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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學工程和材料工程，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:化學工程工藝;綠色化工;分離技術;超臨界流體
1概述
隨著我國社會經濟的快速發展，各種化學制品已經充斥在我們周圍，成為我們日常生產生活中不可或缺的基本物品。然而，這些物品的原材料生產，都是來自于化學工程與工藝。化學工程與工藝是通過對化學材料的處理，從而實現了化學生產的環保資源的高效優化，生產過程也變得非常完善。尤其是當前，經濟的快速發展也隨之帶來了嚴重的環境污染問題，化學工程與工藝更是要朝著綠色環保的方向發展，尤其是與化學工程工藝相關而且環境問題息息相關的行業，例如石油化工行業、材料化工行業、生物化工行業等，這些都是利用化學工程與工藝的技術來帶動經濟發展的行業，對于我國社會的經濟發展來說，具有非常重要的現實意義。所以利用高新科技實現的化學工程與工藝，不僅有利于科學的發展和進步，而且對于經濟可持續發展來說意義重大。尤其是目前化學工程與工藝正朝著高精化、自動化、數字信息化的方向發展，加強對化學工程工藝的研究是非常有必要的。
2化學工程工藝
化學工程與工藝是涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業一門科學，其實現是以化學的基本理論知識為基礎的，具有工業特色的技術。化學工程工藝涵蓋了原有化學的理論知識，結合了現代最新的環保思想和理念，對于促進社會的發展、人類的進步、經濟的可持續化來說意義重大。目前環境保護越來越被人們所看重，也是人們在物質經濟條件逐漸優越的前提下追求更高質量生活的體現。而化學工程工藝的相關研究，這實現環保節能、優化工業生產過程、提升社會經濟發展的重要途徑，它的出現，能夠使人們在減能節排的前提下使其經濟利益最大化，也是目前更多企業愿意嘗試和追求的環保生產途徑。科技的發展帶動社會的進步，經濟的提升勢必會對自然環境造成破壞，在綠色環保、減能節排的前提下，化學工程工藝勢必為社會可持續發展帶來新的契機，這對于社會發展來說，具有非常重要的現實意義。新型的化學工程工藝與傳統的化工相比，更加注重環境保護，更加看重生產效率，例如綠色化工技術、最新的分離技術以及超臨界流體萃取技術等，都是當前化學工程工藝最新興的生產技術。
3綠色化工技術
綠色環保、節能減排是當前企業工業生產一直看重和強調的生產方式，化學工程工藝中的綠色化工技術，則是對綠色環保的工業生產的最好的詮釋，綠色化學工程又被人成為環境優化化學工程，核心理念就是注重環境保護、降低環境污染、節能減排，從而實現環境污染與企業生產利益最大化之間的最佳平衡，對人類的健康和發展具有非常積極的意義。所以綠色化學工程工藝就是在化學工程過程中原材料選取、催化劑選用以及化學反應過程中都在強調綠色化工的理念，從而從化學工程生產的源頭阻止環境污染，促進廢物利用。
3．1選用綠色化學原料
綠色化工源頭做起就需要對化學工程的原材料入手，通過選擇綠色環保的、無害的化學化學物質作為企業生產的原材料，在根本上減少或消除化工生產的污染物的排放，進而將對環境污染源消滅在萌芽之中。當前，在企業生產中原材料的選取非常重要，尤其是在各種高新科技的快速發展下，各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經能夠加工成無毒無害或低毒少害的化學材料，所以在針對化學工程原材料選取時，盡量選擇使用高新技術生產的無毒無公害的原材料，或者采用天然的植物、農作物或其他很多自然生物作為企業生產的原材料，從而有效地促進化學工程原材料綠色化，從根本上消除自然環境污染源。
3．2選用綠色化學催化劑
在化學工業生產中，很多都需要催化劑來加速整個化學反應的過程，從而節約生產時間成本，提升經濟收益。然而，在傳統的化學工程生產過程中，很多催化劑雖然加速了化學反應的過程，但是在污染物生產和排放量等方面，都對環境造成了很嚴重的污染。目前在綠色化工技術中，大都采用天然無公害的催化劑的開發和使用，在化學工程中，盡量選擇無污染公害或少污染的催化劑替代傳統的污染重的催化劑，從而促進化學反應工程的綠色無公害。目前，部分化學工程工藝研究人員發現一種烷基化固相催化劑，其在促進化學反應的過程中基本上能夠做到無污染物排放，同時能夠加大廢棄物的使用率，這對于企業綠色化工生產來說，將是一個很大的福音。
3．3選擇綠色的化學反應
在企業化工成產過程中，會有很多化學反應，而對于這些化學反應的選擇，盡量提升化學反應的選擇性，從而將化工過程中減少污染排放和能源消耗，使生產物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產為例，對于烴類的處理常常選擇氧化處理，這個操作會對生產物造成污染和破壞，所以在石油化工生產過程中，要盡量避免此種反應，通過優化化學反應的選擇性，選擇綠色生產，從而提升整個化學反應的綠色生產過程。
4化工分離技術
在化學工程工藝中，有很多物質都是混合的，對于化工企業的生產來說，是遠遠不能符合生產所需的，那么在化學工程工藝的物質分離技術，則是將物質進行凈化、提純的重要過程，是使物質從雜亂無章、無規律的變化，通過外在作用力，如壓力、重力、溫度、電磁場等作用下能夠有序的轉變的過程，而過程中是需要消耗能量的，而這種過程這是化學工程工藝中的物質分離技術。在化工分離技術中，應用最為廣泛的是蒸餾法，這種方法的實現是通過外在的燃料燃燒對物質進行加熱，通過混合物中不同物質的氣化溫度點，來充分掌握加熱溫度的變化，使得混合物的溫度在預期溫度點進行持續加熱，從而實現對應物質氣化分離。在我國，對于蒸餾分離的技術和工程實現，都已經積累了深厚的理論知識和豐富的應用實踐經驗，為我國的化工也生產做出了不可磨滅的貢獻。但是，蒸餾法整體來說速度比較慢，效率相對較低，所以在化學工程分離技術的實現中，目前推出了各種熱門的物質分離方法和技術，無論是在時間效率上、還是在生產成本上，都能很好地應用在企業化工生產過程中。
4．1膜分離技術
膜分離技術是當前化學工程工藝領域中，實現物質分離技術中比較流行的分離方法，在環保節能、低污染、高效率等諸多方面都表現出優異的性能。膜分離技術是以各種材質的膜作為基本的分離介質，膜的介質可以采用氣體材質、固體材質、液體材質或混合材質，最終構成一個膜兩邊互不連通的界面，根據其自身的滲透特性，在不同的外在作用力(例如重力、壓力、電磁場、滲透壓差)下，實現物質分離。按照膜不同材質劃分，常見的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質膜以及無機材料膜、聚合物膜的固體材質膜，這些膜的材質、特性不同，最終實現的分離過程也不盡相同，有滲透、電滲析、微濾、液膜分離等，這些分離技術和過程在氣體干燥、廢水處理等方面廣泛應用，正式因為膜分離技術效率高、耗能少、工作條件需求低，也逐漸化學工程工藝中分離技術的主體。
4．2吸附技術
在分離技術發展迅速的今天，新型吸附技術也逐漸進入了物質分離工程中，通過變壓吸附、層析、模擬移動長等分離方法，新型的吸附技術也成為了分離技術中的新型技術，在工業制造和化工生產中起到非常重要的作用。
4．3反應分離耦合技術
反應分離耦合技術是提高生產效率、優化化學工程生產過程、降低生產成本中發揮越來越重要的作用。反應分離耦合技術是通過利用物質分離來促進反應或通過物質反應來促進分離的一種化工分離技術，整個技術的應用效率非常高，操作費用也很低。以醋化反應為例，該反應過程就是在精餾塔中進行可逆的醋化反應，利用精餾的反應來分離醋和水，同時逆向反應也能夠加強醋化過程，從而在原料成本等多方面節約成本。
5超臨界流體萃取技術
超臨界流體又稱為SCF，是SupercriticalFluid的縮寫，一般的氣體或液體在溫度或者壓力的持續變化下，達到某個臨界點就會發生氣體到液體的變化或者液體向氣體的變化，但是，超臨界流體是某種流體物質在達到臨界壓力點或溫度點時，如果持續提升外界條件，該流體密度不斷增加，但是并沒有真正發生液化或氣化的現象，此時的物體就成為超臨界流體，該流體既具有氣體的特性，又具有也提到特質，利用超臨界流體來實現物質分離的技術，則被稱為SCFE超臨界流體萃取技術，該技術目前被廣泛應用在食品加工、化學工程和企業生產、生物制藥等諸多領域。SCFE的超臨界流體萃取技術，是對混合物進行施加溫度或壓力的條件，從而使其進入超臨界狀態，進而使萃取物從其中分離出來，實現物質的分離。流體物質在超臨界狀態下，融合了氣體和液體的綜合特性，密度上比氣體大得多，一般與液體比較接近，但是粘性度方面則與氣體接近，比液體小得多，而且超臨界流體自身的溶解度非常高、而且很容易流動和擴散，而且在壓力或溫度的臨界點，能隨著外加條件的微小變化，密度則發生顯著變化，極易實現混合物中萃取物的提取和分離。利用超臨界流體萃取技術，一般是使用流體作為萃取物的溶劑，使其進入超臨界狀態，然后與物料進行接觸，使其中的萃取物溶于流體中，進而實現萃取物與物料的分離，而后降低外在施加條件，如降低壓力或溫度，流體密度發生變化，溶解度降低，萃取物則很容易從流體溶劑中解析出來，從而實現萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術來實現物料萃取物的分離，在提取速率、萃取物兼容范圍等方面都非常優異，而且外在條件是通過溫度或者壓強的調節來實現對流體密度、溶解度的控制，從而能夠有效地實現萃取物的分離，而且提取萃取物的純度非常高，對于化工生產來說非常重要。其次，流體溶劑的選擇一般選擇二氧化碳流體，這種低溫、無氧環境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質，此外，SCFE技術的實現，可以從固體或中液體中快速提取有效地萃取物成分，整個過程無污染、耗能少，而且對于有機物的分離提取和精致都有非常顯著的功效。
6總結
化學工程工藝是目前涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業的專業學科，其實現的專業技術對于企業的生產來說具有非常重要的現實意義。在化學工程工藝中，常見的技術有綠色化工技術，該技術是從原材料、催化劑以及化學反應的過程中選取綠色無毒無公害的物質和反應選擇性來提升化工的低污染率，分離技術則是通過蒸餾分離、膜分離等分流技術來實現的化工材料的分離，超臨界流體萃取技術則是采用超臨界流體對物料中萃取物的提取，通過改變外在條件來實現萃取物的提取，從而實現物質分離。這些化學工程工藝都在為企業的生產、化工過程等起到非常重要的作用，為促進我國的經濟發展奠定了良好的技術基礎。
參考文獻:
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化學工程技術是一種用于研究化學產品的管理、制造、設計和開發的綜合性技術，在化學生產中通過應用各種化學工程技術，可以有效提高化學生產質量和生產效率，加強化學工程技術在化學生產中的應用研究，推動化學生產行業的快速發展。本文分析了化學生產中化學工程技術的應用，闡述了化學工程技術在化學生產中的應用發展建議，以供參考。
關鍵詞：
化學工程技術；化學生產；有效應用
化學工業一直是推動我國國民經濟發展的支柱產業，在化學生產中通過不斷創新和優化化學工程技術，降低能源和原材料消耗，保障產品質量，提高化學生產效率，所以化學工程技術在化學生產中的應用具有非常重要的現實意義，在未來發展過程中應加大對化學工程技術的研究，進一步提高化學生產效益。
1化學生產中化學工程技術的應用
1.1超臨界流體技術超臨界流體是一種處于氣態和液體之間狀態、壓力和溫度都位于臨界點周圍的液體，其具有液體和氣體的雙重特性，具有氣體的壓縮性和高擴散能力，又具有液體的良好溶解能力，其粘度幾乎等于氣體，密度幾乎等于液體，其擴散性能處于氣體和液體之間。在化學生產中運用超臨界流體技術，運用超臨界流體的特性，改變化學反應特征，優化傳熱系數和傳質系數，合理控制壓力和溫度，可以有效降低化學生產的能耗。另外，超臨界液體技術在加工無機物材料、復合材料、高分子材料中發揮著重要作用，最常見的技術方法包括以下幾種：其一，抗溶劑法，在制備超臨界流體有機物和爆炸性物質時主要應用抗溶劑法；其二，壓縮抗溶劑法，這種方法主要用于加工微球類或者微孔類物質，在聚合物和藥物分子共沉中應用廣泛，技術方法比較簡單成熟；其三，快速膨脹法，用于制備固體顆粒狀化學產品。超臨界技術不僅應用在材料制備方面，而且還被廣泛地瑩瑩在化學分析中，例如，色譜技術和超臨界技術的相互結合，和氣象色譜相比，這種色譜研究方法更加準確、高效，并且超臨界液體色譜比液相色譜更加準確。
1.2傳熱技術近年來，相關研究人員對于強化傳熱和微細尺度傳熱的研究越來越多，在傳熱學中微細尺度傳熱是一個獨立的專業學科，其主要探索和研究時間尺度、空間尺度的傳熱學規律，重點包含微重力傳熱傳質、相變傳熱、熱輻射、熱傳導。對流傳熱等內容。當前，我國的傳熱技術研究主要是集中在數值模擬、實驗研究和機理研究三方面。在化學生產中應用傳熱技術，可以通過改進和優化換熱器設備，有效提升換熱的持續放熱能力和傳熱效率，從而提高化學生產水平。并且微細尺度傳熱和強化傳熱技術在微型熱管、集成電子設備、微米、納米等領域中應用廣泛，相關技術成果已經比較成熟，對于化學工業應加強傳熱技術和化學生產的配合研究，充分發揮傳熱技術的應用優勢，有效提高化學生產效率。
1.3綠色化學反應技術在綠色食品生產中綠色化學反應技術發揮著非常重要的作用，當前我國積極倡導可持續發展和節能減排理念，人們的綠色生態環保意識越來越高，綠色食品主要是指綠色沒有受到污染侵害的食品，這種食品最主要的特點是營養價值高、品質優良、衛生安全指標高，是未來發展過程中的新興產業。綠色食品加工生產過程中對于化肥和農藥的使用量有著嚴格限制，而且還需要提高農作物產量，保障食品營養價值，降低成本，所以綠色產品生產經常面臨量和質的矛盾。現代化生物化學通過充分利用基因工程技術和綠色化學反應技術，保障食品安全，增加農作物產量，確保食品營養。具體應用如下：其一，在農作物生長過程中，運用生物化學技術，減少污染農作物和污染環境的氮肥使用量，運用固氨來替代氮肥，通過應用生物化學技術，不需要施加氮肥，也可以保障農作物的正常生長發育，不僅節約了種植成本，而且有效提高了農作物的質量和產量；其二，當農作物出現病蟲害時，運用生物化學技術，特別是基因工程技術，在主要農作物上轉移各種病蟲害基因，減少化學殺蟲劑使用量，提高農作物產量，提高抗病蟲害能力。
2化學工程技術在化學生產中的應用發展建議
2.1培養化學技術人才化學技術人員對于推動化學工程技術的發展有著重要意義，因此我國應重視化學技術人才的培養，不僅要加強理論知識學習，還應強化鉆研創新精神，積累豐富的實踐經驗，全面提高化學工程技術科研水平和綜合素質。
2.2進一步提高化學工程技術水平我國化學工程技術面臨著滴狀冷凝的難題，在未來發展過程中應加大對化學工程技術的研究，重點解決這個問題，推動傳熱技術在航空航天、石油化工、動力、機械等領域的應用，進一步提高化學工程技術水平。
3結語
在化學生產中應用化學工程技術有助于促進化學工業的快速發展，應積極優化各種化學工程技術應用，培養大量化學工程技術人才，提高經濟效益和社會效益。
參考文獻：
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關鍵詞：化學工程；化學工藝；發展趨勢
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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無疑，將自己視為學術工程師的許多讀者到此就不往下讀了，但是對持開放心態的極少數留下來的人，我很愿意做出我的解釋。
化學工程的大學本科學位已不能讓你成為化學工程師，就像大學法律學位不能使你做一名辯護律師一樣。
化學工程的博士學位也是如此。所有的博士學位（PhD）都是哲學的，不管你是在那個系學習。哲學博士學位不會讓你成為一名化學工程師，正如醫學博士不會讓你做一名醫生。
同樣地在化學工程系做研究和教學也不會使你成為一名化學工程師，它可以讓你做一名學術人員，和在哲學系的學術人員做著同樣的工作。
真正的化學工程師擁有被正式認可的化學工程研究生學位，以及多年設計或實際操作完整規模工藝設施的經驗。這是要成為一名注冊化學工程師不得不達到的標準，其與任命一位工程師的國際協定相一致。
工程是一個實踐性的行業。正如法律和醫學這樣的實踐性行業，職業頭銜的恰當稱謂需要學術知識與職業經歷和訓練相結合才能獲得。學術人士聲稱“化學工程師”能勝任各種工作，實際上是指以下二者之一：
“化學工程畢業生能勝任各種工作”。按我的定義化學工程師并不能勝任各種工作。他們做化學工程。半數的化學工程畢業生不能獲得化學工程師的工作，因為我們目前的畢業生是工作崗位所需的兩倍。如果大多數的畢業生都想成為工程師的話，意味著他們已不能成為化學工程師。
“化學工程系的學術人員能勝任各種工作”。化學工程系的學術人員大多傾向于從事他們原來的學科，（除非原來就是做工程的）。目前這個學科趨向于化學，雖然也有地質、物理或沾點邊的其它工程學科。
這樣的混同又被許多資助機構鼓勵的跨學科研究所放大。
如果我們把絲毫沒有職業經驗的人，放在與哲學家構成的跨學科團隊中，他們把職業是什么完全搞混淆，一點也不值得奇怪。
馬來西亞號稱是原創的“融合風味”之都。我去過多次。在科倫坡，我品嘗過由中國傳統廚師烹飪的深受印度影響的食物，也吃過有印度背景的廚師做的中國風味食物，都非常好。我還吃過其它不同傳統廚師所烹飪的其它風格的同樣的菜，味道也很好。但是當我嘗試由西方廚師做的同樣的菜時，很明顯這些西方廚師并不真正懂得任何一種傳統。這不是融合食品，它只是混同食品。
目前大多數化學工程系發生的情況與此類似。如果你想跨學科，你必須首先掌握你自己的學科。
首先，你必須理解化學工程行業。與我成為注冊工程師的1995年的情況一樣。我們以大致相同的方式做同樣的工作。我知道的確如此，因為為了寫這本書我會晤了世界各地從事工藝設施設計的數百位化學工程師，并且我自身沒有間斷過作為化學工程師的實踐。
其次，你必須理解在化學工程系從事的大多數研究與化學工程毫無關系。硬把它們塞進課程中只是想教授你知道的內容，用不相關的教學材料把課程搞得不堪重負。
最后，你需要真正與實際從業人員交往。我們想提供幫助。然而我們不想把我們的角色僅局限于提供一些趣事逸聞，或者給你已經決定教的不相關的課程做橡皮圖章。問問我們化學工程師整天在做什么，聽聽我們的答案。拿其中一些去教學。
關鍵詞：化學工程實驗技術課程；改革；創新能力；策略
在量子力學的建立發展下，現代化學理論得到了快速發展，但實驗在化學研究和化學教學中仍占據非常重要的地位，高等化學教學中的實驗教學作用也日益突出。化學教學中的實驗教學在培養學生化學學習認知、研究能力和應用化學能力等方面發揮了重要的作用。在新課改的深入發展下，高等化學教學在講授了化學基本原理和化學實驗技能基礎上，開始著重培養學生獨立化學實驗設計的能力，注重對學生展開實驗技術和化學知識綜合應用能力的訓練[1-5]。高等化學實驗課程體系改革成為高等化學教育發展的重要內容，得到了越來越多人的關注。完整化的高等化學實驗教學改革內容包括化學實驗課程體系和課程內容的優化、化學實驗基地的建設、化學實驗具體實踐操作方法、化學實驗組織管理等，其中最為重要的是化學實驗課程體系。
1高等學校化學工程實驗技術課程發展現狀
在高校的擴招發展下，化學工程實驗技術課程實驗基地建設質量參差不齊，同時在學生畢業就業競爭的日益激烈下，在化學實驗教學中很多學生過度重視理論，輕視了實驗教學。現階段高等學校化學實驗教學存在的問題具體體現在以下幾個方面:（1）在化學工程技術實驗課程內容上存在“三多三少”的現象，從總體上看，依賴課堂理論教學的驗證性實驗課程較多，設計性的實驗課程少；獨立性的單元操作課程多，綜合性的實驗課程少；經典類型的實驗課程多，能反映最新科學研究成果的內容少。（2）化學工程技術實驗課程是根據化學理論課程體系設置的，在實驗課程的安排上過于強調對化學課堂教學的補充，忽視了化學實驗課程開設的本身特點，無法發揮出化學實驗課程的本身作用。（3）化學工程技術實驗課程教學模式單一，注重按照教師事先安排好的內容開展教學，無法發揮出學生學習的主觀能動性。
2化學工程技術實驗課程內容的設置
2.1精選基礎性、理論性強的化學實驗
化學工程技術實驗課程內容改革的指導思想是要加強學生動手操作能力的訓練，注重提升學生綜合素質的培養，通過化學實驗教學進一步鞏固學生在課堂上掌握的化學理論知識。為此，教師可以在有限的教學學時中，精選化學基礎理論實驗教學內容，如可以為城市土木工程建設專業的學生開設膠體溶液性質類實驗課程，在實際教學中要注重引導學生進行實驗教學方案的設計，具體包括實驗流程設計、膠體溶液的配制、實驗儀器的安裝和實驗操作等[6]。
2.2注重精簡重組驗證性化學實驗
化學工程技術實驗課程要減少驗證性實驗在總體實驗中的比重，驗證性實驗中繁多的驗證內容不利于激發學生的學習興趣，也不利于培養學生化學學習的綜合素質，浪費了有效的課堂教學時間。在原有的化學實驗教學中，“氧化還原反應與電化學”及“電解質溶液”是常見的驗證性實驗，實驗驗證過程簡單，方便學生的觀察，但在實驗操作過于簡單的情況下不利于調動學生學習積極性。為了解決這個問題，教師可以將這兩個實驗進行精簡處理，在兩個實驗的重組中以“氧化還原反應與電化學”實驗為主體內容，將“電解質溶液”的實驗內容融入到原來電池的組成和電動勢的測定中，讓學生在原有電池的電解質溶液中加入適當的物質，如氨水、硫化鈉等，之后應用精密的微安表對電池電動的情況進行觀察，從而了解物質濃度變化對電極電勢產生的影響[7-9]。這種精簡重組之后實驗的開展能夠提升學生學習的積極主動性，實現學生自主化學習。
2.3增設應用型和綜合應用型化學實驗
在化學工程技術實驗課程改革思想的指導下，教師要根據學生專業學習的特點增設應用型和綜合應用型化學實驗。例如，可以增設水硬度測定、金屬材料腐蝕和防護測定實驗、金屬材料老化等綜合型化學實驗。在水硬度測定實驗中，教師應用離子交換法和蒸餾法演示凈化水的過程，通過實驗向學生展示應用導電率來衡量和評價水純度的重要意義。學生對實驗興趣很高，為了獲得更精確的實驗數據，一次次反復驗證自己的實驗，改進自己實驗操作方式，對促進學生的化學學習具有重要意義。
3化學工程技術實驗課程教學過程
3.1教學方式的選擇
教師可以采用交互式的教學模式向學生具體介紹化學實驗技術原理和重難點問題，通過交互式實驗教學研究設計讓學生能夠有效解決化學實驗學習中遇到的難點問題。化學教師要根據化學工程技術實驗課程教學指導思想制定科學合理的教學方案。定期安排教師互相聽課，從而促進教師之間的教學交流，提升彼此教學水平[10]。應用多媒體技術開展化學工程技術實驗課程教學，通過多媒體的引入彌補傳統化學實驗教學視野狹窄的問題，緩解實驗教學經費和學生人數之間的矛盾問題。
3.2培養學生良好的化學實驗習慣
（1）教師要引導學生形成嚴謹、科學的實驗研究作風。這種作風在化學實驗操作中的表現是，學生能夠仔細觀察化學實驗操作出現的各種現象，在發現實驗現象和預期實驗構想存在出入時，學生要能夠從各方面查找誤差的原因，和其他學生進行討論，從而及時解決實驗操作中出現的問題。
（2）原始性實驗記錄對于學生實驗思路的形成、實驗規律的把握等具有重要意義。為此，在實驗開始階段，需要學生仔細、規范的記錄化學實驗現象和實驗操作獲得的結果。
（3）學生要養成良好的衛生習慣，在化學工程技術實驗課程過程中教師要監督學生注意做好實驗器具回收工作，不能隨意丟放實驗器材以及實驗產生的各種雜物。
3.3完善教學評價體系
在化學工程技術實驗課程教和學習的過程中建立相應的激勵評價機制，對提升學生的化學實驗能力，促進化學實驗教學發展具有重要的意義。為此，高等院校可以從化學工程技術實驗課程教學內容、教學方式、教學管理和教學評價等方面建立相應的實驗教學管理和評價考核機制[11]。在學生化學學習方面，學校要建立學生成績和學分結合的學習評價方法，具體包括學生能否按時到達實驗室、能否在實驗之間做好了充足的準備以及學生是否如實記錄了實驗操作過程和做好實驗總結。
4化學工程技術實驗課程師資隊伍建設
化學工程技術實驗課程教師隊伍的素質和能力對整個化學實驗體系運行發展具有重要的作用。為此，高校需要加快打造一支結構合理、人員素質高、掌握多種化學實驗教學技巧的教師隊伍[12]。為了充分發揮高素質化學實驗教師隊伍在化學工程技術實驗課程教學中的優勢，學校可以制定一系列能夠提升化學實驗教學質量、促進實驗化學有效運行的政策，充分發揮出教師在化學工程技術實驗課程教學中的優勢力量，培養學生化學學習綜合能力。
5完善化學工程技術實驗課程保障體系建設
高校需要從制度上進一步保障化學工程技術實驗課程教學的開展，通過化學工程技術實驗課程制度的建設，加強化學實驗指導教師對化學課程教學各個環節的重視，具體包括化學實驗教學方案、化學教學實驗過程和化學實驗結果的驗收管理等，充分發揮出化學實驗教學的重要地位和作用。
6結語
化學工程技術實驗課程的開展不僅僅是為了加強學生對所學化學理論的理解、提升學生化學基技能訓練和應用能力，更重要的是培養學生在生活實際中應用化學知識的能力。結合不同專業學生所學專業特點，進一步拓展學生化學知識面，提升學生化學學習興趣，實現學生對所學化學知識的靈活運用。學生化學工程技術能力和他們綜合能力的提升密切相關，科學合理的化學實驗內容和規范化的化學實驗技能訓練，對培養學生的自我創新藝術，提升學生的科學研究能力，增強學生在社會主義經濟市場中的競爭力具有重要作用。為此，需要有關教育人員根據不同專業學生化學學習的需要進一步完善化學實驗教學體系。
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【關鍵詞】:化學工程;系統;和諧;辯證法
自然界中的和諧系統比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態系統是和諧的,動植物群落是和諧的,人類社會體系是和諧的,健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統遵循著同樣的辯證綜合的規律,具體可以歸納出三條:1.統一律;2.層次律;3.進化律;所有和諧系統具有同樣的性質:1.開放性;2.自組織性;3.非線性;4.無限發展性[1]。當愛因斯坦把大半生致力于統一場論時,其哲學上的需要相對物理學上而言或許要來得大,面對物理學的系統和諧,理論規則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學工程的發展是不是因循同樣的哲學歷程呢?
在化學工程作為學科開始被重視之前,化學工業已具有了相當的規模,各種具體的工程與工藝都被獨立開來,在認識上是被分為各門特殊的知識,因此,當國外高等院校在十九世紀末開始設置"化學工程學"時,開設的課程大多是學習當時化學工業的各種工藝學,"化學工程"的概念在當時還是相當模糊的,在理論上充其量是化學與機械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統的,即使在今天,他們也避免專論"化學工程",而是稱之為"過程工程"(ProcessEngineering),這一名稱實際上要比"化學工程"的范疇更廣,甚至更為準確,凡是涉及一定流程與工藝的領域都是適用的。但我們習慣上還是沿用"化學工程"的名稱。
二十世紀開始,化學工業迅猛發展,在社會經濟中占的比重越來越大,客觀上需要化學工程學科的發展和支持。隨著生產力的發展,人們對事物運動規律性的認識也愈來愈深化,愈來愈有概括性。伴隨著其他領域科學技術的快速進步,人們逐漸認識到化學工業中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學工程手冊》的發表,初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現,如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術的產業化,星火燎原的,化學工業呈現出巨大的發展前景。到了二十年代,美MIT的一些學者提出:不管化工生產的工藝如何千差萬別,它們在眾多的典型設備中進行著原理相同的物理過程。1920年,美MIT成立了第一個嚴格意義上的化工系,時W.K.Lewis任系主任。1922年美國化工學會認同了新的見解,引出了"單元操作"(UnitOperation)的概念,這一概念在蘇聯時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發、萃取、結晶和過濾等,以這些單元操作作為研究和學習的主要內容,是化學工程學科在二十世紀前半期發展的核心,其理論迅速成為發展化學工業的重要基石。這種把千變萬化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產力發展到一定水平的反映,是化學工程學從"個性"到"共性"的第一個哲學性概括,是在一個系統整體性把握的高度上建立了一門技術科學,體現了系統科學發展的和諧統一規律。
隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學工程學科中重要支柱之一的"反應工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開發,又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產,化學工業上發展的高峰持續不絕,1940年美國FCC煉油開發成功,成為石油化工的起點。直到1957年,歐洲第一屆反應工程會議,明確提出"反應工程"的概念,成為化學工程學科的重要組成部分,是化學工程學的進一步和諧統一。"反應工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應"問題,及從"逐級放大"到"數模放大"的研究都帶動了"化工過程系統工程"的發展,并共同體現了系統科學發展的和諧層次律。
就在"反應工程"發展的同時,"單元操作"得到了更加深刻的認識,人們發現各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過濾只是流體傳動的一個特例;蒸發不過是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認識的深化過程并沒有停止,人們進一步又發現了動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀50年代開始,人們綜合了以往的成果,開始用統一的觀點來研究三種傳遞過程。1960年,美威斯康辛大學(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一書,系統地采用統一的方法來處理三種傳遞現象,從此化學工程學科的核心過渡到了"三傳一反"的系統性概念。"三傳"的研究是系統科學和諧進化律的又一體現,使化學工程學達到了一個新的整體性高度,這種高度的和諧統一是對客觀世界本質性的認識,并在學科上反映出了系統科學的基本原理和性質,其影響力是普遍性的,是跨學科的,不僅使"傳遞原理"成為化學工程學的重要基礎,同時在生物工程、機械、航天和土木建筑等工程學科上也具有重要意義,并日益成為工程專業共有的一門技術基礎課,只是側重點有所差異而已。
至此化學工程學科自身經歷了一系列的演化和發展,并在短短的一個世紀中達到了一個前所未有的高度,涵括了眾多的生產和應用領域,如醫藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學品等,每年為社會提供數以億噸計的千百萬種產品,是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質基礎,為社會繁榮作出了巨大貢獻。然而事物總是一分為二的,從人類發展最為激動人心的口號"征服自然"到今天龐大的工業化進程,地球自然生態系統遭遇了前所未有的嚴峻局面,這之中,化學工業是造成大規模環境污染及惡性重復污染的主要過程之一,化學工程學科需要肩負起新的使命。1990年,"生態化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出來了,相應在化工生產和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念,因時應勢,化學工程學開始了系統科學的自組織過程,這也是和諧系統對立統一發展的需要。在系統科學看來,自組織是和諧系統的基本性質之一,只有自組織系統能通過外部和自身內部的不斷協調、整合,在適應環境的同時保持自己的特性并產生新的功能。從自發到自覺地,化學工程學吸收了自組織的理論,不斷在廣度和深度上充實、完善和發展。隨著新世紀的到來,世界正發生著全球性的變化,經濟、社會、環境和技術等領域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學工程學科需要因應時展而改變傳統的限制,不斷有新的概念提出來,如化學工程應是伺機而待的專業(aprofessioninwaiting);化學工程師必須"besteepedintechnology",能夠創新、開發、變換、調控和適應取代;化學工程學科要從"ProcessEngineering"達到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。進一步的綜合認為,化學工程學關注著同時發生在非常廣泛的時空跨度內的現象,必須具備多尺度、多目標的方法來達到過程的總體優化。涵括了五個方面[4,5]:
①Nanoscale(納觀尺度):研究量子化學、分子過程與分子模擬等。
②Microscale(微觀尺度):研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學規律等。
③Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設備、反應設備、塔器以及傳統的"單元操作"和"三傳一反"等。
④Macroscale(宏觀尺度):研究生產裝置和生產過程等。
⑤Megascale(兆觀尺度):研究環境過程和大氣生態過程等。
于是化學工程學的核心轉變到了"多尺度、多目標擇優"的概念,化學工程學科又到達一個新的和諧統一的高度,進入了更高層次的系統工程領域。
新的發展的深度促使化學工程學科作出了一定尺度的"分化",然而這還遠未結束,人們對世界的認識還在不斷探索不斷深入,一個更深刻更普遍也更一般的問題已經觸到了化學工程學科的神經,觸到了化學工程學的認識本質,并促使化學工程學需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理",相對于"線性"是人類認識客觀世界的基本工具,"非線性"則是客觀世界的本質特征,是"線性"反映的目的,是從科學角度看待世界的一種和諧統一;而在對"混沌發展"的研究表明,"混沌運動的普遍存在,揭示了自然界中實際系統發展演化的新行為,混沌態的自相似性使這種時間演化表現為一種空間結構,而且以其不同空間尺度上的相似性,揭示了系統復雜運動的統一性。這種統一性是一個觀察"整體"的問題,只有在長時間范圍(因為混沌運動是一種長時間行為)和更高層次復雜性中才能顯現出來。"[6,7]這一問題涵蓋了自然科學和人文社會科學的眾多領域,具有重大的科學價值和深刻的哲學方法論意義。馬克思曾經預言:"自然科學往后將會把關于人類的科學總括在自己下面,正如關于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣:它們將成為一個科學。"從這一角度上,"非線性"問題是這種過程一體化的契合點以及整體認識論上的共性[8]。當站在這種整體性的高度上,化學工程學科獲得了全新的視野和更強大的分析解決問題的能力,并最終具有了學科融合的基礎。
在整個化學工程學科的孕育、誕生和發展過程中,始終交織著學科的"分化"與"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細化工、高分子化工等專業上的分化;另一方面,作為近代工程技術,它又是自然科學(化學、物理等)和技術科學(機械、材料等)的融合。正如物理學家普朗克(Planck)所指出的:"科學是內在的整體,它被分解為單獨的部分不是取決于事物的本身,而是取決于人類認識能力的局限性,實際上存在著從物理到化學,通過生物學和人類學到社會學的連續的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實上,當化學工程學科的核心發展到"非線性混沌系統"時,實現科學的融合已是其客觀系統性的需要,它需要強有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經生物學的人工神經網絡(ArtificialNeuralNetworks)技術為這種系統性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經網絡特有的信息處理能力在愈來愈多的領域中展現出廣闊的應用前景,它具有如下特點[9,10]:
①學習:神經網絡可以根據外界環境修改自身行為,這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
②概括:經過學習訓練后,神經網絡的響應在某種程度上能夠對外界信息的少量丟失或自身組織的局部缺損不再很敏感,反映了神經網絡的健壯性(魯棒性),即工程上說的"容錯"能力。
③抽取:神經網絡具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能,在某種意義上可以說它能"創造"出未見的事物。
④模擬:神經網絡由眾多的神經元組成,以并行的方式處理信息,大大加快了運行速度,可以逼近任意復雜的非線性系統。
當然,神經網絡并非十全十美,其自身的發展就曾經歷過相當曲折的過程,但是,人工神經網絡(ANNs)特性的融合將是化學工程學科發展到非線性核心系統的自組織適應和需要。例如采用神經網絡設計的控制系統,適應性、穩定性和智能性均較好,能處理復雜工藝過程的控制問題,也使得化學工程師不但也是機械工程師,還首先是系統工程師,并能從最一般的非線性原理出發,解決實際過程的創新、應用、開發、生產等問題。
生產力的不斷發展,科學技術的持續進步,人類認識自然和改造自然的不斷深化,化學工程學科必將不斷"分化"和"融合",體現出和諧系統的無限發展性質。
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1.1應用型本科人才要求
根據現代化學工業的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應用型高校化學工程與工藝專業的目標是培養化學化工理論基礎扎實,實踐動手能力、自主學習能力、創新能力及外語與計算機應用能力較強,適應化工、冶金、能源、輕工、醫藥、環保等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理等方面工作的應用型高級工程技術人才[2]。為了實現上述目標,化學工程與工藝專業應用型本科人才應具備的基本素質與專業能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學素養,能處理好人與環境、人與社會的關系;②掌握化學工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;④具有對新工藝、新產品、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;⑤了解化學工程的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;⑥掌握文獻檢索的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力;⑦具有創新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據現代科技和生產的發展需要,以服務地方經濟社會發展為目標,把握高等教育規律和化學工程與工藝專業特征,制定化學工程與工藝專業應用型人才培養方案。在人才培養方案制定的過程中,合肥學院借鑒德國應用科學大學培養應用型人才成功經驗,非常重視企業的作用,將企業要求與學生的培養相結合,構建理論教學與實踐教學相學體系,確定了以“面向企業、立足崗位、注重素質、強化應用、突出能力”為指導思想的“應用型”人才培養模式。理論教學體系體現“三個服務”原則:基礎理論教學要為專業技術課教學服務,理論教學為提高學生綜合素質服務,把素質教育貫穿于教學全程,為培養學生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務,注重培養學生對技術成果的吸納和綜合應用能力。建立與培養目標相適應的實踐教學體系,形成基礎實訓、專業實訓及校內、外實訓教學相結合的綜合實訓教學一體化,完成實訓教學。促進學生掌握專業技能,實施“四年九學期制”,提高學生就業競爭能力。
1.2化學工程與工藝專業人才要求
化學工程與工藝專業是為了適應新世紀化學工業的發展而設置的,是由原來的化學工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細化工、煤化工、工業催化等專業合并而成的寬口徑專業,覆蓋面寬、涉及領域廣[3]。該專業具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領域涉及無機化工、有機化工、精細化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫藥化工、微電子化工等諸多領域;二是工程特色顯著。該專業以化學工程與化學工藝為兩大支撐點,化學工程主要研究化工過程及設備的開發、設計、優化和管理。化學工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學反應和分離加工技術制取各種化工產品。化學工程與工藝專業涉及的工程放大技術、系統優化技術和產品開發技術,不僅在化工領域,而且在醫藥、材料、食品、生工等眾多相關領域均大有用武之地。因此,化學工程與工藝專業培養的學生應有較強的工程能力和工作適應性,需掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法,具有從事化工生產控制、化工產品和過程的研究開發、化工裝置設計與放大的初步能力[4]。
1.3應用型化工人才實踐教學體系構建
高等工程教育強調綜合素質的基礎作用和工程素質的定型作用。培養應用型化工特色人才,核心就是培養實踐能力強的應用型人才。以培養應用型人才為目標,以科學發展觀為指導,遵循教育教學基本規律,堅持育人為本,教學為綱,根據學生需要,圍繞學生能力拓展和知識結構構建實踐教學體系。該體系由基本技能、專業能力、綜合能力三層次訓練組成,將課外創新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經驗,培養學生工程設計能力、項目實現能力及創新能力。實踐教學根據能力要求可分為3個層次:基礎實踐層、專業實踐層、綜合和創新實踐層。基礎實踐層以強化“三基”,培養基礎能力為目的,將基礎化學實驗分為3個層次和5個模塊,構成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學專題研究訓練,強化了知識和技能的綜合性;認知實習在實踐教學體系中處于承上啟下階段。學生在與自己相近或相關的崗位上經過認知實習,了解專業所需要的專業知識、能力、素質,有利于他們結合自己的興趣,規劃未來發展,在專業方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習和1周電工電子實習,實現基礎能力培養目標;專業實踐層是在理論教學和基礎能力培養的基礎上,通過專業基礎實驗、課程設計、工程實訓等實踐教學的環節實現專業能力培養;綜合和創新能力是對技術基礎知識、運用專業知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現,反映學生整體素質。通過畢業實習、畢業設計(論文)等實踐教學環節,配合第二課堂科技活動,達到培養專業技術應用能力的目的。總之,各層實踐教學活動層層遞進、相互滲透,達到培養目標規定的專業技術應用能力的要求。
2圍繞工程能力培養,實施實踐教學改革
2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學水平
教師是實踐教學體系的主導者,也是實踐教學體系的實踐者。要培養高質量應用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學位的專職實驗教師,采取走出去、請進來的辦法培養教師的實踐能力,派合肥學院高學位高職稱的教師到企業去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據學院要求成立了實驗技術教研室,這不僅是名稱和內涵的改變,更重要的是教育理念的轉變,建立實驗技術教研室,由教授、博士擔任主任,具有研究生學歷的教師為成員,研究實踐教學內容、方法和手段,進行實驗教學、實驗課程內容和方法改革等工作。目前,和化學工程與工藝專業實驗實踐教學有關的合肥學院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學成果獎合肥學院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業和設計院等單位人員擔任教師,讓學生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強實踐教學條件建設,提供實踐教學載體
實驗室和實習基地是完成實踐教學內容所必需的保障平臺。在實驗室建設方面,加強以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學課程為支撐的基礎化學實驗室建設,和以化工原理為支撐的化工基礎實驗室。專業實驗作為一門最能反映專業特色,與專業科學技術發展關系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構建一個能夠全面反映化學工程學科發展方向、適合按專業大類組織實驗教學、有利于培養學生工程實踐能力和創新能力的新框架。根據化學工程與工藝核心課程化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程和技術化工工藝學作為構架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發的方法論;充分考慮工程學與工藝學實驗的適當平衡;具有典型性、力求先進性、增加綜合性;實驗內容既符合化學工程與工藝學科發展規律,又具有鮮明的先進性和特色,建立了化工熱力學實驗室等專業實驗室。根據專業和學生發展需要,在專業方向上設立分離工程和精細化工2個化工專業方向,并建立精細化工和分離技術2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習是強化專業知識、增加學生的感性認識和創新能力的重要綜合性教學環節,校外實習基地是培養學生實踐能力和創新精神的重要場所,是學生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產學合作,和中鹽四方集團等14家企業建立良好的合作關系,與企業合作共建實驗室2個。每年由校內和企業教師共同指導學生進行實習,并在畢業論文(設計)環節,由企業提出課題,真題真做,學生將所學知識和生產實際相結合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團、東華集團工程技術人員指導學生設計多次獲合肥學院優秀畢業設計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結合,著力培養學生創新能力
為了達到實驗課培養學生應用所學知識解決問題的更高目標,以培養學生實踐創新能力為出發點,以學生個性化能力培養為重點,學院制定了《合肥學院學生第二課堂活動學分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結合起來,收到明顯的效果。化學工程與工藝專業,以化學工程師之家和學生參與教師科研為主要內容開展第二課堂科技活動。化工工程師之家于2007年11月建成運行。以培養“未來的工程師”為目標、以工程設計為核心、以模型制作為基礎,通過形式多樣的活動培養學生的工程意識;通過加強合作促進團隊精神;通過模型制作提高工程應用能力;通過工程設計提高工程素養;通過企業化運作模式培養學生效率意識、責任意識和管理能力。作為第二課堂的重要平臺,重點培養學生的工程設計能力、管理能力、協調組織的領導能力和團隊精神。通過借鑒企業化管理模式,營造企業氛圍,培養學生效率意識、責任意識和管理能力,增強學生對社會的適應能力,提高學生的綜合素質。目前,累計培訓學生500人以上。化學工程與工藝學生在各種全國性競賽中取得了一系列好成績。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創新競賽獲得二等獎,“三井化學”杯第四屆大學生化工設計競賽二等獎和華南地區第四屆大學生化工設計創業大賽二等獎。近3年來,學生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。
摘要：隨著經濟的迅猛發展，國家越來越工業化、城市化，同時也衍生了各種環境污染問題。而化學工業作為造成大規模嚴重環境污染的主要過程之一，越來越被國家所重視。如今，化學工程慢慢向環境化學工程靠攏。
關鍵詞：化學工程；環境化學工程；現狀；發展
隨著經濟的迅猛發展，國家越來越工業化、城市化，同時也衍生了各種環境污染問題。而化學工業作為造成大規模嚴重環境污染的主要過程之一，越來越被國家所重視，如今，化學工程已經開始向環境化學工程方向發展。而環境化學工程無論是在環境改善、修復，還是在提高人們的生活等各個方面，都能起到重要作用。本文大略的分析討論了化學工程的現狀及發展。
1化學工程的現狀
由于我國仍屬于發展中國家，且人口基數大，工業化發展相對發達國家而言還比較落后，人們對于各種基礎化學品的需求遠遠沒被滿足，許多地方企業為了牟利，仍然走的是先污染后治理的老路，對環境造成了很大的破壞。目前，我國的主要污染有三：（1）水污染工業生產必不可少的東西就是水，而工業生產用過之后的廢水回收過程過于麻煩，又沒有經濟價值，一般的工廠就會選擇排放到山河湖泊里。由于排放量太大，超過了湖泊自我修復能力，湖泊就被污染了，這種湖水是不能喝的。據不完全統計，在我國被污染的水量已經達到了總淡水量的76.63%。(2)空氣污染我國的工業生產所用能源大多是化石能源，而絕大多數化石能源焚燒后都會產生污染氣體，不回收利用直接排向大氣的話就會造成嚴重的空氣污染。而我國回收利用廢氣的技術并不成熟，很多工廠簡單處理一下就排向了大氣。(3)土壤污染如果把化學肥料亂填亂排，土壤就會慢慢失去活性，這種失去活性的土壤是不能耕種的。因此，原來的那種先污染后治理的思想是行不通的，我們應該將注意力集中在化工生產最優化、實現資源回收利用、新能源的開發上面，也就是環境化學工程。
2化學工程的發展
環境化學工程在20世紀60年代初期，許多國家為了發展化工工業，忽略了化工工業發展所帶來的環境污染。隨著環境污染的日益嚴重，隨之而來的各種問題也越來越多，人們開始重視環境的保護，各國政府也想方設法的去改善環境。但是這些措施的作用很有局限性，并不能從根源上消除或減少污染的增長，而且還會影響到國家經濟的發展，不能適應人類進步的要求。為了解決這一矛盾，各國政府制定了許多條例。1984年，在原蘇聯召開的國際會議上，聯合國歐洲經濟委員會指出：無廢工藝是一種讓所有的原料、能源在資源-生產-消費-二次資源的循環中得到充分的回收利用的生產產品的方法，同時，不破壞環境的正常功能；在法國，也制定了《預防優于治理》的條例，來做出規定；1990年，美國將污染防治設為國案；在我國，國家自然科學基金委員會與中國石化公司為了開展環境友好的催化化學和反應的研究。想要從根本上解決化學工業所產生的污染問題，實現可持續發展的戰略目標，應從根源下手，開發出無污染工業，或者優化反應過程，將污染扼殺在生產過程中。簡而言之，就是開發出新方法把對人類或者環境有害的原料或溶劑反應掉，反應出對環境無害甚至有利的材料，實現零污染，這就是環境化學工程的目的。
3結語
總而言之，化學未來的方向就是環保型、高效型化學。我們可以從反應過程和生產過程兩方面著手，最大限度的降低化工生產對環境造成的影響，并利用化工造福人類，改善生活。而化學工程的未來發展方向——環境化學工程仍然處于快速發展中,其學科的理論體系仍有待進一步完善.
作者:劉霄漢 單位:武漢工程大學
關鍵詞：地球化學；工程學；放射性; 廢物處置
Abstract: with the people living environment and the worsening of the continuous improvement of the environmental protection consciousness, many new subjects are applied in environmental waste. In this paper, the earth chemical engineering in radioactive waste disposal paper discusses the application for various environmental waste disposal, provides the basis.
Key words: the earth chemistry; Engineering. Radioactive; Waste disposal
中圖分類號：TL12文獻標識碼： A 文章編號：
隨著時代的發展，工業對環境造成的影響越來越嚴重，各種廢物排放和堆積越來越多，尤其是放射性廢物，對人們的健康帶來了極大的威脅。隨著人們的生活質量意識以及環保意識的不斷提高，其對廢物的處理力度也不斷增強。目前，采用地球化學工程學中的方法來處理放射性廢物是一項新的嘗試，也是一項具有長遠意義的嘗試。
一、地球化學工程的屏障
地球化學工程的屏障主要有三項，分別是廢物容器、頂蓋以及回填的材料。廢物容器指的是有利于將一些具有放射性的核素的廢物阻滯在工程屏障內，而不是其向外遷移的第一道有力防線。一般包括混凝土或者金屬等不同的廢物容器，這些容器能保護一些具有放射性廢物的固化狀態，從而使其不會過早地被破壞和侵蝕，不對人們生活環境造成影響。頂蓋是工程屏障設置的基本要求，它在廢物處理中能夠起到防止地表水以及雨水等對廢物帶來不良影響，還能通過其中的抵抗侵擾的屏障來有效防止人類的干擾，這種屏障是通過設置卵石或混凝土等具有較高強度的難以穿越的層位來實現的。回填材料是在放射性廢物處理的過程中，將一些巖石或者礦石等放在廢物容器和土壤之間，或者放在各個廢物容器之間來吸附一些有放射性的核素，減緩這些核素往外界泄露的速度。
二、地球化學工程學中放射性廢物處理的模式及其應用
第一，中低放廢物的廢物處置模式。這種處置模式是對一些壽命比較短的中低放廢物進行處置的模式，通常是選擇在靠近地表的地方進行處置。所謂靠近地表，一般是指在擁有厚度為幾米的的防護層的地表的上下，或者是在一些地表之下幾十米深的巖洞當中，采用帶有或者不帶有上述工程屏障的對廢物進行處置的模式。當將廢物放在靠近地表的地方處理時，通常的做法是先將這些廢物在包氣帶中埋藏起來，然后遵循就近原則，在旁邊選擇合適的回填材料，一般是選擇黏土。這樣子所形成的工程屏障具有簡單、可操作性強等特點，并且所選擇的黏土材料能夠有效地防止放射性核素從土壤中往地下水遷移，防止其進入生態環境中造成不良影響。
擬建于我國西南某處的極低放廢物填埋場具有地質條件復雜、人口眾多、降雨量大, 巖石風化淋溶作用強烈等特點, 且該地區水系發達, 又屬于長江上游, 對環境安全的要求較高。因此, 需要對場址采取適當的地球化學工程屏障, 確保水環境不受污染。
Sr 是長壽命裂片核素, 在長期的科研生產中積累了大量的含鍶核廢物, 特別是在核設施退役過程中, 產生了大量含鍶極低放廢物。極低放廢物按國際慣例一般采取簡便、經濟、安全的就近填埋處置方案。為了確保填埋場址的安全性, 往往將工程屏障與地球化學屏障相結合。其中地球化學工程屏障, 主要是針對場址地層巖性對核素吸附固定能力差的不利因素, 通過采用礦物或化學添加劑改良巖土對核素的吸著能力, 從而在場址地下水的運動途徑上形成新的屏障, 確保環境安全。該技術在水利工程、水工建筑等領域有較多應用,但將其引用到核環境治理中, 還是近年來的事。選擇合適的添加劑是地球化學工程屏障設計的關鍵。添加劑的選擇主要依據場址地段土壤的表面電荷性質和核素在土壤中的吸附行為。吸附比是評估放射性核素在水-巖中遷移和滯留的重要參數, 它受控于巖土和水溶液的物理化學性狀, 以及影響水、巖性狀的各種外來因素等。采用測定吸附比的方法來選擇添加劑直觀可行。
第二，高放廢物的廢物處置模式。這種處置一般是在較深的地質中進行的。也就是說，將放射性廢物在地表以下深約五百米到一千米的地方，埋藏起來，使之和環境之間形成永久性的隔離。這種處置通常是設置較多重的工程屏障，這樣子能有效防止放射性核素對生態環境帶來影響。
在處置庫關閉后的長時間尺度( 要求的安全期至少是1 萬年)和空間跨度下，放射性核素在進入生物圈之前會存在一系列復雜的物理、化學過程。在這期間，復雜的耦合作用會破壞工程屏障和地質屏障，因此在高放廢物深地質處置中對多場耦合的研究具有重要的地位。在對高放廢物處置的過程中，由于放射性同位素衰變，會產生大量的熱量。作為地質屏障的圍巖介質的溫度會隨之升高，這就引起介質的膨脹或收縮并產生熱應力，引發介質中裂隙張閉變形和巖石滲透率的變化，影響機械性質。高放廢物是多種放射性核素的混合物，在遷移過程中會伴隨著多種復雜的地球化學反應，產生新的礦物。這會改變巖石的滲透性，同時影響巖體的強度和完整性。由于水巖作用不僅使地下水的化學成分發生了很大的變化，也導致巖石的礦物成分發生變化，生成新礦物，與此同時本身的質量也發生變化。
三、某放射性廢物處置場地球化學工程屏障物料研究
放射性廢物處置場的選址原則是自然條件優越與社會經濟許可的統一。對于極低放廢物而言，按國際慣例，要求就近處置。為確保環境質量安全，需針對場址自然條件上的缺陷性，采取地球化學工程屏障新技術，改良自然條件，實施安全處置。所處置的放射性廢料中的核素以鈾（U）和鍶(Sr)為主。實驗資料和機理分析表明，U與Sr的遷移一固定性能相反，因此，必須在核素滲流途徑上的不同地段，分別建造U、Sr雙重屏障，即首先在處置體地層建造鈾的吸附屏障，然后在處置體地層的外緣再建造sr的沉淀—吸附屏障。通過四組共52個試樣(8種添加劑)歷時70天的K1實驗，以及巖土表面電荷測定等膠體化學研究，得知：場址東南山脊臺地上的橙黃色砂質亞黏土，對U的吸附能力很強，且物源豐富，是茶園溝場址庫的優質填料和底層吸附屏障。庫體外緣滲流帶Sr的沉淀一吸附屏障，必須采用碳酸鈉作為添加劑。作為屏障填料的橙黃色亞黏土，是山脊臺地基巖風化殘積土，處于高嶺土風化殼發育階段。土中富含水鋁英石，表面活性高，且正電荷(AEC)含量較高。該物料的pH值在6．0左右，正電荷主要由土中氧化鐵等膠體引起。U的分配系數K1=1 228．4，滿足屏障的一般要求。實驗研究結果表明，山脊橙黃色亞黏土在加入NaCO3(5％)的情況下，pH在9．6以上，Sr的分配系數K1>1 400，滿足屏障的一般要求。同時，預作屏障填料的橙黃色亞黏土物源豐富，因此，可作為首選屏障物料。
結束語：
放射性廢物的地質處置難度高，科技含量高，將地球化學工程應用在放射性廢物的處理中，具有一定的意義。其中，廠址的選擇以及工程屏障的建立是處理的關鍵，本文對高低放廢物處理的模式進行了探討，并以實例說明了地球化學工程學在放射性廢物處理中的應用。
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化學工程技術支持著化工工業的前進與發展,化學工程技術從理論到實驗,再到實踐,最后投入生產成品,是必不可少的一個環節。然而,從實驗室到工業生產,特別是大規模的生產,需要解決裝置的放大問題,其直接影響企業工業生產規模的擴大及經濟利益的增加,裝置放大可以節省資金,減少不必要的消耗,節省勞動力。但是要考慮到,裝置放大過程中,物流的一系列物理過程的相關條件很可能改變,達到的某些指標通常低于實驗室的小型技術設備產生的結果。這種起源于放大過程的效應被籠統稱為“放大效應”,包含很多已知及未知物理因素的影響。現代化工對于一套裝置一年的產量,一般情況下按照目前的工業生產規模可以達到大于或者等于數十萬噸,大規模的生產使其面臨工程方面的問題,且在指標方面也有所降低,這對于工業而言會造成較大的資金損失。化學工程技術的進步,主要體現在新產品及工藝的不斷創造,而這些都需要借助化工工業,除此之外,還需合理的經濟和技術。就上述情況而言,凡是關于工業化的東西,一般情況下都歸屬于化學工程的研究范疇。在日常生活中,化學工程無處不在。如[文秘站:]:煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質,需要經過嚴格的處理,才能對外排放,以防污染生態環境。在實驗室達到要求后,要在工業規模中實現大量煙氣的凈化,就必須考慮大規模凈化的經濟性和可行性,要考慮的問題與實驗室研究不同。又如,化工工業生產中, 要求以十分純凈的產品為原料,對實驗室操作來說,這比較容易達到。對大型生產裝置的要求是,消耗低而且經濟方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2、化學工程的研究對象及復雜性
化學工程是以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化學工業中的物理變化和化學變化過程及其有關機理和設備的共性規律,并將之應用于化工裝置的開發、設計、操作、控制、管理、強化以及自動化等過程中,在化工工藝與化工設備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術學科。一般情況下,化學工程的對象的情況較為復雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復雜特點,包括化學與物理,而且兩者經常發生,彼此影響。其次,物系方面較為復雜,流體與固體,或者兼而有之。流體特質變化較大,如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后,物系流動時邊界復雜,由于設備的形狀較為多樣,而且其在填充物方面的形狀也不正常,如催化劑、填料等,使得設備在流動邊界方面的設置較為復雜而且在確定方面不準確。
3、化工工業的現狀及發展
目前從形式上看,現代的化學工業經歷了單元操作和傳遞原理與化學反應這兩個發展階段,正準備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復雜以及生產產品款式較多,造成排放物復雜、量多及危害大,因此,目前化工工業應重點關注污染問題。與此同時,在加工、貯存、運用或者處理化工產品時應防止操作對環境生態以及人類健康造成危害。在化工生產中應遵循國家可持續發展戰略,制定正確的方案。隨著我們國家科學技術的快速發展,各行各業進行生產都要接觸化學工藝,涉及制藥、石油、材料、能源等行業的發展和污染問題,這都是現代化學工業需要面對的問題。目前,我國的化學工業經過了半個世紀的發展,已經形成了門類比較齊全,品種大體配套并基本可以滿足國內需要的化學工業體系。2001 年全國國有及規模以上非國有企業的石油加工工業和化學工業總產值達到10990.6 億元人民幣,占全國工業總產值的9.8%,實現利稅747.8 億元,石油和化學工業企業13765 個,資產總額13344.2 億元。我國化學工業獲得長足進步的同時,環境保護工作也不斷得到加強。但是化學工業在實施可持續發展戰略過程中,仍存在不少問題和障礙,嚴重制約著我國化學工業的發展。
4、機遇與挑戰中的未來
首先,在耗能上要不斷的提高能源的綜合開發和綜合利用,降低能源損耗,最大化的開發能源的利用價值,提高其產品的附加值.同時注重能源供應區和消耗區的聯系,結合能源產品的消費市場,規劃最佳的化工工業園區的建設基地,其次,化工工業要進一步加大科研投入,增強化工行業的技術水平,提高化工工業產品層次,促進化學工程技術的發展和創新,為能源的高效利用提供更可靠、更有利的支持,再次,大力培養化工工業方面的高層人才,提高化學工程技術的科技成果,使我國的化工工業達到世界領先水平,確保綜合利用和可持續發展的實現。
5、化學工程技術的發展
5.1 化學合成等技術的發展
化學合成技術的發展有利的促進了化工工業的發展,首先,新的合成方法和催化方法加強了物質改變的的速度和效果,使通過化學方式轉變的物質更符合人們的要求,同時,利用太陽能等合成手段,節約了能源,促進了新能源的開發和利用。其次,一鍋合成法簡化了原有有機合成的復雜程序,使物質的合成更加高效,同時又避免了許多中間物質的產生,減少了化工生產中的污物排放,促進了合成技術的清潔、環保、再次,生物化工合成法的發展,進一步提高了化工產品的技術含量,并為我國化工產業的進一步發展鑒定了基礎。此外,綠色化學技術的發展引領了綠色合成技術的發展,這種合成法極大的降低了化工合成過程的污染,對環境保護起到了積極的作用。此外,化學分離技術的發展提高了化工產品的純度,增加了產品的層次和技術含量,增強了產品的國際競爭力,隨著這些化工工藝的發展,我國的化工工業的強大指日可待。
5.2 環保
化學工程技術的發展 隨著人們對環境保護意識的增強,化工工業環保技術得到了很大的發展,在追求產品利潤的同時,提高了能源的綜合利用和變廢為寶的實施。首先,新型能源技術的發展為環保化工拓寬了道路,如燃料電池的使用提高了能源使用的潔凈、方便、高效,又如廢物回收技術的發展使很多廢棄的、有污染的物質變為有利用價值的商品,比如垃圾油的深加工技術,可以使廢棄的油脂變為燃料、洗滌用品等,其次,本著綠色、環保的理念,化學工程的技術進入了綠色時代,在化工行業不斷的完善技術、創新開發的過程中,堅持了以人類的健康為基礎的開發、發展理念,實現了化學污染的源頭堵截,確保了化工生產過程的清潔、環保。
5.3 化學工程技術設備方面的發展
曾經,技術、化工設備的相對落后,不但阻礙了我國化工工業的發展,還使我國的化工行業在全球經濟危機中遭受重創。因此,我們更深刻的認識到高端技術和先進的化工設備是化工工業發展和強大的保證,在化工設備的發展中,其技術發展方向以綜合利用提高能源開發率為目標,目前我國新型的化工設備已經可以實現一臺設備的不同功能使用,而且使用可選率高,產品質量有保障,且達到了節能、環保的要求。
1.綠色化學工程工藝的開發
傳統化學工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強,通常是在污染物產生之后再另外做針對性處理,不僅增加了處理成本,且治標不治本。比如傳統工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學工藝的介入,可以直接在生產或排放階段就完成清潔使命,通過化學反應達到預防、控制和消毒污染的目的。
化學原料是化學工程的源頭,原料決定了生產流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染,同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源,實現深度開發利用,兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。
在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非最佳選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2.綠色化學工程工藝應用
分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界最大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。
綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應完全無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。
除此之外,綠色化工工藝還廣泛應用于生產環境友好型產品領域,生活中有眾多具體應用實例。比如空調制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產環境友好型產品領域,綠色化工工藝所發揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發與應用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經濟環保,發展前景好,且制備生產對自然資源的消耗、對環境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應用的優越性。
3.總結
綜上所述,綠色工程化工作為建設資源節約型社會、實現可持續發展目標的關鍵,對生產生活益處多多,應當積極鼓勵綠色化工介入工農業生產,以貫徹節能減排目標。
化學工業推動著人類社會和物質文明的快速發展，也為人類社會作出了重大的貢獻，同時伴隨而來環境污染問題越來越嚴重，因此化學工業表現出的“貢獻”和“環境污染問題”的兩重性對化學工業領域的科研工作者和生產人員提出了挑戰。用綠色的化工工藝取代傳統的化工工藝是綠色化學工程與工藝所提出的思想，通過在化學工業生產過程中，在無毒、無害的反應條件下去采用無毒、無害的原料來進行反應，同時使整個反應具有高選擇性，進而能夠最大限度地減少副產物的生成。要達到此目的，必須在化工行業推行清潔生產，實現零排放，把污染消滅在生產過程中。文章針對傳統化學工業的發展問題，通過對綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用進行探討，從而在我們國家今后的化學工業生產中環保性和節能性提供參考依據。1綠色化學工業概念綠色化學又稱“環境無害化學”“、環境友好化學”“、清潔化學”，綠色化學的最大特點是在始端就采用預防污染的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。其研究目的在于尋找充分利用原材料和能源且在各個環節都潔凈和無污染的反應途徑和工藝。綠色化學工業是把綠色化學的思想引入傳統化學工業生產中，并此基礎上產生對人類健康、社區安全、生態環境無害的化學工業過程。
2綠色化學工程與工藝的開發
早期人們對化學工業所引起的環境污染常常采用的辦法是“末端治理”，開發了多種環境保護手段，如：水處理技術、大氣污染防治技術、固體廢棄物處理技術和噪聲治理技術等，對生態環境的保護作出了重要貢獻。但隨著人類社會和物質文明的不斷發展和進步，環境污染的速度遠遠快于治理環境污染速度，并且治理環境污染的費用不斷增加，而且治標不治本。而綠色化學工程與工藝是用綠色的化工工藝取代傳統的化工工藝，采用無毒、無害的原料，在無毒、無害的反應條件下進行，使反應具有高選擇性，最大限度地減少副產物的生成。從而在化工行業推行清潔生產，實現零排放，實施綠色化工生產，從污染的源頭防止污染的發生。綠色化學工程與工藝在化學工業中具體實施方法主要有以下幾種。
2.1原料的綠色化
在化學產品生產中，原料的選擇是決定化學生產過程和生產工藝的主要因素之一，綠色化學工程與工藝以無毒無害的原料作為綠色化學工業重點研發目標，選用可再生資源作為綠色化學原料，如生物質資源包括植物、農作物、林產物、海產物（各種海草）和城市廢棄物（報紙、天然纖維）采用生物轉化法通過一系列的反應轉化得到醇、酮、酸類等常見的化工原料，在轉化過程中依賴各種微生物在細胞內產生出我們所需要的各種化學品，整個過程清潔無污染，這都是綠色原料應用的典型。
2.2催化劑的綠色化
近幾年來，隨著化學工業的快速發展，采用合理的化學反應應用在化工生產過程中成為了現代化學工業可持續發展的重要因素之一。在常規的化學反應中都離不開催化劑的使用，正確合理的使用催化劑不僅可以加速反應進程，改善化學反應的選擇性和提高轉化率，提高產品質量、降低加工成本，而且從根本上減少或消除副產物的產生，減少環境污染，最大限度地利用各種資源，保護生態環境。目前，針對化學反應催化研究已經研發出各種催化劑，例如，在精細化工生產中，已使用安全的固體催化劑分子篩、雜多酸等來替代有害的液體催化劑濃硫酸，從而簡化了工藝過程，減少“三廢”的排氣量。
2.3溶劑和助劑的綠色化
在化學工業生產過程中，無論是化學反應過程，還是化學產品的分離過程，都會使用大量的溶劑或者助劑來克服反應或分離過程中的特殊障礙，但是這些溶劑和助劑都是有毒的，往往會對人類健康和社會環境造成負面影響，所以開發出無毒無害的溶劑和助劑也是綠色化學工業重點研發目標之一。合適的綠色的溶劑和助劑不僅僅能使反應加速進行，也能使反應能耗低、效果更好、選擇性更高以及產品更容易分離，更有利于環境保護。例如，現已開發出各種離子液體來應用于化學工業生產過程中的化學反應提供新的反應環境，也應用在化學工業生產過程中的分離過程進行產品與副產物的分離。
2.4能源的綠色化
在化學工業中，從獲取的化學原料到發生的化學反應以及反應產物的分離和純化等各個環節均伴隨能量的產生和消耗，而且耗能巨大。然而，在化工生產的化學反應中，若反應是吸熱的，則需要在反應開始時加入熱量來使反應進行完全；若反應是放熱的，則需要冷卻以移出熱量來控制反應進行。同樣在化工過程的分離與純化中，可通過精餾、萃取、再結晶、超濾等操作來實現，也需要消耗大量能量。所以找到合適的能源也是綠色化學工業重點研發目標。例如，比較清潔的能源有電能、光能、微波以及超聲波等能量，其中電能是運用較多的一種，在利用天然、無毒、手性的維生素B12為催化劑的電催化反應中可以實現在溫和中性條件下的自由基環氧化。
3綠色化學工程與工藝對化學工業節能減排中的促進作用
近些年來，在國內的化學工業中，綠色化學工程與工藝主要應用在以下幾個方面。
3.1清潔生產技術的應用
在化工行業清潔生產包括清潔生產過程、清潔的產品以及清潔的能源等三個方面。而在化學工業節能減排中，主要以清潔生產過程為主。清潔生產過程是指在生產中盡量少用和不用有毒有害的原料，采用少廢、無廢的新工藝和高效設備，改進常規的產品生產工藝；盡量減少生產過程中的各種危險因素，如高溫、高壓、易燃、易爆、強噪聲、強震動等；采用可靠、簡單的生產操作和控制。已有的化學工業中清潔生產技術應用案例為：磷肥工業清潔生產工藝、鉻酸酐生產工藝的綠色化改造、環氧丙烷的清潔生產、對苯二甲酸二甲酯氧化尾氣的回收利用、二氯苯胺的清潔生產以及苯甲醛的清潔生產工藝等，這些清潔生產技術對化學工業節能減排有促進作用，實現了化學工業的綠色化，對人類健康和生態環境的保護作出了重要的貢獻。
3.2與生物技術相結合的應用
在化學工業生產中，綠色化學工程與工藝常常與生物技術相結合，采用生物煉制技術將可再生資源轉化化學原料，進而合成出所需要的化學品。通過這種技術得到的化學原料相對于一般的工業原料來講，反應效果和催化效率較好，反應產生的污染物和廢棄物較少，還具有良好的無污染性、高效性、節能性。生物煉制是開拓創新型技術，是生產能源、材料與化工產品的新型工業模式。例如，全作物生物煉制方法以油菜、大豆、甘蔗、玉米等為原料，采用發酵技術，用基因組合方法在有氧條件下生成1，3-丙二醇重要的化工中間體。
3.3環境友好型的化學品的應用
大力發展綠色化學工程與工藝可以使化學工業為我們生產出更符合社會、自然環境可持續發展的環境友好型產品，在生活中有許多具體應用實例。例如，已被聯合國列為新一代環保制冷劑含雜原子N、Si的三氟碘甲烷（FIC-1311）來替代傳統制冷劑氟利昂，FIC-1311不損耗臭氧層，溫室效應可以忽略，對環境破壞作用較小；2005年美國環境保護署已批準的新型熏蒸氣體殺蟲劑硫酰氟來替代溴甲烷，殺蟲效果比溴甲烷好，對堅果和干果氣味無影響，同時對臭氧耗損潛能值為零，對大氣臭氧層無影響。
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