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經(jīng)過調(diào)查統(tǒng)計,我國共有100多所高校招有化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)碩士研究生,該專業(yè)研究方向過多,一個專業(yè)出現(xiàn)87個研究方向。研究方向的劃分有的甚至是跨學(xué)科的。如化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)是屬于工學(xué)的,應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是屬于理學(xué),可應(yīng)用化學(xué)居然是化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)的一個研究方向。同屬于一個研究方向,研究方向的名稱也是多樣化的,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),如安徽大學(xué)、南昌大學(xué)的綠色化學(xué)工程,上海大學(xué)就稱為綠色化學(xué)與工藝。為了解決上述問題,我們請教了化工領(lǐng)域的專家,給這87個研究方向做一個歸類,分為9個大的方向(表1)。由表1可以發(fā)現(xiàn)我國化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)是存在學(xué)科集群現(xiàn)象的,表現(xiàn)在:專業(yè)的學(xué)科建設(shè),已經(jīng)不單是化學(xué)工程的問題,而涉及到了化學(xué)化工研究的所有領(lǐng)域,包括應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境化工、工業(yè)催化、資源與材料工程、新能源技術(shù)、生物工程與技術(shù)、過程系統(tǒng)工程、油氣加工及石油化工等。我國化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)學(xué)科集群的力度較大,表現(xiàn)在:各個高校的研究方向基本上都比較多,如清華大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海大學(xué)等高校,其研究方向都是傳統(tǒng)與現(xiàn)代并存,傳統(tǒng)化學(xué)化工的研究方向所占比例較大,如化學(xué)工程,包含的研究方向較多。部分代表21世紀(jì)化學(xué)化工發(fā)展方向的研究方向,在很多學(xué)校都受到重視,如資源與材料工程,研究方向也比較多。
二、化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)學(xué)科集群的創(chuàng)新及競爭優(yōu)勢
本文選擇山西省高校做研究,分析其師資力量情況,以分析化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)集群的創(chuàng)新及競爭優(yōu)勢。山西省作為我國化工3大生產(chǎn)基地,化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)是山西省的支柱產(chǎn)業(yè),化學(xué)化工專業(yè)是山西省高校、特別是工科院校的學(xué)科優(yōu)勢之一。選擇山西大學(xué)、中北大學(xué)、太原理工大學(xué)的化學(xué)化工學(xué)院為樣本(見表2),按照前文對學(xué)科集群的認(rèn)識,這些學(xué)院都有9個以上相關(guān)專業(yè)和研究方向,已經(jīng)形成了一定的學(xué)科集群規(guī)模。其中論文指該學(xué)院教師被SCI、EI、ISTP3大檢索刊物收錄的論文數(shù)。中北大學(xué)的數(shù)據(jù)包含了CA論文。山西大學(xué)的數(shù)據(jù)不包括ISTP論文。專著指該學(xué)院教師出版的學(xué)術(shù)專著數(shù),不包括教材。項目及獎項指該學(xué)院教師申請的省部級以上項目、經(jīng)費及省部級以上獎項。發(fā)明專利指:該學(xué)院教師申請并且授權(quán)的發(fā)明專利。3所高校的化學(xué)化工學(xué)院擁有一定數(shù)量的教授和博士生導(dǎo)師,博士學(xué)位的教師也占到了較大比例。3所學(xué)院教師的科研成果也較為可觀,被3大檢索刊物收錄的論文數(shù)量較多,出版了一定數(shù)量的專著,申請了一定數(shù)量的國家自然科學(xué)基金項目。山西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金的重大攻關(guān)項目,以及“863”項目,甚至獲得了國家科技進步獎和國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎各1項。中北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院承擔(dān)過“973”項目,獲得過國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項,三等獎2項,國防科學(xué)技術(shù)一等獎2項。中北大學(xué)和山西大學(xué)還擁有發(fā)明專利十幾項。從師資力量來看,應(yīng)該說學(xué)科集群讓山西省高?;瘜W(xué)化工領(lǐng)域的創(chuàng)新取得了一定的成就,使得山西省高?;瘜W(xué)化工專業(yè)在全國具有了一定的競爭優(yōu)勢和影響力。
三、化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)學(xué)科集群的協(xié)同創(chuàng)新模式
山西大學(xué)至今已與國內(nèi)20余所高校、科研院所建立了學(xué)術(shù)交流與合作關(guān)系;與日本巖手大學(xué)、香港浸會大學(xué)等國家和地區(qū)的高校及科研單位簽訂協(xié)議,開展交流。在校企合作方面,與山西三維集團股份有限公司、太原鋼鐵(集團)公司、天脊集團等大型企業(yè),在產(chǎn)品研發(fā)、崗位培訓(xùn)等多方面進行了良好的合作。太原理工大學(xué)與山西化工研究所建立了山西省化學(xué)工程技術(shù)中心,還與山西焦化集團公司等6個企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。中北大學(xué)安全工程系與航天一院、航天三院、北京理工大學(xué)、南京理工大學(xué)、第二炮兵工程學(xué)院、西安近代化學(xué)研究所等科研機構(gòu)和相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)進行了卓有成效的科研項目合作。從產(chǎn)學(xué)研合作角度來看,三所高校都與國內(nèi)外相關(guān)院校、科研院所和企業(yè)建立了良好的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。從企業(yè)合作的視角來看,在研發(fā)方面,與山西省的產(chǎn)業(yè)集群密切相關(guān),合作領(lǐng)域主要為新能源技術(shù)、環(huán)境化工、生物工程與技術(shù)。3所高校的化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科集群與山西省的產(chǎn)業(yè)集群具有一定的協(xié)同關(guān)系,構(gòu)建了學(xué)科集群與產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新的模式,圍繞著山西省的產(chǎn)業(yè)特色,為山西省地方經(jīng)濟服務(wù)。
四、我國化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)集群的路徑
從以上3所高校的情況來看,基本上已經(jīng)完成了單個高校某個學(xué)科的集群,在3所高校內(nèi)部相關(guān)專業(yè)之間建立了學(xué)科集群,集群的方式是建立化學(xué)化工學(xué)院,統(tǒng)籌化學(xué)化工各個專業(yè),從多學(xué)科、多專業(yè)、多研究方向的角度,進行學(xué)科集群。關(guān)于區(qū)域性學(xué)科集群,即單個高校與該高校所在地高校、研究所和企業(yè)之間的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的實效。集群的方式是產(chǎn)學(xué)研合作,與山西省高校、科研院所和企業(yè)建立合作關(guān)系,從而服務(wù)地方經(jīng)濟。關(guān)于跨區(qū)域性學(xué)科集群,即單個高校與該高校所在地之外高校、研究所和企業(yè)之間的集群,中北大學(xué)有一定的建樹,卻沒有進一步深入。中北大學(xué)之所以能夠有一定建樹的原因是該校原來是部屬院校,與其他部屬院校具有一定的合作關(guān)系。因此,中北大學(xué)的跨區(qū)域?qū)W科集群,僅僅局限于與兄弟院校的合作,還沒有進一步深入到與其他省份企業(yè)的合作上。
材料化學(xué)工程是由化學(xué)工程學(xué)科和材料學(xué)科交叉滲透所形成的一門分支學(xué)科,其研究方向主要有兩個:一是以新材料為基礎(chǔ),不斷發(fā)展反應(yīng)過程的反應(yīng)技術(shù),比如吸附過程、膜過程、催化過程等。該方向主要是通過材料的特征將其分離并進行反應(yīng),其目的是揭示材料微觀結(jié)構(gòu)中物質(zhì)進行傳遞和反應(yīng)機理,進而總結(jié)出適用于材料設(shè)計和反應(yīng)過程優(yōu)化的理論方法和工藝技術(shù)。二是在材料制備的過程中,用化學(xué)工程的理論方法解決所遇到的關(guān)鍵問題,比如如何運用微結(jié)構(gòu)的性能關(guān)系來實現(xiàn)對材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的控制,從而完成從材料制備到定向制備的轉(zhuǎn)化。新材料的開發(fā)是材料化學(xué)工程發(fā)展的關(guān)鍵和先導(dǎo),直接可以衡量出國家的材料化學(xué)發(fā)達與否,因此,開發(fā)新材料對于材料化學(xué)工程的發(fā)展至關(guān)重要。材料化學(xué)包括陶瓷材料、聚合物材料、磁性材料、化學(xué)傳感材料、電子材料、超硬材料、無機非金屬材料、催化和吸附材料和薄膜材料等,這些材料很大程度上豐富了材料化學(xué)工程的領(lǐng)域,對其發(fā)展做出重要貢獻。
2新材料的開發(fā)
我國在新材料的開發(fā)領(lǐng)域取得了很多亮點,這些新材料的開發(fā)成為分離和反應(yīng)過程的重要基石。一些研究所和大學(xué)正在開發(fā)一種非晶態(tài)的金催化材料,這種材料很有發(fā)展前途,因為它具有非常明顯的催化特性,而且其催化活性還具有特殊的選擇性,具有顯著的催化活性和特殊的選擇性。對這種材料進行流程綜合和技術(shù)集成,可以有助于我國新型石油化工技術(shù)的構(gòu)建。石油化工科學(xué)研究院也開發(fā)出一種新型的鈦硅分子篩催化材料,這種材料具有定向氧化催化作用,可以實現(xiàn)“原子經(jīng)濟”,使“零排放”工藝成為可能,而且也具備工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。而在新材料的分離技術(shù)方面,我國也取得了很大的進步,其中南京工業(yè)大學(xué)發(fā)展了以陶瓷膜材料為原料的新單元技術(shù),同時加強了對集成單元技術(shù)的開發(fā),這些研究不僅使我國陶瓷技術(shù)更加趨于成熟,而且還形成了陶瓷膜新產(chǎn)業(yè),為我國帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。
3材料化學(xué)工程技術(shù)的進展
材料化學(xué)主要是對產(chǎn)品微結(jié)構(gòu)進行調(diào)控,其主要手段是在加工材料時,將化學(xué)方法引入進去,這樣我們就可以通過宏觀條件來調(diào)控產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu),從而為材料的加工和制備提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。因此,化學(xué)工程技術(shù)的改進將直接促進材料化學(xué)工程的發(fā)展。我國在化學(xué)工程技術(shù)改進方面已經(jīng)取得了非常大的進展。清華大學(xué)在碳納米粉體材料的制備過程中,引入了傳統(tǒng)的流化床技術(shù),大大降低了生產(chǎn)成本,從而使此生產(chǎn)技術(shù)可以用于工業(yè)化生產(chǎn),帶來巨大的經(jīng)濟效益。北京化工大學(xué)則用超重力場技術(shù)來放大納米材料生產(chǎn)過程中的形貌控制問題,這樣就可以通過調(diào)節(jié)超重力場的強度來調(diào)節(jié)和改變產(chǎn)品的粒徑,。通過這種方法,我國已經(jīng)成功制備出碳酸鋇、碳酸、碳酸鋰、氫氧化鋁和碳酸鍶等納米粉體,并且形成了工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系,為我國帶來巨大的經(jīng)濟效益。
4展望
材料化學(xué)工程作為一門交叉學(xué)科,不僅促進了材料工業(yè)的發(fā)展,而且也豐富了傳統(tǒng)化學(xué)工程學(xué)科的內(nèi)容,因此,具有非常重大的研究意義。我國材料化學(xué)工程的研究已經(jīng)取得很多可喜的成就,很多成果在世界上都位于領(lǐng)先水平。但是,材料化學(xué)工程中仍然有很多問題需要我們解決,因此,我們需要再接再厲,爭取使材料化學(xué)工程的研究更加深入,使其更好地為人類服務(wù)。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程與工藝實驗;數(shù)據(jù)處理;MATLAB軟件;化工實驗數(shù)據(jù);化學(xué)實驗 文獻標(biāo)識碼:A
中圖分類號:O652 文章編號:1009-2374(2015)09-0059-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0785
1 MATLAB軟件
MATLAB軟件最早由美國的Mathworks公司提出,其主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中,為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案,并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言的編輯模式,代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。近年來MATLAB軟件逐漸被用于化學(xué)工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)處理中,極大地提高了數(shù)據(jù)處理的效率。
2 化學(xué)工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理
化學(xué)工程與工藝實驗不同于普通的化學(xué)實驗只重視一個原理的求證,它的目的是為了解決工業(yè)中的化工問題,其特點主要有實驗時間長、實驗規(guī)模大和實驗數(shù)據(jù)處理繁雜等。在整個化學(xué)工程與工藝實驗里數(shù)據(jù)處理是必不可少的階段,也是印證化學(xué)實驗成果是否行之有效的必要手段,但是由于實驗數(shù)據(jù)過于龐大,實驗當(dāng)中相關(guān)的參數(shù)關(guān)系大多是非線性的,單單依靠傳統(tǒng)的手工計算不僅速度慢,還容易出現(xiàn)計算失誤的情況,根本無法滿足實際的需求,因此,將MATLAB軟件融入實驗數(shù)據(jù)的處理中刻不容緩,它能有效地將繁瑣的計算步驟化解成簡單的計算,提高工作效率,讓實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性達到最高值,避免誤差的產(chǎn)生。以下通過研究兩個化學(xué)工程與工藝實驗,分析MATLAB軟件在處理實驗數(shù)據(jù)時與傳統(tǒng)的手工計算有什么優(yōu)勢和便利。
3 化學(xué)工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理設(shè)計
3.1 數(shù)據(jù)處理的程序框架
因為每一個化學(xué)工程與工藝實驗的目的都不相同,因此其處理的步驟以及涉及的化學(xué)公式也不盡相同,不可能以一個程序來概括,但是經(jīng)過大量的實驗研究和總結(jié),發(fā)現(xiàn)不同的化工實驗中都會有其相似之處,它們都可以由圖1來概述:
圖1
3.2 數(shù)據(jù)處理的程序編制
3.2.1 數(shù)據(jù)輸入?;瘜W(xué)工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)輸入主要依靠提示的函數(shù)input實現(xiàn),比如以溫度為例子,則其輸入函數(shù)為:t=input(‘請輸入實驗的溫度(攝氏度):’),其中輸入函數(shù)大多是以矩陣的輸入形式為主。
3.2.2 處理和作圖?;瘜W(xué)工程與工藝實驗中得到的數(shù)據(jù)時常會存在離散的情況,必須經(jīng)由多種擬合的方法將它們結(jié)合成一條或多條連合的曲線,而其中最常用的擬合方式是最小二乘法,因此本實驗設(shè)計中的擬合方式也采用最小二乘法的方式。
設(shè)實驗的離散數(shù)據(jù)(x1,y1)通過最小二乘法將其擬合成因變量y,自變量x,輸入的函數(shù)關(guān)系為y=f(x),函數(shù)關(guān)系的主要思路是讓離散數(shù)據(jù)中的x1的殘差平方以及Σ(f(x1)-y1)2達到最小值。因為在得出化工實驗數(shù)據(jù)中多少會因為外界的因素存在著一些誤差,因此最小二乘法可以無需使輸入函數(shù)y=f(x)必須經(jīng)過全部的離散數(shù)據(jù)(x1,y1),但是殘差平方和必須達到最小值。根據(jù)最小二乘法的擬合方法可知,最小二乘法可以滿足化工實驗數(shù)據(jù)處理中的擬合應(yīng)用需求。
在化學(xué)工程與工藝實驗中會涉及到流體的流動阻力研究,研究主要是通過測試流體的流動阻力,在經(jīng)過特定的計算之后得出摩擦系數(shù)(λ)和雷諾準(zhǔn)數(shù)(Re)的離散數(shù)據(jù),再同理,經(jīng)過最小二乘法擬合出連續(xù)的曲線,并根據(jù)其畫出相對應(yīng)的圖形。因為摩擦系數(shù)(λ)和雷諾準(zhǔn)數(shù)(Re)屬于成雙對數(shù)函數(shù),則:
λ=aReb+c (1)
當(dāng)a,b,c是常數(shù)時,則可以設(shè)c=0:
λ=aReb (2)
因為λ與Re屬于成雙對數(shù)函數(shù),則:
Logλ=blogRe+loga (3)
得出上述式子之后可以將MATLAB里的函數(shù)polyfit()進行線性的擬合,以作為化工數(shù)據(jù)處理的程序
原理。
3.2.3 建立數(shù)據(jù)庫。因為經(jīng)過上述的設(shè)計,化學(xué)工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理只能得知在特定的溫度下(比如10℃、20℃以及30℃等)實驗的物性數(shù)據(jù),但
是在實際的生產(chǎn)中,工業(yè)生產(chǎn)所涉及的溫度多變,不單單只停留在設(shè)計好的溫度當(dāng)中,因此,這就需要我們在數(shù)據(jù)中選擇最相近的數(shù)據(jù),假設(shè)它們屬于線性的關(guān)系,再利用內(nèi)插或者外推的方式計算出實驗的物性數(shù)據(jù)常數(shù)。在本文的化工實驗中,編寫的程序已經(jīng)將實驗溫度和密度以及實驗的溫度與黏度進行多次的實驗擬合,建立出了一個相對完整的數(shù)據(jù)庫,在工作中只需將溫度輸入進系統(tǒng),則程序可以自動跳出在特定溫度下的物性數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)處理效率。
3.3 程序的運行
在編制完成化學(xué)工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)處理程序,且建立數(shù)據(jù)庫之后,便應(yīng)該輸入數(shù)據(jù)以驗證程序是否能有效地處理實驗數(shù)據(jù)。在化學(xué)工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)處理中,MATLAB軟件的應(yīng)用是十分重要的,經(jīng)過實驗可知,在化工實驗當(dāng)中會出現(xiàn)大量的離散數(shù)據(jù),必須經(jīng)過擬合的方式進行處理,其處理過程中不僅工作量大,而且十分繁瑣,一旦出現(xiàn)差錯則必須重新重來,浪費大量的人力物力資源,而且在處理好實驗數(shù)據(jù)之后,在查看實驗當(dāng)中還要將化工實驗數(shù)據(jù)重新計算一次,看結(jié)果是否與原先的計算結(jié)果相同,工作量十分重,但是如果運用MATLAB軟件則大大降低了數(shù)據(jù)處理難度,只要在MATLAB軟件中輸入相應(yīng)的化工實驗數(shù)據(jù),就可以得到結(jié)果,節(jié)省了時間,提高了工作效率。
4 結(jié)語
在實際的應(yīng)用中,化學(xué)工程與工藝實驗所要處理的數(shù)據(jù)十分龐大,而且涉及的計算公式也十分多,甚至很多時候為了將數(shù)據(jù)的計算公式導(dǎo)出來還要建立復(fù)雜的模型,一旦有一個步驟出現(xiàn)差錯則會直接影響到實驗的成果,如果使用傳統(tǒng)的手工計算方式,為了避免差錯則必須對每一個數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)進行反復(fù)計算,降低了工作效率,因此MATLAB軟件的應(yīng)用對于化學(xué)工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)處理十分重要,它不僅將復(fù)雜的計算變得簡單,也讓事后的實驗驗證效率得到提高,促進了化工實驗的
發(fā)展。
參考文獻
[1] 趙新強,謝英慧,曹吉林,李國玲.化學(xué)工程與工藝教學(xué)實踐[J].河北工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報,2014,6(1).
[2] 韓正.計算機引發(fā)化學(xué)工程革命[J].發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技),2013,12(1).
所謂多場分布,就是指發(fā)酵生物反應(yīng)器中受到的多種物理因素影響,導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)、產(chǎn)物等在濃度和溫度上發(fā)生改變,從而對反應(yīng)速率產(chǎn)生極大的影響,這些物理因素即為溫度分布、速度分布和濃度分布。以發(fā)酵液中的反應(yīng)為例,其反應(yīng)的最終結(jié)果都與這些多場分布因素有關(guān),如氧的傳質(zhì)速率、菌絲團以及菌體的內(nèi)反應(yīng)組分傳質(zhì),還有固定化酶等等,都是主要的影響因素。在很多情況下,這些影響因素在影響反應(yīng)過程的同時,還會起到主導(dǎo)反應(yīng)的作用,即為發(fā)酵罐內(nèi)反應(yīng)的控制環(huán)節(jié)。所以,在發(fā)酵罐中的各項反應(yīng)中,傳遞特性的作用十分關(guān)鍵,它的研究對于發(fā)酵罐內(nèi)化學(xué)工程的研究來說具有良好的現(xiàn)實意義,并且為以后的發(fā)酵過程控制理論的完善奠定了基礎(chǔ)。
2乙醇提純工藝中所涉及的化學(xué)工程問題
乙醇提純的主要工藝方法在進行乙醇的發(fā)酵工藝時,水是反應(yīng)中必須要產(chǎn)生的物質(zhì)之一,于是乙醇的提純工藝就落到了水與乙醇的分離工藝上?;诨瘜W(xué)原理上分析,這種提純工藝可以采用精餾法,可以采用吸附法、共沸精餾、萃取精餾,也可以采用滲透氣化膜分離法等等。一般來說,乙醇在發(fā)酵液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%到12%之間,但是工業(yè)用乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻在90%以上,那么這就給乙醇的提純工藝提出了一定的挑戰(zhàn),采用傳統(tǒng)的精餾方法已經(jīng)無法滿足工業(yè)的要求。由此,可以將發(fā)酵液中的乙醇混合物分兩步進行提純,首先,利用普通的精餾提純方法得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.4%的乙醇,然后再利用萃取、共沸、吸附等精餾方法得到高純度的工業(yè)乙醇。精餾這種乙醇提純方法已經(jīng)發(fā)展多年,其工藝與流程也比較成熟,然而在這種精餾過程中由于產(chǎn)生很高的熱量,造成的能耗很高,并且在此過程中對于回流的要求也越來越高,大大增加了精餾成本。綜上,在傳統(tǒng)的乙醇提純工藝上還具有很大的發(fā)展與創(chuàng)新空間,可以從設(shè)備配置、生產(chǎn)效率以及工程理論上進一步研究,得出更適合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的有效方法。目前,這種工藝方法已經(jīng)有所突破,如分類與反應(yīng)過程耦合的方法,就是創(chuàng)新的代表。在燃料乙醇方面,乙醇的純化可以采用的方法為多塔精餾,同時結(jié)合向乙醇混合液中增加原有體系分離因子的萃取精餾等,也可以利用膜蒸發(fā)分離的辦法,其優(yōu)點是降低能耗,避免污染環(huán)境。此外,吸附的辦法在燃料乙醇純化工藝中還沒有很成熟的使用,需要進一步的探討?,F(xiàn)階段,燃料乙醇生產(chǎn)工藝的研究,主要集中于單一操作過程,如吸附脫水共沸物、滲透蒸發(fā)、萃取精餾等,將這些單一過程組合研究的文章不多。實際的燃料乙醇純化研究中,計算機仿真的應(yīng)用開始不斷增多,它在進行不同單元組合的反應(yīng)規(guī)律研究上十分有利。此外人工智能方面在乙醇純化工程模擬中也有很多的應(yīng)用,對于條件限定后的每個單元操作以及分離流程耦合的篩選等都是工程模擬中的主要內(nèi)容。由此可見,流程組合的研究已經(jīng)上升到計算機時代,不再需要傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗進行流程與工藝的確定了。
3生物發(fā)酵反應(yīng)與分離耦合反應(yīng)
就目前的燃料乙醇工藝研究而言,主要為基礎(chǔ)研究工作,如過程放大、生物反應(yīng)與分析過程耦合、流程創(chuàng)新、工藝流程創(chuàng)新等。生物發(fā)酵反應(yīng)與分離耦合。不是兩者的簡單結(jié)合,而是一種流程耦合,屬于一種創(chuàng)新的技術(shù)和理論。如果化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后就可以直接得到產(chǎn)品,那么反應(yīng)過程就是相應(yīng)的過程,而在工程上所說的反應(yīng)過程則是綜合性的過程,包括方法、設(shè)備以及問題處理的過程。這其中形成了分離工程,利用能量與物質(zhì)的傳遞、化學(xué)反應(yīng)以及流體力學(xué)等相關(guān)知識,由此說明耦合問題可以進行,并且能夠完成相關(guān)問題的解決,并且可以將生物發(fā)酵看作是耦合過程,用于提高發(fā)酵與分離效率,這種方法大大促進了燃料乙醇工藝的發(fā)展。它利用了工藝改善,采用了創(chuàng)新的方法,實現(xiàn)了工藝過程最優(yōu)化,這是化學(xué)工程發(fā)展的最新契機,多場耦合的研究意義重大,為未來的發(fā)展與進步指明了方向。
4結(jié)語
關(guān)鍵字:化學(xué)工藝與工程;安全性;風(fēng)險評估
中圖分類號 :G633.8文獻標(biāo)識碼:A
前言:隨著我國的國民經(jīng)濟的不斷地發(fā)展,化學(xué)工業(yè)在這個發(fā)展的過程中起著越來越重要的作用。這幾年來,我國的經(jīng)濟不斷地快速發(fā)展,工業(yè)化的進程也不斷地加快,隨著生產(chǎn)規(guī)模跟生產(chǎn)設(shè)備的不斷地擴大化,一些化學(xué)工藝跟工程的流程也在不斷的變得復(fù)雜化,如果對某一項工藝監(jiān)管的力度不夠,很有可能造成事故的發(fā)生。
隨著社會的進步,人們對安全越來越重視,逐漸意識到人的安全性是十分重要的,所以在化學(xué)工藝與工程項目開始進行之前,需要相關(guān)的部門給予一定的可行性研究,進而把風(fēng)險控制在可以接受的范圍內(nèi),保證化學(xué)工藝與工程項目安全可靠地進行。
1化學(xué)工藝與工程可行性研究時存在的問題
我國的化學(xué)工藝與工程在進行可行性研究的時候,往往采取一些比較傳統(tǒng)有關(guān)事故的預(yù)防措施跟事故發(fā)生以后相應(yīng)的應(yīng)對措施,而沒有從事故的根本上出發(fā),所以,在化學(xué)工藝跟工程進行可行性研究的時候,需要從安全的本質(zhì)出發(fā)。但是現(xiàn)在的化學(xué)工藝跟工程的科研并沒有從本質(zhì)安全出發(fā),指標(biāo)不治本,在進行風(fēng)險評估的時候,也僅僅是對于出現(xiàn)的某些暫時可以預(yù)見性的風(fēng)險進行評估,或者對于一些已經(jīng)出現(xiàn)了的風(fēng)險進行規(guī)避。實際上,應(yīng)該從安全的本質(zhì)上出發(fā),這樣就可以徹底地從根源上減少風(fēng)險,從源頭上消除風(fēng)險。在化學(xué)工藝與工程研究的過程中可以考慮從本質(zhì)上進行安全的評估,這樣就可以有效的在工程設(shè)計實施的初期減少跟消除危險,避免進一步造成更大的損失[1]。然而有些時候,這一觀點往往被大家所忽略,人們總是在風(fēng)險發(fā)生以后才想辦法去規(guī)避,而不去從一開始就把危害扼殺在搖籃之中。
2可行性研究在化學(xué)工藝與工程中的重要性
可行性研究就是在一個工程還沒有開始之前,就把這個工程可能出現(xiàn)的問題進行全方位的預(yù)測,來觀測投資效果??梢詮募夹g(shù)上經(jīng)濟上管理上綜合考慮,可行性研究的基本任務(wù)就是,在考慮了所有的可能性之后,如何把風(fēng)險降到最低,并且還需要達到追求的經(jīng)濟利益,以最少的投入獲得最大的產(chǎn)出,并且把工程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險降到可以規(guī)避的范圍中。而且合理的利用資源,選擇最優(yōu)的方案,達到預(yù)期的社會效益跟經(jīng)濟效益。
可行性研究對于化學(xué)工藝跟工程的重要性從本質(zhì)安全上可以體現(xiàn)出來,,[]首先需要知道什么是本質(zhì)安全,本質(zhì)安全需要從根本上考慮施工工藝跟設(shè)備可能出現(xiàn)的潛在的危險,這也是做可行性研究的時候事先需要注意的問題。對于本質(zhì)安全來說,需要通過工藝跟設(shè)備的本身的設(shè)計來減少系統(tǒng)中出現(xiàn)的危險。通過研究具體的施工工藝的過程,對于在工藝的過程可能出現(xiàn)的風(fēng)險進行防范[2]?;诒举|(zhì)安全,對化學(xué)工藝跟工程進行可行性研究有著非常重要的作用,可以從本質(zhì)上有效的遏制了風(fēng)險的發(fā)生。
在化學(xué)工藝與工程還沒有開始之前,對將要進行的項目進行可行性研究,提前對這個項目有一個宏觀上的把握,指出其中出現(xiàn)的問題,以及可能發(fā)生的問題,及時地給予相關(guān)的解決辦法,列出相應(yīng)的解決方案。通過可行性研究給了化學(xué)工程與工藝一個具體的研究方向,通過對成本跟受益的確定,能夠明確這個項目的風(fēng)險多大是否可以投資,這樣就給相應(yīng)的管理者提供了一個投資的參考,確定可研幾率的高低,也就是確定了投資回報率的高低跟項目的風(fēng)險收益的高低。可行性研究也給相關(guān)的監(jiān)督部門一個依據(jù),更好的對化學(xué)工程與工藝項目進行監(jiān)管和控制。
3如何提高化學(xué)工藝與工程可行性
在本質(zhì)安全的前提條件下,想要提高化學(xué)工藝與工程項目進行可行性可以細(xì)化為幾個基本的策略。首先在對化學(xué)工程與工藝項目進行可行性研究的時候,可以考慮把影響系統(tǒng)安全性的一些危險物質(zhì)減少到最低,在系統(tǒng)中危險物質(zhì)的數(shù)量越少那么事故發(fā)生的可能性就越小,影響事故的嚴(yán)重程度就越小。在可行性研究的過程中,也可以考慮用一些危險性較小或者最好沒有危險的工藝過程來替代有危險或者是危險性較高的工藝,通過替代使化學(xué)工程與工藝的可行性大大的提高了。在可行性研究的過程中,為了提高化學(xué)工程與工藝的可操作性,也可以在選擇工藝條件的時候,考慮一些危險物質(zhì)最小或者是危害形態(tài)最小的條件。這樣在進行具體施工的過程中,提供相對安全的工藝條件,可以提高系統(tǒng)的可行性,減少對于系統(tǒng)造成的危害。在化學(xué)工藝與工程具體實施的過程中,可以把危險控制在一個能夠接受的范圍內(nèi)。在具體實施的過程中,也可以通過簡化操作來進行可行性研究的控制,俗話說,做得越少錯得越少,在實際操作的過程中可以減少操作,減少使用的安全防護裝置,這樣就減少了人為的失誤。在化學(xué)工藝與工程的過程中,越是簡單的設(shè)備跟系統(tǒng)就越能增加安全,簡單的工藝相對來說,包含的部件都比較少,這樣就可以減少一些不必要的失誤[3]。
以上的一些安全性的原理,都是提高系統(tǒng)的可行性的具體辦法,在具體實施的過程中需要按照一定的先后順序,依次進行選擇,在前者達不到的情況下,再采取后者。通過這些有效的措施,可以大大的提高系統(tǒng)的可行性,有效合理的把系統(tǒng)風(fēng)險降到最低,增加了投資商對項目投資的可能性。
4化學(xué)工藝與工程的風(fēng)險評價
要想對化學(xué)工藝與工程進行可行性研究,還需要對化學(xué)工藝與工程進行風(fēng)險評價。由于化學(xué)工藝經(jīng)常涉及一些危險易燃易爆的物品,而且在生產(chǎn)的 也會發(fā)生一些物理的或者是化學(xué)的反應(yīng)。在化學(xué)工藝跟工程的具體實施的過程中,一些化學(xué)工藝一旦選用在以后的操作過程中就很難進行更改,所以需要對工藝的過程進行可靠性跟風(fēng)險性的評估,進而為科學(xué)的決策做一個有效的依據(jù)。評估的過程如下,首先進行一系列的前期的準(zhǔn)備,然后進行化學(xué)工藝的設(shè)計,對設(shè)計的工藝進行分析,通過本質(zhì)安全的定量評價的模型或者是本質(zhì)安全的指標(biāo)體系,建立具體的數(shù)學(xué)模型進行風(fēng)險評估。對于得出的評估結(jié)果在經(jīng)濟或者技術(shù)的限制條件下,進行分析,看是否符合風(fēng)險的接受的準(zhǔn)則,如果符合的話就可以確定設(shè)計方案了,如果不符合的話則需要重新對工藝進行分析。
通過對化學(xué)工藝與工程項目的風(fēng)險進行相關(guān)的評價,確定項目是否可靠進而確定是否進行可行性研究也是十分有必要的。為后期的可研提供了一個有效的評價標(biāo)準(zhǔn),也為相關(guān)的管理部門跟人員提供了一個可靠的投資依據(jù)。所以說在化學(xué)工藝與工程開始實施之前,進行風(fēng)險評估也是確定可研性的一個有效的措施。
5、結(jié)語
通過對化學(xué)工藝與工程的可行性研究,可以確定具體的實施方案,在本質(zhì)安全的前提條件下,降低事故發(fā)生的概率以及影響人員的風(fēng)險。
化學(xué)工藝與工程是一個比較具有危險性的工作,需要在實施的過程中給予足夠的重視,事先考慮到所能考慮的各種情況,把危險扼殺在搖籃之中。對化學(xué)工藝與工程項目進行可行性研究也是十分有必要的,需要統(tǒng)籌兼顧。先做好可研報告,再具體實施,從而給了監(jiān)管部門一個有效的依據(jù),也可以確定風(fēng)險投資的大小,進而確定項目是否可行。
參考文獻:
[1]謝若曦,趙陽.化學(xué)工程與工藝[J].民營科技,2012,(8):22-22.
本期雜志,小編邀請了三位就讀于天津大學(xué)工學(xué)院的同學(xué),為大家現(xiàn)身說法。
化學(xué)工程與工藝專業(yè) 王文毅
上了大學(xué)之后,每當(dāng)我和高中同學(xué)說起自己專業(yè)是化工時,幾乎都被誤解為化學(xué),這時,我常常會用做菜的例子來解釋兩者的差別。如果把做菜比作做實驗,那么化學(xué)專業(yè)研究的是什么食材搭配什么食材才好吃,或者說多少食材A搭配多少食材B才好吃,它研究的是“為什么”(Why)。而化工專業(yè)研究的是這次做的是這個味道,下次如何能做出相同的味道。這次在家用小鍋做兩三個人量味道很好,下次在食堂用大鍋做幾十個人的分量如何能夠保持同樣的味道。總之,化工研究的是“怎么辦”(How)。從一個角度來說,化學(xué)是在實驗室中用試管做實驗探索?;t是用比一間屋子還大的容器來實驗。它研究的是在安全、環(huán)保、穩(wěn)定和節(jié)能的條件下得到最大產(chǎn)量。
我們專業(yè)課程十分繁重,除了必修的化學(xué)類課程外,化工流體流動與傳熱、化工傳質(zhì)與分離過程、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工設(shè)計等成了我們的專業(yè)課,這些課都是在推導(dǎo)公式,要求數(shù)學(xué)和物理知識。為實驗課打下基礎(chǔ)。
對我影響最大的是化工設(shè)計這堂課,課堂上老師不僅傳授知識,同時也給我們講解許多實際問題。如今,國內(nèi)許多化工廠的工藝要么是國外已經(jīng)淘汰的,要么是花了重金從國外買的新工藝,自己的技術(shù)很少。比如,我國每年用于從國外進口芯片的外匯甚至高于石油進口。但我國的汽車工業(yè)發(fā)展并未達到預(yù)期。化學(xué)工程師的匱乏就是原因之一。
老師提到,我們的化工廠之所以常常伴隨著污染,一部分原因是有的地方只圖眼前的經(jīng)濟利益忽視長遠(yuǎn)的環(huán)境利益,不注重或者根本就不治理污染造成的,另一部分原因就在技術(shù)上。這也是我們化工人應(yīng)當(dāng)注意的地方,治理污染常常需要花很多錢,我們?nèi)绻苎邪l(fā)出成本很低的治污技術(shù),或者說研發(fā)出整個生產(chǎn)過程中,只產(chǎn)生一點或者根本不產(chǎn)生污染物的生產(chǎn)工藝,那么人類的生存環(huán)境將會好很多。化工雖然會產(chǎn)生污染,但處理污染,還是得靠化工。老師的講課讓我情緒高漲,也找到了自己的奮斗方向。國內(nèi)的化工存在技術(shù)落后、污染重的情況,因此我們化工人任重而道遠(yuǎn),國內(nèi)哪兒有不足,我們今后就朝改進它的方向奮斗。
我們的專業(yè)最有趣的,是實驗課。我們的實驗課程很多,能夠給同學(xué)們提供足夠的機會鍛煉自己的動手能力。實驗過程中我們看到了有趣的化學(xué)現(xiàn)象,進一步提升了對化學(xué)的興趣。學(xué)院有許多優(yōu)秀的導(dǎo)師,我們可以在大二之后進入課題組,參與科研。這些都調(diào)動了我的積極性。
大三、大四學(xué)年,我們分別設(shè)計了換熱器和精餾塔,之前學(xué)習(xí)的那些枯燥的公式和規(guī)則,此刻突然變得有用起來。同時,理論課也遠(yuǎn)比前兩學(xué)年少,我們有時間做自己感興趣的事了。在大三學(xué)年末,我與同學(xué)組隊參加了全國化工設(shè)計大賽,比賽中,我們要設(shè)計從生產(chǎn)到防污的全套工藝流程。設(shè)計常見的設(shè)備同時考慮它們的布置,同時設(shè)計自動化控制方案,還得為工廠選址以及做經(jīng)濟核算。我們不僅運用了所學(xué)的知識,還學(xué)習(xí)了有趣的三維畫圖軟件。大大豐富了知識結(jié)構(gòu)。在這個過程中,我們請到了學(xué)校里有工程經(jīng)驗的教授做指導(dǎo)老師,并且,我們還得到了國內(nèi)最好的精餾技術(shù)老師的指導(dǎo)。這次比賽收獲很大,我們綜合運用了所學(xué)的課本上的知識,還從老師那兒學(xué)到了實際的工程經(jīng)驗。更讓人難忘的是,幾個志同道合的同學(xué)聚在一起為同一個目標(biāo)奮斗的歷程。同時,可喜的是,這個比賽中我們的指導(dǎo)老師,現(xiàn)在成了我的研究生導(dǎo)師。
現(xiàn)在我們已經(jīng)大四,我的同學(xué)中有的簽約了寶潔之類的日化行業(yè),有的選擇進石化等企業(yè),還有的選擇出國深造,而我保送了本校本專業(yè)的研究生。我希望繼續(xù)深造,豐富自己的理論知識,努力從老師那兒學(xué)得實際經(jīng)驗。
過程裝備與控制工程專業(yè) 劉芃宏
經(jīng)歷了驚心動魄萬分緊張的高考之后,根據(jù)估計的分?jǐn)?shù)和我的興趣愛好,我決定填報工科專業(yè)為自己的第一志愿??墒钱?dāng)我拿起填報志愿指導(dǎo)書時,各式各樣的專業(yè)名稱讓我眼花繚亂。在基本了解各專業(yè)的概要介紹后,我填寫了六個志愿專業(yè),最后又因為調(diào)劑的原因,我誤打誤撞成為一名過程裝備與控制工程的學(xué)子。
一踏入校門,系主任和老師們就為我們進行了詳盡的專業(yè)介紹。廣為人知的是,工程科學(xué)分為機械工程、化學(xué)工程、材料工程、信息工程、控制工程、能源工程、建筑與土木工程、水利工程、電氣工程幾大下屬分支學(xué)科。過程裝備與控制工程是工程科學(xué)的一個分支,但嚴(yán)格地講,它又不能完全歸屬于傳統(tǒng)意義上對工程科學(xué)的分支。它是在多個大學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上交叉、融合而出現(xiàn)的新興學(xué)科分支,也是生產(chǎn)需求牽引、工程科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。因此,過程裝備與控制工程具有強大的生命力和廣闊的發(fā)展前景。
過控專業(yè)的前身叫做化工機械,顧名思義,它是化工和機械的結(jié)合產(chǎn)物。天津大學(xué)等一些化工比較強勢的高校將過控專業(yè)劃歸在化工學(xué)院,而山東大學(xué)、東北石油大學(xué)等則將過控專業(yè)劃歸在機械學(xué)院,這和學(xué)校的定位有關(guān)。1998年開始,教育部根據(jù)發(fā)展要求將專業(yè)更名為過程裝備與控制工程,是充分考慮到自動化控制在化工過程中的應(yīng)用而更名的。
至此,過控專業(yè)主要研究加工制造流程性材料的由過程單元設(shè)備和機泵群通過管路、閥等連成的機電儀監(jiān)控一體化的連續(xù)性復(fù)雜系統(tǒng)的定位進一步明確。
作為一個綜合性的交叉專業(yè),這些特點決定了過控專業(yè)的課業(yè)負(fù)擔(dān)也是比較重的,比如我們要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、普通物理、普通化學(xué),有專業(yè)基礎(chǔ)的理論力學(xué)、材料力學(xué)、化工原理、機械設(shè)計、控制工程基礎(chǔ)等,也有專業(yè)核心的工程材料、過程裝備控制工程、化工流體機械、化工設(shè)備設(shè)計、現(xiàn)代化工設(shè)備制造技術(shù)和壓力容器安全管理以及許許多多的基礎(chǔ)課和專業(yè)實驗。
剛開始學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論課程時,是比較枯燥的,我也覺得毫無目的性,只是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)??墒请S著年級的增長和專業(yè)課程的學(xué)習(xí),我發(fā)現(xiàn)大多數(shù)公式的推導(dǎo)和應(yīng)用條件都與基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)和物理有關(guān),所以按部就班的學(xué)習(xí)是有必要的??偠灾?,我們既要學(xué)習(xí)機械工程類專業(yè)的知識,也要學(xué)習(xí)化學(xué)工程類專業(yè)的知識,還要學(xué)習(xí)本專業(yè)獨特的知識內(nèi)容。在這一過程中還要不自覺地學(xué)習(xí)和應(yīng)用自動化控制、焊接和防腐等專業(yè)的內(nèi)容。我們的確是走在一條交叉學(xué)科的康莊大道上。
學(xué)即有所用,正是因為過控專業(yè)的同學(xué)們掌握了許多方面的知識,所以我們有很多的用武之地。
許多年前。剛從蘇聯(lián)引進這一專業(yè)時,本專業(yè)畢業(yè)生們被企業(yè)戲稱為“萬金油”。這也從另一個側(cè)面說明了我們的應(yīng)用范圍之廣。在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中。不論發(fā)生什么條件的反應(yīng),設(shè)備都是首先要考慮的問題,沒有設(shè)備的支持,再好的工藝都是紙上談兵。
近些年來。實現(xiàn)大型煉油設(shè)備的設(shè)計、制造成為關(guān)鍵。農(nóng)業(yè)是一國之本。而化肥的生產(chǎn)過程與設(shè)備也是過控專業(yè)的重要研究方向。傳統(tǒng)的煤化工,新興的生物質(zhì)能、核能都對過程裝備與控制工程提出了更高的要求。
廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域決定了過控專業(yè)的良好就業(yè)情況。在最新出爐的《麥可思2012大學(xué)生就業(yè)藍(lán)皮書》中,我們過控專業(yè)的就業(yè)率高居前列。常見的石油、化工、冶金、重工、發(fā)電(火力發(fā)電/核電)、制藥、食品、橡膠制品等企業(yè),自然是一部分同學(xué)的好去處。而一些地區(qū)的特種設(shè)備檢驗所,管道運輸部門,設(shè)計院也需要過控專業(yè)的學(xué)生。在一些航天、海船等方面的科研院所也有我們過控學(xué)長學(xué)姐們的身影。就這樣,一批批的過控學(xué)子們斗志昂揚。去擁抱屬于他們自己也屬于過控專業(yè)的美好未來。
制藥工程專業(yè) 譚清杰
經(jīng)過了高考的洗禮,我們的人生又面臨著一個新的起點。我想,得知自己的高考成績后,大家會紛紛對報什么專業(yè),哪個專業(yè)好和學(xué)的專業(yè)畢業(yè)后如何就業(yè)等問題感到迷茫。接到錄取通知書后,我才得知自己被化工學(xué)院的制藥工程專業(yè)錄取。我當(dāng)時對制藥工程這個專業(yè)完全不知道。非常擔(dān)心以后學(xué)了這個專業(yè)怎么就業(yè),我自己能學(xué)會這些東西嗎。就這樣懷揣著這些疑問我上了大學(xué)。
我現(xiàn)在是一名大四學(xué)生。經(jīng)過這三年專業(yè)課的培養(yǎng),我從一個門外漢到變得非常喜愛我的專業(yè),以身為一名制藥人而驕傲。制藥工程專業(yè)是一個新型交叉學(xué)科,作為化工學(xué)院的制藥工程,我們專業(yè)偏向于工程,它是奠定在化學(xué)、藥學(xué)、生物技術(shù)和工程學(xué)基礎(chǔ)上的一門工程技術(shù)學(xué)科。制藥業(yè)并不是大家所理解的那樣研究藥物的藥理藥效,而是致力于解決藥品生產(chǎn)過程中的工程技術(shù)問題和實施藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GMP),實現(xiàn)藥品的規(guī)?;a(chǎn)和規(guī)范化管理。
剛開始步入大學(xué),我很不適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)模式,大學(xué)里很隨意,學(xué)習(xí)完全靠自己,我對要學(xué)習(xí)的專業(yè)也是一頭霧水,由于我們專業(yè)的特殊性,我們從大一開始就接觸雙語教學(xué)。我們所上的物理化學(xué)、化工流體流動與傳熱、化工傳質(zhì)與分離工程、藥物化學(xué)等課程都是雙語教學(xué),老師的PPT都是英文,這就要求我們學(xué)生課下多花時間復(fù)習(xí)老師課上所講的內(nèi)容。我們經(jīng)常是既買中文教材又買英文教材。兩份教材同時看有助于我們理解。
對所要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程。我在開始的時候也很頭疼,特別是高等數(shù)學(xué),它里面的概念和高中時所接觸的概念大相徑庭。我記得當(dāng)時我除了上課認(rèn)真聽老師所講的課,記好筆記,課下還經(jīng)常和老師、同學(xué)探討問題??傊?,對于大學(xué)的學(xué)習(xí)我們要有一顆不斷進取的心。對于自己不懂的問題,一定要自己積極主動去問老師、同學(xué),不要像高中那樣指望著老師主動給你講,畢竟大學(xué)里的老師都比較忙,還有自己的科研項目。
大一、大二階段,我們主要學(xué)習(xí)一些基礎(chǔ)課程,學(xué)習(xí)了許多關(guān)于化學(xué)方面的知識,如有機化學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)等,大三的時候我們開始涉及專業(yè)課。我們是一個以工程為主的專業(yè)。制藥工程設(shè)立在化工學(xué)院的目的就是要解決工程實際問題,不在于探究藥物在體內(nèi)的作用,而是要研究如何將藥品生產(chǎn)實現(xiàn)工業(yè)化,因此我們接觸到的專業(yè)課程是化工流體流動與傳熱、化工傳質(zhì)與分離工程、藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理工程、制藥分離工程、制藥工藝學(xué)、制藥設(shè)備與工程設(shè)計,這些課程都是與工程實際密切結(jié)合的。而我們知道實際藥廠的生產(chǎn)都是由一個個化工單元操作有機地結(jié)合在一起的,我們制藥工程是在傳統(tǒng)化工單元操作的基礎(chǔ)上發(fā)展深化的學(xué)科。
我們學(xué)校的制藥工程專業(yè)在本科生階段并不區(qū)分方向,在研究生階段分為化學(xué)制藥、生物制藥、中藥制藥以及藥物制劑方向。專業(yè)的就業(yè)情況也很樂觀。對于本科生而言,可以從事藥品檢測與分析方面的工作,也可以從事醫(yī)藥代表的工作。但是隨著社會的不斷發(fā)展,對于人才的要求不斷提高,以至于制藥專業(yè)在本科就業(yè)的人數(shù)并不多,大部分都選擇讀研繼續(xù)深造,還有少部分人選擇出國深造。以我們系為例,全系一共58人,每年大約能保研11人,而這58人中大約有4-5名同學(xué)選擇出國,工作同學(xué)大約有10個左右,剩下的同學(xué)就是考研。研究生畢業(yè)后是可以進入藥物研發(fā)部門、進入工程設(shè)計公司、從事藥品質(zhì)量保證等工作。
從茫然不知到投身制藥工程專業(yè),我覺得自己是一個幸運兒,從對制藥專業(yè)的一無所知到愛上這個專業(yè),我以身為一名制藥人而自豪!
問題1:報考化工類專業(yè)對身體有沒有要求?
答案:化工類專業(yè)對眼睛有一定的要求,色弱和色盲不能報考。因為化學(xué)做實驗時要經(jīng)常分辨試劑的顏色,以鑒定成分和純度。
問題2:化工類專業(yè)是否適合女生報考?
回答:一般的化工院系,男女比例差不多在2:1。當(dāng)然,在就業(yè)的時候,由于某些崗位的特殊要求,使男生的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于女生,導(dǎo)致女生在就業(yè)中產(chǎn)生一定的壓力,但也并不是太大的難題。
問題3:化工行業(yè)的就業(yè)環(huán)境據(jù)說比較差。而且不安全?
回答:近幾年化工行業(yè)的工作環(huán)境已經(jīng)得到了很大的改善。一方面是國家對企業(yè)的嚴(yán)格要求,凡是不達標(biāo)的企業(yè)實行一票否決:另外目前絕大多數(shù)企業(yè)從經(jīng)營的角度選擇新工藝,嚴(yán)格管理與控制。以達到最佳的經(jīng)濟效益和降低成本的目的。事實上,人們聽到的化工廠的危險事故,往往是由于違章操作導(dǎo)致的,如果完全按照規(guī)章制度來實施,事故發(fā)生的幾率很小。
研究生培養(yǎng)體系及課程內(nèi)容國際化全球經(jīng)濟的一體化發(fā)展使各領(lǐng)域?qū)τ诟邔哟稳瞬诺囊蕾嚦潭仍絹碓礁撸瞬诺母偁幨歉鲊偁幾罴ち业慕裹c。我們必須使我們的課程國際化,不僅包括數(shù)學(xué)和科學(xué)的學(xué)習(xí),還有包括跨文化交流。我們必須把我們的學(xué)生塑造成創(chuàng)業(yè)者,以及具有國際精神的冒險家。面對這樣的趨勢,培養(yǎng)體系及課程內(nèi)容若不能做到緊跟科技前沿盡快與國際接軌,國際化高級人才的培養(yǎng)將是空談。
研究生教育主體的國際化加入世貿(mào)后,國家在留學(xué)生派出方面也在不斷加大推動力度。但在國外留學(xué)生方面,相對忽略質(zhì)量的保證,近年來在一些學(xué)科專業(yè)也開始招收并擴大外國留學(xué)研究生的規(guī)模,但基本來自亞非地區(qū),生源總體情況不太理想,其規(guī)模及輻射的領(lǐng)域有待提高。師資方面,師資力量的國際化成為了各高校研究生培養(yǎng)國際化的制約難題之一。如何以更優(yōu)厚的條件,吸引那些有教學(xué)經(jīng)驗的、在國外擔(dān)任教師的人才回來,吸引那些在國外跨國公司、商業(yè)銀行、保險公司、政府及其他社會部門有實踐經(jīng)驗的人才來做兼職教授,是高校國際化發(fā)展進程中十分關(guān)鍵的一環(huán)。
研究生教育方法的國際化西方大學(xué)育人模式的核心是“LiberalArtsEducation”。這種教育是學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下,自己主動建構(gòu)適合自己的課程體系的過程,是拓展人心智的教育,它特別注重學(xué)術(shù)自由,以學(xué)生興趣為導(dǎo)向,培養(yǎng)學(xué)生好奇心和批判精神,使學(xué)生逐步做到觸類旁通。研究生階段如何克服學(xué)生通識教育方面的缺陷,如何鼓勵各課題組、各研究方向、各學(xué)科的多維度碰撞,拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力,是研究生教育需重視的問題。
“本土國際化教育”的改革實踐與探索如何在目前的有限的條件下,為學(xué)生創(chuàng)造國際化的教育氛圍,同時借鑒德國、美國、俄羅斯及日本的國際化教育之路,在吸取歐洲及世界經(jīng)驗的基礎(chǔ)上與本國情況緊密結(jié)合,讓學(xué)生未出國門就能得到國際化的培養(yǎng),相對而言更具有現(xiàn)實的意義。
教學(xué)培養(yǎng)方案的國際化改革我院在2000年實行了化學(xué)工程與技術(shù)一級學(xué)科管理與培養(yǎng)模式,2010年參照國外高水平大學(xué)的課程體系,結(jié)合自身特色,制定了國際化研究生培養(yǎng)方案。新方案培養(yǎng)目標(biāo)明確,知識體系結(jié)構(gòu)合理,并重點加強實踐環(huán)節(jié)。相關(guān)學(xué)位課、專業(yè)課也盡量參照國外高水平學(xué)科的課程體系。如:由學(xué)院統(tǒng)一規(guī)劃,在化學(xué)工程與技術(shù)一級學(xué)科中開設(shè)《化工進展》(學(xué)位課),由每位導(dǎo)師輪流開講座;學(xué)院統(tǒng)一討論每個專業(yè)的學(xué)位課后,對每個專業(yè)的選修課,不分專業(yè)設(shè)置;建立研究生課程體系,經(jīng)過學(xué)院討論通過的課程都進入學(xué)院研究生課程庫,選修課在該庫內(nèi)選擇都有效。同時積極開展研究生課程雙語和英語教學(xué)。我院具有海外經(jīng)歷的教師比例逐年上升,2000年至2011年間新引進的教師中有52名教師具有海外留學(xué)或研究生經(jīng)歷。這些新引進的教師在研究生國際化培養(yǎng)中承擔(dān)了57門課程,雙語教學(xué)目前占有30%學(xué)時,不僅提高了研究生的專業(yè)外語水平,同時把國際上的最新科研成果及時地融入到教學(xué)內(nèi)容中。實踐證明,開展研究生雙語教學(xué)更有利于培養(yǎng)出高素質(zhì)的復(fù)合型人才。
專業(yè)課程的國際化調(diào)整我院注重重點課程內(nèi)容的國際化建設(shè)與實踐。如《化學(xué)反應(yīng)工程(二)》作為化學(xué)工程學(xué)科的經(jīng)典課程,隨著相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的日新月異,目前還缺乏一本能夠完整體現(xiàn)課程所涵蓋內(nèi)容并與國際相關(guān)技術(shù)接軌的講義或教材。我院結(jié)合國內(nèi)外最新技術(shù),改革課程內(nèi)容,通過的講義已經(jīng)作為第5章《工業(yè)催化的過程工程》,出版于“研究生教育創(chuàng)新工程”化工類研究生教學(xué)用書《工業(yè)催化劑設(shè)計與開發(fā)》中。聘請境外大學(xué)教授講授課程,如聘請香港科技大學(xué)化學(xué)工程系余寶樂教授全英文講授《環(huán)境功能材料及其表征技術(shù)》等。一方面以多元文化開闊學(xué)生國際化視野,培養(yǎng)批判分析能力。同時以國際領(lǐng)先的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法作為學(xué)院青年教師觀摩學(xué)習(xí)的對象,提升我院教師教學(xué)能力。目前我院共有在學(xué)術(shù)領(lǐng)域享有盛譽的客座教授13名,不僅為我院師生帶來了國際上的先進知識,也為我院的發(fā)展提供了建設(shè)性意見。與跨國企業(yè)合作,共同開發(fā)課程。“有國際視野和國際交往能力的專門人才”培養(yǎng)離不開社會企業(yè)的密切聯(lián)系,這幾年來通過努力,與法國道達爾集團等6家世界500百強企業(yè)建立不同類型的合作關(guān)系。并不斷深化,共同開發(fā)“道達爾國際化課程”,邀請其工程師、總裁、銷售總監(jiān)等來學(xué)院講課,采用全英文授課形式,為學(xué)生開設(shè)了《供應(yīng)鏈優(yōu)化》、《安全生產(chǎn)管理》、《公司價值文化管理》、《銷售與渠道管理》等為期5~50學(xué)時不等的課程。目前已擬訂了5年授課計劃,每學(xué)期開辦一期。目前我院正積極拓展與跨國公司及其他社會部門實踐經(jīng)驗豐富的人才聯(lián)系,準(zhǔn)備聘請他們?yōu)榧媛毥淌冢孕F舐?lián)合開發(fā)課程作為推動高校教育國際化、實踐化的另一動力。
推動國際合作與交流我院積極與國外高校及科研機構(gòu)實行多種形式的聯(lián)合培養(yǎng)。作為國家公派研究生項目的補充,我院以國際合作項目、在讀研究生赴外合作院校攻讀雙碩士學(xué)位、暑期學(xué)習(xí)、出國留學(xué)及聯(lián)合培養(yǎng)積極拓展海外大學(xué)的合作,如芬蘭Lap-peenranta理工大學(xué)、瑞典Malardalen大學(xué)等,2006年后每年都有交換生派出。多次舉辦國際性學(xué)術(shù)研討會,如第一屆綠色化工產(chǎn)品和過程工程國際研討會,大會邀請多位院士做大會報告,并有來自美國、加拿大、英國、德國、日本等國家和地區(qū)的專家和代表約400人參加,探討開展本領(lǐng)域國際合作的機會和前景。還有首屆中法綠色化學(xué)研討會,第四屆海峽兩岸化學(xué)工程暨產(chǎn)品工程學(xué)術(shù)合作座談會等,同時鼓勵教師、學(xué)生參加國際學(xué)術(shù)會議,提高了我院教師的科研及教學(xué)能力,給研究生培養(yǎng)帶來了新鮮的氣息。邀請國際學(xué)術(shù)界知名人士來校做報告會,開展合作研究。近兩年來自英國利茲大學(xué)、法國國家太陽能研究院、英國皇家化學(xué)會、伯明翰大學(xué)、加拿大滑鐵盧大學(xué)、牛津大學(xué)等專家舉辦的學(xué)科前沿講座已成為我院的例行活動,平均兩周不到就有一位境外專家的報告,已形成了制度化的工作安排,使我院研究生不出國門也可以接觸到國外學(xué)術(shù)前沿信息。
改革教學(xué)方法,引入國外的教學(xué)模式為了培養(yǎng)學(xué)生好奇心和科學(xué)探索精神,提升研究生綜合素質(zhì),我院構(gòu)建了課內(nèi)與課外、校內(nèi)與校外、國內(nèi)與國外“三結(jié)合”的實踐教育平臺。在課內(nèi)教學(xué)方法方面,鼓勵教師的教學(xué)方式由傳統(tǒng)的知識傳授型轉(zhuǎn)變?yōu)橹R、能力和人格聯(lián)合發(fā)展的綜合素質(zhì)能力教學(xué),如通過專題調(diào)研環(huán)節(jié)增加學(xué)生的主動性,將課程部分內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪W(xué)生講述,教師進行評述的師生互動方式。目前課堂討論教學(xué)已達到30%的學(xué)時,以學(xué)生為主體的課堂,學(xué)習(xí)氣氛十分活躍。還有借助學(xué)生喜歡的形式來開展教學(xué),如開發(fā)完成了10個現(xiàn)代儀器分析實驗仿真課件,調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。#p#分頁標(biāo)題#e#
配套教學(xué)設(shè)施,參考國外高校,以化工創(chuàng)新平臺開放共享教學(xué)環(huán)節(jié)。一方面開設(shè)“現(xiàn)代化學(xué)化工分析方法與實驗技術(shù)”公共實驗課程,讓學(xué)生掌握現(xiàn)代先進的分析儀器和大型設(shè)備的使用與操作,提高學(xué)生的科研實驗技能。管理上則由研究生制定相關(guān)制度,負(fù)責(zé)管理。對研究生全天候開放,以面向課題、面向問題學(xué)習(xí)的方式開展實驗,提高了實踐管理能力。以全國高校環(huán)??萍紕?chuàng)意設(shè)計大賽提高學(xué)生創(chuàng)新能力。大賽由中華環(huán)保聯(lián)合會、廣東省環(huán)境保護廳、華南理工大學(xué)、廣東省吳小蘭慈善基金會共同主辦,目前已開展兩屆,最近一屆比賽共吸引來自全國49所“985”、“211”高校、473支隊伍3898人報名參賽,各參賽隊圍繞“環(huán)保”和“節(jié)能”兩大主題,開展了一系列的科研探索及創(chuàng)意發(fā)明設(shè)計。大賽為廣大研究生提供了一個拓展國際化眼光的競技平臺,他們結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識,開展在建筑、交通、環(huán)境、化學(xué)、化工、礦業(yè)、物流等各領(lǐng)域提高能效,推動節(jié)能減排、低碳生活的科研探索、創(chuàng)意發(fā)明設(shè)計等有實成果的實踐活動,加上來自UniversityofWisconsin-Madison等境外高校的學(xué)生代表的分享,學(xué)生們通過論壇了解了國內(nèi)外相關(guān)的新技術(shù)和新方法。各參賽隊伍大膽新奇的創(chuàng)意和在環(huán)境保護科技道路上的求索精神讓人們看到了傳播綠色文明、網(wǎng)聚綠色科技的與國際環(huán)保趨勢相一致的精神。
關(guān)鍵詞:稀土化學(xué);進展
面對將我國稀土資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢這一重大挑戰(zhàn)稀土化學(xué)以其豐碩成果迎來了共和國50年華誕。本文重點介紹稀土化學(xué)近20年的概況。
1 稀土固體化學(xué)
稀土元素被譽為新材料的寶庫。我國稀土材料研究取得了重大進展并促進了稀土固體化學(xué)向高層次發(fā)展。
1.1稀土固體發(fā)光
在固體發(fā)光化合物制備上除采用一般的高溫固相反應(yīng)法外許多新的方法如沉淀法、水熱法、水解法、燃燒法、微波法也開始應(yīng)用。特別是能在溫和條件下合成發(fā)光化合物的溶膠-凝膠法、低溫固相反應(yīng)法得到深入研究與廣泛的應(yīng)用。采用不等價取代法利用帶電子的缺陷作還原劑在空氣中合成了低價稀土摻雜的硼酸鹽如摻入Eu2+、Sm2+和Yb2+的SrB4O7等并總結(jié)出某些重要的規(guī)律。
1.2稀土磁性材料
稀土材料的另一個突出領(lǐng)域是稀土磁性材料。稀土永磁材料已從第一代SmCo5經(jīng)過第二代Sm2Co17發(fā)展到第三代NdFeB。目前我國NdFeB的產(chǎn)量已達數(shù)千噸居世界前列其質(zhì)量正在進一步提高。值得重視的是在大量仿制的基礎(chǔ)上已有一些具有我國知識產(chǎn)權(quán)的新材料。在對第四代稀土永磁材料Sm2Fe17Nx的研究中成功地將N引入到ThMn12型結(jié)構(gòu)的稀土-鐵金屬間化合物中制得高永磁性能的新化合物并獲得專利。在此基礎(chǔ)上又發(fā)現(xiàn)新組份化合物如RE2Fe17Ti等。采用軟化學(xué)合成一系列稀土-過渡金屬間化合物制備出結(jié)構(gòu)和形態(tài)適宜的合金粉末。采用新的共沉淀-還原-擴散的方法制備出NdFeB永磁合金突破NdFeB制備領(lǐng)域中的專利限制可能成為我國NdFeB生產(chǎn)的新工藝。
1.3稀土電性
在高溫超導(dǎo)體研究中我國科學(xué)家也作出過重要的貢獻。稀土高溫超導(dǎo)體的出現(xiàn)不僅是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要突破而且推動了無機固體化學(xué)的發(fā)展。合成了300多種不同組成的稀土與Ti、In、Sn和過渡金屬的復(fù)合氧化物、復(fù)合硫化物、復(fù)合氟化物和稀土磷化物??偨Y(jié)了電子輸運通道、電子構(gòu)型、自旋狀態(tài)與原子簇對稀土化合物電性的影響。并在此規(guī)律的指導(dǎo)下成功地設(shè)計合成了大量的金屬性導(dǎo)電的化合物、半導(dǎo)體化合物和絕緣體。合成了具有光生伏特效應(yīng)的新型稀土光電材料。在稀土貯氫合金LaNi5等方面開展了大量的工作稀土貯氫材料年生產(chǎn)能力已達2000噸左右并已用于高性能電池。
2 稀土生物無機化學(xué)
我國稀土生物無機化學(xué)的研究具有明確的應(yīng)用背景?,F(xiàn)僅擇其主要進展簡述如下。
2.1稀土與動物體內(nèi)配體的作用
報道較多的是稀土與各種氨基酸的絡(luò)合行為相平衡及其晶體結(jié)構(gòu)曾總結(jié)了這類配合物的結(jié)構(gòu)特點。稀土與維生素、多肽及檸檬酸等配合物亦已有報道。關(guān)于稀土與體內(nèi)大分子的作用已證明稀土能與血紅蛋白結(jié)合引起血紅蛋白氧親和力改變。在動物實驗中觀察到稀土可使血紅素Fe(II)氧化成Fe(III)。稀土與牛血清白蛋白及人血清白蛋白作用的研究亦已有報道。銪(III)與脫鐵鐵蛋白的作用的研究指出銪(III)通過占據(jù)馬脾脫鐵鐵蛋白(II)結(jié)合部位而使其對鐵(II)吸收的初始階段受到抑制。還研究了稀土離子與人血清脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白及伴清蛋白等的作用。
2.2稀土對細(xì)胞的跨膜行為
稀土能否通過細(xì)胞膜的問題長期以來存在著不同的認(rèn)識。有報道認(rèn)為稀土進入肝細(xì)胞是以胞吞小泡方式攝入的。對紅細(xì)胞的實驗證明稀土絡(luò)陰離子經(jīng)陰離子通道進入稀土陽離子通過打洞增加膜通透性實現(xiàn)自推動轉(zhuǎn)運。用激光共聚集顯微法加光切技術(shù)等推定了跨膜過程中的動態(tài)變化提出稀土在各個部位的不同結(jié)合態(tài)間的分布。低劑量長時間經(jīng)消化道給予稀土稀土能進入血流和血細(xì)胞。稀土對Myeloma的跨膜行為研究指出當(dāng)濃度低于1mmolPL時并不能通過細(xì)胞膜而稀土濃度增大細(xì)胞膜受到損壞。Y3+對大鼠嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞的跨膜行為特點是在靜息條件下Y3+不能跨越細(xì)胞膜但可經(jīng)Na+/Y3+交換機制過膜而進入細(xì)胞內(nèi)。給兔注射不同劑量的稀土后經(jīng)不同時間取血用ICP-MS及NMR均未發(fā)現(xiàn)稀土進入紅細(xì)胞膜??傊⊥岭x子及其化合物的跨膜行為復(fù)雜由于實驗條件、方法及細(xì)胞種類的不同而具有一定的差異因而其跨膜行為及其機理仍需要深入研究。
2.3稀土對不同生物效應(yīng)的影響
稀土元素進入體內(nèi)后隨劑量變化對許多生物效應(yīng)均產(chǎn)生影響。早在1990年我國科學(xué)工作者已報道了稀土對內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響。最近又報道了稀土對肝細(xì)胞環(huán)核苷酸的影響、大白鼠心肌動作電位以及對大鼠內(nèi)臟組織、大腦、肌肉NO及NOS活性的影響等。
3 稀土萃取化學(xué)
50年來我國萃取化學(xué)取得了重大進展。稀土分離技術(shù)具有國際先進水平有的處于國際領(lǐng)先行列。
3.1萃取劑及其結(jié)構(gòu)與萃取性能關(guān)系
合成了大量具有我國資源特點的萃取劑其中有一些已用于稀土分離工藝。提出了分離稀土常用的萃取劑其烷基膦酸單烷基酯的烷基結(jié)構(gòu)對其萃取稀土的行為有顯著影響通常在磷原子C位具有取代基烷基的萃取劑分離稀土的性能良好。開展了HMO法對各種萃取劑的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究并采用分子力學(xué)及量化方法研究了一系列酸性磷(膦)酸萃取劑的空間結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)特征。
3.2萃取動力學(xué)
稀土萃取動力學(xué)與傳質(zhì)機理研究表明P507從不同無機酸介質(zhì)中萃取稀土(?)的平衡時間按下列次序增加:HNO3
3.3串級萃取理論
我國學(xué)者在串級萃取理論研究中作出了較大的貢獻。在單組份串級萃取動態(tài)平衡的數(shù)學(xué)模擬和計算程序的基礎(chǔ)上研究了兩組份和多組份串級萃取體系的動態(tài)過程。運用計算機技術(shù)設(shè)計和編制了一系列兩組份和多組份串級萃取分離體系靜態(tài)設(shè)計和動態(tài)計算程序一步放大到實際生產(chǎn)規(guī)模。借鑒同位素分離中的回流萃取操作概念對回流萃取技術(shù)在稀土分離生產(chǎn)中的應(yīng)用進行了理論研究和計算機模擬驗證提出了適合稀土萃取分離的全回流y單回流y大回流y正常操作的新啟動模式。針對稀土分離工業(yè)中廣泛采用的串級萃取體系提出了新的稀土串級萃取動態(tài)仿真模型。串級萃取理論的研究成果已用于稀土萃取分離。
參考文獻:
[1]倪嘉纘洪廣言.稀土新材料及新流程進展.北京:科學(xué)出版社1998.
[2]倪嘉纘.稀土生物無機化學(xué).北京:科學(xué)出版社1995.
追夢――各具魅力的研究院校
幾十年來,為了人類醫(yī)療水平的提高,生物醫(yī)學(xué)工程的追夢人堅定地做項目、搞科研,研發(fā)出一個個新的醫(yī)療技術(shù),更培養(yǎng)了一代代的生物醫(yī)學(xué)人才。國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程院校就是這樣一個群體,從最初建立院系學(xué)科到分專業(yè)發(fā)展科研,再到如今培育人才做實際項目,每一步都走得精彩。
重點名校
清華大學(xué)
作為國內(nèi)首屈一指的理工科高校,清華大學(xué)的教學(xué)科研資源得天獨厚,生物醫(yī)學(xué)工程系也不例外。該系強大的師資力量不可小覷,教授就包括院士、“長江學(xué)者”特聘教授、美國電氣和電子工程師協(xié)會院士、美國醫(yī)學(xué)和生物工程研究院院士。另一方面,清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系硬件設(shè)施優(yōu)越。院系所在的醫(yī)學(xué)科學(xué)樓擁有7個科研實驗室和4個教學(xué)實驗室,各實驗室設(shè)施齊全,更引進了世界最先進的設(shè)備供師生研究所用。
清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科自創(chuàng)立以來,在醫(yī)學(xué)信號處理、生理系統(tǒng)建模仿真、超聲成像等領(lǐng)域進行了長期系統(tǒng)地研究,在生物芯片、生物信息學(xué)、神經(jīng)工程、分子影像等新興方向有明顯特色。畢業(yè)生中既有國際知名大學(xué)的教授,也有國內(nèi)醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人物,更多的是國內(nèi)教學(xué)、科研、國防及產(chǎn)業(yè)方面的優(yōu)秀人才。
清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)每年的碩士研究生總數(shù)在30人以內(nèi),具體到校內(nèi)校外是1∶1的比例,考研招生的人數(shù)大概在15人左右。
上海交通大學(xué)
上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)創(chuàng)建于1979 年,同樣是我國最早建立生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的院校之一。正如“早起的鳥兒有蟲吃”,上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程起步早,發(fā)展也較為成熟。2011年,上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院成立,旨在對接國家重大需求及臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展需要,重點建設(shè)生物醫(yī)學(xué)儀器、神經(jīng)科學(xué)工程、醫(yī)學(xué)影像信息、生物納米材料4個學(xué)科領(lǐng)域,致力于培養(yǎng)具有國際競爭力的生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域高端研發(fā)人才。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院實施精英式教育,從一年級開始就實行導(dǎo)師制,進行全方位的導(dǎo)航。學(xué)生入校后,一、二年級夯實數(shù)理生基礎(chǔ)及專業(yè)基礎(chǔ);三、四年級根據(jù)領(lǐng)域方向興趣,在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,拓展知識,提升創(chuàng)新能力和實踐能力。這一教育方式讓該學(xué)科的畢業(yè)生更出類拔萃。
2010年上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名
人數(shù) 錄取人數(shù) 報錄比
生物學(xué) 319 53 6.18∶1
化學(xué)工程與技術(shù) 43 9 4.78∶1
生物醫(yī)學(xué)工程(83100) 95 30 3.17∶1
生物醫(yī)學(xué)工程(430131) 8 21(含推免) 未知
生物工程 7 4 1.75∶1
西安交通大學(xué)
西安交通大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程在業(yè)內(nèi)聲名遠(yuǎn)揚。2000年,在原西安交通大學(xué)、西安醫(yī)科大學(xué)、陜西財經(jīng)學(xué)院三校合并及學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)上,生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院成立。該院下設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程系、生物科學(xué)與工程系兩個系,設(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程研究所、生物醫(yī)學(xué)分析技術(shù)與儀器研究所、分子遺傳學(xué)研究所、癌癥研究所、生物醫(yī)學(xué)工程與儀器研究所、線粒體生物醫(yī)學(xué)研究所六個研究所。依托學(xué)校的整體實力,學(xué)院還設(shè)有現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子技術(shù)及儀器國家專業(yè)實驗室、生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部重點實驗室、生物醫(yī)學(xué)工程陜西省重點實驗室三個重點實驗室。2011年西安交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程招收學(xué)術(shù)型碩士研究生50人,全日制專業(yè)學(xué)位研究生20人。
復(fù)旦大學(xué)
復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院創(chuàng)立于1986年,是我國最早在大學(xué)中成立的生命科學(xué)學(xué)院,也是國家生命科學(xué)和生物技術(shù)人才培養(yǎng)基地。生命科學(xué)學(xué)院由生態(tài)與進化生物學(xué)系、微生物學(xué)和微生物工程系、遺傳學(xué)和遺傳工程系、生理學(xué)和生物物理學(xué)系、生物化學(xué)系五個系級單位組成,擁有遺傳工程國家重點實驗室、生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室、現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點實驗室三個國家和教育部重點實驗室,以及遺傳學(xué)研究所、發(fā)育生物學(xué)研究所、植物科學(xué)研究所、生物多樣性科學(xué)研究所、進化生物學(xué)研究中心等七個研究機構(gòu)。學(xué)院以科學(xué)研究為主導(dǎo),以爭取國家級重大項目為抓手,力爭在科研成果、科技產(chǎn)業(yè)化等方面實現(xiàn)快速發(fā)展。
2010年復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名人數(shù) 錄取人數(shù) 報錄比
生態(tài)與進化生物學(xué) 18 6 3∶1
微生物學(xué)和微生物工程 49 11 4.45∶1
遺傳學(xué) 90 42 2.14∶1
生理學(xué)和生物物理 8 5 1.6∶1
生物化學(xué) 128 48 2.67∶1
實力院校
浙江大學(xué)
1977年浙江大學(xué)科儀系設(shè)立國內(nèi)第一個生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè),并相繼建成我國生物醫(yī)學(xué)工程第一個碩士學(xué)位授予點、第一個博士學(xué)位授予點和第一個博士后科研流動站,現(xiàn)隸屬浙江大學(xué)信息學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院。其生物工程系在我國生物醫(yī)學(xué)工程業(yè)內(nèi)享有“黃埔軍?!钡拿雷u。學(xué)院建有生物傳感技術(shù)國家專業(yè)實驗室、生物醫(yī)學(xué)工程教育部重點實驗室等學(xué)術(shù)研究機構(gòu)。學(xué)院與國際一流大學(xué)及科研機構(gòu)的交流和合作廣泛,多次舉辦高質(zhì)量的國際學(xué)術(shù)會議。作為實力派院校之一,學(xué)院辦學(xué)條件優(yōu)越,科研實力強勁,現(xiàn)有科研實驗用房6千多平方米,歷年來先后獲得國家級和省部級科技進步獎30余項,多項科研成果居國內(nèi)外領(lǐng)先地位。
學(xué)院碩士招生按生物醫(yī)學(xué)信息處理、醫(yī)學(xué)成像與圖像處理、醫(yī)學(xué)儀器、生物傳感技術(shù)、定量與系統(tǒng)生理等方向進行,按下表中的小專業(yè)錄取。其中免試研究生比例約50%。
2010年浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名
人數(shù) 錄取
人數(shù) 推免人數(shù)
電子信息技術(shù)及儀器 110 24 未知
生物醫(yī)學(xué)工程(083100) 86 46 未知
儀器儀表工程 1 6 5
生物醫(yī)學(xué)工程(430131) 6 14 8
東南大學(xué)
作為國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)行業(yè)的佼佼者,東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院以強大的實驗平臺和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度見長。該學(xué)科設(shè)有生物電子學(xué)國家重點實驗室、江蘇省生物材料與器件重點實驗室。另外,在蘇州、無錫等地開設(shè)科研基地,給學(xué)生提供了優(yōu)良的實踐平臺,更方便學(xué)院與校外公司合作。在教學(xué)治學(xué)方面,全院師生在韋鈺院士的帶領(lǐng)下,在追求知識和理想中求實進取,勇于創(chuàng)新,創(chuàng)造了很多卓越的科研成果。
依托強大的學(xué)科優(yōu)勢,生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院學(xué)生學(xué)術(shù)思想活躍,專業(yè)基礎(chǔ)扎實,具有較強的創(chuàng)新意識,大受用人單位歡迎。畢業(yè)生可到生物醫(yī)學(xué)工程和電子信息工程領(lǐng)域的企業(yè)、高校、科研院所、醫(yī)院等單位從事研究、設(shè)計、管理等方面的工作。
在考研招生時,學(xué)科分兩個方向來錄取。對于初試,考卷一般都不會設(shè)置太難,主要是對基礎(chǔ)知識部分的考查。
2010年東南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名人數(shù) 錄取人數(shù) 推免人數(shù)
生物物理學(xué) 15 4 0
生物醫(yī)學(xué)工程 106 61 13
華中科技大學(xué)
華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院擁有生物醫(yī)學(xué)工程和生物物理學(xué)兩個國家重點學(xué)科。學(xué)院科研實力雄厚,依托學(xué)院建立的科研基地包括:國家納米藥物工程技術(shù)中心、科技部基因工程“國際科技合作基地”、武漢國家生物產(chǎn)業(yè)基地、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)教育部重點實驗室、中英基因工程和基因組學(xué)聯(lián)合實驗室、中德馬普生物物理與生物化學(xué)合作實驗室等。近三年承擔(dān)國家和省(市)研究課題234 項,其中國家自然科學(xué)基金108項,獲得省部級以上獎勵5項,獲得授權(quán)發(fā)明專利23 項,發(fā)表SCI收錄論文418篇。
學(xué)院研究方向包括醫(yī)學(xué)圖像處理與分析、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)與應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理、納米生物光子學(xué)與生物傳感技術(shù)、人工器官等。近兩年的考研報錄情況未公開,但歷年報考人數(shù)一直在全國高校內(nèi)居多。
逐夢――與時俱進的研究分支
近年來,隨著生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展,生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)也日趨成熟,各分支方向的發(fā)展也日益明晰。那么,經(jīng)過幾十年的科學(xué)探索與研究,生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展現(xiàn)狀如何?生物醫(yī)學(xué)工程研究包括生物力學(xué)、人工器官、生物醫(yī)學(xué)信號檢測處理、生物醫(yī)學(xué)儀器、生物醫(yī)學(xué)成像、生物醫(yī)學(xué)超聲、生物材料與微納米生物技術(shù)、分子電子學(xué)以及遠(yuǎn)程醫(yī)療與社區(qū)保健工程等分支?,F(xiàn)今,各分支的發(fā)展與研究進行得如火如荼,研制出一系列輔助醫(yī)療儀器與關(guān)鍵技術(shù),并在人類醫(yī)療診斷中發(fā)揮了很大作用。一般來說,我們可以將這些分支簡分為四個方向:醫(yī)學(xué)影像學(xué)、醫(yī)學(xué)信息工程、醫(yī)學(xué)儀器和分子生物學(xué)。
那么,對生物醫(yī)學(xué)工程懷有憧憬的你,應(yīng)該如何選擇自己的努力方向呢?古人云:“知己知彼,百戰(zhàn)不殆?!蔽覀冃枰私馍镝t(yī)學(xué)工程,明白自己對哪方面感興趣。
醫(yī)學(xué)影像學(xué)
影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要、發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。20世紀(jì)50年代x光透視和攝片是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法,而由于X線、CT技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,影像學(xué)診斷水平發(fā)生了飛躍,極大提高了臨床診斷水平。核磁共振計算機斷層成像系統(tǒng),不僅可分辨病理解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化,還能做到早期識別組織生化功能變化的信息,有利于臨床早期診斷。醫(yī)學(xué)影像學(xué)由此而生。
不同于醫(yī)學(xué)專業(yè)的影像學(xué)注重使用影像來診斷病情,生物醫(yī)學(xué)工程醫(yī)學(xué)影像學(xué)注重研究如何給醫(yī)生提供更好的圖像信息,如何將人體成像的信息更加可視化。近年來,各相關(guān)研究機構(gòu)研發(fā)了許多新型的醫(yī)學(xué)影像技術(shù),包括人體各大臟器、血液乃至皮膚的成像技術(shù),提取出更加有效的醫(yī)學(xué)特征輔助醫(yī)生治療。
醫(yī)學(xué)影像的研究對于研究人員的計算機水平有很高的要求,如在本科階段學(xué)習(xí)的matlab/c++等軟件是較為常用的編程軟件。該方向研究生階段的學(xué)習(xí)科目有《醫(yī)學(xué)影像學(xué)》《多維信號處理與分析》《信號處理的小波變換》等,主要介紹醫(yī)學(xué)成像的基本原理與關(guān)鍵技術(shù),是本科階段《大學(xué)物理》《高等數(shù)學(xué)》《數(shù)字信號處理》等課程的深度延續(xù)。
這一方向的研究在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)中較為普遍,很多大學(xué)都開設(shè)相應(yīng)的課程或?qū)嶒炇?。由于各院校發(fā)展情況不同,研究方向的名稱也略有不同,感興趣的考生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源加深了解。典型的院校有:清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、東南大學(xué)等。
醫(yī)學(xué)信息工程
醫(yī)學(xué)信息工程研究方向包括神經(jīng)功能工程、生物醫(yī)學(xué)信號的檢測與處理、生物信息獲取以及傳感生物信息系統(tǒng)和應(yīng)用等分支。其主要工作目標(biāo)一方面是為神經(jīng)科學(xué)研究建立交叉的技術(shù)平臺,另一方面是為臨床神經(jīng)疾病的診斷和治療提供新的解決方案。生物醫(yī)學(xué)信號是人體生命信息的集中體現(xiàn),是窺視生命現(xiàn)象的一個窗口。通過檢測心電、腦電、肌電和細(xì)胞電活動、體溫、血壓、呼吸、心音、肌肉收縮等生物信號,提供給醫(yī)生最好的診療信息。
該方向研究生階段的課程設(shè)置主要包括《電路》《信號與系統(tǒng)》《數(shù)字信號處理》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《生物系統(tǒng)及建模》《生物醫(yī)學(xué)模式識別》等。各院校的課程設(shè)置基本相同,或者是相關(guān)課程的拓展。同樣,該方向?qū)W(xué)生的計算機編程能力有一定要求,在學(xué)習(xí)或?qū)嶒炛行枰炀殤?yīng)用計算機處理實驗數(shù)據(jù)。畢業(yè)生的就業(yè)去向主要是電子信息和醫(yī)學(xué)信息類的科研院所、醫(yī)藥衛(wèi)生單位、生物醫(yī)學(xué)電子信息企業(yè)等,從事科研、開發(fā)、應(yīng)用設(shè)計制造及設(shè)備管理等方面的工作。國內(nèi)開設(shè)該方向的院校有:四川大學(xué)、電子科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)等。
醫(yī)學(xué)儀器
醫(yī)學(xué)電子儀器是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的一個重要分支。19世紀(jì)末20世紀(jì)初,人類研制成功的各種治療儀器大量進入臨床,最具代表意義的有可植入式心臟起搏器、高頻電刀、激光刀等。伴隨微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,各種物理治療類儀器發(fā)揮了越來越顯著的作用。目前的研究課題包括:面向腫瘤診斷治療的新型設(shè)備的研究開發(fā)、基于物理方法的熱治療技術(shù)、大功率驅(qū)動技術(shù)及醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計與制造、面向家庭和社區(qū)醫(yī)療的數(shù)字化儀器的研發(fā)等方面。
該方向研究生階段的課程主要有《智能儀器設(shè)計》《高級醫(yī)療儀器》《醫(yī)學(xué)儀器原理》等,是本科階段《微機原理與接口技術(shù)》《傳感器技術(shù)》《信號處理技術(shù)》等課程的延續(xù)。國內(nèi)開設(shè)該方向的院校有:上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、四川大學(xué)等。
分子生物學(xué)
分子生物學(xué)是以分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學(xué)科,它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細(xì)胞信息傳遞中的作用為研究對象,是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快,并正在與其他學(xué)科廣泛交叉和滲透的重要前沿領(lǐng)域。由于分子生物學(xué)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程中人工關(guān)節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床上得到應(yīng)用,使千千萬萬的患者恢復(fù)了健康。隨著社會多樣性發(fā)展,市場需求的不斷變化,該方向也會研發(fā)出新的生物能源、保健、護理產(chǎn)品,甚至是化妝品相關(guān)的技術(shù)。