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關鍵詞:增塑劑 環保增塑劑 研究
中圖分類號:TQ314.24 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)03(b)-0012-03
2012年11月,“酒鬼酒塑化劑”事件被曝光,增塑劑添加事件的再次發生,讓我們的視線又一次聚焦到了我們的食品安全的問題上;2011年4月,臺灣在食品當中發現了嚴重超標食品增塑劑,將增塑劑的安全問題推向了刀口浪尖;近來部分廠商為了降低產品的生產成本、增加了食品和藥品的細膩度、柔軟度等,違規違禁使用增塑劑代替食品添加劑;塑化劑事件涉及飲料業、餐飲食品、藥品、及白酒等行業,由于增塑劑檢測的不斷加深,相關食品、飲料和藥品紛紛下架。增塑劑安全已經從多方面影響著我們的生活,如何正確對待增塑劑和對于它的安全評估也是我們必須去不斷應該去完善和提高的。
1 常見增塑劑應用及缺陷
增塑劑(Plasticizer),又名塑化劑、可塑劑,它被廣泛的運用于我們的食品包裝、飲料瓶瓶塞、瓶裝食品的密封圈、醫療器具、兒童玩具及個人衛生用品等。目前全球增塑劑的生產能力約800萬 t/a,中國的生產能力為450萬 t/a,占全球的56%;目前增塑劑大致可分為:鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類、環氧化合物類、聚合類、苯多酸酯類、含氯類、烷基磺酸酯類、多元醇酯類、其它增塑劑等等。其中應用最為廣泛的為鄰苯二甲酸酯類,大約占總增塑劑80%產量,就鄰苯二甲酸酯類增塑劑而言,它的烷基鏈碳原子數1-4的鄰苯二甲酸酯主要用作密封用品、粘合劑、墨水原料;烷基碳原子數大于6的鄰苯二甲酸酯主要用作塑料改性劑和增強劑等。含有鄰苯二甲酸酯的商品涉及塑料薄膜、塑料袋、保鮮盒、快餐盒、塑料玩具、學習用品、人工心臟瓣膜、血管移植材料、子宮避孕器、注射器、藥瓶、農藥、驅蟲劑、化妝品、香味品、劑和去泡劑等[1]。在這些商品中,鄰苯二甲酸酯的含量變化較大,一般為20%~50%,有的高達90%以上;鄰苯二甲酸酯在增塑劑之所以占據了市場,主要由于其原料易得、生產成本低、具有理想的工作特性,但是該類增塑劑長期接觸人體會造成外周神經系統的損傷且抑制中樞神經系統,具有致畸作用和胚胎毒性[2],影響體內分泌,導致癌細胞增殖;可干擾人體激素的分泌,在體內長期積累可導致畸形、癌變和致突變[3-5],經過多年的環境監測鄰苯二甲酸酯類增塑劑污染較為嚴重,對土壤、空氣、水都造成了比較嚴重的污染[6];現階段,歐美等發達國家都限制或者限量使用鄰苯二甲酸酯類增塑劑,在我國很多被淘汰的鄰苯二甲酸酯類增塑劑還大有市場,并存在著很大的隱患[7];就我們所關心的醫藥方面,其醫用塑料消耗量大,全世界每年約為180萬t,其中以PVC塑料應用最多,超過50萬t。PVC增塑劑能夠使生產的產品柔軟、有彈性,具可塑性,而有光澤、適明、高度透氧,耐低溫、耐劃傷,價格低廉實用,因此應用廣泛;醫用PVC塑料大多是加有增塑劑的軟塑料,常用于血袋、靜脈輸液袋、輸血器、輸液器、腸道營養給藥袋、腹膜透析袋、鼻飼管、心肺分流術用軟管、體外膜式氧合用軟管、血液透析管等。目前運用較為廣泛的增塑劑不同程度上對于存在環境破壞、對于人體的健康的傷害存在著很大的隱患,所以環保安全增塑劑展示了它的廣闊的應用前景和應用潛力。
2 環保型安全增塑劑
2.1 生物基植物油及環氧酯類增塑劑
植物油基增塑劑是一類高效、無毒和可降解的增塑劑,可運用于對衛生要求嚴格的高分子材料、玩具及醫療器械,許多國家都允許將其添加到食品和藥品的包裝材料,它主要分為脂肪酸酯和環氧植物油兩大類。
2.2 脂肪酸酯增塑劑
脂肪酸酯是脂肪酸與醇(甲醇、乙醇、丁醇等)在催化酯化得到的有機化合物。脂肪酸酯類增塑劑主要可分為有多元醇酯增塑劑和脂肪族二元羧酸酯增塑劑;多元醇酯增塑劑脂肪酸季戊四醇酯表現出良好性能和熱穩定性,特別適用于高溫電絕緣材料和一些耐久性的高級塑料制品;改性蓖麻油酯是一種安全可持續的增塑劑,其獲允在歐盟各國出售與使用,可用在對衛生要求較高的與食品接觸高分子材料、玩具和醫療器械中,可應用于商用瓶蓋、密封內層薄膜以及其他與食品接觸性塑料制品,無激素刺激、可生物降解并無不良口感及氣味,被誤食人人體內也可以通過代謝排出[9]。另外其他脂肪酸酯類增塑劑也在不斷的發展著,張樂濤等[10]以3-(3,5-二叔丁基 -4-羥基苯基)丙烯酸甲酯為原料,合成酚酯型抗氧性合成酯,檢測其抗氧性比季戊四醇酯具有更良好的熱氧化穩定性,而且裝置簡單易行,可運用工業化生產;何節玉[11]以椰子油脂肪酸和季戊四醇為原料,制備出椰子油脂肪酸季戊四醇酯,其綠色環保,符合食品機械油的要求。脂肪族二元羧酸酯增塑劑具有良好的低溫性能,能夠耐燃、耐腐蝕、耐霉菌、耐久性等,由陳慕華等[12]運用動力學試驗驗證了其動力學規律,從而證明其無毒可以耐低溫;脂肪酸酯類增塑劑無毒環保耐寒的特性使它在工業品生產中很實用。
2.3 環氧植物油增塑劑
環氧植物油類增塑劑是指有機化合物的分子結構中有環氧基團的物質。其按照結構和環氧基位置的不同可分為雙酚A二縮水甘油醚、聚烯丙基縮水甘油醚、環氧化烯烴、環氧化植物油。環氧增塑劑的毒性較低,耐寒性、耐化學品、具有熱穩定性等優點,它是目前應用、研究比較廣泛的增塑劑之一,其以植物油作為原料,取材方便,來源廣泛。環氧大豆油(ESO)是國外應用較早的無毒環氧植物油類增塑劑,王婷等[13]合成環氧大豆油丙烯酸樹脂,該樹脂光固化體系黏度小,配方可調控性強,且光固化膜較為平整光滑,硬度適中,具有很好的柔韌性和附著力;張秀云等[14]采用己二烯酸與環氧大豆油為原料制備了環氧大豆油己二烯酸酯,實驗研究制備環氧大豆油己二烯酸酯的最佳制備工藝參數,本實驗克服了由于環氧大豆油與丙烯酸反應后存在丙烯酸有毒易揮發的缺點;鄒俊等[15]采用乳酸、環氧大豆油作為原料合成了共聚產物,其乳酸-環氧大豆油共聚物的拉伸強度下降、親水性以及斷裂伸長率得到了提高;環氧大豆油的研究方面還包括一些生活常用的復合材料,例如絕緣油漆、澆筑材料等方面都有所研究[16-19]。
3 聚酯增塑劑
聚酯增塑劑一般由多官能團羧酸與多元醇經縮聚反應而形成的高分子化合物,應來制備主要的聚酯增塑劑按所用的二元酸分為己二酸類、壬二酸類、癸二酸類、戊二酸和苯二甲酸類等五類;它的分子量大,其遷移性小、耐高溫、無毒,使用壽命長等優點,特別使用于鋼材、木材、織物、或PVC地板磚表面;由陳曉等[20]制備出高固體份微支鏈聚酯樹脂,并實驗出最佳的制備配方,高固體份微支鏈聚酯樹脂能夠降低樹脂的粘度,提高相對分子質量的均勻度;由韓敏敏等[21]制備出低溶劑型微支鏈聚酯樹脂,通過實驗得出了最佳的反應配比,該聚酯樹脂揮發性小、遷移性小,具有一定的反應能力、耐油等優點,其在粘合劑、涂料、橡膠等行業應用廣泛;由張冬珍[22]制備出的聚己二酸新戊二醇酯,其具有增塑劑良好的性能;苗紅艷等[23] 以納迪克酸酐(NA)、甲基丙二醇(MPO)為原料、制備增塑劑聚納迪克酸甲基丙二醇酯具有清潔性好、無熔合線、無黑點、壁厚均勻以及生產損耗小的優點;由Chaudhary Bharat I等[24]制備出乙酰聚甘油醇脂肪酸酯(APE),它能夠與絕大多數的樹脂相容,能運用于化妝品、食品包裝材料、玩具等制品中。
3.1 檸檬酸酯增塑劑
檸檬酸酯是有檸檬酸與脂肪醇或者芳香醇在催化劑作用下生成的酯;檸檬酸酯類增塑劑被廣泛應用于食品、紡織、皮革、化妝品等行業,也是重要的化工中間體;其有較好的生理特性,毒性低或者無毒,大多數的檸檬酸酯都適合食品包裝材料,可以徹底的解決由于大規模使用鄰苯二甲酸酯而對環境產生的破壞、對于人體的傷害;自發生多起“塑化劑事件”后國家有關部門加大了對食品、藥品安全監督管理工作,為環保型增塑劑提供了,廣闊的市場空間。檸檬酸酸酯類增塑劑作為環保增塑劑的一種,是傳統鄰苯二甲酸酯類增塑劑最佳替代品,檸檬酸酸酯類增塑劑相容性好,其增塑效率高,可以作為化妝品的添加劑、乳化劑,保護皮膚具有滋潤性及生理彈性;煙絲中加人檸檬酸酯類增塑劑后可使香煙燃燒時生成的HCN毒氣被檸檬酸酯類增塑劑吸收,減少對吸煙者的毒害,也能保持其煙卷的韌性;此外,檸檬酸酯類增塑劑還可作為蛋白質類液體的泡沫去除劑等。其無毒,不易揮發,耐候性強,耐遷移,在寒冷地區使用仍能保持較好的撓曲性,此外還耐光、耐熱、穩定性好,經久耐用,可應用于食品、醫藥物品包裝、血漿袋及一次性注射輸液管等。
目前檸檬酸酯的研究主要是檸檬酸三丁酯(TBC)和乙酰檸檬酸三丁酯(ATBC),主要研究方面在尋找合適的催化劑,其催化劑的類型主要包括有機酸催化劑[25-26]、無機鹽催化劑[27-28]、雜多酸催化劑[29-31]、固體超強酸催化劑[32-34]、離子液體[35-36]、其他催化劑[37-39],其它催化劑主要包括分子篩、樹脂催化劑、單質碘、沸石催化劑等等;它們各有特點和缺陷,如有機酸催化劑,雖然能夠有較高催化效率,但是后處理麻煩,無機酸催化劑價格便宜,效率較高,但是重復利用率不高,離子液體雖然具有其他催化劑的綜合優點,但是價格較為昂貴等等;就我們的實際生產來說,應該聯系實際,找尋綠色、環保、經濟、安全的催化劑來催化合成檸檬酸酯。
3.2 新型環保安全增塑劑
一些新型的環保增塑劑受到了廣泛關注,如印度尼西亞的棕櫚油基;PVC環保增塑劑、法國羅蓋特的異山梨醇二酯生物增塑劑和朗盛化學的烷基磺酸苯酯增塑劑;新型植物基環保增塑劑-828A,828A產自天然原料 (秸桿),具有成本優勢,而且新型低碳、環保,可大規模推廣應用。
4 結語
綜上所述,我國未來增塑劑產業的發展,必須本著節約、環保、安全的原則,不斷調整產業結構,大力推進技術創新,發展高性能、低消耗、無毒、環保、可生物降解的產品;注重研究不同品種增塑劑在不同制品中的適配性,根據增塑劑的用途細分市場,指導用戶正確并安全的使用增塑劑,對于增塑劑進行綜合分類,積極處理有毒、對環境有污染的增塑劑;制定并完善增塑劑標準和相關法規,促進增塑劑產業的健康發展;積極的開發和研究新型環保安全的增塑劑,將其運用于我們的實際的工業大生產中,從而減少或者遏制有毒、污染環境的增塑劑流入市場,從而來保證工業、食品、醫藥等行業朝著安全、綠色、經濟可持續發展的方向不斷的前進。
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關鍵詞 工程碩士 安全工程 核特色 培養模式 質量控制
中圖分類號:G643 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2017.03.010
Exploration and Practice on the Training Mode of Master of
Engineering in the Field of Nuclear Safety Engineering
YE Yongjun, LI Xiangyang, LIU Yingyun, JIANG Fuliang, ZHENG Pingwei
(School of Environmental Protection and Safety Engineering, University of South China, Hengyang, Hunan 421001)
Abstract Since 2008, University of South China has undertaken the task of Cultivating Master's degree in the field of safety engineering in China National Nuclear Corporation. In order to improve the quality of personnel training, combined with the subject characteristics and advantages of running schools in recent years, demand-oriented enterprises, from the characteristics of nuclear safety engineering masters in the field of personnel training platform construction, engineering master training program, training mode and the reform of teaching mode, and determine the training process quality control five aspects of in-depth exploration and practice. Practice has proved that the training mode and related measures of the master of Engineering in the field of nuclear safety engineering in University of South China is feasible and successful.
Keywords master of engineering; safety engineering; nuclear features; training mode; quality control
0 引言
工程T士培養是我國面向企業生產第一線培養高層次工程技術與管理人才的重大舉措。它通過提高我國工礦企業和工程部門在職工程技術和管理人員的素質,增強企業實力和參與國際市場競爭的能力。我國在1997年經國務院學位委員會正式批準設立工程碩士專業學位,長期實踐證明,這種“進校不離崗”的工程碩士培養方式,避免了傳統的工程類研究生培養模式固有的局限性,促進了企業與高校的聯系,加快了我國高校從封閉式辦學向開放式辦學轉變步伐,深受委培單位領導和廣大科技、管理工作者的歡迎[1-3]。南華大學于2006年首批獲得安全工程領域工程碩士學位點,2007年開始招生,至今已經達8年之久。特別是2008年南華大學與中國核工業集團公司達成為其下屬的核廠礦企業培養一批安全工程領域工程碩士的協議以來,已于2008年、2010年、2012年和2014年共招收學員138人,安全工程專業的工程碩士研究生招生規模得到了實質性的壯大、人才培養特色得到彰顯。近年來,南華大學安全科學與工程學科圍繞如何結合學校的學科特色和優勢,培養高素質的核特色安全工程領域工程碩士人才進行了努力探索和實踐。
1 發揮學科優勢,建設核特色安全工程領域工程碩士人才培養平臺
南華大學是具有鮮明核特色的學校,辦學歷史悠久,特別在核科學與技術、核燃料與核資源、醫療衛生、安全與環境保護等領域已形成較齊全的學科(專業)和研究方向。安全工程領域工程碩士點依托于南華大學安全科學與工程一級學科博士學位點,近年來,為了培養高質量核特色安全工程領域工程碩士人才,安全科學與工程學科通過與中國核工業集團公司和中國核工業建設集團等央企下屬的企業、研究院所的深入交流和合作,打造了以鄒樹梁教授、丁德馨教授等博士生導師為方向帶頭人的導師隊伍,建設了多個研究生科研與實踐教學平臺,包括湖南省2011協同創新中心“核燃料循環技術與裝備”、湖南省研究生培養創新基地“鈾尾礦庫退役治理技術中心”、湖南省重點實驗室“核設施應急安全技術與裝備實驗室”、兩個湖南省高校產學研合作示范基地“生產運作與安全管理”和“核測控與核安全防護中心”、兩個南華大學研究生培養創新基地“鈾礦通風與安全環保技術中心”和“AP1000建造安全技術中心”等。這些校企平臺的建設,不僅為工程碩士培養提供了良好的從事科學研究和實踐教學場所,而且也為學校與中國核工業集團公司下屬的企業、研究院所的產學研合作提供了良好的互動平臺。
2 以企業需求為導向,校企雙方共同制定科學合理的工程碩士培養方案
培養方案是培養目標達成的基本教學要求,是培養質量得以保證的依據[4-6]。由于中國核工業集團公司下屬的不同企業、科研院所有各自獨特的安全生產任務及安全發展戰略,從事安全技術和管理工作的職工有不同的專業背景、不同的人才培養規劃及知識結構的要求。因此,南華大學在制定安全工程領域工程碩士研究生的培養方案時,以企業需求為導向,采取多種方式同集團公司安全環保部以及下屬的企業、研究院所進行交流,共同制定和修訂工程碩士的培養方案。如:2010年和2012年,中核集團安全環保質量部原主任孫先榮和副主任費洪澄先后到我校調研究工程碩士培訓班的工作,并就培養方案的修訂提出了指導建議。同時,在2011年至2014年期間,安全科學與工程學科骨干教師赴三門核電有限公司、中核韶關錦原鈾業有限公司、核工業北京化工冶金研究院等科研院所和中核北方核燃料元件有限公司等企業實地考察,同以上單位的安全管理部門領導和一線員工就企業的生產特點和安全要求進行了深入的交流,討論了安全工程領域工程碩士的培養方案和培養模式。經過多次校企協商和長期的實踐,工程碩士的培養方案得到了學員企業的認可。2014年11月,安全環保部主任張金濤在與第四期學員見面會時也對南華大學安全工程領域工程碩士的人才培養方案進行了肯定。
(1)圍繞總的人才培養目標,設置多個研究方向和課程模塊方便學員選擇。南華大學安全工程領域工程碩士的培養目標為:培養具有堅實的基礎理論和寬廣的專業知識,掌握解決安全工程領域實際問題的先進技術與方法,具有工程應用研究、安全工程設計與實施、技術攻關與技術改造、新技術推廣與應用、工程規劃與管理等方面的復合型高層次安全工程技術和安全管理人才。圍繞這一總目標,設置了核安全、礦山安全、建筑安全、安全應急管理、安全監測與監控和信息安全等六個研究方向,并設置相應的課程組。為了確保每個研究方向的學員能達成培養目標,整個課程體系不僅包括國家工程碩士學位規定的公共學位課和專業學位課,同時也設置了可供不同研究方向學員自由選擇的非學位選修課,以及為非安全工程專業本科畢業學員學習和了解安全工程專業基礎理論知識的本科專業補修課。課程教學內容基本是以面向工程實際應用為主,不僅有引導學員了解安全科學國際發展前沿的“安全工程前沿進展”課程,也有讓學員系統掌握安全管理和系統安全分析先進方法的“現代安全管理學”和“安全系統工程理論與實踐”等必修課程;還有為了提高學生的工程能力,開設的“鈾礦通風與輻射安全”、“安全監測與預警技術”、“職業衛生工程學”以及“核安全評價與應急救援”等非學位選修課程。目前,工程碩士的課程體系滿足了安全工程專業多學科綜合、寬口徑培養的人才要求。
(2)采用課程學習、專業實踐和學位論文相結合的培養方式。依據國家工程碩士培養的要求,采用課程學習、專業實踐和學位論文相結合的人才培養方式,由學校負責學生的學位課程學習,課程實行學分制,學員應修滿學分不低于32學分,其中學位課程不低于18學分;專業實踐為學員必修環節,由學員在企業完成,校外導師負責指導;學位論文是培養學員綜合運用所學基礎理論、專業知識和專業實踐經驗去解決安全領域工程實際問題的重要環節,也是學員取得工程碩士學位論文的重要條件。學位論文工作主要由學員在企業完成。
3 依據企業生產需求和學校教學規律,采用靈活的學習方式以適應“進校不離崗”的培養模式
(1)實行彈性學制。由于中國核工業集團公司工程碩士班學員都是企業的工程技術或工程管理骨干,崗位工作任務較重,目前采用集中6個月左右的時間集中學習學位課程,其他時間在企業一邊工作,一邊完成工程碩士的相關培養環節,如開題報告、發表學位必須的期刊論文以及學位論文等。由于工作與學習矛盾突出,一些學員會因為工作任務繁忙或其它原因不能按時學習和完成學位論文,所以工程碩士研究生實行彈性學制。目前,工程碩士的學制3年,學習期限2-5年,即最短可2年授予工程碩士學位,對于不能按時完成培養環節的學員,授予學位的時間可延長至5年。
(2)研究生培養實行導師負責制。學員取得入學資格后,學位點將為每個學員指定一名碩士生導師負責學員的培養工作。根據學員選擇的研究方向,由導師負責組織相關專業背景的專家成立指導小組(3~5人),共同制定培養計劃。培養計劃的執行采取導師負責和指導小組集體培養相結合的方式。
(3)學位論文指導實行雙導師制。根據實際需求,學位論文的指導采取雙導師制,即學校導師和企業導師聯合指導。目前,學校已建立了健全的校內外雙導師制,聘請學員所在單位業務水平高、責任心強的具有高級技術職稱的人員作為副導師聯合指導。校外導師參與實踐過程、項目研究、學位論文等多個環節的指導工作。
環保意識普通化學實驗教學普通化學實驗作為一門實驗學科,一般都是剛入校的大一新生學習,在非化學專業的本科實驗教學中有舉足輕重的地位。針對剛走進大學校園的本科生,與高中化學實驗課相比,普通化學實驗課時多,內容豐富,題材新穎,獨立操作實驗的可能性大,實驗課的學習方式與中學有很大區別。大學里對學生的環保意識要求比較高。我國的環境狀況不容樂觀,比如,大氣污染、水污染等已經給人們的生產、生活帶來災害性影響。因此,普通化學實驗就應該積極培養和喚醒學生的環保意識,從實驗中尋找環保知識在各自專業領域內的應用。
一、培養環保意識的重要性
我國的環境污染非常嚴重,原因眾多,尤其是農藥的使用,給我國人民的生活帶來了不可估量的影響。我國是農業生產大國,據統計,2009年我國使用農藥制劑產品約200萬噸。其中,乳油約占總量的40~50%。乳油(Emulsifiable Concentrate)是農藥原藥、有機溶劑和乳化劑混合而制成的均相透明液體。經有機溶劑配制而成的乳油屬于易燃易爆、污染環境的危險品,在生產、儲運和使用過程中極不安全。發達國家以可持續發展為基礎,限制或禁止大量使用甲苯、二甲苯等為溶劑的農藥乳油產品。隨著農藥的大量使用,我國的飲用水、食品、蔬菜和水果面臨著前所未有的挑戰。
普通化學實驗是農林院?;瘜W教學中必不可少的環節,涉及到種類繁多的化學試劑,以及有毒、有害、危險品等物質,對實驗中產生的廢物等處理不好就會形成一個較為復雜和嚴重的污染源。在普通化學實驗教學中,如何減少和防止化學污染,適當地開展環境教育,讓學生更好地強化環保意識,從根本上切斷污染源,是每一位化學教育工作者的重要課題。
二、普通化學實驗教學中環保意識的培養方法
1.授課教師必須具備環保意識
隨著我國教育教學改革的深入進行,特別是近年來碩博士擴招,越來越多的人都具有碩士和博士學位。不得不承認,我國在碩博士教育過程中,環保意識的培養是一大敗筆。在當今的大形勢下,不管是白貓還是黑貓,寫出SCI論文就是好貓。一大批具有高學歷的教授研究員中能把環保意識放在第一位而把論文放在第二位的屈指可數。因此我們的化學教師不僅要有較高的知識水平和理論修養,還必須有較高的環保素質,并在教學中有機地把環境科學知識滲透于其中,緊密結合教材實際和學生實際,從老師自己做起,我國的環境狀況改善還是有希望的。
2.普通化學實驗教學大綱和內容必須強調環保意識
傳統的普通化學實驗大綱和內容都是幾十年前設計的,雖然經典可行,但是與人類科技進步脫節,與人們生活實踐基本不相關,這樣的實驗不能吸引學生,也不能讓學生學以致用。因此我們要積極嘗試將原來的實驗教學課程融合變革為一門新的通用化學實驗體系。通過調整實驗次序,使實驗與實驗之間形成鏈接關系,使實驗中的輔助試劑、產物、副產物、剩余物能相互循環利用。合理調整實驗課程,不僅使學生們的綜合實驗技能得到鍛煉,而且節約大量實驗藥品和實驗經費,最大程度地提高原料的利用率,減少污染源。同時必須改進實驗的工藝、裝置、條件和內容,依據環保教育的要求,應用環保化學的理念,積極進行實驗改革,通過改進實驗方法、改善實驗條件等措施,并采用無污染和少污染的物質替代有毒有害物質,把污染物消除在實驗的源頭。對于實驗過程中必須要用的有毒有害物質在實驗結束后及時進行無害化處理。與此同時,教學內容聯系實際,使學生深切地感到化學就在自己身邊,只有高度重視環保,才能做到保護環境,控制污染,促進人與環境的協調發展。
3.培養學生的環保意識
把環保意識作為普通化學實驗教育的一個必須的內容融入到實驗教學中去,在訓練學生動手能力的過程中,不斷受到環境意識的熏陶。在學生進實驗室之前,通過計算機網絡培訓學生對普通化學實驗中的環保意識,爭取做到每個學生都在普通化學實驗中能夠做到環境保護從我做起并且學以致用。學生現在已經對現實生活中污染有一定認識,比如,2012年12月5日的北京,昏黃的天空中飄著零星小雪,再加上彌漫不散的霧氣,和剛剛過去的晴朗周末判若兩城。就在之前,12月4日,中央氣象臺連續大霧藍色預警,預計4日夜間到5日上午,京津等地區有局部能見度不足200米大霧。北京前門箭樓被大霧籠罩。北京西五環高家堡以北曉月苑,汽車從大霧中駛出,猶如仙境一般,給出行帶來了極大的不便。也就是說,環境污染已經嚴重影響到人們的實際生活,而且生活中處處有污染。要防治污染、改造我們的生態環境,必須從我做起,從身邊的小事做起,自覺地以實際行動來保護我們的環境。
對于普通化學實驗要求學生準確、規范、熟練地操作,節省藥品,減少排污量。運用多媒體技術對化學實驗給人們帶來的各種危害以及多年以后的地球環境進行模擬,充分發揮想象,利用聲音、圖像、動畫的效果,讓學生了解到如果現在大家還不重視環境保護,多年以后整個人類將面臨著毀滅的危險。因此,我們這一代人不僅要對自己負責任,而且要對以后的子子孫孫負責,對整個人類負責。要讓咱們的后代生活在一個干凈無污染的環境中,每個人特別是化學工作者對環境保護具有不可推卸的責任。
參考文獻:
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[2]冷陽.今日農藥(制劑研究),2011,(10):23.
作者:尚宏利 李軍 桑雪梅 王敏 單位:重慶理工大學化學化工學院
學生根據指導老師提供的實驗題目或自選的實驗題目,自行查閱參考資料,自行設計實驗方案,自選與組裝實驗設備,自擬實驗操作步驟,實施實驗方案,對實驗結果進行分析和總結,并以小論文的形式寫出完整的實驗報告的科學實驗的基本訓練過程。其基本操作過程一般有三個步驟。準備階段選題選題主要依據以下幾個方面:(1)根據實驗教學大綱,結合學生的興趣、愛好、能力以及知識結構等,且考慮實驗室的實際實驗條件來指導學生選擇課題。(2)所選的課題要有一定的深度,選題覆蓋面要廣,綜合性要強,保證學生對知識能融會貫通、靈活運用,注重提高自身綜合運用知識的能力。(3)要結合物理化學設計性實驗的形式。物理化學設計性實驗一般有四種形式:擴展實驗內容,改進實驗方法或裝置,提高實驗的準確性以及開辟新的物理化學實驗等。在實驗內容的設計上,可以采用以下途徑:①用已學過的儀器裝置做某些實驗體系在實驗條件發生重要變化時的探索;②相同的實驗方法在新體系中的應用研究;③物理化學研究方法在與生產、生活等跟實際有關的課題方面的應用;④教師科研課題中的子項目等。例如《蔗糖水解動力學實驗》設計實驗內容添加溫度和酸濃度的影響,實驗除了測定速率常數和半衰期,還可測定活化能,綜合運用了動力學知識,加深學生對速率方程的理解[3]。針對制藥專業學生,如果把實驗中的催化劑改為酶,除了以上的內容外,還需了解酶催化反應、酶的分離提純及活性測定等相關理論知識,同時實驗方案、步驟及結構分析等都有更高的要求。
查閱資料確定選題后,就要著手收集相關資料。除了物理化學和物理化學實驗教材上的理論知識外,還可請教資深老師;或利用圖書資料、網上資源等查找相關數據。在搜集充分的文獻資料后,將所獲取的信息進行閱讀、整理和選取,尋找合理的條件,初步擬定實驗原理、方法和步驟。為擬定實驗方案作好充分的準備。擬定方案(1)擬定方案要遵循三個基本原則:科學性原則、創新性原則、環保性原則??茖W性原則要求設計過程都要科學、合理,所采用的設計標準,方法和步驟等都要有一定的物理化學理論依據或實踐基礎。創新性原則要求實驗設計要敢于突破陳規,獨到新穎,能反映新觀點、新方法和新思路等。環保性原則是指要從環境保護的角度來考慮實驗的設置、手段、方法等各方面因素,盡可能采用簡約的實驗方法和實驗裝置,用較少的實驗步驟和實驗藥品、儀器,在較短的時間內完成效果明顯的實驗。培養學生建立綠色化學理念,培養學生用“3R”原則[4](減量化、再利用、資源化)的思維方式來考慮和如何解決化學實驗中出現的污染問題,達到較好的環境效應。例如《二元金屬相圖實驗》,實驗中使用的鉛替換為鉍或鋅。實驗經改進后轉變為綠色實驗,實驗藥品用量減少,降低實驗成本,且測量結果理想。例如《燃燒熱的測定》無需改變實驗方法,可以用蔗糖直接代替有毒的萘。(2)擬定方案的要求擬定方案要求學生要充分運用已掌握的理論和實驗知識或技能,綜合地考慮問題,根據實驗的目的和具體要求,尋求科學的、可靠的的實驗原理,根據實驗原理擬定實驗方法;根據實驗方法,合理地選擇儀器和準備實驗器材,周密地分析實驗中可能出現的問題,并擬定消除或減少這些問題的措施和辦法;最后確定實驗的實驗步驟,安排實驗進程等;完成實驗方案后提交指導老師審閱,以確保實驗的可行性。實驗階段實施設計性實驗的方案是設計性實驗操作過程中的關鍵主體。學生根據自己設計的方案,準備實驗儀器,實驗藥品。認真閱讀儀器設備的使用說明,熟悉物理化學實驗儀器的性能構造、工作原理、使用方法和注意事項。準確,安全地安裝、調試、維護和使用儀器,以便在精密的條件下測量到所需的數據。例如旋光儀的使用,在測量前,要將旋光儀預熱,和調零等。學生按操作要求要認真操作、細心觀察、作好記錄,將測得的數據按設計方案的原理進行處理、分析,培養嚴謹的科學態度。結果處理階段學生通過對實驗現象的觀察,取得有關的數據,通過作圖,列表等手段,進行分析、綜合、判斷等活動來獲取結論。在獲取結論后,還應對實驗的步驟進行反思、討論和總結,并以論文的形式寫出實驗報告。
為了客觀、公正、全面地反映學生的實驗綜合能力,制定了成績評定標準:包括查閱資料、方案設計、實驗方法、實驗操作、實驗結果、協作精神、實驗安排、創新內容、環境保護、清潔安全和實驗報告。實驗報告以論文的形式考評,格式要符合科學期刊的要求,標出標題,摘要,關鍵詞,報告最后還要附有參考文獻等。論文的內容除了實驗目的,實驗原理,實驗儀器與藥品,實驗的操作情況,實驗數據和實驗結果外,還可以寫上實驗過程的心得體會,指出實驗中的不足、改進的地方及尚待進一步解決的問題,以便供學有余力的學生進一步探索通過開設設計性環保物理化學實驗,學生不僅可以接觸到一個比較完整的研究工作過程,包括實驗選題、實驗方案設計、實驗現象觀察和數據采集、實驗結果的分析討論以及實驗報告的撰寫等,而且可以大大激發學生的學習興趣和主觀能動性,充分發揮其聰明才智;同時培養了學生的創新精神,實踐能力,分析和解決問題的能力、環保意識及嚴謹的科學態度??傊?,我們力爭通過實驗訓練,把學生培養成綜合應用型高素質人才。
1 新時期園林施工中的綠色施工技術
1.1 環境保護技術的應用
在園林工程施工期間,灰塵、噪音和光污染是影響環境的主要因素,譬如灰塵懸浮顆粒,是影響環境的主要因素和誘發霧霾天氣的“罪魁禍首”,同時嚴重傷害人的身體健康。再如園林施工機械作業時的噪音,將影響周圍居民的正常生活和工作。針對這些環境污染因素,園林施工時,需要采取有效的環保技術措施。例如,開挖后土方灑水和掩埋處理,將灰塵擴散高度控制在1.5m以內,同時采取隔音措施和圍閉技術等,縮小機械運作時的噪音擴散面[1]。
1.2 土壤保護技術的應用 [本文轉自DylW.Net專業提供寫作教學論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網]
園林工程的施工,土壤是主要的施工資源之一,其中土建工程施工,需要挖補填埋土壤,在整個過程中,應該采取有效的土壤保護措施,減少對土壤的破壞和污染。例如,利用地表環境保護措施,控制土壤的侵蝕破壞,減少水土的流失,以及采用砂石覆蓋技術和植被移植技術,降低土壤的侵蝕程度。另外,還需要分類處理園林施工過程中產生的各種建筑垃圾,將其運到指定的堆放場所,切忌隨意填埋和丟棄。
1.3 可回收資源的利用
在園林施工的過程中,將消耗掉大量的資源,其中包括現場生態資源和工程材料,其耗費成本,大約在整個園林工程成本的三分之二以上,因此對節能材料的合理應用,是園林綠色施工的重要手段之一[2]。例如,園林工程施工的邊角料,應該在施工之前擬定好具體的裁切和利用計劃,合理控制好這些材料的使用量。園林工程施工可回收資源的合理利用,是園林環保施工的重要手段之一。相關技術的內容,可概括為兩點:一是直接使用廢棄的材料,或者通過處理加工,剝離這些廢棄材料中的有用成分,譬如掉落的泥土、缺角的磚塊、金屬邊角料、木材等;另一方面是將廢棄材料統一回收后,將其出售給廢品回收站,以控制材料的損耗成本。
1.4 水資源節約技術的利用
水資源屬于園林工程的主要生態資源之一,對水資源的保持,可以為園林工程養護管理工作,提供資源節約的有利條件。在園林施工的同時,利用園林道路的綠化帶作用,設置雨水收集過濾池,將雨水匯集到收集池當中,讓雨水更為充分地下滲到土壤當中。關于雨水收集過濾池的設置,需要在其周邊種植水生植物和鋪設礫石,其池內的設計,雨水口需要比土壤標高高出5cm[3]。另外在給水管鋪設時,需要在準備測量的基礎上,在明確給水管道和其他給水設施位置、標高之后,將無存在任何銹蝕、裂紋、重皮、壓迫等問題的管道,埋設于指定的位置。其中在給水管道埋設之前,必須檢查埋設位置的土質和地下水情況,以便選擇合適的墊層厚度。例如,某園林工程在開挖管槽過程中,發現局部溝槽被地下水浸泡,因此通過清除被擾動土,并回填砂夾石和中粗砂后,再進行鋪管,很大程度上提高了管道鋪設的效果并保證施工質量。至于管道的安裝,工程根據管線施工圖,因地制宜地調整交叉管道,再以電熔連接方式,將三通、彎頭、異徑接頭等,連接于管道上。管道施工后,進行管道的壓力試驗和滲水施工,最后再進行管道的回填。
1.5 運用綠色節能工藝來節約建材
在園林施工建設中,運用綠色節能工藝達到節約建筑材料的效果,是降低能源損耗的有效手段。提高建材利用率、有效節約建材,首先就要改進施工技術與施工工藝。在鋼筋焊接術上,傳統的方法搭接技術浪費了鋼筋材料,現在利用螺絲連接的新工藝代替傳統方法進行鋼筋連接,節省一定的鋼筋建材;在排水管道建筑上,利用循環用水、先進排水技術減少對水資源的損耗,減少管道材料的運用;在植物灌溉術上,運用滴灌技術代替傳統的漫灌技術,可以提升綠化灌溉水平,節約水資源;在園林工程施工過程中,還要重視工程的各個細節,提高建材使用效率。
2 新時期園林施工中的綠色施工技術的推廣
2.1 優化園林工程施工方案
對于園林工程的施工建設,要制定合理、科學的施工方案,將園林建筑過程中所需的各項資源與施工組織設計有效結合。在選擇施工設施時,要盡量采用綠色節能環保的施工設施,如選用節能水龍頭和節能燈等節能產品,合理運用施工工藝,最大程度地減少對施工設施的損耗。在建設過程中,要積極推廣節能型技術與節能型產品的運用。在建設園林路徑和回廊過程中,要考慮基礎工程的穩定性;在進行植被移植時,要結合園林建設進度,確定植被移植的最佳時間;在進行路面澆筑工作時,要合理安排澆筑時間,避免人員浪費,合理利用人力物力。施工隊伍還要不斷提高施工效率,降低能源損耗,防止不必要的浪費損失。
2.2 加強施工單位施工過程中節能技術的應用
加強施工過程中節能技術的應用,一個重要的前提就是加強施工單位對園林施工的重視以及了解。增加施工單位對園林施工的重視和了解程度,有助于具體的施工單位在園林施工過程中積極采用各種節能技術。在施工之前要結合施工的圖紙和施工現場的具體情況,做好相應的準備工作。一方面在施工之前,應該要對施工現場的土質、環境條件等進行相應的勘察,對土壤的具體理化特性、植物適應性等方面進行相應的了解,才能根據城市的具體情況引進合適的樹種,提高植物成活率,以免出現植物浪費情況。另一方面由于施工材料是影響施工質量的重要因素,在施工之前要對施工材料進行相應的規劃,合理進行材料選擇,確保工程質量,同時促進施工過程中的能耗節約。比如,在選擇樹木時,應該要盡量選擇樹木形態比較優美、適應能力強的樹種作為園林工程材料,防止外來引進樹種對現有生態平衡造成破壞,造成生態環境的平衡受損。
2.3 加強節能工藝的運用
在園林建筑的施工過程中,加強節能工藝以及建材的使用,可以有效地對能源進行節約。對于建筑施工的工作效率以及工作質量的提升也具有十分重要的意義。比如,園林 建筑施工過程中的螺絲連接工藝對于傳統工藝是一種很好的替代,安全性較高,修復比較方便,而且還可以對水資源進行充分利用,以實現節約能源的目的。再如,還可以不斷引入各種先進的環保技術,如太陽能技術。園林施工是一個十分復雜的過程,其耗電量比較大,對于園林建筑,由于它的占地面積比較廣、露天面積比較大,因此,可以加強對太陽能技術的引進以及應用,以提高施工過程中的能源使用效率。同時還能對園林建筑的采光進行控制,有利于園林植物的生長,與此同時,太陽能是一種十分清潔的能源,在使用過程中能夠對環境進行保護。 [本文轉自DylW.Net專業提供寫作教學論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網]
3 結語
文章對園林景觀綠色施工技術進行了分析,對出現的問題進行了闡述,對出現的問題能夠采取必要的措施進行預防,對以后的施工具有很大的推動作用。園林綠化工程施工的相關參與者一定要加強施工管理,保證園林綠化工程的施工質量,創造出既符合生態,又注重景觀,同時體現人文關懷的高質量、高品位的園林工程。
參考文獻
關鍵詞:REACH指令,化工產品進出口,對策
一、引 言
隨著中歐貿易關系的發展,中國對歐盟國家化工產品的出口一直保持著良好的勢頭。但是近年來出于對環境的考慮和貿易保護主義勢力的抬頭,歐盟國家出臺了各種法律法規對化工產品的進口進行限制,其中最具代表性的是REACH指令。
REACH指令是歐盟《關于化學品注冊、評估、許可和限制制度》的法規,即 (Registration Evaluation Authorization of Chemicals) 的英文縮寫。該法令已于2006年12月13日在歐盟議會上投票通過,2007年6月1日開始全面實施。它是一個涉及化學品生產、貿易和使用安全的歐盟法規。論文參考,REACH指令。主要對3萬多種化學品及其下游的紡織、輕工、制藥等產品的注冊、評估、許可和限制等進行管理。它將取代歐盟現有的40多項有關化學品的指令和法規,涉及面相當廣。REACH指令內容不僅涉及化學物質及化學配制品,還包括含有化學成分的幾乎所有產品。
REACH指令的特點是,它并不是一個單獨的法令或法規,而是歐盟一個涵蓋化學品生產、貿易和使用安全的綜合性法規。其重要理論依據是:“一種化學物質,在尚未證明其安全之前,它就是不安全的。”這一原則推翻了先前所出臺的各種法規的假定原則,即,“一種化學物質,只要沒有證據表明它是危險的,它就是安全的。”法規假定原則的改變表明REACH指令是個更為嚴格的法規。
同時該法令提出了嚴格的時間期限:對于1噸以上的新物質,法令生效12個月后,生產商或進口商在其商品投放市場之前必須進行注冊;對現有物質,產量為1000噸以上的化學品和任何超過1噸的致癌物質或誘導基因突變的物質,必須于REACH生效3年內完成注冊;產量 100-1000噸的,于REACH生效后6年內完成注冊;1-100噸的,應于n年內完成注冊,未能按期納入管理監控體系的產品一律不能在歐盟市場上銷售。因此,REACH對企業影響最大的就是注冊問題。
二、歐盟REACH指令對我國化工產品出口的影響
歐盟REACH指令的頒布與實施對我國化工產品的出口會造成各種不良的影響。主要表現在以下幾個方面:
1、給我國化工產品的出口造成障礙
目前我國對歐盟出口石油化工產品多數為大宗、低值、原材料性的、生產過程污染比較嚴重的產品,也是歐盟不可缺少的塑料、橡膠、有機或無機化工原料及各種中間體等。這些產品有關的信息數據或者沒有,或者不全,或者達不到歐盟的技術標準。根據REACH法規的要求,中國向歐盟出口這些化學品和幾千種化工下游產品將面臨注冊、評估、許可的問題,且必須通過歐盟境內的生產商或者進口商進行注冊。據估計,由此增加的費用,將使我國對歐盟石油化工產品的出口成本普遍提高5%以上,導致我化工品對歐盟出口受阻,甚至退出歐盟市場。對有出口潛力的化工產品和下游加工企業,如紡織、輕工、家電等行業,將產生更大的貿易阻礙。因此,REACH法規的實施,必將在近期內對中國石油化工產品的對歐出口造成嚴重阻礙,且影響中國下游產品的對歐出口。
2、使國際化學品貿易失衡,出現化學品國際貿易市場大轉移
中歐化學品貿易具有很強的互補性,歐盟是我國化學品出口的主要市場,也是我國化學品進口的主要來源地。從與歐盟的化學品貿易結構分析,我國從歐盟進口的主要是精細、深加工的化學物質(如染料、合成橡膠、合成纖維等),且多數為依賴程度較高的不可替代產品,而我國出口的主要是低附加值的化工原材料和中間體。REACH法規實施后,歐盟較高的注冊、評估要求和注冊、評估費用將打破現有貿易格局,迫使中國企業重新開拓歐盟以外的市場,建立新的貿易渠道,而新市場的開拓則需要一定的時間和投入,市場的轉移將會嚴重影響我國化工產業的發展。同時,歐盟化工企業也將由此失去許多獲得中國廉價化工原料的機會。在形成新的體系中,以發達國家資金、技術密集產品為基準,建立新的價格和貿易體系。在這方面,以生產資源、勞動密集產品的發展中國家將付出代價。
3、對國內化工行業的發展造成不利影響
首先,具有影響人體健康及污染環境的產品有可能向我國轉移。歐盟新法律的實施,將普遍提高產品的生產成本,那些原本就成本高、利潤小、對環境有污染、危及人身健康的產品,其生產地將會從歐盟轉移到第三世界,也極有可能轉移到我國生產。其次,影響我國四大公司開拓歐洲市場,實現規模的國際化。中國石油天然氣股份公司、中國石油化工股份公司、中國中化集團公司和中國化工集團公司是我國石油化工上下游、科研、生產、貿易一體化的大型企業集團,其目標是全球發展,跨國經營。REACH法規的實施,將對四大公司進入歐洲市場設置障礙,對其跨國經營戰略帶來一定的影響。論文參考,REACH指令。
4、從歐盟進口產品成本增加,嚴重影響我國下游相關產業的發展
歐盟也是我國重要的石油化工產品來源地,特別是一些高科技含量、高附加值的產品一時還離不開歐盟市場。REACH法規實施后,歐盟的化工品生產商或出口企業必將把其高額的注冊、評估費用打入產品和出口成本,因而提高出口價格,這對中國化工進口企業來說無疑要增加成本。由于我國從歐盟進口的化學品主要是高檔的、高附加值的、我國目前急需的有機、無機化工原料及中間體,塑料及其制品,因此,我國化工貿易逆差可能會更大。論文參考,REACH指令。據行業測算,將使我國從歐盟進口化工品的平均價格普遍提高6%以上,不僅影響中國化工產業的發展,而且將導致我國相關的下游產品成本增加,效益下降,嚴重影響我國紡織、醫藥、輕工、電子、汽車等相關產業的發展。
三、應對歐盟REACH指令的對策建議
歐盟也是我國重要的石油化工產品來源地,特別是一些高科技含量、高附加值的產品一時還離不開歐盟市場。
首先,要加大對歐盟REACH指令的宣傳力度,提高國內企業對歐盟REACH指令影響的認知程度,以引起產業界的重視。從歐盟白皮書到REACH指令公布至今的時間里,面對嚴峻的形勢,我國企業反應普遍比較遲緩,而美國、日本等發達國家從一開始就抓緊研究這一問題。論文參考,REACH指令。論文參考,REACH指令。政府應牽頭組織,協會、企業參加,同時聯絡國際相關協會、商會,共同研究應對策略,維護和促進我國石油和化學工業的發展。加快做好準備,把歐盟REACH指令給我國石油和化工及相關產業帶來的影響降到最小程度。目前還有不少企業,如機電、家電等行業的企業,以為REACH法規僅與石油、化工、醫藥等行業有關,與己無關。國內企業必須轉變意識,充分了解歐盟指令的真正含義。
其次,開展GLP實驗室認證工作。GLP是英文Good Laboratory Practice的縮寫,中文直譯為良好實驗室規范或標準實驗室規范。GLP是就實驗室實驗研究從計劃、實驗、監督、記錄到實驗報告等一系列管理而制定的法規性文件,涉及到實驗室工作的可影響到結果和實驗結果解釋的所有方面。制定GLP的主要目的是嚴格控制化學品安全性評價試驗的各個環節,即嚴格控制可能影響實驗結果準確性的各種主客觀因素,降低實驗誤差,確保實驗結果的真實性。由于REACH指令規定了嚴格的檢測標準和高昂的檢測費用,這些費用將全部由企業承擔。中國企業多數是中小型企業,高昂的費用將使他們望而止步。但企業在國內開展檢測的費用只是送到歐盟檢測的十分之一。因此,要充分利用國內已有的實驗室基礎,爭取一部分國家資助,加強國內GLP實驗室的建設,并爭取得到歐盟REACH機構的承認,這樣會減少國內企業履行REACH法規的成本。
最后,化工企業要集中精力提高產品質量。我國化學品及下游產品的生產企業要努力采用國際標準或世界著名企業的實物標準組織生產,采用高新技術和清潔生產工藝,及時研究、搜集各國技術限制法規和技術標準,提高產品質量,適應國內外市場的實際需要。論文參考,REACH指令。對企業而言,首先要引起高度關注,并要及早行動,如由外貿、技術、法律、質檢等人員組成應對小組;對本企業的化學品進行排查和排隊,并與歐盟商聯系,取得需要注冊的信息;通過各種渠道,收集、整理注冊信息,為預注冊做好儲備;與石化協會聯系,爭取獲得各方面的幫助,積極參與石化協會組織的各項應對工作,做好培訓、聯合注冊的準備等。
參考文獻:
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【論文摘要】:近年來,人們對于羧酸酯類的合成的研究開發和應用發展很快,研究和開發出高效、環保的催化劑,是羧酸酯類的合成的研究發展方向。
羧酸酯是一類重要的化工原料,低級的酯一般都有水果香味,可作香料(如醋酸異戊酯有香蕉味,戊酸乙酯有蘋果香味等)。液態的酯能溶解很多有機物,故常用作溶劑(如醋酸乙酯等)。有些酯還可用作塑料、橡膠的增塑劑。以乙酸辛酯(Octylacetate)為例:乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香氣,天然品存在于苦橙、綠茶等中,是我國GB2760-86規定允許使用的食用香料,同時被FEMA(美國食用香料與提取物制造協會)認定對人體是安全的,FDA(美國食品及藥物管理局)也批準其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、樹莓、櫻桃、蘋果、檸檬和柑橘類香精,也可用于日化香精配方中。
1.羧酸酯類香料的市場前景
隨著生活水平的提高,消費者對食品、飲料的口味、口感要求越來越高,這就需要大量使用香精、香料來迎合消費者,促進了食品企業對香精香料的應用。食用香精在食品配料中所占的比例雖然很小,但卻對食品風味起著舉足輕重的作用。國際知名咨詢公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明:預計從2006~2008年,發展中國家對香精和香料的需求,將以年均4.4%的速度快速增長,到2008年該市場的份額將達到186億美元。而亞太地區(不包括日本)對香料和香精的需求特別強勁,未來幾年有望以年均7.3%的增速快速增長。發展中國家人均收入增加,對消費品質量要求有很大提高。隨著全球消費者越發注重健康,市場對營養和健康食品的需求也日益增加。因此,由于預計低糖低脂食品和飲料市場將迎來強勁增長,全球消費者對食用香精和香料的需求也必將不斷增加。香料配料市場需求量的繼續增長,還主要源于化妝品生產,在發達國家和地區,消費者的護膚化妝品消費呈上升趨勢。羧酸酯類香料作為優良的可食用香料品種其需求也必將不斷激增。
羧酸酯類香料的主要生產和消費國有美國、西歐、日本、墨西哥和中國等,國內食品、飲料生產企業中目前應用最多的添加劑就是香精香料,隨著消費者對于味覺享受越來越高,這種趨勢會對香料需求產生積極影響。香料產品是香料工業的上游產品,是后續香精產品的原料,香料和香精產品是其他有關產品的配套性產品,它們被廣泛地用于日化、食品、醫藥、飼料等工業產品的生產。據了解,飲料行業是香料最主要的應用領域,該領域2005年的香料消費份額達31.1%。就各地區而言,美國、日本和西歐地區目前統領香料消費市場。香料市場未來的發展大部分可能會出現在亞太地區,尤其是中國和印度這些發展中國家。這將進一步刺激香精香料市場的快速發展。我國目前在世界香料市場中所占份額僅5%左右,日本所占份額達到12%,而美國則達到20%。
2.羧酸酯類合成的傳統工藝
傳統上羧酸酯類的合成都是用濃硫酸作催化劑,由相應醇與酸酯化而得。但由于濃硫酸作催化劑合成酯化反應具有以下缺點:(1)在酯化反應條件下,濃硫酸的氧化性和強脫水性易導致一系列副反應,給產品的精制和原料的回收帶來困難,且酯的質量差。(2)反應產物的后處理要經過堿中,水洗等工序,比較復雜困難,同時產生大量廢液,污染環境。(3)濃硫酸嚴重腐蝕設備,加快了設備更新,增加生產成本。為克服這些缺點,倡導綠色化學,人們選擇環境友好型催化劑催化酯化反應,近年來,已發現氨基磺酸、結晶固體酸、雜多酸、無機鹽等均可作為酯化反應的催化劑。
3.羧酸酯類合成的發展
近年來,人們對于羧酸酯類的合成的研究開發和應用發展很快,研究和開發出高效、環保的催化劑,是羧酸酯類的合成的研究發展方向:
無機鹽催化劑:無機鹽大多性質穩定,來源廣泛,對設備幾乎沒有腐蝕,反應條件溫和,不會對環境造成太大污染,但是由于無機鹽容易潮解,影響其催化的效果。常用的催化劑有三氯化鋁、三氯化鐵、硫酸鈦、十二水合硫酸鐵銨、五水合氯化錫、一水合硫酸氫鈉和硫酸鋅。
磺酸類催化劑:磺酸類催化劑來源廣泛、性能穩定、安全、使用方便、對酯化反應有較高的活性、產品收率較高、產物處理方便、催化劑可以重復使用等特點,適合于工業化生產的需要。
雜多酸催化劑:雜多酸是一種含氧橋的多核化合物,其特點是催化活性高。選擇性好,反應時間短,反應溫度低。不易造成環境污染,對設備幾乎沒有腐蝕。再生速度快。
陽離子交換樹脂催化劑:其主要特點是價廉易得,不腐蝕設備,不污染環境,不會引起副反應,不溶于反應體系,能夠重復使用,易于分離、回收和再生,操作簡單,產品收率較高,具有工業推廣價值。
固體超強酸催化劑:固體超強酸在有機合成中的優點是活性高,重復使用性好,不腐蝕設備,制備方法簡便,處理條件易行,便于工業化。這對于節約能源,提高經濟效益是很有意義的。
負載型催化劑:其優點是催化活性高,重復使用性好,不腐蝕設備,制備方法簡便,處理條件易行,便于工業化,這對于節約能源,提高經濟效益是很有意義的。
鈦酸四丁酯催化劑:不僅具有催化活性高,重復使用性好,不腐蝕設備等基本優勢,而且同制備方法簡便,酯收率高,價廉易得,反應時間短,反應溫度低,處理條件易行,便于工業化,這對于節約能源,提高經濟效益是很有意義的。
酶催化(脂肪酶催化、菌體催化等)工藝不僅催化化活性高、產品質量好,而且反應條件簡單、溫和,酶重復使用方便,酶活性保持時間長,在生物酶的固定及精細化學品的合成中有較大的使用價值。
4.討論
目前,國內外羧酸酯類的合成的發展趨勢越來越多的偏向于研究合成綠色、高效、環保等多功能的新型催化劑劑。一方面,合成環境友好的催化劑所采用的原料都比較易得,在開發過程中可以降低成本;另一方面,合成環境友好的催化劑所采用的都是低毒、高效、無污染的工藝,較大范圍的降低了環境的負荷。發展我國羧酸酯類香料應當注意加大科技投入力度,大力開展技術創新,加強安全法規和環境保護,強化企業管理,提高經濟效益。
參考文獻
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陜西理工學院環境科學專業于2003年開始招生,在2006年按照全國高校環境專業指導委員會的要求結合當地以及全國對環境類人才需求對于專業人才培養方向進行了適當的調整,對于課程體系結構都有大幅的改變,使之更合理更能強化和培養學生的實踐創新能力。合理的培養方案實施幾年來,我們為當地以及全國輸送了幾百名優秀環保人才,當然隨著培養方案的實施些隱藏的問題也不斷的顯現,在這些問題出現后,我們及時調整,使之更合理更能夠培養具有創新人才要求。本文結合本校環境科學專業的發展,探討了一般高等院校環境類創新人才培養模式的建立。
1.環境類專業人應具有知識結構
知識結構決定了人才素質的基本成分,環境科學專業的人才應該具有良好的道德素養、文化素養和人文、心理素養;掌握環境學科基本理論、基本知識和基本技能;從事環境保護應用研究、環境管理與規劃設計、環境監測與評價、環境污染治理的初步能力;掌握國家環境保護、自然資源合理利用、可持續發展、知識產權等有關政策法規;了解環境科學的理論前沿、應用前景和最新發展動態以及環境保護產業的發展狀況;掌握文獻檢索和資料查閱的基本方法,具有創新意識和獨立獲取新知識的能力;較好地掌握一門外國語,具有一定的計算機基礎和應用能力。
2.人才培養模式
2.1人才培養目標
陜西理工學院環境科學專業人才培養目標:培養德、智、體、美全面發展,具備良好科學素養、具有較系統的環境科學基礎理論、基本知識和基本技能,得到科學研究基本訓練,具備一定科學研究、科技開發和管理能力,能在企事業單位和行政部門從事環境保護應用研究、規劃設計、環境管理、環境監測與評價等工作的高級應用型專門人才。
2.2人才培養模式創新的基本思想為強調個性發展,注重特色教育,樹立科學的人才觀、質量觀和教學觀,構建具有陜西理工學院特色的人才培養模式。遵循本科教育基礎性原則,課程體系整體優化的原則,加強技能訓練、注重理論聯系實際的原則,培養創新思維和創新能力的原則,優化培養模式、加強專業特色建設的原則,注重個性發展、綜合培養能力的原則。實現培養目標,積極吸收高等教育在教育思想與教育觀念、人才培養模式、教學內容與課程體系、教學方法與手段等方面所取得的一系列改革的最新成果,并結合本專業的特色與自身辦學優勢,根據經濟、社會、科技和人才市場需求,按照“加強基礎,突出特色,強化實踐,面向應用;提高素質,注重創新”的原則實施人才培養模式的改革與研究,努力構建“合格+特色”的人才培養體系,著力構建理論教學、實踐教學、素質拓展有機結合的培養體系,形成傳授知識、培養能力、提高素質三位一體的人才培養模式。
2.3科學合理的“平臺-模塊”課程體系的設置課程體系是實現培養目標、提高人才素質的關鍵所在。培養模式的創新,最終要落實在課程體系的改革與發展上。課程體系的設置和各種教學環節的安排,必須服從于人才培養目標的實現。對于環境科學專業的課程體系設置,主要是按照“在通識教育基礎上的寬口徑專業教育和多種學科復合的特色教育培養模式”的全新教育理念,建立前期按二級學科門類培養的寬口徑學科基礎平臺,后期按專業方向形成課群(課程模塊),并構建“四年不斷線”的實踐教學體系[2,同時加強外語和計算機信息技術教育,強化素質教育和創新教育。
2.3.1通識教育課程
通識教育課程是根據我校本科教學總體培養目標定位而設置的基礎教學平臺,包括公共基礎課必修課程和素質教育選修課。通識教育課著重于學生全面素質的提高,為學生提高思想政治素質、認識社會、了解歷史、掌握工具提供多種思維方法和多方面的教育。公共基礎必修課包括思想政治課、大學英語、計算機、大學體育、軍事訓練、大學語文、大學數學等課程,為學生了解社會、了解歷史、學習技能、打下專業學習基礎等提供平臺。素質教育選修課程主要包括人文科學類、社會科學類、自然科學類、工程技術類、藝術體育類、教育類、網絡類七大類公共選修課程,面向全校開設,通過理、工、經、管、文、法、藝術等相互滲透,培養學生多樣化的思維方式,提高學生的綜合素課主要體現科學教育與人文教育的融合,環境科學專業的學生要選修不少于7學分的素質教育課程。
2.3.2學科平臺課程
學科基礎課程著重于建立寬厚的學科知識基礎,拓寬知識面,奠定學生學業發展的基礎。學科平臺課程包括學科(專業)基礎必修課和學科(專業)基礎選修課。學科(專業)基礎必修課主要開設大學物理、高等數學、無機化學、分析化學、有機化學和環境化學等。學科(專業)基礎選修課主要根據我校環境科學專業的特點開設線性代數、概率論與數理統計、物理化學、化工原理等課程,要求學生選修至少12學分。
2.3.3專業平臺課程
專業平臺課程重在培養學生扎實的學科專業知識、動手能力和創新精神,為培養學生解決實際問題的能力打下基礎。包括專業必修課、專業選修課和相關的課內實踐教學環節。根據我校環境科學專業的優勢與特色,形成較為科學合理的課程群。
專業必修課是指專業主干課課程,開設環境學、環境流體力學、生態學、環境微生物、環境質量、環境監測等課程。專業選修課是指按專業特色或合理知識結構設置的課程。為了拓寬學生畢業后就業和深造的方向,使其能夠在偏工科的崗位上也能夠勝任工作,在一些專業考試中也能很好的適應例如環保工程師、環評工程師。環境科學專業選修課程工程類課程設置,跟蹤學科前沿,納入本學科最先進的思想方法和內容,為繼續深造的學生強化專業素養和緊密結合地方經濟發展的需求,貼近社會實際,體現應用型人才培養特色的特點。主要設置了環境信息系統、環境毒理學、環境工程設計、能源與環境、環境質量管理體系、城市綠地規劃與設計等。學生需任選5門課修夠6學分。
2.3.4專業模塊課程
專業模塊課程是對專業知識的拓展和延伸,同時也體現了專業特色和就業方向。本校環境科學專業有環境監測與評價和環境污染控制與資源化兩個專業方向即兩大模塊,學生大三開始選擇專業方向,根據學生的選擇決定開設哪個模塊的課程。每個專業模塊中又分為必修和選修兩大部分。在專業模塊課的設置中充分體現學生按照自己對方向的興趣和需要來決定所要上的課程。因為在每個模塊的必修課只有2-3門,而選修課有10門,兩個方向在選修課安排上也體現出各自的特點。環境監測與評價方向必修課程包括環境工程學、環境儀器分析、環境工程實驗,選修課包括環境規劃與管路、環境資源經濟學、清潔生產與循環經濟、室內環境監測與治理、環評導則與標準、安全生產與環境、環保設備基礎、環評案例分析。環境污染控制與資源化方向開設有了城市供水與管網、環境工程技術經濟學、環境化工技術與應用、環境工程施工、環工原理與設備等課程。
2.3.5實踐教學
按照我?!白⒅鼗A,強化訓練,加強綜合,培養能力”的基本原則根據培養目標的要求和環境科學專業知識結構、能力培養的需要,實踐環節按照學生基本技能培養、專業技能培養和綜合技能訓練三個能力培養層次貫穿整個教學平臺?;炯寄芘囵B主要指學科基礎實驗,例如大學物理實驗、無機及分析化學實驗,專業基本實驗技能培訓等。專業技能訓練專業技能培養包括專業實驗、專業實習、專業實訓和專業調研。專業實驗包括專業課程實驗如環境監測實驗,專業實習包括認識實習和生產實習,專業實訓有專業軟件實訓、專業課程設計,專業調研。學生利用假期調查當地環境狀況通過所學專業知識給出分析,并在調查中進行環保知識宣傳,使所學知識全面綜合利用。綜合技能訓練包括學生自設計開放實驗和畢業論文,自設計開放實驗通過學生自己選題查資料設計實驗并操作,整理實驗數據得出報告論文,當學生有問題可以向指導老師詢問,最后老師根據學生的報告評定學生的實驗過程,通過自設計開放實驗,學生的實踐和創新能力得到提高,畢業論文是對于整個大學學科知識的綜合運用體現。
關鍵詞:化工機械設計;材料;分析
在工程項目的運作過程中,化工機械設備長期處于一個密閉的工作環境中,因此,化工設備極容易被腐蝕,從而影響到化工設備的多種性能,減少設備的使用壽命。在化工設備的設計中,如何選擇合適的材料,降低設備的腐蝕程度,延長設備的使用壽命,已經成為人們關注的關鍵問題。
1 在化工機械設計中做好碳素鋼與合金鋼材料的選擇
在化工設備中,要求機械零部件要具備一定程度的韌性以及強度,這樣才能滿足機械運行中的各種機械性能、化學性能以及物理性能的要求。要做好材料選擇工作,就必須對材料的韌性以及強度做出充分的考慮。同時,還要考慮材料在加工過程中的可操作性和安全性。
在當化工機械設計材料市場中,碳素鋼已經成為廣泛應用的材料,它不僅成本低,同時具有較好的加工性能和操作性能。但是,碳素鋼本身也存在一定的缺陷,這種材料的強度以及韌性比較低,最重要的是中等以上的材料無法順利的進行熱處理加工淬透作業,這些缺陷使影響了碳素鋼在化工機械設計中的使用。為了提高碳素鋼的強度以及韌性,可以在碳素鋼中加入一定比例的合金元素,這時就可以形成一種新的材料,即合金鋼。與碳素鋼相比,合金鋼的韌性以及強度得到很大的提升,除此之外,合金鋼還有很多碳素鋼所沒有的優勢,比如耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等。雖然如此,一般情況下碳素鋼還是首先選擇的材料,只有在零件的橫截面積較大、需要對材料進行淬透及材料外載荷應力較大的情況下才可以使用合金鋼。
2 在選擇機械設計材料時要參考機械材料零件的制作工藝
在機械生產或者是加工作業中,不同的加工處理技術對機械設計中材料應用的要求不同。比如焊接工藝要考慮材料的抗壓性以及冷鐓性,鑄造工藝要求機械設計的材料具備較高的流動性、收縮性以及吸氣性[1]。在進行熱處理工藝時,要對機械材料的淬透性、過熱敏感性、氧化脫碳性進行充分的考慮,切削工藝則要求材料有便于切削的特點。所以,具體選擇使用哪一種材料,要以機械材料零部件的制造工藝為選擇的依據。
零件是機械最基本的組成部分,在對零件進行設計時,一方面要對零件的成本進行控制,同時,還要保證其具備正常的工作能力。零件抵抗可能失效的能力被稱為工作能力,不管在任何情況下,零件一旦喪失工作能力,就意味著零件失效。所以在選擇材料時,要保證零件有足夠的工作能力,同時對材料費用進行考慮,盡量減少材料費用。除此之外,為了盡量減少經濟支出,還要保障零件有良好的制造工藝,將設計程序簡化也可以達到降低成本的目的。
3 以材料的荷載性能的大小作為機械設備選材的標準
通常情況下,材料的外載荷性能與失效零部件性能之間存在著一定的矛盾,主要表現為化工機械材料的外載荷性能很容易造成機械設計的部分元件失效,但是機械的零部件所具備的性能卻能夠有效的防止這種零件的失效。所以在化工機械選擇材料時,要對材料的載荷性能大小進行充分的考慮。
通常在外載荷力的作用下,機械零部件容易發生扭轉的現象,當零部件發生扭曲時,應力大都集中在材料的表層。這就說明,零部件的控制效果是由材料表面的性能決定的。所以在選擇機械設備的材料時,首先要考慮機械材料承受載荷力的情況。如果確定材料需要承受一定的載荷力,那么此時就要根據承受荷載力的情況對材料進行適當加工。材料加工的方式主要有兩種:低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調質[2]。對于一些材料來說,材料本身可以承受一定的拉伸和壓縮作用,同時由于是零件的橫截面受到外載荷力作用,所以橫截面應力比較均勻,在這種情況下,只有性能分布比較均勻的材料才能用來進行機械設備的設計。
4 在機械設計中選擇耐腐蝕的材料
腐化已經成為化工機械設備常見的問題,在日常工作中,如果化工設備經常與空氣和水汽接觸,那么就很容易發生化學反應,使化工機械設備出現腐蝕的現象,一旦化工機械設備出現腐蝕,設備的外表色澤會發生一定的改變,其內部性能也會受到嚴重的影響,從而降低設備的工作效率,減少其使用壽命,進而影響到整個化工工程的進度,所以,在化工機械設計中,要注意選擇耐腐蝕的材料。材料要具備一定的耐腐蝕性,這是與化工產品的生產要求相一致的,同時要保持化工設備的穩定運行以及流暢性,防止因為部分零件被腐蝕而影響整個工作效率的情況發生,注意要及時發現腐蝕的情況,做好處理措施,不要讓腐蝕積累。最后,要注意外力的保護作用,防止產生新一輪的腐蝕發生。
5 在選擇機械設計材料時要注意節能性以及環保性的統一
我國經濟飛速發展的同時,對于資源以及能源的需求也日益增大,應用于機械設計的材料被大量開采,有些材料在今天已經成為稀缺材料,面對與此嚴峻的現狀,在選擇機械設備的設計材料時,要將可持續發展作為機械設計工作的新要求,給予環境保護更多的考慮,同時也要考慮到成本的輸出,做到節能性與環保性的統一[3]。
如果只將注意力放在經濟的發展上,在進行機械設備的設計對那些不可再生的資源進行開發利用,那么將嚴重影響到未來化工生產,所以,在選擇化工設備的材料時,一定要將現階段的環保與節能作為考慮的一部分,開發可再生資源,有效的節約成本以及原材料,盡量節約不可再生資源,避免不必要的浪費。