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关键词： 有机化学   食品   欠发达   课堂教学  

摘要： 有机化学是食品类专业的基础课程,对后续课程的学习有很重要的支撑作用。本文以我校实际出发,结合人才培养目标从教学内容、教学方法等方面进行了探讨

关键词： 思政建设   微课   有机化学  

摘要： 在二十一世纪互联网时代的推动下,大学生的思想政治教育受到了愈来愈多的关注,现已成为高等教育的重要任务。所以高校教师在传授专业知识的同时,有必要开展思想政治教育,提升大学生的专业素养。结合高等学校专业课程思政建设所面临的问题以及进行思政建设的意义,以《微课辅助新能源科学与工程专业基础课程教学改革的研究》为例,谈论了专业课课程思政建设的几个对策。通过微课辅助有机化学理论教学、微课辅助有机化学实验教学、微课辅助提高学生学习有机化学的主动性、微课辅助学生应用有机化学理论联系实际四个方面对教学目标进行修订,旨在形成学生正确的价值观;计划以网络技术为突破口,构建课内课外、线上线下、抽象与具体相融合的学习机制,革新教学内容形成课程教学"大思政"的新格局。

关键词： 轻循环油   三甲基萘   连续精馏   连续侧线精馏   萃取精馏   Aspen Plus模拟  

摘要： 三甲基萘为轻循环油(LCO)中一种重要的芳烃化合物,可作为医药和表面活性剂的原料等。因其拥有很高的市场价值,提出了从LCO中提取三甲基萘的研究目标,旨在得到高纯度和高收率的三甲基萘。 根据LCO重质芳烃的组成情况,提出采用四塔连续精馏工艺提取三甲基萘。通过Aspen Plus软件对四塔连续精馏过程进行模拟,考察不同参数对分离效果的影响,并通过正交试验优化,在最优条件下,三甲基萘的含量和收率分别为73.62%和98.40%。该结果为后续进一步研究提供理论依据。 提出采用连续侧线精馏工艺提取三甲基萘。通过Aspen Plus软件对连续侧线精馏过程进行模拟,考察不同参数对分离效果的影响,并通过正交试验优化,在最优条件下,三甲基萘的含量和收率分别为77.71%和99.96%。由此可见,连续侧线精馏分离效果优于四塔连续精馏,故选择连续侧线精馏方案。建立连续侧线精馏装置进行实验验证,三甲基萘的含量和收率分别为81.43%和95.62%,与模拟值误差较小,表明分离方案可行。 提出采用萃取精馏进一步精制三甲基萘,通过萃取精馏脱除分离三甲基萘-正十六烷体系,进一步提高三甲基萘的含量和收率。初步筛选五种合适的萃取剂,通过单级萃取精馏模拟和汽液平衡法实验对萃取剂进行比较,最终选择苯乙腈作为分离三甲基萘和正十六烷混合溶液的萃取剂。通过Aspen Plus软件对萃取精馏工艺进行模拟,考察不同因素对分离效果的影响,并通过正交试验优化,在最优条件下,三甲基萘的含量和收率为99.65%和88.28%。建立萃取精馏实验装置进行实验验证,三甲基萘的含量和收率分别为95.24%和84.54%,与模拟值误差较小,证明了萃取剂的萃取效果和方案的可行性。

关键词： 二乙胺/丙酮   萃取精馏   汽液平衡   工艺优化   模型参数  

摘要： 丙酮和二乙胺在化工和制药等行业中拥有十分重要的应用。在镇痛药物盐酸丙帕他莫生产过程中的氨化反应阶段,丙酮和二乙胺接触而产生了含二乙胺/丙酮共沸物的废液。由于普通的精馏技术无法从含二乙胺/丙酮共沸物的废液中提纯出纯度较高的二乙胺或丙酮,所以本文利用萃取精馏进行了二乙胺/丙酮共沸物的分离工艺设计与优化。本文以二甲基亚砜(DMSO)或乙二醇(EG)为萃取剂,利用软件Aspen Plus对萃取精馏工艺进行了设计和优化的模拟。通过萃取剂DMSO、EG与二乙胺/丙酮共沸体系之间汽液平衡的实验研究,基于实验数据回归得到的模型参数,探讨了所选萃取剂对分离工艺的影响。本文基于相似相溶原理和COSMO-SAC模型确定了DMSO和EG作为萃取剂的可行性。在大气压(101.3 kPa)下测定了二乙胺/丙酮、二乙胺/DMSO、二乙胺/EG、丙酮/DMSO和丙酮/EG体系的汽液相平衡数据并通过了Herington法和Van Ness法的热力学一致性检验。利用Wilson、NRTL和UNIQUAC三种热力学模型对实验数据进行了回归,得到了模型的热力学参数。以年度总费用(TAC)最小为目标,采用序贯迭代法进行了以DMSO或EG为萃取剂的二乙胺/丙酮体系萃取精馏工艺的优化。通过优化,得到了两个工艺的塔板数、回流比、塔径、进料位置等设备参数和操作参数的最优值。比较了以EG为萃取剂和以DMSO为萃取剂的二乙胺/丙酮体系萃取精馏最优工艺的TAC,结果表明,在二乙胺/丙酮的萃取精馏分离工艺中,当以EG为萃取剂时的TAC比以DMSO为萃取剂低53.94%。本文所获得的基础化工实验数据及工艺流程参数能对此类共沸物的工业分离提供一定的理论指导。

关键词： 新形势   有机化学   实验教学  

摘要： 作为一门基础课程,有机化学实验在高校教学计划中占据着非常重要的地位,不仅能使学生在实验教学活动中获取学科知识,还能通过实验操作培养他们的实践动手能力,有效促进创新意识培养目标的快速达成,全面提高学生在专业学习方面的的综合素养。基于此,教师应对学生的学习过程给予高度重视,遵循素质培养的教学原则,积极更新教学形式和方法,采取适合的教学手段,为有机化学实验教学注入新的能量,由此提升学生的学习积极性,提升高校有机化学实验教学效率,有效推进教学进程。本文将分析和说明新形势下高校有机化学实验教学的相关优化措施,并以此为基础展望有机化学实验教学未来的发展趋势。

关键词： 反应分子动力学ReaxFF MD   再次反应   结焦反应   化学反应机理  

摘要： 深入研究低阶煤煤焦油再次反应机理对调控煤热解过程中焦油的组成、收率和性质有重要作用,进而可实现煤的高效和清洁利用。煤焦油含有上百种物质,并且其再次反应过程由自由基驱动,反应快速,难以用先进的实验方法或高精度的量化方法原位检测。ReaxFF MD可描述复杂体系的化学反应机理,且不必预先定义反应路径,为从分子层次认识煤焦油再次反应过程的全景式图景提供了理论支撑。为利用ReaxFF MD模拟开展淖毛湖低阶煤焦油再次反应的研究,本论文基于国际上最大的淖毛湖煤模型慢速升温的ReaxFF MD模拟结果,从不同温度的模拟轨迹中直接提取焦油组成,构建了大规模、可代表不同裂解程度的煤焦油模型,分别为原煤一次裂解阶段、二次裂解前期和二次裂解中后期阶段。本论文采用基于高性能计算GPU的ReaxFF MD程序系统（GMD-Reax）考察了温度对从一次裂解阶段提取的煤焦油模型再次反应的影响,并借助国际上首个基于化学信息学的化学反应分析与可视化软件VARx MD对长时间恒温ReaxFF MD模拟结果进行了分析。模拟获得了淖毛湖煤焦油再次反应过程中主要产物（焦炭、轻质焦油和气体）的生成趋势、主要桥键的行为、环状官能团和含氧官能团的演化规律,并分析了主要气体的生成路径。本论文着重探讨了重质焦油发生缩聚反应转化为焦炭的过程,认为一次裂解获得的煤焦油再次反应前期的结焦反应主要发生在-CH2-O-位点,数量较少,反应后期主要发生在-CH2-CH2-活性位点;五元环和七元环是焦炭形成的前驱结构,并且在模拟温度的1700 K焦炭收率最低。这些细致的焦炭结构和转化机理难以通过实验或其它计算方式获得。本论文首次探讨了从原煤不同裂解程度提取的煤焦油的组成和结构对其再次反应过程的影响。ReaxFF MD长时间的模拟结果显示,低裂解程度煤焦油再次反应过程中会生成更多轻质气体,特别是H/C较高的气体;重质焦油转化为焦炭的转化率随煤焦油裂解程度的升高而降低,但焦炭的收率随裂解程度的升高而增加;除了重质焦油,高裂解程度的煤焦油再次反应过程会有部分轻质焦油转化为焦炭,该现象不会在其余两种裂解程度的煤焦油再次反应过程中出现。基于高性能计算和化学信息学相结合的大规模化学反应分子动力学模拟方法,实现了对大规模淖毛湖煤焦油模型的直接模拟,探索了不同因素对煤焦油再次反应过程的影响,这些从分子层面获得的机理认识是目前实验手段难以获得的,可为实验或工业调控焦油品质提供理论指导。

关键词： 有机化学   实验教学   重要性   现状   改革实践   措施  

摘要： 在化学教学当中,有机化学实验教学是重要的组成部分,对学生深入了解化学知识,提高实践操作水平有重要价值。随着时代的不断发展,有机化学在各学科领域当中发挥着越来越重要的作用,大学传统的有机化学实验教学模式已经落后,无法满足社会发展的需要,无法满足学生学习的需要。改革大学有机化学实验教学有利于培养高素质人才,满足社会发展对高素质化学人才的需求,促进高校教学质量的提高。

关键词： 菲生成路径   CH3添加   C3H3添加   C5H5添加   化学反应机理  

摘要： 碳氢燃料的不完全燃烧会产生具有强烈毒性和致癌性的多环芳香烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs）,对环境和人体有极大的危害。研究作为碳烟生成前驱物的PAHs的生成路径,有利于提高PAHs生成预测的准确性,能更好的模拟碳烟的生成,同时为抑制或降低PAHs和碳烟生成提供理论指导。基于量子化学理论,本文利用量化M06-2X方法和6-311++G（d,p）基组,计算菲（A3）详细生成路径的热力学参数,进一步运用过渡态理论和Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus（RRKM）理论计算以Arrhenius形式表达的生成路径基元反应速率常数,并对不同生长路径中的子路径进行热力学和化学反应动力学分析,得到反应类型、反应位点和脱氢方式等对A3生成路径的影响,以及竞争力较强的子路径。将选定的A3生成路径耦合到现有的C1-C4燃料的燃烧化学反应机理中,就甲烷和乙烷燃料进行层流预混火焰模拟,分析新路径对火焰中PAHs生成的影响。研究得到以下结论:（1）通过对A3生成路径的分析,得到每条A3生成路径中竞争力较强的子路径:（1）甲基添加的联苯到A3的生成路径中,在联苯上第一次加碳反应后产生的甲基支链上进行第二次加碳反应,然后形成六碳环的子路径势垒较低,反应沿着该路径更加容易进行;（2）甲基添加的萘（A2）到A3的生成路径中,采用对称加碳方式的子路径比采用顺序加碳方式的子路径更加容易进行;（3）甲基和丙炔基联合添加的A2到A3的生成路径中,在添加甲基得到的甲基萘上添加丙炔基的子路径更加容易进行;（4）环戊二烯基参与的PAHs生成路径涉及的加碳反应较少,路径势垒波动较小,有利于PAHs的生成。（2）就加碳反应而言,CH3基在PAHs表面的添加反应都是无势垒的高放热反应,C5H5基的添加反应是势垒在10k J/mol左右的高放热反应,使得生成的PAHs难以通过原路径逆向反应而被消耗掉,对PAHs的生成非常有利。将脱氢反应分为三类:加氢脱氢反应、氢裂解反应和以H2形式脱氢反应,类型分析结果表明,同种脱氢反应势垒都在同一个数量级,不同种脱氢反应的势垒之间差别较大,从数据分布上看:加氢脱氢反应的势垒低于100k J/mol,氢裂解反应的势垒一般在150±20k J/mol的范围内,而以H2形式脱氢反应的势垒普遍较高,可以达到300k J/mol甚至更高,同时,这三种脱氢方式反应速率分析的结果能与势垒分析的结果保持一致,同种脱氢反应的反应速率比较接近。（3）甲烷和乙烷燃料的层流预混火焰模拟结果表明,通过添加新的A3生成路径得到的改进机理能提高原机理对甲烷层流预混火焰中A3生成预测的准确性,且对添加路径不涉及的PAHs的生成几乎不产生影响;同时,改进机理对乙烷层流预混火焰中A3生成的模拟仅有微小的改善,且对添加路径不涉及的PAHs的生成几乎不产生影响,整体上没有降低原机理对PAHs生成预测的准确性。

关键词： 富燃料燃烧   含S组分   化学反应机理   生成速率分析   反应路径分析  

摘要： 煤炭作为最丰富的本土能源,一直主导着中国的一次能源供应,且这一情况还将持续相当长的一段时间。我们不能不意识到,中国大约一半的煤炭消费来自于燃煤发电厂。面对越来越严格的低NOx排放标准,空气分级和燃料分级燃烧技术被广泛地应用于煤粉锅炉。这两种技术通过营造O2浓度很少的富燃料燃烧区域来减少NOx的生成,而富燃料燃烧区域里还原性气氛很浓,这将导致腐蚀性含S组分,尤其是H2S的产生,从而导致高温腐蚀。为采取有效的措施来预防或减少高温腐蚀的发生,首先需要确定高温腐蚀发生的地点;而要想确定高温腐蚀发生的地点,就很有必要知道炉膛里含硫气体的浓度分布。事实上,复杂反应流中各组分浓度随时间的变化不仅受化学动力学的影响,还要受到热力学以及流体力学的作用,尤其是流体力学,复杂的传质过程不仅增大了复杂反应流三维数值模拟的困难度,还严重制约着反应流中的化学动力学研究。为了更好地研究复杂反应流中的化学动力学作用,可以对反应系统的混合程度进行大胆地假设,尽量减小复杂传质过程对组分浓度变化的影响,正是因为这个原因,学者们提出了许多的反应器模型。这篇文章中着重介绍了四种,分别是定压-定质量反应器模型、定容-定质量反应器模型、全混流反应器模型以及柱塞流反应器模型。在前人研究的基础上,本文构建了一个新的、可以用来描述煤粉富燃料氛围中含S组分气相反应过程的详细化学反应机理模型,并选用Chemkin-Pro中的柱塞流反应器模型（PFR反应器模型）进行了模拟,模拟结果和课题组的实验数据基本相符。通常,详细化学反应机理模型中的反应组分及相应的基元反应数目很多,不仅对计算机的配置和计算时间提出了更高的要求,而且还会导致算法程序的收敛性变差,有时甚至会崩溃。另一方面,详细化学反应机理中的一些物质以及与其相关的那些反应确实是不太重要,只需保留那些比较关键的基元反应即可。综合以上两个方面的因素,很有必要对详细反应机理模型进行简化。这篇文章中采用直接关系图法对气态含S组分的详细化学反应机理模型进行了简化,简化后的机理与能很好的符合实验数据及详细机理的模拟结果。此外,本文还进行了生成速率分析和反应路径分析,以更好地阐释煤粉富燃料燃烧过程中含S组分的化学衍化过程。

关键词： 钛合金   电化学抛光   超疏水  

摘要： 钛和钛合金因其优异的力学性能、耐腐蚀性能及生物相容性,广泛应用于医用植入材料领域。但钛合金要直接应用到植入体领域,还存在一些问题,比如钛合金表面粗糙度高低以及在人体内部钛合金表面要具有一定的抑菌效果,而这些问题与钛合金表面状态密切相关,所以需要对钛合金表面进行处理已提高钛合金各方面性能。电化学抛光技术和制备钛合金的超疏水表面是两种重要的表面处理技术。另外,除了医用植入材料领域,钛合金还广泛应用于航空航天、化工等领域。1.研制出一款对人体环境友好型、废液易回收和稳定性好的新型电化学抛光液。钛合金表面光亮度、粗糙度和表面形貌作为主要考察指标,用目测法和粗糙度测试仪考察温度、电压和时间工艺参数对抛光效果的影响。经过该抛光液抛光后的钛合金表面平整光亮,粗糙度为0.098 μ m。并针对工业化生产,提出用鼓泡代替传统搅拌子搅拌方式,并探索出合适的抛光液失效参数。最后对比传统的机械抛光和化学抛光,证明使用该抛光液电化学抛光出的样品效果优于这两种方法。2.使用喷砂酸蚀、阳极氧化在钛合金表面构造出微纳米结构,再用低表面能物质修饰得到钛合金超疏水表面。探讨微纳米结构和低表面能物质对形成钛合金超疏水表面的作用。然后研究钛合金超疏水表面在阳光照射、高温和酸碱盐溶液中的稳定性,最后测试钛合金超疏水表面的抗菌效率。通过实验发现,通过该方法制备的钛合金超疏水表面耐阳光照射、耐高温、耐酸碱和耐盐性能较好,对大肠杆菌的抗菌性能达到74%。通过上述两种表面处理方法后,钛合金表面性能得到极大地提升,提高了钛合金的应用范围。