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吸附化学论文范文

发布时间:2023-03-02 15:20

吸附化学论文范文

  化学是重要的基础科学之一,是一门以实验为基础的学科,在与物理学、生物学、地理学、天文学等学科的相互渗透中,得到了迅速的发展,也推动了其他学科和技术的发展。下文是我为大家搜集整理的关于大学化学毕业论文的内容,欢迎大家阅读参考!
  大学化学毕业论文篇1
  浅议化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特征的影响

  微生物燃料电池(MFC)是一种可以将废水中有机物的化学能转化为电能同时处理废水的新型电化学装置。但输出功率低、运行费用高且性能不稳定等严重制约了MFC的实际应用。影响MFC性能的主要因素有产电微生物、阴极催化剂、电极材料、反应器构型及运行参数等。其中,阴极是影响MFC性能及运行成本的重要因素。目前,有学者通过筛选电极材料及对电极材料进行改性来提高MFC性能和降低成本,效果较为显着。因此,笔者采用HNO3氧化碳毡,制作改性碳毡空气阴极,研究化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特征的影响;并通过循环伏安测试,考察改性后碳毡阴极的稳定性。

  1材料与方法

  1.1试验装置及材料

  采用连续流运行方式,试验装置主体是由有机玻璃制成的圆柱体,中间阳极室有效容积为36mL(内径为2cm,高为11.5cm),为确保阳极室的厌氧环境,用密封柱密封。阴极在阳极室外侧壁围绕。装置总容积为3.92L,密封盖上有阳极孔、阴极孔及检测孔,以便用铜导线、鳄鱼夹来连接外电路,外接1000Ω电阻作为负载。进水口设计在底部中央,制备成无膜上升流式反应器。阳极是直径为1cm的碳棒,阴极是厚度为3cm的碳毡,输出电压由万用表采集。

  1.2原水水质及运行参数

  垃圾渗滤液取自沈阳市老虎冲垃圾填埋场的集水井,其水质如表1所示。接种微生物为取自UASB反应器中的厌氧颗粒污泥,接种量为25mL。启动期的进水流量控制在30mL/h,COD约为500mg/L。稳定运行后进水流量逐步提升到90mL/h,COD提升到1500mg/L。

  装置在32℃下恒温运行。MFC接种厌氧污泥后,先用COD为1000mg/L的垃圾渗滤液驯化一个周期,使阳极的产电微生物成功挂膜,MFC运行稳定后,再以COD为1500mg/L的垃圾渗滤液作为阳极进水。

  1.3改性碳毡空气阴极的制备

  阴极预处理:将碳毡剪成所需尺寸,然后浸泡在1mol/L的盐酸溶液中,目的是去除碳毡中的杂质离子,24h后取出,用去离子水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。

  碳毡改性:将预处理过的碳毡浸入65%~68%的浓硝酸中,用水浴加热至75℃,处理不同时间后取出并用蒸馏水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。

  催化剂吸附:将经改性后的碳毡放入Fe/C催化剂溶液(硝酸铁浓度为0.25mol/L,活性炭粉为1g)中,于磁力搅拌器上搅拌30min,然后取出碳毡放入105℃烘箱中烘干。

  1.4分析项目和方法

  外电阻R通过可调电阻箱控制,电压由万用表直接读取,功率密度P通过公式P=U2/RV计算得到,其中U为电池电压,V为阳极室体积。

  表观内阻采用稳态放电法测定。

  循环伏安测试以饱和甘汞电极作为参比电极,采用传统三电极体系,电化学工作站为EC705型。

  电极电导率采用伏特计测定,COD采用快速密闭消解法测定,NH+4-N采用纳氏试剂光度法测定。

  2结果与讨论

  2.1改性时间对催化剂担载量的影响

  电极表面催化剂担载量是影响电极性能的直接因素,而化学改性将影响电极吸附催化剂的担载量(如表2所示)。碳毡经过HNO3化学氧化处理不同时间后,其质量均出现一定程度的减少,且随着处理时间的增加,单位质量碳毡减少量也逐步增加,同时,单位质量碳毡所吸附催化剂的量也增加。这是由于HNO3的氧化作用使碳毡结构发生了变化,表面沟壑加深加密,粗糙度和表面积增加。同时碳毡表面的H+易被催化剂Fe3+取代,也有利于阴极催化剂的吸附。

  2.2化学改性时间对电导率的影响

  电极电导率是表征电极性能的重要参数之一。考察了碳毡空气阴极化学改性时间对其电导率的影响,

  经改性后碳毡空气阴极的电导率明显提高,且随着处理时间的增加,电导率升高,当化学改性时间达到6h后,电导率趋于稳定。

  这是因为碳毡具有石墨层状结构,层与层之间主要是以范德华力相结合,故层间较易引入其他分子、原子或离子而形成层间化合物。应用HNO3处理碳毡时,HNO3分子嵌入层间,同时吸引石墨电子,使其内部空穴增多,因此大大提高了碳毡的电导率。当碳毡层间嵌入的HNO3分子达到饱和时,将不再影响碳毡的电导率。

  2.3改性时间对MFC电化学性能的影响

  2.3.1对产电性能的影响

  分别选取经HNO3氧化0、2、4、6、8、10h的碳毡制备碳毡空气阴极,并以石墨棒为阳极,垃圾渗滤液为燃料构建MFC,进行产电试验。极化曲线斜率和功率密度是表征MFC产电性能的两个重要参数,因此,通过测定输出电压和电流等参数,分别得到极化曲线和功率密度曲线。整个试验过程保持进水流量为120mL/h,反应温度为32℃。经HNO3改性的碳毡空气阴极MFC的极化都经历了活化极化、欧姆极化和浓度极化三个阶段。随着HNO3改性时间的延长,活化极化、欧姆极化和浓度极化损耗逐渐减小,电池的极化曲线斜率逐渐减小,即表观内阻逐渐降低;当改性时间为6h时,极化曲线斜率达到最小,表明此时表观内阻最小(358Ω)。之后,随改性时间的增加,极化曲线斜率增大,即表观内阻增大。

  随着处理时间的增加,电池的功率密度同样经历了一个先增高再降低的过程,与图2的规律基本一致。其中当处理时间为6h时,电池的产电性能最好,最大功率密度达到6265.67mW/m3,较未经HNO3处理的MFC的最大功率密度(1838.46mW/m3)增大了2.4倍。由此可知,通过HNO3化学氧化改性碳毡空气阴极是改善MFC产电性能的有效方式之一。

  2.3.2对CV曲线的影响

  循环伏安法(CV)是表征MFC放电容量的重要方法之一。化学改性碳毡空气阴极MFC的CV曲线如图4所示。其中,扫描速度为50mV/s,扫描范围为-1~1V。扫描曲线以下的积分面积代表了电池的放电容量。由此可知,随着处理时间的增加,放电容量先增加后减小,化学氧化时间为6h时,构建的MFC放电容量最大,即MFC性能最好。综上所述,HNO3化学氧化碳毡空气阴极的最佳时间为6h。

  2.4MFC的产电除污稳定性

  2.4.1产电性能稳定性

  对经HNO3化学氧化处理6h的碳毡空气阴极MFC进行了CV测试,共进行了21次循环扫描,结果表明:随着循环次数的增加,曲线形状几乎没有改变,第1、6、11、16、21次的循环伏安曲线基本重合,面积近乎恒定,即放电容量几乎没有变化,说明电池性能比较稳定,能够长期稳定运行。

  在其他条件不变的情况下,采用经HNO3氧化6h的碳毡作为阴极,保持进水流量为120mL/h,外接1000Ω电阻持续运行14d,每天记录输出电压。

  在最初的3d内,输出电压从62mV增加到483mV,第4天达到最大为492mV,接下来的一周则稳定在470mV左右。随着运行时间的增加,电压略有下降,这可能是阳极室溶液的不断流动,冲刷阳极,带出一定量产电菌同时增加了电池的内阻所致,但总体上电池的运行比较稳定。

  2.4.2除污性能稳定性

  采用经HNO3化学氧化6h的碳毡作为阴极、石墨棒作为阳极、外接1000Ω电阻的MFC,以连续流方式处理垃圾渗滤液。试验过程中原水COD为(2376±200)mg/L,NH+4-N为(151±10)mg/L,保持进水流量为120mL/h、温度为32℃,反应初期(1~5d),出水COD浓度急剧下降,之后出水COD浓度逐渐趋于稳定。

  COD由初始的(2376±200)mg/L降到(238±15)mg/L,去除率达到89.9%~91.2%,高于谢珊等采用两瓶型MFC处理垃圾渗滤液对COD的去除率(78.3%)。而氨氮则由初始的(151±10)mg/L降到(86±5)mg/L,去除率达到39.3%~46.8%。去除的氨氮中部分以NH+4形式随水流进入阴极室,在阴极室扩散到空气中或转化为其他形式的氮,部分在阳极室作为电子供体被氧化。He等的研究也证实了氨氮可以作为MFC的燃料。

  3结论

  ①碳毡空气阴极吸附的催化剂量随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,但是过量的催化剂不但不能促进反应,反而会增加电池内阻从而降低电池产电性能。碳毡空气阴极电导率随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,并逐渐趋于稳定。

  ②随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加,碳毡空气阴极MFC的功率密度、放电容量呈现先升高后降低的趋势,而极化曲线斜率呈现先降低后升高的趋势。

  ③HNO3化学氧化碳毡的最佳时间为6h。阴极改性6h后电池产电性能较稳定,最大功率密度比未改性增大2.4倍,达到了6265.67mW/m3,内阻降低到358Ω。

  ④阴极改性6h后的MFC处理垃圾渗滤液的性能稳定。当进水COD为(2376±200)mg/L、NH+4-N为(151±10)mg/L时,对两者的去除率分别为(89.9%~91.2%)和(39.3%~46.8%)。

  参考文献:

  [1]布鲁斯·洛根。微生物燃料电池[M].北京:化学工业出版社,2009.

  [2]FomeroJJ,RosenbaumM,CottaMA,ialfuelcellperformancewithapressurizedcathodechamber[J].EnvironSciTechnol,2008,42(22):8578-8584.

  [3]李明,邵林广,梁鹏,等。集电方式对填料型微生物燃料电池性能的影响[J].中国给水排水,2013,29(9):24-28.
  大学化学毕业论文篇2
  浅谈化学分子力学对建筑建材选用的影响

  引言

  化学的应用给人类文明带来了翻天覆地的变化,在建筑领域,基于化学基础上的新型建筑建材的开发和利用提高了建筑的质量及建筑的安全性、稳定性、美观性等,是现代建筑研究的重要话题。此外,随着地球资源的日益紧张,环境污染的日益严峻,现代建材的研究和应用更为人们所重视,基于化学分子力学对建筑建材的选择和应用途径也日趋广泛。

  1 建筑建材的选择和应用

  1.1 现代建筑建材选择和应用的现状

  伴随着人类文明的发展,建筑建材的生产工艺日益改进,生产技术的现代化,实现了建筑建材生产的智能化、自动化,各类建筑材料在科技发展的影响下不断优化。例如,混凝土的应用,它不仅是一种建筑材料,更具有装饰等作用。如利用混凝土砌块装饰建筑物墙壁,不但具有一定的美观性,还具有保温、隔热等效果。在高分子化学建材应用上,国外的发展要优于国内,例如塑料地板、高分子防水卷材等高分子化学建材最早出现与国际市场,被一些发达国家广泛应用。当前,建筑建材的选择和应用趋于高科技、多功能化,人们对建筑建材的性能、装饰效果、环保作用等有了更高要求。例如,涂料的选择,功能多、污染小、性能高、装饰效果强的材料更受欢迎。总之,人们对建筑建材的选择已由传统的实用性,转向了性价比高、性能好、低碳环保、功能多等多元方向。

  1.2 新型化学建筑材料

  新型化学建筑建材能赋予建筑新功能,在节约能源、优化环境等方面也有突出表现。例如建筑物墙体,可选择非粘土砖、建筑墙体板材、钢结构、玻璃结构等,其性能明显优于传统墙体。如玻璃结构,透光性好、装饰性强,给人以时尚、美观、大气之感。同时,新型化学建筑建材的多样性,使其具备更广泛的功能。例如塑料,新型塑料门窗,不仅美观、轻便、易安装,还具有很好的隔热性、耐腐性等; 又如新型的塑料管材,不但克服可传统管材的易腐蚀、易生锈、易老化等缺点,还具质轻、易安装、无污染等特点,极适合现代建筑环境; 再如塑料地板,节省原料,运输、施工方便,能带给人更好的舒适,具有良好的装饰效果好,是现代建筑建材的“新宠”。此外,混凝土、涂料等,在化学发展的影响下也具有更多、更广泛的用途,例如涂料的防水、防火、防毒、杀虫、隔音、保温等作用。

  1.3 建筑建材的选择和应用原则

  建筑建材的选择首先要满足应用需求,确保建筑建材选择的应用性能,确保其应用方便、应用安全和应用效果。其次,考虑建筑建材的美观性,建筑不是把好的东西堆积起来,而是一种艺术的创造与实践。

  再次,充分考虑建筑建材的性价比,确保建筑工程的综合效益。在选择建筑建材时,先对建筑建材的特点、性能进行充分的了解,结合建筑需求,科学的选择适当的建筑建材。再对建筑建材的使用环境、使用目标进行综合的分析和研究,确保建筑建材应用的效果和性能,提高建筑物的功能性、美观性。最后,要全面认知建筑建材的应用工艺,确保建筑建材性能的发挥。例如混凝土,不但要了解各种混凝土的特点、配置比例等,还要重视其混合工艺,确保混凝土能到达理想的建筑效果。因此,建筑建材的选择是需要非常慎重的,而且需要遵循必要的应用原则。

  2 化学分子力学对建筑建材的选择和应用的影响

  新型建筑建材种类繁多、功能齐全。例如涂料,有有机水性涂料、溶剂类涂料等,在应用上也有较大区别。新型涂料应用化学知识,使涂料具有低污染、高性能、隔热、防火等多种功能,在材料选择时,要充分考虑建筑建材的应用目的,以达到工程施工的最大效益。又如保温隔热材料,现在常用的有玻璃棉、泡沫塑料等,这些材料的选择和应用与化学分子力学息息相关。以混凝土为例,要选择高性能的混凝土,首先,要了解混凝土的特点,它是一种由水泥、砂石、水、胶凝材料等按一定比例混合而成的复合材料。在材料的选择与应用中,必须认清其复合材料性质和各种混合比例,同时掌握混凝土的搅拌、成型、养护等等。

  其次,在混凝土基本特点基础上,科学认知混凝土的集中搅拌特点,科学搭配各种材料比例,确保建筑建材的工作性、效益性和性价比。再次,在实践中结合理论科学的进行建筑建材的选择和应用。如通常情况下,建筑中会使用硅酸盐水泥,在该类建筑建材的选择上,不能单方面的考虑某一方面,要综合考虑,全面了解、可选选择。例如,在配置C40 以下的流态混泥土时,选择 42. 5Mpa 普硅水泥就不太合适,应结合应用需求,选择 32. 5Mpa 普硅水泥,避免选择的盲目性带来施工的不便。

  此外,混凝土的选择要科学的利用化学知识,如相同标号的混凝土,要选择强度系数大,确保混凝土的耐久性; 相同强度的混凝土,则要选择需水量小的,降低水泥用量,确保水灰比例的科学性。同时,注重季节、气候等对于建筑建材化学性能的影响,如在混凝土配置中选择水泥,如在冬季施工则易采用 R 型硅酸盐水泥,搭配合适的掺料、外加剂等,确保混凝土性能。总之,化学丰富了现代建筑建材市场,为建筑提供了更多的选材机遇,而新型的建筑建材的使用一定要避开盲目性、跟风性,应在建筑目的的指导下,结合建筑建材性能,利用化学分子力学等知识,科学的、适当的对其进行选择和应用,以提高建筑建材的应用效果和应用价值。化学的分子力学,在建筑建材中应用非常广泛,基于建筑建材的化学分子力学应用,可以将建材的使用效率和使用效果做到最佳。总之,要充分利用化学分子力学的原理,在建筑建材中实现广泛的推广性使用,逐步加强对于化学原理的实际应用,从而达到推动行业发展的目的。

  3 结语

  高科技带来了建筑建材的高性能、多功能及轻便、美观等等。如玻璃材料钢化、夹丝、夹层等工艺不但提高了玻璃的安全性、抗压性,还对玻璃的隔音性、保温性等有很大的优化作用。随着化学工业的发展,越多的不可能变为可能,玻璃墙、塑料地板等,不断的丰富人类的建筑需求,提升建筑品味,使城市建设的风景更加多姿多彩。

  参考文献

  [1]辉宝琨。压力输送式预拌特种干混砂浆生产工艺选择[J].广东建材,2013( 9) .

  [2]崔东霞,费治华,姚海婷等,粉煤灰与化学外加剂对高性能混凝土开裂性能的影响[J].混凝土与水泥制品,2011( 4) .
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初三化学小论文

  化学课程是从化学科学中选择部分内容,从学校课程体系出发,安排它的顺序、课时及期限。下文是我为大家搜集整理的关于初三化学小论文的内容,欢迎大家阅读参考!
  初三化学小论文篇1
  溶液溶解度的探究

  上周,我们已经学完第九单元《溶液》课程的全部内容,在回顾单元知识的过程中,我着重回忆对溶解的加深理解,记得课后还曾经向刘老师求教空气和合金也是溶液,也有溶解度的概念,刘老师还在课上告诉我们一些溶液的形成和物质溶解时伴随着吸热和放热现象等等。为了深入理解溶液溶解度的概念,我和同学利用假日期间,通过做化学小实验来探究物质能不能无限地溶解在一定量的某种溶剂中,即溶解度的知识点。

  我们在1月2日中午(室外温度13度左右)的情况下,做有关溶解度实验。

  首先将超市购买的精制250克食用盐均匀分成5份,每份50克;

  其次,将超市购买的550mL的农夫矿泉水缓缓倒入奶锅内,防止水溅出;

  第三步,略微加热装有矿泉水的奶锅,并用筷子搅拌均匀后,用甩至0度的体温计测量奶锅内的矿泉水温度,为19度。随后加入1份50克的食盐,搅拌后全部融化。

  第四步,再加50克的食盐,搅拌后仍能全部融化。 第五步,再加第3份50克的食盐,搅拌后观察,发现锅底有少量食盐未能溶解。

  这时,我们查阅相关资料,得知“在20°C时,食盐的溶解度为36g”,我们计算550毫升的矿泉水约为550克,在20°C时可最多溶解146克的食盐。

  因而,我们分析,此时奶锅里的溶液应为饱和溶液。 第六步,我们将奶锅里的溶液加热,一会儿,发现,沉淀锅底生物少量食盐不见了,因此,判定,此时溶液可能是不饱和溶液,说明溶解度与温度相关,随着温度升高,溶解度变大。

  第七步,将热的奶锅放在室外(10度左右)1小时候后,观察,奶锅里又有少量的食盐沉淀物出现,说明溶解度与温度相关,随着温度降低,溶解度变小。

  通过这次实验,我们进一步理解了以下几个知识点:

  1、饱和溶液:在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的溶液。

  2、不饱和溶液:在一定温度下,在一定量的溶剂里,能继续溶解某种溶质的溶液。

  3、将溶液加热(升温)可以使溶液由饱和状态变成不饱和状态,将溶液冷却(降温)可以使溶液由不饱和状态变成饱和状态。
  初三化学小论文篇2
  归纳一二三轻松学习碳

  碳和碳的化合物可以说是化学世界里最庞大的家族,它们有超过二千万的成员。划玻璃用的金刚石,写字用的铅笔芯,我国古代的一些书法家、画家书写或绘制的字画用墨等等。近年来,科学家们发现,除了金刚石、石墨外,还有一些新的以单质形式存在的碳。其中,发现较早并已经在研究中取得重要进展的是C60分子等。那么同学们如何学好关于碳单质的知识呢?实际上我们只要善于总结,就能学好碳知识。

  抓住一条主线

  物质的结构决定物质的性质,物质的性质决定物质的用途。在学习碳的单质时要抓住“结构→性质→用途”这样一条主线。

  对于几种常见的碳单质的结构、性质、用途,我们同学们要注意总结,并善于发现其中的内在规律,这对于掌握好碳的知识是非常有帮助的。

  记住两种单质

  金刚石和石墨是最常见的两种碳的单质,这就要求同学们记住这两种物质的性质和用途。金刚石和石墨虽然都是由碳元素组成的单质,但由于碳原子的排列方式不同,决定了它们的物理性质有很大的差异。

  (1)金刚石中碳原子连接成牢固的立体网状结构,决定了金刚石具有坚硬的性质,由此决定了其可制作钻头、玻璃刀的用途。

  (2)石墨中每个碳原子与同一个平面上周围的三个碳原子连成片,许多这样的片重叠起来构成石墨。由于每个碳原子都剩余一个电子成为自由电子,所以石墨能够导电,因此可制作电极;片与片之间可滑动,所以石墨质软,可制作铅笔芯、润滑剂;碳原子之间连接很牢固,所以它的熔点、沸点都很高,可用于制作航天飞机的绝热片。

  另外,对于木炭和C60也要熟悉。木炭具有疏松多孔的结构,决定了它具有很强的吸附性,可作吸附剂。活性炭的吸附性比木炭还要强。可用于防毒面具里的滤毒罐、制糖工业上的脱色剂等。C60分子是由60个碳原子构成的分子,这种结构很稳定,决定了它具有许多特殊性能。

  掌握三个性质

  由于碳原子最外层有4个电子,在化学反应中,碳原子既不易失电子,也不易得电子,决定了碳是一种化学性质不活泼的非金属元素,而且同学们要注意,虽然金刚石、石墨、C60的物理性质不同,但化学性质却是一样的,因为构成它们的粒子是同一种粒子—碳原子。

  (1)常温下的稳定性:在常温下,单质碳化学性质很稳定,不易与其他物质发生化学反应。因此,可用碳素墨水书写档案材料,这样可以长时间保存而不褪色。

  (2)可燃性:在点燃的条件下,碳能与氧气反应,放出热量,决定了碳可用作燃料。 ①氧气充足时,碳充分燃烧,生成二氧化碳。 C+O2CO2

  ②氧气不充足时,碳燃烧不充分,生成一氧化碳。2C+O22CO

  (3)还原性:在高温条件下,碳能跟某些金属氧化物发生反应,把金属氧化物还原成金属单质。碳表现出还原性,决定了碳可用于冶金工业。例如:

  C+2CuO2Cu+CO2↑

  3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
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化学综述性论文

绿色化学是20世纪末崛起的一门新兴学科,相对于传统化学,它是未来化学化工发展的主要方向之一。下面是我为大家整理的化学综述性论文,供大家参考。

1改革措施

1.1加强课前预习

随着中国高校培养水平的逐步提高,目前在对学生的培养中设置了大量的实验课,每周学生都要进行两到三次的实验课学习,学生对实验课已经不存在太多的新鲜感,再加上不同的实验课基本采取的都是同一模式的教学方法,从而导致学生对实验的积极性普遍不高,实验应付差事。以往在做实验之前,通常是由教师组织安排,介绍实验目的、实验原理和仪器设备;对易出现的问题提出注意事项,对实验中出现的现象提出理论解释,学生按教师的讲解按部就班的重复实验,获取数据,验证规律。使用实验规定的仪器设备,按照规定的实验方法和步骤完成规定的实验内容,然后按规定的格式完成实验报告;这样可以培养严谨、认真、规范的学习态度,有利于学生掌握有机化学实验的操作要领。但也往往会使学生由于缺少独立解决问题的意识,而挫伤学生的创造性和积极性,完全把他们放在了被动接受的位置上,严重地束缚了学生的创新性,缺少创新思想,缺少学习兴趣,导致记忆不牢,认识不深,做实验则只为拿学分,走形式,实验操作过而忘,更不会掌握扎实的基础。学生不经过预习,同样可以根据老师的讲解了解实验内容,能够按老师的讲解完成实验,但这样学生对预习报告就会流于形式,照抄教材,敷衍了事,对实验内容了解不深,从而不能真正掌握实验的知识要点[3]。为改变此现状,采用要求学生提前预习的措施。在上课之前,要求学生先交预习报告,否则不能进行实验。实验预习的具体内容要求明确实验目的和要求、了解反应机理、熟悉各种化学试剂的物理常数、画好装置图、列出实验步骤和注意事项。为了杜绝学生应付差事,只是将教材一字不落的抄袭下来的现象,要求预习报告中的实验步骤部分必须细化成一个个步骤,每个步骤必须有简明扼要的标题,标题下写明该步骤的具体内容。预习报告最后要求学生根据教材的注释和网上查找的资料写出注意事项。在对实验讲解时,设置若干问题,对学生进行提问,检验预习效果,同时对学生起到督促作用。通过这些措施,使得学生不得不认真预习,从而提高学习效果。

1.2培养过硬的基本操作能力

有机化学实验包括许多的基本操作,在某种意义上我们可以说有机化学实验就是由若干个基本操作构成的一个复杂的操作体系。若要使实验达到理想的效果,学生必须具备扎实的基本功,具备过硬的基本操作技能[4]。有机化学实验课一般设置了基本操作实验(如熔点的测定、蒸馏和沸点的测定、分馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏、萃取、重结晶、色谱等)和有机化合物的合成实验(如乙酰乙酸乙酯的制备、肉桂酸的制备、呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备、1-溴丁烷的制备、乙醚的制备、苯乙酮的制备、己二酸的制备、苯甲酸乙酯的制备等)。基本操作实验是后续合成实验的基础,也是今后学生从事工作和科研的基础,打好这个基础对学生具有重要意义。在教学过程中,经常出现课程已经进行了大半部分,而学生的基本操作过程依然错误百出的现象。如在做蒸馏时,不知道温度计水银球的正确位置、冷凝管如何选用等种种实验细节问题。这种问题的出现客观上是基础实验操作要注意的细节很多,主观上是学生学习态度不够认真造成的。为使学生打下坚实的基础,掌握基本的实验技能,在基本操作实验的教学中应该注意要求学生在实验报告中划出实验装置图,在画图的过程中,学生会注意仪器意见的连接关系,仪器的选用、温度计的位置等各种细节,从而使实验装置深深的引入脑海。学生实验过程中老师要及时指出学生的实验装置和实验操作存在的问题。

1.3提高平时成绩权重

为督促学生平时认真实验,应提高平时成绩的权重。将平时成绩的比重设置为60%,考试成绩占40%。这样如果学生平时不认真做实验,综合成绩不可能理想。将平时成绩细化为预习报告成绩、实验操作成绩、实验报告成绩和考勤。其中实验操作成绩为主要考察内容,所占比重最大。学生每次的预习报告,实验报告都给与相应的量化成绩,督促学生不断改进自己的报告,养成良好的习惯。而对于学生在操作工程中出现的问题,在指正的同时,要及时给与扣分的处罚,鞭策学生去认真改正错误。这样在学期末评定学生平时成绩的时候有据可依,成绩更加公正:而在以往的评定中,因为没有详细的评分细则和平时量化分数,教师只能根据主观判断给出一个笼统的分数,成绩评定往往不够理性。而期末考试不但要考察学生的动手能力,(如:装置搭建顺序、仪器选用、装置拆卸、仪器保养、实验操作、熟练程度等);还应设置相应的问题对学生进行考核,考核内容主要是有机化学实验的重要知识,包括实验室规则及安全常识,化学仪器的使用和养护方法,基础操作的原理及适用范围等。

1.4开设综合设计性实验

二十一世纪高素质创新人才的要求和社会主义市场经济对人才的需求,确定了化学实验教学的目标和基本要求,要求我们建立起从接受型到培养综合型的教学体系。过去,验证性实验占的比例过大,综合性、设计性实验很少,甚至没有。学生做实验几乎成了“照方抓药”,实验所需的仪器、试剂均已由实验员准备好,并摆在试架上,加什么试剂,先后顺序,甚至加几滴都照书本步骤学生毫无主动性可言,只是机械地操作,定时观察预计现象,记录实验数据,不能动手配制试剂,不能独立动手安装仪器,离开书本实验步骤,就无法下手[5]。因此,有机化学实验有必要对实验内容进行调整,使之适应新形势的需要。为了拓宽基础实验的内容,强化学生的综合能力训练,在实验教学改革中注重加强综合实验。取消一些单独的验证性实验,增加了综合性实验,开设了一些设计性实验。采用综合设计实验的方式,使学生成为实验方案的制定者和实验的完成者,使其成为绝对的主角。具体做法是,教师负责拟定多个实验题目,并分配给每个实验小组,要求各小组到数据库查找文献资料,自行拟定实验方案并完成实验。采用这种方式不但提高了学生学习的积极性,而且培养了学生查阅文献与参考书的能力、综合分析资料设计实验的能力和一定的科研素养。

2结语

通过改革,学生的学习积极性、综合素质、动手能力和创新能力得到了很大的提高。学生普遍认为通过综合设计性实验学到了很多知识,包括资料的获取、实验方案的拟定、数据的处理等。由于设计性实验能够充分发挥学生自己的聪明才智,而不是按部就班的做验证实验,学生表现出了较高的兴趣。科学、合理的考核方法使得学生注重实验课程的每一个环节,其素质得到了全面的发展。

国家、社会、经济的发展需要人才的发展,人才是国家发展的第一要素。《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》指出,我国人才的总体发展目标为:到2020年,培养一支规模宏大、结构完善、布局合理、素质优良的人才队伍,全面确立国家人才竞争优势,实现加入世界人才强国行列的目标,为社会主义现代化建设奠定人才基础,并且强调高技能人才要占技能劳动者比例的28%。研究生教育在高等教育中占有非常大的比重,其培养目标是为现代社会输送高科技人才、高级管理、技术人才和研究型、应用型人才,这就要求高等学校在加强全日制研究生培养质量的同时,针对在职人员开展非全日制专业学位研究生的培养,使培养目标呈多样化的发展态势,形成高素质人才队伍,全面提高创新型科技人才、领军人才、复合型人才的培养比重,加大培养各个重点领域急需紧缺专门人才的力度。我国非全日制专业学位研究生教育制度始于1991年,主要培养对象为相关专业的在职人员,采用“进校不离岗”的方式进行学习,不影响学生平时的正常工作。在职工程硕士研究生来自于生产第一线,一般毕业3年以上,长期的工作实践,积攒了一定的实践经验和解决实际问题的能力,企业对他们赋予了较高的期望值,但他们由于毕业时间较长,基础知识的陈旧率和遗忘率较高,专业理论并不能满足企业发展需要,从而在某种程度上限制企业的发展。我国国有大中型企业的快速发展决定了现代工程技术人员应该是高层次应用型和复合型人才。化学工程领域工程硕士的培养目标主要是为本领域所覆盖范围内的工业企业和工程建设部门、工程设计和研究院所等有关单位培养基础扎实、素质全面、工程实践能力强且具有一定创新能力的应用型、复合型高级工程技术人才和工程管理人才。对在职工程硕士进行工程应用和实践能力的培养,其目的就在于使化学工程领域工程硕士学位获得者能够胜任企业要求,促进企业发展,推进企业技术进步,所以各个高校一方面要强化他们的基础知识、专业理论,另一方面要培养他们的实践、操作能力,实现发现、分析、处理企业现实问题的目的。因此,对于非全日制专业学位研究生的培养,要根据企业实际生产需求来设置教学内容,优化教学方法、手段、途径,因此改变传统的教学模式,结合工业生产实例进行高等分离工程课程改革,具有重要的意义。

一、引进绿色化学和绿色分离工程的概念

绿色化学又称为环境无害化学,是一门从源头上消除污染的化学,即利用高选择性的化学反应,提高反应原子的利用率,达到100%选择性,实现零排放。绿色分离工程指的是分离过程绿色化,主要包括两种途径进行实现:第一,优化传统分离过程,降低甚至消除分离过程对环境的影响;第二,开发和使用新的技术,例如,膜分离技术。分离技术贯穿于整个化工产品生产过程,分离过程绿色化对于未来环境保护和污染治理具有重大意义,是社会现代化可可持续发展的关键性问题之一。分离技术是提高产品竞争力的关键技术,对于降低产品生产成本、提高产品质量等发挥着重要作用。教师要让学生明白经济发展在满足当代社会发展的同时,又不能威胁子孙后代的未来。根据现有发展基础、条件,在不损害地球生态系统的前提下,合理有效地利用和开发有限的资源并产生足够的财富,以满足社会合理的经济需求。绿色分离工程等新型分离技术在高等分离工程课程中的引入,必将引领学科的健康和可持续性发展。

二、改进教学方法

与全日制研究生不同,在职研究生来自于化工企业,一般为单位的技术骨干或相关岗位的管理者,有些甚至已经是高层次的专业人才和项目负责人等,具有一定的实践经验和解决实际问题的能力,他们的学习目的很明确,致力于知识转化,用专业知识解决现实问题。对于在职工程硕士来说,他们既要增加自己的知识积累,更要培养自己应用知识的能力,学习的核心就是提高知识的有用性和实效性。因此,教学内容不能过于理论化,如果课程内容理论性过强,将会给学生的学习带来困难,影响学生的学习效果。另外,教学一定要做到理论与实际相结合,例如,教师通过工程中的实际案例解释相关的原理或者理论,侧重理论与应用的结合。教师还要合理安排教学内容,课程结构要紧凑,做到重点突出、难点明确、层层递进、详细透彻,通过这种方式提高学生思考、处理问题的能力。例如,课堂上使用启发式教学法、现场教学法、案例教学法等多种教学方法,实现对教学内容的诠释;综合运用多媒体、网络平台及模拟仿真系统等多种教学手段,使教学内容形象化,最终实现该课程教学质量及教学效果的根本性提高,使其达到培养专业型人才的综合要求,建成学而有用、学而会用的核心课程。针对该课程的特点,结合高等分离工程课程教学的特性以及教学中存在的问题,应对该课程教学进行一定的改革.

1.优化教学方案、完善多媒体课件。教师要根据目前国内外的新技术、新工艺、新设备的发展,在现有课程体系基础上,适当加入新的教学内容,制定出合理的教学方案。多媒体课件是目前高校授课的必备工具,目前该课程主要采用理论教学方法,没有系统的模拟仿真系统和实践设施,因此为提高授课效果,应对该多媒体课件进行进一步的完善,加入基本原理的动画和实际生产的视频,以保证该课程理论教学与实践的有机结合,提高学生的理解能力。

2.采用研讨式的教学方式。由学生提出本单位现场分离设备中存在的问题,根据所学的理论知识和工作经验,找出解决问题的方法,并在各自的实际生产过程中进行验证。

3.为了使学生能够更好地学习、理解和掌握课程的理论技术和方法,采用AspenPlus、Pro/II等化工流程模拟软件,对化工分离过程进行设计和模拟,建立典型案例库,模拟化工分离的过程、分离过程中物质之间的相互作用以及分离工艺中相关设备的直观演示,开发相关的计算软件以解决分离工程中大量计算的问题。

4.让学生提出工厂实际中分离设备存在的问题,并收集现场数据,进而设计程序,得出计算结果,提高学生处理实际问题的能力和素质。

5.充分利用互联网资源。二十一世纪是信息时代,技术人员需要广泛了解科技发展动态,了解学科的前沿性技术并掌握其发展趋势。在职研究生平时在单位工作,只有节假日才能到学校上课,因此建立师生互助平台和网络信息库势在必行,不仅能加强学生与教师的沟通,还能加强学生与学生的联系。教师在学校将专业的最新信息录入信息库内,为研究生开辟获取信息的渠道,学生将遇到的技术困难提交到平台,教师与同学一起通过讨论和研究,提出解决方案,再用于实际生产进行验证。

三、注重教学环节

教学过程是影响研究生教育质量的关键,同时也是保证研究生教育质量的重要因素。高双林等对影响研究生培养质量的可控因素进行了系统分析,主要包括学科建设、教学环节和管理体系三大部分,其权重系数分别为0.33、0.53、0.14,说明教学环节是研究生教育质量保证体系中的重要部分。在职研究生虽然参加工作一段时间,社会经验和工程经验比较丰富,但是回到学校后,往往会存在些许的陌生和拘谨,尤其是在教室内安静的听老师讲课,往往很难。因此,对于这些学生的授课方式,要以互动交流为主,鼓励学生提出生产中的实际问题,例如石油化工过程中针对硫含量过高的问题,鼓励学生结合自己的工作去查阅文献,以化学法和物理吸附法为基础,设计出脱硫的方案,大家以基本理论为依据进行讨论,提出解决方案,并到相关的企业进行验证。

四、优化教师队伍

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