1500元。根据查询相关公开信息,甲酸原料成本低,来源多种多样,除了目前主流的甲酸甲酯水解,目前市场价在1500元每升。
催化剂活性中心转化为吸附的甲酸根和碳酸根,进一步加氢为甲烷。在制备甲烷的原理方面,就是先使用催化剂活性中心上转化为吸附的甲酸根和碳酸根,进一步加氢气为甲烷。讲完由一个碳原子以及四个氢原子组成,是结构最简单的烷类,也是天然气的主要成分,在地球上有很高的相对丰度,也是最具有发展潜力的一种燃料。
甲酸制氢和电解水制氢是两种常见的制氢方法,它们有以下比较:1. 原理不同:甲酸制氢是一种化学反应过程,通过甲酸和碱性氢氧化物反应产生氢气和二氧化碳。而电解水制氢则是利用电力将水分解为氢气和氧气。2. 能源来源不同:甲酸制氢主要用化石燃料、生物质等作为甲酸的原料,而电解水制氢则可使用可再生能源作为电力来源,如风能、太阳能、水能等。3. 能效比较:电解水制氢的总能量效率较高,目前已经能够达到80%以上。而甲酸制氢的总能量效率则较低,一般在50%左右。4. 生产成本比较:电解水制氢的生产成本一般较高,主要由电力、水和设备等因素决定。而甲酸制氢的生产成本相对较低,主要是由甲酸、碱性氢氧化物等原材料和设备成本决定。但是,甲酸制氢的生产过程中也会产生二氧化碳等环境问题。总体来说,电解水制氢虽然生产成本较高,但总能量效率较高,而且使用可再生能源作为电力来源更加环保。甲酸制氢相对便宜,但能效比较低,且存在一定的环境问题。选择哪种制氢方式需要综合考虑其能源效率、成本、环保性等因素。
毕业论文中期报告
在现实生活中,报告的适用范围越来越广泛,我们在写报告的时候要避免篇幅过长。为了让您不再为写报告头疼,下面是我整理的毕业论文中期报告,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
齐齐哈尔大学
毕业论文中期总结
学院化学与化学工程学院
专业班级化学063班
学生姓名孙佳慧
指导教师魏彦
20xx年5月14日
毕业论文中期总结
20xx年3月,我开始了我的毕业论文工作,时至今日,已经一个多月了。从最初的茫然,到慢慢的进入状态。回想这段日子的经历和感受,我感慨万千,在这次毕业设计的过程中,我拥有了无数难忘的回忆和收获。
一、前期工作的简述
在三月的时候在魏老师的指导下选定了我的毕业论文的题目—化学史课件制作及网络化设计。从选题题目之后,去图书馆查找相应的文献资料,搜集好与文题有关的参考文献后,就要对这些参考文献进行阅读、归纳、整理,如何从这些文献中选出具有代表性、科学性和可靠性大的单篇研究文献十分重要,从某种意义上讲,所阅读和选择的文献的质量高低,直接影响中期报告的水平。因此在阅读文献时,要写好“读书笔记”、“读书心得”以便更好的写出论文,编制论文提纲。同时,确定外文翻译的内容。之后的数日就进行外文翻译。首先将外文论文中的陌生单词进行查找并标注。之后一步一步循序渐进的进行翻译,形成外文翻译的初稿。然后,将查找的文献进行整理,并撰写开题报告。并接受指导老师的指导,完成开题报告。准备迎接中期检查。现在可见依然在制作中,现已经取得了一定得成果。
二、尚存在的问题及解决方案
(1)在图书馆和网上资料库中与化学史相关的内容比较少,在制作课件的时候能用的材料就更少了;
(2)由于以前接触相关的知识比较少,所以网页制作的软件应用起来比较困难;
(3)在这段时间内我一直都没间断找查找外文资料,但是收获不是很大,外文资料比较难找。
三、后期的工作安排
(1)更深入的学习Dreamweaver8、Powerpoint、flash8等软件的应用方法,跟快更好的完成网页和课件的制作;
(2)完成外文文献翻的译并定稿;
(3)撰写毕业论文、完成外文资料译文的排版、打印、装订,课件的计算机输出,整理毕业论文材料。
一、设计(论文)进展状况
1.经过前期的学习和需求分析,我已经大概掌握了java程序的编写过程,以及java中对于框架的运用,加之对数据库的了解,熟悉了java程序与数据库之间的联系。
2.对系统进行了全面分析,并进行了需求分析和功能模块的设计。对系统与数据库之间的关系进行了系统的分析和设计。对数据库中关于考题表的设计进行了优化。
3.实现了数据库的设计,共有8个数据库表。ExamStu考生考题表。Choose选择体表,JCloze填空题表,estimate确定题表,Jquiz简答题表,choose-an表选择题答案表,Jcloze-an填空题答案表,estimate-an确定题答案表等。
4.已经实现了对不一样类型的考题按难度设置进行抽取,并组合
(1)管理员登录进行考题的录入
(2)管理员对数据库中考题的管理,如删除,修改
(3)学生登录后能够从系统得到一份自动分配的考卷
(4)教师登录后能够看到考生考卷,并进行评阅
(5)对于考生提交的考卷系统能够自动进行相关的打分,如选择题,确定题
5.已完成与专业相关的3000-5000字的外文资料的翻译。
二、存在问题及解决措施
1.存在的问题是:管理员和学生以及教师的权限问题
解决的措施是:根据输入的用户名,密码,到数据库里检索数据,根据该用户的权限值,保存成session,当打开一个新的页面,确定session。
2.存在的问题是:考题随即分配问题
解决的措施是:设计数据库时在各个考题表中设置一个关键字来区别已经选中的考题。
3.存在的问题是:对于考生试卷中确定,填空以及选择题自动比对的问题
解决的措施是:添加了一个答案表,并且设置了一个与之相联系的'表的关键字
4.存在的问题是:在数据库设计时,考生考完试后,考生所答试卷不能正确的和考题关联上
解决的措施是:设置主外键进行表与表之间的联系。
5.存在的问题是:系统安全性的问题
解决的措施是:运用数据库自身的安全管理措施以及windows安全管理措施
(2)在系统资源访问上,增加过滤器验证身份,以到达可靠性。
三、后期工作安排
1.继续完成考生考试过程中关于得到随即分配考题的问题,关于考试过程中考题难度的浮动问题
2.集中测试考题分配问题
3.测试不一样人员的权限问题,不一样身份登录只能看到相应的页面,构成测试报告文档。
4.完善系统的安全性。并进行测试,构成测试报告文档。
5.系统的验收测试,并构成测试报告文档。
6.完成该系统后,在指导教师的指导下,针对本系统的开发,存在的问题以及对系统开发的经验总结,写出一篇一万五千字左右的论文,作为对所完成毕业设计的汇报与总结。
院系:xxx
姓名:xxx
学号:xxx
班级:化学08-2班
1.论文题目:xxx
2.论文进展状况:本毕业论文包括以下几个部分
(1)查阅季戊四醇双缩酮的合成用的各种催化剂的合成资料。
(2)查阅季戊四醇双缩酮的合成方法和应用的文献资料
(3)制备催化剂。
(4)初期数据的整理,做好后期实验的准备工作;经过不一样的方法合成季戊四醇双缩酮
(5)后期数据整理和分析,,并比较各种合成方法的优缺点。
(6)修改、完善毕业论文,准备答辩。在这一段时间的主要成果有:阅读了很多关于季戊四醇双缩酮及其催化剂的论文、期刊等资料,了解季戊四醇双缩酮及其催化剂的主要合成方法,用途和化学特性等,为后期实验中能够更准确的完成做准备;用磷酸氢二钠和钨酸钠合成了十二钨磷酸,并经过比较找出了最佳反应的比例和最适合的反应条件,经过对氨基苯磺酸催化苯乙酮和季戊四醇合成了季戊四醇双缩酮,找到了催化剂对氨基苯磺酸的最佳用量比例以及反应物的最佳比例和最适合的反应条件。详实记录了不一样条件下的各反应的药品用量和反应现象。
3.存在问题及解决的措施:在查找资料过程中,遇到了某些不能确定的反应原理,经过查阅有关资料和请教指导教师,这个问题就迎刃而解了;在撰写论文开题报告时,参考文献的格式书写有误,经过教师的指点和认真翻阅毕业设计工具书,最终将其改正。在外文翻译初稿中,出现许多语病,翻译不准确、格式书写有误等问题,我重新审阅
多遍并在教师的帮忙下,完成了该部分任务。在实验的操作过程中不熟悉的操作经过教师的指导和同学的帮忙得到了解决
4.后期工作安排:截止到2014年4月22日,论文书写工作按照计划已经进行了一半,在以后的日子里,争取完善前期工作,并且根据指导教师指点,优化一部分章节资料。然后继续完成论文的后期工作,具体如下:
(1)2014422~201452完成论文的后期实验工作,并整理、分析实验数据;
(2)201452~2014510书写并完成论文的后半部分初稿;
(3)2014210~2014220完善论文、准备论文答辩。
目前已完成任务
1、收集整理资料,包括中日文的文献,对论文命题有了初步认识。
2、与指导教师进行商榷讨论,结合已有的研究资料,确定论文题目。
3、透过研究各项资料和与指导教师的探讨,对论文列出大致提纲,经指导教师改正指点,大致确定论文的基本思路。
4、透过文献研究和实践研究,对论文命题有了较为全面的理解后,结合前人的研究成果,完成论文初稿的撰写。
尚须完成的任务
1、日文文献资料不够充实。
2、论文思路不够严谨清晰,需要调整。
3、初稿还没彻底修改正确。
4、在修改初稿的基础上,完成第二、三稿,并尽快完成终稿。
存在的问题
1、提纲有些凌乱,有些地方条理不够清晰。
2、有关该研究的日文资料比较少,较难找,图书馆内相关文献少。
3、用词不当,出现语法错误。
4、论文要求格式较复杂,格式出现错误。
拟采取的办 法
1、结合指导教师意见,透过与同学进行讨论,调整结构,
2、继续查阅相关资料,完善论文资料。
3、找出错词、语法不当之处,进行修改,并对论文语言进行润色。
4、找出格式错误,进行修改。
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析氢反应催化剂材料的设计原则是设计和合成一种高活性,高稳定性,低成本的析氢催化剂对拓展以氢为基础的可替代能源技术具有十分重要的意义。根据查询相关公开信息,根据环境PH不同,其方程式分为2H++2e-→H2。2H2O+2e-→H2+2OH-,虽然析氢反应被视为最简单的电化学反应,但是几十年来困扰着电化学产氢的三个基本限制依然存在。
将碳酸钠置于反应床上,并用水拌好,由下部吹以二氧化碳,碳化后经干燥、粉碎和包装,即得成品。Na₂CO₃+ CO₂+ H₂O→2NaHCO₃补充:碳酸钠与不足量稀盐酸反应也可生成碳酸氢钠。Na₂CO₃+HCl→NaCl+NaHCO₃侯氏制碱法:2NaCl+2H2O+2CO2[电解] →2NaHCO3+Cl2↑+H2↑
先用天平量取()的碳酸氢钠,放入烧杯中溶解,再把溶液转入1L的容量瓶中,用蒸馏水洗涤烧杯2-3次,把洗涤液也倒入容量瓶中,再在容量瓶中滴加蒸馏水,直到刻度线,摇晃均匀,的溶液就配好了。
化学如同物理一样皆为自然科学的基础科学。下面我给大家分享一些化学与科技论文范文,大家快来跟我一起欣赏吧。 化学与科技论文范文篇一 实用化学应用教学 摘要:化学教育目标的确定,决定于化学教育的价值取向.化学教育里的价值研究,成了化学教育理论与实践的必备基础.近年来,在试题中出现了越来越多的有化学知识应用的命题,越来越接近化学教学价值取向.化学教育目标是让学生了解化学与社会、化学与材料、化学与能源、化学与环境、化学与生命科学等的密切关系,会应用化学知识去解决实际问题,具有化学的综合素质和创新意识. 关键词:两面性;实用性;化学教学 一、 化学是一门实用的学科 近些年来,化学物质好象成了有毒、有害的代名词,一提到某化学药品,总跟污染,健康的杀手扯到一起,但这不是化学物质的本质特点.任何化学物质都具有两面性,一方面他带给我们不利的地方,另一方面,他承担了一定的功能.王佛松院士等主编的“展望21世纪的化学”一书中提到一个很重要的观点:任何物质和能量以至于生物,对于人类来说都具有两面性.在现在现实生活中,我们经常夸大化学药品的有害性,却忽略其有用性的一面,造成了一种不好的形象,它需要我们去纠正这种片面的看法.三聚氰胺毒奶粉事件给全国人民带来很大的心理创伤,但三聚氰胺无罪,它与甲醛缩合聚合可制得三聚氰胺树脂,可用于塑料及涂料工业,也可作纺织物防摺、防缩处理剂.其改性树脂可做色泽鲜艳、耐久、硬度好的金属涂料.其还可用于坚固、耐热装饰薄板,防潮纸及灰色皮革鞣皮剂,合成防火层板的粘接剂,防水剂的固定剂或硬化剂,可用作阻燃剂等. 化学作为一门基础学科,它来源于生活,生活中很多东西都跟化学有关,处理这些问题,我们必须具备一定的化学知识,同样是污染,最后解决这个问题的关键还是化学知识.在日常生活中,没有一点化学常识的人是无法生存下去的.我们每天都在跟化学知识打交道.没有化学知识帮助我们解决问题,我们衣食住行都不可能得到发展.没有它,人类的生存和生活质量无法保证.利用化学生产化肥和农药,以增加粮食产量;利用化学合成药物,以抑制细菌和病毒,保障人体健康;利用化学开发新能源、新材料,以改善人类的生存条件;利用化学综合应用自然资源和保护环境以使人类生活得更加美好. 二、实用化学知识教育 教师是教学过程的组织者、设计者和控制者, 同时也是教学信息的发送者和评判者,要树立正确的教学理念,明确教学目标、教学对象,合理组织、设计教学过程的各要素.我们在化学教学中自已必须先认识到化学教学理念,我们教学生学习化学,是让学生去感受的化学知识的用途,了解化学知识在解决我们很多问题的方法,从而激发学生学习化学的热情. 不能仅侧重于化学知识的学术性,要让所有学生能从一些实际生活中遇到的东西去学习知识,或者学完知识能去解决一些能触摸到的问题.不要让很实用知识,变成纯理论化的知识,反而让学生无法去应用.在不同的教学思想下,学生的地位、活动及培养方法和评价方法是不同的.掌握学科的知识是一件可喜的事,但让学生学会各种有用的东西是我们最希望看到的,当学生能尝试从生活应用中学习化学知识,或者能把刚学会的化学知识应用到实际生活中去的时候,我们还会怕学生学不好化学吗?学生就会对化学产生新的认识. 在教学过程中,教学素材选择很重要,只要我们认真关注生活中知识的应用,教学就会信息丰富、科学、先进.从而促进学生综合能力的提高.化学学科的知识体系不是教条,在教学过程中加入应用性知识教育,引导学生去关注生活,去研究生活,在生活的应用中得到更大的发展,对学生的进入社会后的发展是有利的. 三、实用化学在教学过程中的应用 1.学习兴趣是学习活动的重要动力,一方面学生容易对新颖的、能引起好奇的事物产生兴趣,进而诱发内驱力,激起求知、探究、操作等意愿.同时,现实生活中的一些常识也会引导学生进入自我学习的状态.(1)合理使用教材中的资源,在“金属的腐蚀与防护”课题教学中,我们教材先谈腐蚀再研究原理,根据原理实施防护.从发现问题到研究化学知识,再谈化学知识应用,合情合理,但书本知识金属腐蚀仅从物质角度来加以研究,我们认真关注一下这节内容的课后题,就会发现当铁吸氧腐蚀的一个实用案例,利用吸氧腐蚀所释放的能量生产的取暖设备,这是教学中一个很好的素材,也有利于学生能正确认识化学知识的两面性.(2)适当拓展教学资源.如,在高中化学的“化学反应中的能量变化”,该节内容学生在初中已积累了一定的基础知识,且内容与社会生活息息相关,也是当今家喻户晓的话题, 学生很易于发挥,是把学生广泛兴趣与中心兴趣有机结合、培养的较好内容.在学习醇类的时候,我们可以把家中的食用酒拿出来作为引题,再结合医用酒精,还能联系到工业酒精(甲醇).从用途到危害,引导学生进入学习研究之中.在学习碳酸钠和碳酸氢钠的过程中,我们可以引导学生从灭火器中进入问题的思考,学生就能接受到灭火器的相关常识教育.当我们在生活中面临重金属中毒的时候,为什么一碗豆浆能解决问题呢,如果没有豆浆,能不能找出替代品呢?当我们进入蛋白质的学习之后就能解决这个问题.(3)合理引入课外资源.门捷列夫是怎么发现这个规律的,它对我们处理日常繁杂的事务有什么样的帮助呢,这种解决问题的方法对学生的成长是很有好处的,学生会发现许多解决问题的方法其实是相通的,积累了人生的智慧.学习不能仅仅为了考试,学习后能应用这才是我们的目标. 2.在教学交流过程中,我们其实就是让学生体验化学的应用并应用知识去解决问题,不仅要让学生去应用已经知道的东西,还要让学生从更多的方面去了解、理解并能尝试着找到新的使用方法.首先,学生要去认识物质使用并不是单方面的,当我们让学生认识CO2的温室效应的同时,在解析原理的同时,我们是否可以想象一下小范围的温室——大棚种植,如何应有是我们在学习过程要深刻去加以体会的.我们也可以让学生去认识一下它在多方面的应用,比如,我们都要碰到的灭火器,植物的光合作用,就会完善学生心目中的CO2的形象.当我们认识到CO煤气中毒的同时,解析原理的同时,我们也可以让学生知道它在生理病理的调节作用.当我们为有O2存在而庆幸的时候,我们也应该让学生去认识到氧中毒.其次,化学最初的知识来源于生活的经验的总结,这些知识的发展最终还是要就用于实践.当我们学习到中和水解的时候,让学生去认识肥料的搭配.当我们了解了化学反应速速率之后,我们就应当让学生清楚如何确实有效的保存家中的食物. 3.一堂课完成以后,我们不希望看到学生作业只有习题.知识只有在应用中才能得到巩固、发展.只有习题是远远不够的,它恐怕只是其中一种比较无奈的选择.当我们学完醇类之后,假酒就是学生学有所用的一个舞台,如何去检测酒中甲醇的含量就是一个很好的例子.当我们学会醛类之后,室内装潢的气体污染会成学生关注的一个方面.当我们学完电化学之后,小小的电池会吸引很多学生的眼球.当我们面临着更多生存危机的时候,我们应当相信化学能解决这些问题的. 参考文献: [1]王佛松,等.展望21世纪的化学.北京:化学工业出版社,2000. [浙江省临海市大田中学 (317000)] 化学与科技论文范文篇二 浅谈“绿色”化学教育 摘要:随着社会不断发展,人口不断增长,环境污染日益成为当今世界的突出社会问题,作为与环境问题有密切联系的中学化学,应义不容辞的承担起培养学生环保意识之职责。在中学阶段进行绿色化学理念的教育,是培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才的根本途径,也是解决环境问题的根本途径。 关键词:绿色化学化学教育绿色化学教育 环境与发展问题,已成了当代世界共同面临的两难选择,成了对21世纪人类最严峻的挑战,人类不得不面临新的环境问题。为了从根本上预防和治理环境污染,必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学(Green Chemisty)。 一、“绿色化学”的提出和内涵 “绿色化学”这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。1995年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。 “绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。 把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。 二、“绿色化学”在中学化学中的渗透 在化学教学中培养学生的环保意识,应该抓住教学中的各个方面,多角度的进行环保教育。 1.抓住教材的环保内容渗透环保教育 化学教师应该结合化学教材中的许多章节向学生介绍环保的相关知识。如结合硫、氮的氧化物,介绍空气污染,酸雨的形成及其危害;结合一氧化碳等有毒气体的教学,在课堂上介绍其对环境和人体的影响和相关的实验操作注意事项;结合炼钢炼铁的工业流程,介绍工业污染及废气、废渣的处理;结合重金属元素的教学,介绍重金属对水的污染并给人体健康带来的危害;结合磷肥的相关知识,介绍湖泊水质的富营养化;结合有机高分子化合物的内容介绍白色污染及其危害和解决方法等等。课堂是教师的第一阵地,作为化学教师,我们要抓住这一阵地,紧密联系教材,在日常教学中渗透环保教育,让学生理解环保的必要性和紧迫性,逐步培养起环保意识。 2.在实验教学中推进环保教育 作为化学教师,我们要利用实验教学,让学生参与到环境保护的实践中来。首先,我们要培养学生的实验习惯,如在密闭系统或通风橱中操作有毒气体,对反应后的尾气进行吸收,不让其扩散到空气中,反应后的废液、废渣不随意倒入水池,而是分类回收等等,使学生养成环保的好习惯。其次,我们要帮助学生学会从环保角度设计、改进、挑选实验方案,选取实验药品。使学生尽可能采用一些无毒无害、低污染、低能耗的实验方案和选择一些无污染、可回收、可循环利用的药品。从小培养学生在科学实验和工业生产上的环保意识。 3.发挥考试的导向功能,强化环保教育 近年来,环境保护试题在各地中考试卷中都有出现。这些题有的落点仍在化学的基础知识上,发挥考试的导向作用和教育功能,引导学生关心社会、了解社会,推动中学的素质教育,提高学生对环境保护的认识。我觉得,中考中环保试题应向着综合型发展,难度有所提高,范围更加广泛,促进我们更要培养学生的环保意识,鼓励学生多了解环保常识,多把书本中的理论与社会实践相联系。我们化学教师要在平时就注重把身边实际与知识相结合,在日常考试练习中给学生营造一个重视环境保护的外部环境。 4.利用丰富的课外活动开展环保教育 根据现行《中学化学教学大纲》的要求,学生环保意识的培养仅靠在课堂上的培养是不够的。我们应该把环保活动作为化学课外活动的一个重要组成部分,把培养学生环保意识作为化学课外活动的一个重要目标来认真有效的实施。 ① 专题讲座。结合国内外重大的环境污染问题和重大的环保活动举办专题讲座。如结合6月5 日世界环境日向学生介绍当前世界关注的全球性环境问题有哪些;结合9月16 日国际保护臭氧层日向学生介绍臭氧层的相关知识及其被破坏的原因和氟里昂的应用及其替代技术;结合我国提倡消除白色垃圾活动谈谈白色垃圾的起源及其危害。 ② 组织学生参观活动。我们可以利用假期组织学生到附近典型的污染工厂(如焦化厂、水泥厂和镀锌厂)和受污染河流等处参观,与厂里工人和技术人员及河流周围的居民交谈,明确环境污染的危害性和环保的紧迫性。③ 组织学生进行小课题调查研究 a.组织学生对雨水、江水和工厂废水、民用废水的pH值测定后进行比较;b.了解空气质量是怎样评估的,API值与空气质量级别的对应关系,调查繁忙公路上二氧化碳及空气污染气体的含量;,c.调查目前各品牌冰箱中氟里昂的使用情况,与以前情况对比如何;d.对比小白鼠在不同空气质量、不同酸度的饮用水的条件下的生长情况;e.从环保角度改进课本上一些实验,并进行讨论研究。通过这样一些课外活动,让学生活动在环保第一线,把平时所学的化学知识用到实处,亲身参与环保活动,真真切切体会到环保任务的艰巨性,有利于学生把被动的培养环保意识转为自发的主动的培养自身的环保意识。 随着世界经济的发展,一场绿色变革浪潮正席卷全球,二十一世纪将成为绿色世纪。在中学化学教学中开展绿色化教育是历史赋予我们的责任。绿色化教育有利于保护人类赖以生存的环境,实现人类社会可持续发展,中学化学必须体现绿色化学教育,要让绿色化学的思想和内容贯穿于整个教育活动之中,真正做到绿色无所不在,只有这样我们的教育才能够充满生机,绿意盎然。 参考文献: (1) 《十万个为什么—环境化学分册》 (2)《化学教育》 郑长龙、李得才、 (3)《科技素质教育的几个问题的探讨》王秀红看了"化学与科技论文范文"的人还看: 1. 大学化学科技论文范文 2. 初中化学科技论文范文 3. 大学化学小论文范文 4. 关于化学论文范文 5. 化学毕业论文范文精选
催化剂定义:又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)于1981年提出的定义,催化剂是一种物质,它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化剂(catalyst)会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。初中书上定义:在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂,又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。我们可在波兹曼分布(Boltzmann distribution)与能量关系图(energy profile diagram)中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能(activation energy)的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应。催化剂有三种类型,它们是:均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态(固态、液态、或者气态)。例如:如果反应物是气体,那么催化剂也会是一种气体。笑气(一氧化二氮)是一种惰性气体,被用来作为麻醉剂。然而,当它与氯气和日光发生反应时,就会分解成氮气和氧气。这时,氯气就是一种均相催化剂,它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如:在生产人造黄油时,通过固态镍(催化剂),能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂,被它催化的反应物则是液态(植物油)和气态(氢气)。酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶,生物体内的许多化学反应就会进行得很慢,难以维持生命。大约在37℃的温度中(人体的温度),酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃,酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此,利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂,在低温下使用最有效。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相(Phase)的反应中(例如:固态催化剂在液态混合反应),而均相催化剂则是呈现在同一相的反应(例如:液态催化剂在液态混合反应)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率,而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时,叫做单相催化作用;催化剂跟反应物属不同相时,叫做多相催化作用。人们利用催化剂,可以提高化学反应的速度,这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应,或者某一类化学反应,而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后,它们都能够从反应物中被分离出来。不过,它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗,然后在整个反应结束之前又重新产生。使化学反应加快的催化剂,叫做正催化剂;使化学反应减慢的催化剂,叫做负催化剂。例如,酯和多糖的水解,常用无机酸作正催化剂;二氧化硫氧化为三氧化硫,常用五氧化二钒作正催化剂,这种催化剂是固体,反应物为气体,形成多相的催化作用,因此,五氧化二钒也叫做触媒或接触剂;食用油脂里加入~没食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸败,在这里,没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。
绿色催化剂的应用及进展摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述,主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油化工领域的研究现状,并对其应用和发展前景做了总结和评述。[关键词]杂多化合物;绿色化工催化剂;展望随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应用的不断增加,寻找符合时代要求的工艺简单、污染少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20世纪90年代后期绿色化学[1,2]的兴起,为人类解决化学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类,是一类由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的多氧簇金属配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接作为固体酸比表面积较小(<10 m2/g),需要对其固载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱性、氧化还原性的同时还具有高活性,用量少,不腐蚀设备,催化剂易回收,反应快,反应条件温和等优点而逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异构化等石油化工研究领域的各类催化反应。1杂多酸在石油化工领域的研究进展随着我国石油化工工业的快速发展,以液态烃为原料制取乙烯的生产能力在不断增长,而产生的副产物中有大量的C3~C9烃类,其化工综合利用率却仍然较低,随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限制,如何在不降低汽油辛烷值的情况下,生产出高标号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技术难题。目前,催化裂化副产物C3~C9烃类的催化氧化、烷基化、芳构化以及C3~C9烃类的回炼技术已成为研究的热点。因此,催化裂化C3~C9烃类的开发与应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。催化氧化反应杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧化催化剂,其阴离子在获得6个或更多个电子后结构依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物,并使自身呈还原态,这种还原态是可逆的,通过与各种氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用,可使自身氧化为初始状态,如此循环使反应得以继续。用杂多酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子转移到底物中;②脱氢反应的氧化。将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O两相中,在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在下,用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时,负离子[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,并且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性,而[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而这两种活性物种在环氧化反应中起到了重要的作用。烷基化反应石油炼制工业上,烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受到了很大的限制。C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提分离丁二烯后的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要的基本有机化工原料,主要用于制备丁基橡胶和聚异丁烯,也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃,其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体,也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术开发成功以来,随着LLDPE工业生产的蓬勃发展,国内外对1-丁烯的需求与日俱增,已成为发展最快的化工产品之一。刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸,在超临界条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作用。结果表明,它们的活性和选择性大小顺序是当阳离子数相同时,Cs+盐>K+盐>NH4+盐。(NH4)尽管催化活性不高,但对C8产物的选择性达到%;具有很高的催化活性,但其对C8产物的选择性却只有。异构化反应汽油的抗爆性用异辛烷值表示,直链烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烃骨架异构化旨在提高汽油总组成的辛烷值,反应受平衡限制,低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的异构化油产率,C5~C6烷烃异构化应在尽可能低的温度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型的酸催化反应,最近发现有较多的固体酸材料(其酸强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化,其中,最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。2绿色催化剂绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]:(1)在无毒无害及温和的条件下进行;(2)反应应具有高的选择性,人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为,极性分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴离子之间的距离而进入其体相中,在某种意义上吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态介于固体和液体之间,使得某些反应可以在这样的体相内进行。作为酸催化剂,其活性中心既存在于“表相”,也存在于“体相”,体相内所有质子均可参与反应,而且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的“拟液相”,这种特性使其具有很高的催化活性,既可以表面发生催化反应,也可以在液相中发生催化反应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应,也可作相转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂,双氧水为氧化剂,醋酸为溶剂,催化氧化三甲基苯酚(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),这与传统方法先用发烟硫酸磺化TMP,然后在酸性条件下用固体氧化剂氧化得到TMBQ相比,能减少排放大量废水以及10 t以上的固体废物,且其摩尔收率可达86%,大大提高了原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸催化剂,大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散,且不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道,而强酸性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。实验表明,在反应温度和压力较低的情况下(120℃和~ MPa),烯烃的转化率和二十四烷基苯的选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙酯,简化合成工艺,与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂,用30%双氧水催化氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可达。与国内同类产品的生产工艺相比,其具有催化活性好,反应条件温和,生产成本低廉,催化剂可重复使用,对设备无腐蚀性,不污染环境,是一种优良的新型合成工艺路线,具有一定的工业开发前景。3展望虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善,但大多数催化剂仍停留在实验阶段,催化剂性能不稳定,制备过程复杂,性价比低是制约其工业化应用的主要原因,但从长远角度考虑,采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优点,又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题,而且能重复使用,体现了环保时代的催化剂发展方向。今后的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机制和催化活性的关系,进一步解决活性成分的溶脱问题,并进行相关的催化机理和动力学研究,为工业化技术提供数据模型,使负载型杂多酸早日实现工业化生产,为石油化工和精细化工等行业创造更大的经济、社会效益。求最佳答案
制造催化剂的每一种方法,实际上都是由一系列的操作单元组合而成。为了方便,人们把其中关键而具特色的操作单元的名称定为制造方法的名称。传统的方法有机械混合法、沉淀法、浸渍法、溶液蒸干法、热熔融法、浸溶法(沥滤法)、离子交换法等,近十年来发展的新方法有化学键合法、纤维化法等。 1.机械混合法将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行,例如转化-吸收型脱硫剂的制造,是将活性组分(如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌)与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中,同时喷入计量的水。粉料滚动混合粘结,形成均匀直径的球体,此球体再经干燥、焙烧即为成品。乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂,是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混合压片成型、焙烧制成的。利用此法时应重视粉料的粒度和物理性质。 2.沉淀法此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。在制造多组分催化剂时,适宜的沉淀条件对于保证产物组成的均匀性和制造优质催化剂非常重要。通常的方法是在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂(如碳酸钠、氢氧化钙),经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、焙烧(或活化),即得最终产品。如果在沉淀桶内放入不溶物质(如硅藻土),使金属氧化物或碳酸盐附着在此不溶物质上沉淀,则称为附着沉淀法。沉淀法需要高效的过滤洗涤设备,以节约水,避免漏料损失。3.浸渍法将具有高孔隙率的载体(如硅藻土、氧化铝、活性炭等)浸入含有一种或多种金属离子的溶液中,保持一定的温度,溶液进入载体的孔隙中。将载体沥干,经干燥、煅烧,载体内表面上即附着一层所需的固态金属氧化物或其盐类(图1)。浸渍法可使催化活性组分高度分散,并均匀分布在载体表面上,在催化过程中得到充分利用。制备含贵金属(如铂、金、锇、铱等)的催化剂常用此法,其金属含量通常在 1%以下。制备价格较贵的镍系、钴系催化剂也常用此法,其所用载体多数已成型,故载体的形状即催化剂的形状。另有一种方法是将球状载体装入可调速的转鼓(图2)内,然后喷入含活性组分的溶液或浆料,使之浸入载体中,或涂覆于载体表面。 4.喷雾蒸干法 用于制颗粒直径为数十微米至数百微米的流化床用催化剂。如间二甲苯流化床氨化氧化制间二甲腈催化剂的制造,先将给定浓度和体积的偏钒酸盐和铬盐水溶液充分混合,再与定量新制的硅凝胶混合,泵入喷雾干燥器内,经喷头雾化后,水分在热气流作用下蒸干,物料形成微球催化剂,从喷雾干燥器底部连续引出。 5.热熔融法 热熔融法是制备某些催化剂的特殊方法,适用于少数不得不经过熔炼过程的催化剂,为的是借助高温条件将各个组分熔炼称为均匀分布的混合物,配合必要的后续加工,可制得性能优异的催化剂。这类催化剂常有高的强度、活性、热稳定性和很长的使用寿命。主要用于制造氨合成所用的铁催化剂。将精选磁铁矿与有关的原料在高温下熔融、冷却、破碎、筛分,然后在反应器中还原。 6.浸溶法 从多组分体系中,用适当的液态药剂(或水)抽去部分物质,制成具有多孔结构的催化剂。例如骨架镍催化剂的制造,将定量的镍和铝在电炉内熔融,熔料冷却后成为合金。将合金破碎成小颗粒,用氢氧化钠水溶液浸泡,大部分铝被溶出(生成偏铝酸钠),即形成多孔的高活性骨架镍。 7.离子交换法 某些晶体物质(如合成沸石分子筛)的金属阳离子(如Na)可与其他阳离子交换。 将其投入含有其他金属(如稀土族元素和某些贵金属)离子的溶液中,在控制的浓度、温度、pH条件下,使其他金属离子与 Na进行交换。由于离子交换反应发生在交换剂表面,可使贵金属铂、钯等以原子状态分散在有限的交换基团上,从而得到充分利用。此法常用于制备裂化催化剂,如稀土-分子筛催化剂。 8.发展中的新方法 ①化学键合法。近十年来此法大量用于制造聚合催化剂。其目的是使均相催化剂固态化。能与过渡金属络合物化学键合的载体,表面有某些官能团(或经化学处理后接上官能团),如-X、-CH2X、-OH基团。将这类载体与膦、胂或胺反应,使之膦化、胂化或胺化,然后利用表面上磷、砷或氮原子的孤电子对与过渡金属络合物中心金属离子进行配位络合,即可制得化学键合的固相催化剂,如丙烯本体液相聚合用的载体——齐格勒-纳塔催化剂的制造。②纤维化法。用于含贵金属的载体催化剂的制造。如将硼硅酸盐拉制成玻璃纤维丝,用浓盐酸溶液腐蚀,变成多孔玻璃纤维载体,再用氯铂酸溶液浸渍,使其载以铂组分。根据实用情况,将纤维催化剂压制成各种形状和所需的紧密程度,如用于汽车排气氧化的催化剂,可压紧在一个短的圆管内。如果不是氧化过程,也可用碳纤维。纤维催化剂的制造工艺较复杂,成本高。
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
催化剂定义:又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)于1981年提出的定义,催化剂是一种物质,它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化剂(catalyst)会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。催化剂在工业上也称为触媒。初中书上定义:在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂,又叫触媒。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。我们可在波兹曼分布(Boltzmann distribution)与能量关系图(energy profile diagram)中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能(activation energy)的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应。催化剂有三种类型,它们是:均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态(固态、液态、或者气态)。例如:如果反应物是气体,那么催化剂也会是一种气体。笑气(一氧化二氮)是一种惰性气体,被用来作为麻醉剂。然而,当它与氯气和日光发生反应时,就会分解成氮气和氧气。这时,氯气就是一种均相催化剂,它把本来很稳定的笑气分解成了组成元素。多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。例如:在生产人造黄油时,通过固态镍(催化剂),能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂,被它催化的反应物则是液态(植物油)和气态(氢气)。酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶,生物体内的许多化学反应就会进行得很慢,难以维持生命。大约在37℃的温度中(人体的温度),酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃,酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此,利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂,在低温下使用最有效。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相(Phase)的反应中(例如:固态催化剂在液态混合反应),而均相催化剂则是呈现在同一相的反应(例如:液态催化剂在液态混合反应)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率,而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时,叫做单相催化作用;催化剂跟反应物属不同相时,叫做多相催化作用。人们利用催化剂,可以提高化学反应的速度,这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应,或者某一类化学反应,而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后,它们都能够从反应物中被分离出来。不过,它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗,然后在整个反应结束之前又重新产生。使化学反应加快的催化剂,叫做正催化剂;使化学反应减慢的催化剂,叫做负催化剂。例如,酯和多糖的水解,常用无机酸作正催化剂;二氧化硫氧化为三氧化硫,常用五氧化二钒作正催化剂,这种催化剂是固体,反应物为气体,形成多相的催化作用,因此,五氧化二钒也叫做触媒或接触剂;食用油脂里加入~没食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸败,在这里,没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。