聚结溶剂的溶涨溶解作用下,颗粒软化变形融结而成连续薄膜。

乳胶颗粒融结同时和之后,聚合物表面的链端分子相互渗透、扩散,涂膜进一步均匀化。

乳胶漆成膜与天气状况关系很大,高温、大风,低湿度,低温、过度潮湿等都将导致乳胶粒子成膜不良,影响涂膜性能。

有关化工设备的毕业论文

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/A
Batch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、Easy
Batch、Batch
Plant
Manager、R-Batch
4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BatchV1.0。1996
年开始,著名的工业软件公司Wonderware开始为Fox
batch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Ver
6.2、Ver
7.1等,直到现在被广泛
运用于Windows
XP平台上的I/A
Batch
Ver
8.1。
I/A
Batch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ISAS88.01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
2
I/A
Batch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/A
DCS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/A
Batch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

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摘要:本文通过对贵州省药品生产企业营销工作现状的研究,分析了营销方面存在的问题,并提出相应的对策,以适合当前形势下相关政策的策略,为贵州省药品生产企业在医改新政下的营销决策,提供依据和参考。
关键词:药品生产企业;营销;集中采购平台;存在的问题
目前贵州省医药产业发展迅速,已成为贵州省的支柱产业之一。自中央发布新医改政策以后,贵州省陆续出台了《贵州省深化医药卫生体制改革近期重点实施方案》、《贵州省建立国家基本药物制度实施方案》等相关政策。随着药品集中采购、基本药物等制度的实行,药品市场环境正在发生改变。营销是现代企业经营中一步必不可少的环节,因为它充当着生产部门与市场之间的纽带。在复杂多变的市场中,营销决策制定、营销决策实行的好坏将左右一个企业的发展前景。因此,为使贵州省药品生产企业适应新的药品市场环境,把握贵州省药品生产企业营销现状,并为企业提供相应的营销策略建议已迫在眉睫。
1贵州省医药生产企业营销现状分析
本次问卷调查以贵州省九大市、州、地的所有药品生产企业139家为调查总体,进行分层抽样,共发出问卷75份,收回问卷57份,问卷回收率为76%,对收回问卷数据资料,进行处理分析,其结果如下。
1.1贵州省医药生产企业营销现状
1.1.1药品集中采购平台利用率较低,配送环节存在问题从贵州药品生产企业对药品集中采购平台的使用情况看,仍有23%的生产企业从未使用过该平台,这其中有84.6%的企业生产的是非基本药物,政策规定公共医疗机构的药品采购必须通过省级人民政府组织的药品集中采购平台进行采购,这样做等于主动放弃了公共医疗机构所代表的巨大市场份额。同时,我们还注意到,即使是已参与药品集中采购平台的企业对平台的使用也不够重视,2011年使用该平台的企业中,超过50%的企业使用次数不到10次,频率过低,更有18.18%的企业不为中标采取任何手段。另外,药品生产企业在集中采购平台上中标后的配送工作也暴露出一些问题,绝大多数药品生产企业是委托药品经营企业进行配送,18%的企业选择大型药品经营公司进行配送,8%的企业选择中小型药品经营公司配送,74%的企业配送无固定类型的药品经营企业。在每次配送选择的药品经营企业的数量上,22%的企业每次配送选择的药品经营企业在2~3家。78%的企业配送选择的药品经营企业数量视情况而定。可见配送选择的药品经营企业的规模和数量大多不固定,而且其中还有不少是规模和实力较弱的中小型企业,因此药品配送过程中的药品损耗、药品质量控制、药品送达等环节就会出现问题。
1.1.2营销部门缺乏高层次专业人才,营销团队构成不合理药品是特殊商品,其营销手段、营销决策和其他行业有较大差别,药品营销需要的是具备营销知识,医药知识,相关医药法规知识的复合型专业人才。只有具备这些条件的高素质人才组成的营销团队才能为企业统筹规划,制定合理的营销决策。但目前据调查显示,贵州省药品生产企业营销部门具有硕士及硕士以上学历者所占比例不到l%。另外,营销团队中还存在42%的员工基本无营销经验,37%的营销人员原来是从事药品生产的技术人员,26%的营销人员是从其他行业转行过来的营销人员。由此我们可以看到,贵州省药品生产企业中充斥着缺乏营销经验或原来从未接触过药品的转业人员,这就造成了营销活动效率低下,营销人员在营销活动中无法满足激烈的市场竞争需要。
1.1.3企业经营观念落后影响营销活动的开展贵州省药品生产企业中有56%的企业完全交由药品经营企业开展营销,同时有53%的企业从未对医疗机构进行过药品宣传,另外还有18.18%的企业在药品集中采购平台招标过程中无所作为。再结合之前提到过的关于不重视基本药物市场以及营销部门、团队构建滞后的情况,可以看到在营销观念上,贵州省药品生产企业表现出相对落后的状态。
当今国际社会所公认的营销观念是“以消费者和社会需求为中心”的市场营销观念和社会营销观念,而大多数贵州省药品生产企业的营销观念还停留在“以生产为中心”的生产观念上。长此以往,必将被那些拥有先进营销观念,懂得如何才能满足市场需求的企业抢占市场空间,最终面临被市场被淘汰的风险。
1.1.4企业销售终端、渠道规划不合理贵州省药品生产企业的销售渠道主要以医药批发企业、区级以上医疗机构、医药连锁零售企业为主,分别占到79%、58%和54%。其中48%的企业未进入社区卫生服务中心、乡镇卫生院等基层医疗机构市场。其原因主要是同类产品较多,基层医疗市场竞争激烈;医药企业销售能力有限,难以保证盈利。另外有39%的企业销售范围未覆盖农村市场,且其中仍有50%的企业根本未打算进入农村市场。目前,进驻农村市场普遍存在三大难点:农村交通、信息不畅,企业销售网络覆盖成本较高,管理困难;农村地广人稀,销售战线过长,销售人员培养困难;农村收入增长缓慢,购买力较低,较倾向于价格低廉的药物。
终端和渠道规划的不合理造成了贵州省药品生产企业的销售渠道过于集中,同质化产品较多,企业忙于激烈的市场竞争,为了取得订单不断压低价格,减少利润,没有足够的资金和精力开拓新的市场,进行新产品研发,从而无法进入产品选择匮乏、潜力巨大的基层医疗市场和农村市场。
2对策及建议
2.1积极参与药品集中采购平台的使用,并对药品配送进行管理
企业应积极参与药品集中采购平台的使用,已参与的企业应提高参与频率。同时可组建专门的团队负责药品集中采购平台竞标相关的事宜,如为确保中标进行各项基本准备,设置有效的竞标策略,对相关部门和专家进行公关等。另外还需要加强药品配送的规范化管理,为了确保安全、有效的药品能及时送达,应对选择配送的药品经营企业的配送过程进行监管,在企业有能力的情况下自行组建药品配送部门。
2.2增强企业自身吸引力,构建成熟的营销团队企业
应制定灵活多样的人才激励机制和管理措施,并与各大医药类高校建立长期合作关系,吸引更多专业的药品营销人才,确保相关专业人才的资源储备,建设一支既掌握药学知识,又有营销管理能力的高端人才队伍。另外,企业还应为营销人才提供更多的专业培训、定期进修、继续教育、学术交流等多种形式提高营销团队整体的素质和业务水平。
2.3改变观念,正视兼并重组
贵州省各药品生产企业有必要重新审视营销在现代企业发展中的作用,改变旧有的、被动的生产观念,积极了解市场对各类药品的需求,消费者的选择偏好,建立一套合理的生产——销售——反馈机制帮助企业更加适应市场的变化。另外改变对兼并重组消极的看法,有计划的选择合适的兼并重组企业,完成企业各项资源的优化整合。这样不但能够扩大企业生产规模,降低生产成本,还能拥有充足的资金,从而在更加广阔的市场上开展营销活动,同时也可使贵州省药品生产企业在创新能力和技术水平上得到进一步巩固。
2.4合理设置销售渠道和终端企业应根据自身药品特点,设置适合的销售终端和销售渠道,配合相应的营销组合措施。
从贵州省医药市场发展的前景来看,在基层医疗机构市场和农村市场高速发展的态势下,企业应把握机遇,积极在原来渠道上推进各层分销体系的构建,逐步打造出多层次、多环节和可管控的商务渠道,并使渠道与终端形成相辅相成的有机整体,在营销组合策略中发挥最佳的通路作用,并最终达到利润最大化。
2.5合理利用优势进行营销
2.5.1合理利用贵州民族药在全国市场中的品牌效应,并根据不同地区、不同市场的特点采取灵活多变的营销组合策略,则无论是政府公关还是药品集中采购平台的使用上,贵州省药品生产企业都能得到事半功倍的效果。其次,充分发挥独家品种基本药物所具有的巨大竞争力,这样在营销过程中企业才能获得更大的优势。
2.5.2针对目前蓬勃发展的农村医药市场,设置人员对企业现有产品进行梳理、分类和组合形成系统规划的农村医药产品策略。同时根据新医改相关政策和发展态势,积极推进已有产品的基本药物报批。
2.5.3立足根本贵州省药品生产企业的根在贵州,企业应在着手建设国内市场的基础上,积极配合贵州省政府对于医疗产业基础设施的建设和基层医疗机构市场、农村市场的开发,形成政企合作的良性循环。如此一来,既获得了与政府的良好合作关系、完善了基础设施,又开拓了市场,为进一步的市场营销活动提供了大量的政府、物资资源,可谓一举三得。
参考文献
[1]陈贻炽,吴锦屏,顾惕人等.阻抗型聚合物湿度传感器HMPTAC/St共聚物感湿膜的感湿性能[J].精细化工,1998,15(5):24-27.
[2]何坚,孙宝国.香料化学与工艺学[M].北京:化学工业出版社,1995:10-15.


毕业论文调研报告范文篇二:
一、_______________公司简介
_____________有限公司,以下简称电子公司)于2008年8月20日注册成立,是__________公司注册资金壹佰零贰万圆人民币,具有独立法人资格,属国有企业性质.
公司自成立以来,以承接机场弱电系统专业工程为主要业务方向,一直保持民航候机楼弱电系统业务的优势.公司经营范围:通信导航设备安装、维修和校飞;软件开发、网络及信息系统工程;技术服务及技术咨询;系统集成、视频会议、安防监控、智能家居产品的销售和安装;品牌家电维修及代理;避雷工程。公司组织机构:公司由_____股份有限公司一人出资设立,公司不设股东会、董事会,设一名执行董事,由股东选举产生;公司设经理一名,由执行董事聘任产生;不设监事会,设监事一人,由股东指定。公司现有管理人员和工程技术人员30多名,均为大专以上学历,人员整体素质较高,为综合型技术企业;公司的电子商务人员有
2011年5月至今,公司逐步致力于电子商务平台发展,并且把公司的一些主打产品投放于网络平台上销售,并取得了显著的效果。而今,在这个信息化发展迅速的时代,怎样在网络电子商务中,更好更快的发展,符合当今时代发展的趋势,是公司而今要面对的一个主要问题。
二、___________电子商务发展现状与存在问题1.现状
2.1电子商务发展状况
至2011年5月份以来,电子公司开始逐步致力于电子商务平台的发展,属于初步发展阶段。公司目前有4位专业的网络营销和网络推广人员负责电子公司的网络推广,在网络平台中也逐步投入广告,打造公司在网络平台的发展需要。目前公司在淘宝网和阿里巴巴以及其它的网络平台上有属于自己的商铺、网店。而今公司打算开拓其它的网络领域平台为公司的电子产品做推广,尤其针对于搜索引擎的推广,因为目前来看,搜索引擎是一个企业网络发展不可缺少的重要发展平台,而电子公司在这方面怡怡缺乏发展。
2.2电子公司至2010~2011的年销售额:
可以比较直观地看出从2011年第二度起,自公司开始发展电子商务以来,公司的季度营业额增长较快,且呈不断增长趋势。说明自2011年第二季度公司着力发展电子商务以来,对于公司的销售额是有比较明显的增长作用,而且呈增长的趋势,因此公司应继续投身于电子商务的发展,一方面可以增长公司的销售额,另一方面可以提高公司在网络的知名度。
2.3电子科技公司对于电子商务的投资建设
表1电子公司对于电子商务投入的资金情况从表1中可以看出,电子科技公司对于电子商务的资金投入预算自2011年第二季度以来至2012年第一季度不断地扩大投入,说明电子科技公司对于电子商务的计划发展在不断扩大和对于电子商务发展的重示。
电子公司在电子商务的资金投放方向主要偏重于人才的招聘,说明对于专业人才,电子公司还是比较看重,而在于一些平台上的投放和网络广告的投放,目前
目前电子公司在表3的推广平台上做得效果比较好的为淘宝网店,其线上交易的主要来源也是淘宝网店,对于其它平台,如阿里巴巴,慧聪网也都是开发不久的平台,其效果并不显著,而搜索平台的推广,目前公司的关键词排名在其搜索引擎上并不靠前,效果也不明显,因此公司应该着力地发展B2B平台和搜索引擎平台,因为这些平台相对于企业的也展,是一个重要地发展平台
2.存在问题
2.1.公司开展电子商务受部份条件限制,其环境尚未成熟
我国自1997年发展电子商务以来,虽发展迅速,交易额不断提升,但是现目前为止,依旧存在许多的问题,如上文谈到的法律法规问题,物流问题,信用问题;电子公司于2011年第二季度开始起步发展电子商务,也存在着说多限制问题。如:公司刚起步发展,其在网络知名度不高,影响公司的诚信度,公司的部份产品如一些电子仪表仪器产品在网络的整体销量和交易量不高。此外,还面临着资金,技术等其它问题
2.2公司的电子商务系统机制不完善
电子公司没有成立一个独立的电子商务部门,目前电子商务范畴归属于业务部,且目前电商人员只有4名,人员相对较为缺乏。其虽然分工明确,但容易造成电子商务部门的内部人员缺少团队合作,成员内部缺乏沟通,而这样不利于公司在网络方面的整体发展。
2.3公司对于开展电子商务认识不够深入,网络推广领域不足
从上图表2、表3看来,至2011年第二季度以来,虽然泉州晋江机场电子公司对于电子商务的资金投入越来越多,其推广平台也有所增加,但是目前看来,公司在电子商务平台的发展上仍然存在着不少的问题。如:对于资金的投放主要在于一些专业的人才招聘以及一些平台(如阿里巴巴的诚信通、淘宝网)的投放,但对于另一方面,公司在其它网络领域,如搜索引擎,行业网的投放广告不足,以及公司的官方网站,在搜索引擎(如百度)的推广上不足。毕竟网络的推广领域较为广泛,要想在网络上面全面发展的话,就必须全面的发展网络各个领域.
四、对于电子公司电子商务发展的建议和对策
通过以上分析,电子公司的电子商务发展前景很好,但目前尚存在着各种问题,针对于上述提出的问题,我个人结合就目前的电子商务发展提出以下的几点建议和对策,希望电子公司能够更好地发展这个平台
4.1公司内部建立起独立的电子商务体制部门
根据目前电子公司的部门特点,可以把电子公司的电子商务范畴独立成一个部门,或设立于业务部的一个特殊部门,成立一个部门的主要负责人,较合理地安排部门内部成员的分工合作,又能使之成为一个团体。
目前公司的电子商务平台主要有淘宝网、阿里巴巴、公司网站的优化、慧聪网(待开发),其它平台。可让其内部成员负责不同的平台领域,而每个平台内部又有交错。因此,要想发展好电子商务,还必须增加电子商务的内部专业人员,各内部成员的团队合作。
4.2细分目标市场,确定优势产业
电子公司经营范围:通信导航设备安装、维修和校飞;软件开发、网络及信息系统工程;技术服务及技术咨询;系统集成、视频会议、安防监控等。但就目前而言,有部份的产品在电子商务领域中是不可取的,还有其部份产品在网络销售量并不如意,而出于这方面的考虑,电子公司应该及时地确立一个属于公司在线上的优势产业,细分目标市场,进行产品在线上的推广和销售。如,就目前而言公司产品销量较好的为数据采集模块和流量计,可针对于这个行业产品在其线上进行着力推广,而其它产品具体分析是否能够在网络上推广得当,而作出想应的安排
4.3线上线下交易相结合
由于目前我国的电子商务发展时间短,所以存在着各种问题,尤其是交易安全和诚信问题较为突出,而电子公司发展电子商务也才短短一年时间,其在网络的知名度和信用度依然不足,尤其对于一些较为贵重的电子仪器产品和批发量较大的商家来说,还不足够给予其诚信问题作为保证,因此采用线上线下交易有利于进一步地提升电子公司在线上的信用度,也有利于保证商家的利益。
4.4在网络的各领域进行广泛推广,使客户对公司在网络上的品牌认识提高了公司现目前主要在一些B2B、C2C电子商务网上做产品的推广,而忽略了网络的其它领域的推广,如SEM(搜索引擎营销),可让公司的产品网站在知名搜索引擎(百度、谷歌、雅虎等)上做SEO关键词优化,据相关数据显示,绝大多数的购买者首先会通过搜索引擎来了解产品,因此做好SEO至关重要;其次,要在一些行业网上发布公司的产品供求信息,电子公司的主营产品为仪表仪器,因此可以一些专业的仪表仪器网上定期地发表一些公司产品信息。另外,也可以用E-mail将企业的网上产品信息或公司网址发送给一些潜在客户。
五、结语
本次调查报告针对了泉州晋江机场电子科技有限公司的电子商务发展的形势进行了分析,结合了电子公司近几年来的年销售额,以及对于电子商务的各个方面的资金投入,配合以上的图表资料,较完整地构出了电子公司近年来的电子商务发展和未来几年如何发展的大体概况。旨在对泉州晋江机场电子公司对于未来电子商务如何发展有所帮助,并且希望对于国内的其它中小型,甚至大型企业,对于电子商务这个范畴发展有一定的借鉴意义
随着全球信息代的发展,中国近年来的电子商务发展迅猛,但由于其发展时间并不长,所以目前存在着各种各样的限制因素,阻碍发展,大部分的企业对于电子商务发展战略缺乏深刻的认识和坚定的信心,以至于企业发展电子商务较为迟缓,甚至难以发展。但是,势不可挡的电子商务发展大潮面前,我国的企业要想在未来功地发展,除了迟早实践电子商务外,别无其它选择,否则,将被时代所淘汰,那么如何去发展电子商务成为目前企业发展的核心部分,和所面对的重要问题。
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有关材料学的论文范文

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

1.1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).

1.2PANIF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1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 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.   1.3GO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.

1.4PANIF/rGO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6.8 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0.5 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.

1.5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-0.2~0.8V.

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

2.1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.

2.2FTIR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.

2.4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521.2 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0.5 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54.3%,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21.8亿吨,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

2.1 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。

2.2 试验与研究

2.2.1 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58.66%A12O3和41.34%FeO。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4.39g/cm3,莫氏硬度为7.5。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:

2.2.2 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。

2.2.3 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。

2.3 产品的性能

2.3.1 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。

2.3.2 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。

2.3.3 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。

2.4 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

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