化工工艺论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇化工工艺论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

危险等级的划分依据主要是根据化工生产过程中所使用的原材料，储存原材料的环境、原材料经生产加工后所形成的新的产品特性，如物理性、化学性等。根据不同危险等级的化工产品，确定各种类型化工产品在生产过程中的防火间距及防爆等级。进而以此为标准，在化工工艺设计过程中选择满足生产需求的操作方式，防火材料及防火设备。

二、化工工艺设计分类介绍

1.概念设计。

概念设计是指抽象性的设计，概念设计一般是在拟建化工生产装置前进行，概念设计的主要目的是为了通过建立化工生产装置模型，根据模型检查化工生产工艺中存在影响正常生产的因素，包括生产线路的设置的合理性，生产环境条件是否满足安全生产要求等，避免因化工工艺中某个环节存在不合理性给化工生产埋下安全隐患，同时根据概念设计建立模型检验所的的数据为进一步的化工工艺设计提供数据参考。

2.中试设计。

中试设计是为了检验小试所确定的工艺路线及相关运行条件。检测试制产品的功能稳定性；检验工艺系统的连续可靠性运行；获得化工生产工艺设计所必须的工艺参数；考察设计方案投入生产过程中所产生的杂质对成品的影响等。

3.基础设计。

基础设计是化工工艺设计的重要阶段。基础设计是化工工艺生产装置及配套设备安装及规划设计的技术支持。

4.初步设计。

初步设计是在基础设计完成后的精细化设计。初步设计的成果是设计说明书和工程总概算书，也可以说是从初步设计是化工建设的指导思想，以此为依据进行化工生产线的构建；结合基础设计和有关单位批准的设计任务书、化工厂的选址报告，从经济性和技术性角度出发，对化工生产线建设进行总体研究和计算，满足化工生产线安全生产的同时又能取得良好的经济效益和社会效益。

5.施工图设计。

施工图设计是化工工艺设计的最后阶段，设计过程中应根据有关部门对初步设计的审批意见，结合初步设计中确定的化工工艺方案，以图样及文字的形式将化工工艺技术要点和各个设备的原理、布置进行一一明确。并对初步设计中待解决的一些问题提出科学合理的解决方案，做到施工图纸设计最优化，满足化工产业安全稳定性生产需求。

三、化工工艺设计具有的特点

化工工艺设计交其他专业领域的设计具有明显的区别，化工工艺设计工艺流程独特，生产工艺安全性要求严格，技术含量高。尤其是针对化工产业近些年来频发的安全事故，如化工产品原料在加工过程中出现的有毒原料泄漏问题，严重地污染了人们赖以生存的环境，水源的污染，大气的污染、重金属污染土壤等。所以国家的有关部门对化工产业的化工工艺设计提出了更为严格的要求，明确提出在化工工艺设计时要高度重视工艺设计在投入生产中的安全性问题。但实际上，化工工艺流程的十分的复杂，整个工艺流程涉及的专业较多，设备种类繁杂，各种管线管道交织在一起，倘若在设计过程中没有确定科学的布线方案可能会早生产过程中因为线路故障问题，如线路老化搭接引起短路，又因为化工原料多数具有易燃易爆的特性，很容易引发火灾或者更为严重的事故。所以，为了保证化工工艺设计的质量，化工生产的安全稳定性，必须要加强对化工工艺设计危险的识别和控制。

四、危险因素识别与控制

危险因素是指在化工生产过程中虽潜在的不利于安全生产的系列因素，而危险因素的识别和控制是指对化工工艺设计以及设计方案投入到建设中虽体现出来的一些不利于安全生产的特征，如化工设备是否满足生产的需求，设备所处的环境是否满足安全性生产需求，设备及相关附属装置的排布方式及安装方式是否合理等，认真考究危险因素，识别各种不安全因素的风险类别及等级，进而有针对性地提出安全风险控制措施。具体来讲可通过以下措施控制。

（1）物料方面。

化工工艺设计人员应牢固掌握化工原料的物理特性、化学特性、化学反应特征以及燃烧爆炸性等方面的知识，并能准确地辨识各种原料之间的反应原理。

（2）路线布置。

在化工工艺路线设计时，应根据厂房的实际空间位置进行工艺路线的选定，尽可能地做到工艺路线不和其他电力线路相邻，避免因电力线出现安全故障对工艺路线造成一定程度的影响。

（3）严格控制化学反应装置。

篇(2)

新生活运动在开展的过程中，提出了民族复兴的口号，而且建立了新的价值体系，这项运动的理论核心是礼义廉耻，是一项有效的治理国家道德规范措施。新生活运动对礼义廉耻下了新的定义，而且对国民不合理的生活方式进行了批判，采用新的理论体系对健康的生活方式进行了合理的解释。新生活运动对廉耻有着这样的定义：廉是行动的导向，耻是行为的动机，在平时的生活中，一定要明于廉、发于耻，还要注重礼节，在礼义廉耻中，首要的任务是行礼，这对构建文明的国家有着促进作用，无论是在军队还是家庭中，都要注重礼节，所以，在新生活运动中，礼占有重要位置。新生活运动是围绕民族复兴展开的，这项运动可以促进生活艺术化，可以提高国民的素质。新生活运动还提出了三化的生活方式，即军事化、艺术化以及生产化，军事化主要是指在生活中要守秩序、严纪律，还要改变以往散漫的生活习性。艺术化是指民众在日常生活中需要按照道德规范去操作，在待人接物方面，要严谨谦和，待人要宽厚；在处事方面，要勤俭节约。生产化是指在务农做事的过程中，一定哟啊具有刻苦的精神，还要做到自食其力，提高工作效率。军事化、艺术化、生产化的生活方式，可以改善人们的生活方式，而且对部队有着一定约束作用，可以促进国民经济的发展，还可以提高人们的生活水平。这项运动开展以来，得到了人们的支持与认同，这也达到了生活艺术化的效果，动员民众自觉的加入改变不合理生活的行列，使人们可以艺术地生活。

2生活艺术化对工艺美术的影响

新生活运动实现了生活艺术化，其提出了新的生活方式，对之前不合理的生活方式进行了改革，从衣食住行多个方面对人们的生活方式进行了改革，还促进了工艺美术的发展。新生活主张艺术地生活，使传统造物在规范化中更好的发展，还主张将社会经济与新生活精神结合在一起。我国的工业比较落后，为了避免受到帝国主义的侵略，一定要提高经济水平，还要学习外国的先进技术，对传统的生活方式要进行改革。新生活运动还提倡购买国货，有利于促进我国经济的发展，可以增进生产，是提高我国生产力的有效措施。生活艺术化，提倡国民在待人接物时，一定要合理运用生活技能以及方法。生活艺术化的内容几乎涵盖了“衣食住行”的方方面面。民众的生活受到社会的制约和限制，但在具体实施过程中却派生出了优化社会环境，提高国民健康、文明素质的积极效用，给许多城乡创造了清洁、井然的秩序，给大多数家庭和民众灌输了健康、文明的意识。在客观上为现代工艺美术设计提供了社会环境。新生活运动提倡“集团生活”，它使艺术走出“象牙塔”为大众服务，使设计师了解民众的实际需要，为市场而设计。林风眠在《艺术与新生活运动》一书中认为:集团生活与艺术的关系非常密切，他写道:“艺术家常常因为清高的观念而不习惯于集团生活，也因为觉得集团生活有损个性而反对，可是明白了集团意识的必要，就会合理运用个性来谋集团的幸福。集团生活可以促进艺术家对于社会的认识，可以深入民众，而知道民众的苦乐之所在及其需要。艺术家如果替众人服务，替众人求生路，他自己便该有集团生活。集团生活会使人认识人生的真意义，增进人们互助精神，更能加强人们的同情心。这对于负时代使命的艺术家尤其重要，艺术家如果有集团生活，随时随地与大众接近，不但自己可以更清楚地看到社会上一般的生活，并可以得到许多最有意义的艺术作品的材料。这种作品不但本身上是伟大的，而且对于社会更有良好的影响。”1936年，广东省立勷勤大学建筑系的《新建筑》应新生活运动提出了“反抗现有因袭的建筑样式，创造适合于机能、目的性的建筑”。主张建筑要为大众而设计，对推行现代设计产生了一定的影响。新生活运动是一种社会教育运动，对后世的工艺美术教育的发展产生了深远的影响。“新生活运动促进总会妇女指导委员会为提倡手工业，促进后方妇女生产，加强抗敌力量起见创办新运妇女工艺社。”工艺社的工作分为训练和制作二期，从文献资料记载看，工艺社具有相当的完备的培养计划和相当强的生产能力，培训班分为高级班和初级班，分为西服部、中服部、挑绣部、皮革部，“按预期生产之数量预计应设训练普通工作人员二千五百人，特别工作人员一千人”。相应的生产部门有西服部、中服部、挑绣部、草帽办等，“以每月能制造七千五百套为标准”。工艺社这种按产品的需求来确定培训人数，将培训与制作紧密联系的运作模式，虽然显得过于狭隘和实用，但是在抗战环境下工艺社还是颇有成效的，不仅为社会提供了生活用品，还培养了一大批掌握设计与制作的技师。

3结语

篇(3)

关键词电镀；硅酸盐；钝化；工艺；机理；技术；

中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

引言

金属的腐蚀给人类带来巨大的经济损失和社会危害。电镀锌是提高钢铁抗腐蚀能力的有效途径，但是锌镀层在潮湿的环境中，镀层极易发生腐蚀，从而失去防护作用。为进一步提高镀锌层的耐蚀性，提高其表面质量，延长其使用寿命，需对其进行钝化处理。传统铬酸盐钝化处理毒性大，污染环境和危害人体健康。

一、概述

电镀是金属防腐蚀常用技术之一。电镀锌是提高钢铁抗腐蚀能力的有效途径，目前广泛地应用于造船工业、机械工业、航空、建筑等许多领域中。但在潮湿的环境中，尤其在不通风的湿热环境中，镀层极易发生腐蚀，表面形成暗灰色或白色疏松的腐蚀产物—白锈，影响外观质量;时间长了会出现红锈，从而失去防腐效果。因此，在生产过程中，为了改善金属或镀层制品表面耐蚀性能和涂装性能，提高其表面质量，延长其使用寿命，一般都要对其进行适当的钝化处理。钝化处理属一种化学转化膜技术，它是通过化学或电化学等手段，使金属或镀层表面由活泼态转变成不活泼态的过程。

二、化学转化膜的定义

化学转化膜又称金属转化膜(钝化膜)。它是金属(包括镀层金属)表层原子与介质中的阴离子相互反应，在金属表面生成附着力良好的隔离层，这层化合物隔离层称为化学转化膜，而这个反应过程被称为金属的钝化过程。在本论文中采用的是化学处理液，使金属表面与溶液界面上产生的化学或电化学反应，生成稳定的化合物的薄膜处理技术。有人用下面反应式来严格定义和表达化学转化膜的产生:

式中，M表示表层的金属原子;Az一表示介质中价态为z的阴离子，e为电子。

化学转化膜同金属上别的覆盖层(如电镀层)不一样，它是基体金属与选定的介质起反应，生成自身转化产物(MmA。)。反应式中，电子是作为反应产物来表征的。这就表明，化学转化膜的形成既可以是金属/介质界面间的纯化学反应，也可以是在施加外电源的条件下所进行的电化学反应。对于前一种情形，反应式所产生的电子将交给介质中的氧化剂;在后一种情形下，电子将交给与外电源接通的阳极，并以阳极电流所形式脱离反应体系。化学转化膜的形成过程相当复杂，它可以是在不同程度上综合化学、电化学和物理化学等多个过程的结果。而该反应式只是用来定义，化学转化膜的一种表达方式。

三、镀锌及钝化试验工艺

3.1镀锌工艺的选择

镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类，国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌、氰化物镀锌、钱盐镀锌、氯化物镀锌、硫酸盐镀锌等，各种体系都有各自的优缺点。通过综合对比考虑，本论文拟采用氯化物体系进行电镀锌。这不仅是因为氯化物镀液具有成分简单，镀液稳定，使用维护方便。而且氯化物镀液是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理;镀层的光亮性和整平性优于其它镀液体系;电流效率高，沉积速度快;容易施镀于氢过电位低的钢材如高碳钢、铸件、锻件等。

氯化物镀锌溶液根据导电盐的不同又分为3种体系，分别是氯化氨体系、氯化钾体系和氯化钠体系。查阅大量资料对这三种体系做综合比较，如表1所示:

表1氯化物镀锌液的优缺点

经过综合对比，氯化钾体系镀液具有:导电性好，镀层脆性小，镀层结晶细致、光亮，配置成本低，镀液处理简单等优点，故本论文拟采用氯化钾镀液进行施镀，并对该镀层进行钝化工艺研究。

3.2氯化钾镀锌溶液组成

其中，电流密度选用1. S A/dm2，电镀时间为20分钟。.镀层厚度采用Hcc- 24涂层测厚仪进行测定，试样镀层厚度6一10 μm.

3.2.1铬酸盐钝化液的组成及工艺

试验中将硅酸盐钝化工艺与小哨电镀厂用的GR-10高耐蚀蓝白钝化工艺进行对比(以下均称为低铬酸盐钝化)，低铬酸盐钝化液的组成及操作工艺如下:

3.2.2钝化工艺流程

镀锌层钝化处理工艺流程如下:

试样除油一水洗一酸洗一水洗一活化一，水洗一电镀Zn一水洗~出光一水洗一钝化一水洗一吹干。其中，出光液为自配浓度约3%0稀HNO3溶液，出光时间55左右。

四、硅酸盐钝化工艺应用前景

4.1不同镀层硅酸盐钝化膜盐雾试验对比

采用中性盐雾试验方法，对锌镀层、锌铁合金镀层的硅酸盐钝化膜耐腐蚀性能进行检测，并比较其结果。表2为不同镀层硅酸盐钝化膜中性盐雾试验结果。由表2可知，Zn一Fe合金镀层硅酸盐钝化膜的抗出白锈时间略高于Zn镀层硅酸盐钝化膜，说明硅酸盐钝化工艺能够应用于Zn一Fe合金镀层中去，并且此工艺能显著提高Zn一Fe合金镀层的耐蚀性能，硅酸盐钝化工艺适用性好。

表2不同镀层硅酸盐钝化膜中性盐雾试验对比

4.2应用前景分析

针对镀锌层开发的硅酸盐钝化工艺，经过在Zn一Fe合金镀层中的试探性应用试验，得知硅酸盐钝化工艺能够成功应用于Zn一Fe合金镀层中，显著提高了Zn一Fe合金镀层的耐腐蚀性能，且其钝化膜耐蚀性高于镀锌钝化膜，可见，硅酸盐钝化工艺的适用性较好，能够在Zn一Fe合金镀层中直接应用。而因低铁含量(0.2%一0.8%)锌铁合金镀层具有优良的抗蚀性能、机械性能、焊接性能和漆膜的附着性能等优良性能，在日、美等发达国家已得到普遍应用，多用于汽车、机械、电子和电器各种部件;我国也在九十年代开始进行研究和开发，目前zn一Fe合金镀层在国内也开始应用于生产[64]。zn一Fe合金镀层作为镀锌层的升级工艺，有广泛的应用前景，有必要对其进行试验研究。将硅酸盐钝化工艺应用于低铁含量Zn一Fe合金镀层中，并针对Zn一Fe合金镀层对硅酸盐钝化工艺进行进一步改善，则钝化效果能得到进一步提高。另外，硅酸盐钝化工艺无毒无污染，符合绿色环保要求，其应用前景十分可观。

结束语

综上所述，镀锌硅酸盐钝化工艺稳定性能好，耐蚀性优于传统低铬钝化工艺，操作简单，成本低，无毒、无污染，可改善电镀锌行业环境污染的现状。因此，硅酸盐钝化工艺在代替传统含铬钝化、促进电镀行业实现绿色生产方面，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]柯伟.中国腐蚀调查报告[M].北京:化学工业出版社，2011

[2]李鑫庆，陈迪勤，宇静琴.化学转化膜技术与应用[M].北京:机械工业出版社，2010

[3]吴双成.高耐蚀性低铬钝化工艺的应用[J].材料保护，19%，29(3):33一34

[4]曾祥德.镀锌层铬酸盐钝化经验谈[J].材料保护，2002，25(9):44礴7

[5]李鸿宾.镀锌层表面硝酸饰盐钝化研究[硕士学位论文].沈阳:东北大学2002

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【关键词】化工机械；设计；材料

1引言

随着社会生产力的发展，化学工业的生产进入到一个全面发展时期，新的技术与手段层出不穷，使得化学工业得到更大规模的生产和发展，为人们的生活和社会的发展增添了大量的物质财富，加快了社会发展进程。在化工机械设计过程中，选择优质且合适的材料至关重要。做好这一项工作，不仅有利于促进化工生产的发展，提高设备工作效率，而且也有利于提高整体的经济效应，促进发展。

2在化工机械的设计过程中材料的选择探讨

在我国经济快速发展这一背景之下，资源的需求以及利用趋势日益上升，目前大多数用于机械设计的相关材料已经被大量开采，甚至于有些材料已经成为稀缺资源，因此，在化工机械设计过程中对于材料的选择方面更要慎重。在此讨论在化工解析设计过程中哪些材料是适合机械设备设计过程的，以此为后续的材料应用奠定基础。

2.1对于载荷型材料的选择

在化工机械的设计过程中，一般来讲，对于材料的选择方面需要考虑材料的载荷性能，而从材料的载荷性能考虑的话，又可以分为两个方面。一是在外载荷力的作用下，零部件出现扭转的情况时，应力大多集中在材料的表层，这就表明，材料的表面性能直接决定着零部件的控制效果。因此，在材料的选择方面，假若机械材料需要承受载荷力，就可以选择低碳钢渗碳或者是中碳钢调质的方式对材料进行加工，通过以上方法来确保机械产品的质量[1]。二是对于一些能够承受压缩或者是拉伸作用的材料，载荷力一般是作用在零件的横切面，可以使得横截面的应力均衡受力，这就需要在化工材料的选择方面选择一些性能分布均匀的材料，以此来保障在机械设计的加工、生产等环节对材料进行高效作业，促进化工工业的发展。

2.2对于碳素钢与合金钢型材料的选择

在化工机械的设计过程中，碳素钢是一种比较常用的材料，究其原因，正是因为碳素钢这一材料在价格方面比较实惠、加工的工艺也比较便利，从而被广泛使用。尽管碳素钢这一材料存在多个方面的优势，但是也存在碳素的韧性和强度比较差这一缺点，这就使得中等以上的材料不能被完全形成，正是由于这一缺点的存在促使碳素钢这一材料不能被广泛使用在化工机械设计过程中。随着科技的进步与发展，可以在碳素钢中加入合金，从而形成一种新的材料，即为合金钢[2]。这一材料在淬透性、韧性、强度等方面都得到了较大的提高，并且由于合金的加入也提高了这一材料的耐磨性。因此，在化工机械的设计过程中，为了充分利用材料，当遇到零部件横截面积大、材料外在荷力大以及需要对材料进行淬透时就可以使用合金钢这一材料，而其他情况则使用碳素钢就可以得到解决。

3在化工机械的设计过程中材料的应用探讨

在了解化工机械的设计过程中所需要使用的材料之后，如何将所选择好的材料应用于化工机械中呢？为此，论文就针对于此，提出以下几个方面的探讨和研究。

3.1经济性与实用性相结合，合理应用机械材料

针对化工机械设计材料的运用，首先要遵循经济性与实用性相结合的原则，为化工机械的设计奠定基础。材料运用的经济性与实用性的统一，需要充分考虑到两个方面的内容。一是应用于机械设计中的材料要按照零部件的加工工艺标准，机械加工过程中所要使用的工艺技术也有多个种类，如切削工艺、铸造工艺、焊接工艺等，不同的工艺技术对材料的运用要求也是不同的，比如说切削工艺要求材料的应用符合切削工艺可操作性特征，因此，在材料的应用过程中要在工艺技术不同要求的基础上合理使用。二是需要强调材料应用中的经济性，在化工机械设计过程中，在保障各项材料符合工艺要求的前提之下，科学合理地对材料加工成本进行有效的控制，从而为后续工作的顺利开展奠定基础[3]。

3.2环保性与节能性相结合，减少机械材料的损耗

针对化工机械设计材料的运用，需要在使用的过程中遵循环保性与节能性相结合的原则，从而有效提高资源利用率。随着我国经济的快速发展，不断增长的经济与不断消耗的资源成为主要的一组矛盾，如果一味地追求经济效益，势必会给社会的发展带来不利的结果，因此，对于化工机械设计材料的选择，不仅要考虑到对环境的保护，也要考虑到成本的输出。在化工机械的设计过程中，做到环保性与节能性的统一，有利于促进我国生态环境社会的发展和建设，也是可持续发展对化工机械设计工作所提出的新要求。比如说，在机械设计铸件的环节中，就需要充分考虑这一环节所使用到的材料在环保方面的问题，在环保观念下尽可能地合理使用材料，在最大程度上节约原材料和成本，减少不必要的能源消耗，从而做好化工机械设计工作。

4结语

机械设备是化工生产正常且稳定运行的一个先决条件，而在机械设计过程中对材料的选择和应用是机械设备设计中关键性的一个环节，也已经成为一个深受社会大众关注的问题，由此可见，做好化工机械设计中材料的选择，并且在此基础上进行合理的运用至关重要。为此，论文就以此为主要的讨论方向，针对在化工机械设计过程中如何做好材料的选择工作，并且在此基础上进行合理地运用，促进化工机械设计工作得到顺利开展，从而提高化工机械设备的工作效率，进一步提高化工生产的质量。

【参考文献】

【1】赵忠国.机械设计中的材料的选择和应用[J].科技风，2011(17)：58.

【2】麦志文.机械设计中材料的选择与应用原则[J].企业导报，2015(21)：183.

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在人才培养中，遵循工程“实践、集成与创新”的特征，将工程设计贯穿整个大学四年，其内容包括:产品设计、工艺设计、单元设计、设备设计、工厂设计，即要实现从分子到产品，从烧杯到工厂的整个过程。其中产品设计是工程设计的源头，处于产品链的顶端;工艺设计是工程设计的灵魂，是产品竞争力的源泉;单元设计、设备设计是工程设计的基石，是生产实现的重要保障;工厂设计是工程设计的最终体现，是所有设计的系统集成。

2构建完善的工程设计课程体系

以强化学生的工程设计能力、实践能力与创新能力为核心，重新修订教学大纲，整合相关课程，对应工程设计内容体系，构建完善的工程设计课程体系。大一为工程设计启蒙阶段，以激发兴趣为主，课程为生物工程(化学工程)概论;大二为单元设计和工程设计技能培训阶段，包含:化工原理、化工热力学、化工制图、化工仪表自动化;大三为产品设计、工艺设计和设备设计阶段，包含:生物工程(化学工程)设备、分离工程、化工设计与模拟、工艺学课程(化工工艺学、发酵工程、制药工艺学、酿酒工艺学等);大四为工厂设计和综合实训阶段，主要进行生物工程(化学工程)工厂设计和毕业设计。为适应行业的需求和时展，在各课程教学中突出工程思维和工程方法学的同时，着力介绍行业规范、标准以及新产品、新工艺、新技术、新设备，并将计算机辅助制图、计算机仿真模拟、计算机辅助设计作为主要技能进行培养。

3构建完整的工程设计实践环节

工程设计是面向对象的综合性实践活动，只有突出实践环节才能让学生锻炼能力、积累经验、有所感悟。整个工程实践环节包括化工AutoCAD制图、化工原理课程设计、化工设计Aspen仿真模拟、生物工程(制药工程)创新综合性大实验、湖北省化工设计大赛、全国“三井杯”化工设计大赛、全国大学生制药工程设计竞赛、生产实习、工厂设计项目、毕业设计。工程设计以校企组合的校内生产性实训基地(如尿素仿真实训平台、啤酒发酵实训基地、药物制剂实训平台)和校外企业实习基地(如安琪酵母生物工程专业国家级工程实践教育中心)为依托，注重选题的针对性(面向地方企业)、设计的规范性(符合行业标准)、操作的可行性(绿色、经济与安全)，并将化工设计竞赛、制药工程设计竞赛融入人才培养的教学体系中，大力提高实践教学环节的实效性。

4构建合适的工程设计评价体系和管理模式

工程设计的系统性、协作性较强，因此在工厂设计和毕业设计中采用小组制、导师制、课题制进行管理、操作和评价，以培养学生的团队合作精神，即每小组5～7名学生和1～2名指导老师，每个学生完成每组设计项目下的一项子课题，最后采用学生答辩与互评、教师评价、企业专家点评等构成综合评价体系。另外，建立健全激励约束机制，考虑给予竞赛获奖和设计达优秀等级的学生相应的创新实践学分，代替相关选修课的学分，以此激发更多的学生参与工程设计的学习。

5结语

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论文关键词：生物膜,生物接触氧化,氨氮,河流,硝化能力

中国图书分类号：X522

白洋淀是我国北方最大的草型湖泊，近年来其污染越来越严重，对于其污染治理也越来越多的引起国家的重视。府河作为白洋淀最大的入淀河流，是白洋淀污染物的主要来源之一。府河上游污染物主要以有机物为主，随着沿途各种点源面源污染物的输入导致下游河水中氨氮的浓度严重超标，许多年份平均浓度已超过20mg/L，氨氮污染问题亟待解决。

国内外已有很多研究利用人工湿地技术处理氨氮浓度较高的乡村入河污水，该技术虽然氨氮去除效果良好，但占地面积较大。另外也有研究利用水生植物对污染河流的进行原位修复，但对于类似府河的重污染河流，由于水生植被对生长环境比较高的要求，难以形成稳定的植被。

生物接触氧化工艺作为一种污染河流原位修复方法，近年来备受关注。其具有环境适应能力强，占地面积小等优点，但现有的生物接触氧化工艺普遍存在对氨氮有效去除需要的水力停留时间长，容易受水中有机物抑制，耐受氨氮负荷冲击能力弱以及能耗巨大等缺点。因此，针对类似府河的高氨氮重污染水体，有必要进一步探索与其适用的生物接触氧化工艺。本文以一种新型的组合球形填料为主要载体，比较了单级好氧生物接触氧化与缺氧/好氧两级生物接触氧化工艺对污染河水中有机物及氨氮的去除效果，旨在探索一套适用于重污染河流的高效、低耗的原位生物接触氧化工艺。

1.材料与方法

1.1试验装置

两套生物接触氧化反应器使用有机玻璃制成，为保证各段填料基质与进水的充分接触，反应器采用隔板式构造。反应器的规格为80cm×31cm×35cm，有效容积为72L。反应器A采用单级生物膜接触氧化工艺，反应器B采用缺氧/好氧两级生物膜接触氧化工艺。两种工艺填料和区间的布置如图1和图2所示。

图1.单级生物接触接触氧化反应器（反应器A）填料布置图

Fig1.LayoutdiagramofcarrierinBiologicalcontactoxidationprocessreactor(ReactorA)

图2.缺氧/好氧两级生物接触氧化反应器（反应器B）填料布置图

Fig2.Layoutdiagramofcarrierinanoxic/aerobictwo-stepcontactoxidationprocessreactor(ReactorB)

接触氧化反应器A采用聚乙烯悬浮球形填料，该球形填料为本实验室自行装配，主要构造为多孔聚乙烯球内置适量齿轮形颗粒悬浮填料，其特点是整个填料比表面积得到了增大，而且挂膜成功后能够悬浮在水中，填料直径为80mm，非常适合于河流污染的原位修复。反应器B中，第一区段布设缺氧接触氧化床，采用天然砾石和火山岩两种填料布置而成，为防止内部短流，如图2所示采用交错布置，颗粒比较小的火山岩布置在右下部分，颗粒较大的天然砾石布置在左上部分。第二区段好氧接触氧化区布置与反应器A中相同的球形悬浮填料。两座反应器中，缺氧区填料的填充率为30%，好氧区填料的填充率为40%。

曝气装置的布置如图1和图2所示，在反应器的好氧区两侧底部布置条形曝气头，试验过程中采用气体转子流量计控制曝气量，缺氧区不设置曝气头。

1.2启动与运行

两套试验装置接种来之北京高碑店污水处理厂A/O工艺污泥回流池污泥。接种污泥后，前三天采用序批式运行，正常进行曝气，每天更换一次反应器中的水。之后后采用连续流方式进水运行，经过一段时间运行，两套装置中生物膜厚度逐渐增加，最后达到稳定状态，镜检生物膜观察发现大量的原后生动物，且各采样点水质COD，NH-N，TN等主要指标基本稳定，说明系统挂膜成功，启动基本完成。此后改变进水主要污染物浓度，开始正常运行。

反应器启动成功后，采用连续流运行方式，每个反应器的总水力停留时间为8h，两级式生物接触氧化反应器两个区段的水力停留时间分别为4h。根据本课题组对府河水质的长期监测数据以及相关部门提供的府河多年背景数据，采用人工配水模拟府河水质，其主要成分如表1所示，并添加一定量的微量元素。

表1.人工模拟废水基本组分

Table1.Maincontentsofartificialwastewater

组分

质量浓度/mg·L

组分

质量浓度/mg·L

葡萄糖

141.1/182.9/234.3

KH PO ·2H O

15.2

淀粉

61.1/74.3/92.4

CaCl ·2H O

10.0

NH Cl

68.8/107.0/137.6

MgSO

8.0

KNO

15.0

蛋白胨

10.0

Na HPO ·12H O

26.7

篇(7)

【关键词】无铬 表面钝化 镀锌 研究

1 前言

镀锌是指为了防止金属或者合金材料表面腐蚀而在其表面镀一层锌以起防锈防腐蚀作用的表面处理技术。金属锌相对于大多数的钢铁材料，腐蚀电位相对较低，当钢铁基体发生腐蚀时，锌能够作为阳极优先溶解，从而保护钢铁基体。[1]然而，作为一种化学性质活泼的金属，电镀后的锌层若不经过妥善的处理，在潮湿环境下，尤其易发生腐蚀现象，从而在表面形成一层主要成分为碱式碳酸锌的白色的腐蚀产物。因此，为了提高镀层的抗蚀能力，延长其使用寿命，镀件在镀锌后处理的重点就在于镀层的钝化工序。但是，在一般的工业生产过程中，钝化工序往往是大量使用一类污染物铬酸盐作为钝化液，其含有的的Cr6+离子不仅对水污染严重，同时危害人类健康。因此，在锌的钝化工艺中，逐步推行清洁环保的生产工艺，用更加环保的钝化液代替含铬酸盐的钝化液，已经成为一项十分重要的任务。

2 镀锌钝化方法概述

2.1传统含铬钝化

传统的含铬钝化工艺所包含的种类繁多，按钝化膜颜色可大体上可以划分为蓝白色钝化、军绿色钝化、彩虹色钝化、金黄色钝化、黑色钝化等。从成膜机理上来看，这些工艺基本是相似相同的，方法均为通过六价铬作为基本成膜物质而生成含铬钝化膜保护镀锌层，其不仅有十分良好的的耐腐蚀能力，更具有自愈性，在膜层破损后可快速自我修复。但由于六价铬对人体有致癌作用，先今已多被三价铬钝化法所替代。

三价铬钝化法则主要是通过将锌溶解为锌离子导致表面溶液的pH值上升，其后三价铬直接与锌离子、氢氧根反应生成不溶性的化合物附着在锌层表面，成为钝化膜，其钝化膜的外观与耐腐蚀性与六价铬钝化膜相当，但其不具备自愈能力，一旦破损很快即被腐蚀。但总体上铬元素仍然存在，对环境的危害不容小觑。因此，虽然铬酸盐钝化工艺具有品种多样、流程成熟、费用低廉和成膜优良等优势，但考虑到其对环境的污染，以及对人体健康的伤害，含铬钝化的发展必然将受到限制。

2.2钼酸盐与钨酸盐钝化

铬、钼和钨同属于VIA族，因而具有相似的性质，不仅这两者钝化膜性能接近铬酸盐钝化膜性能，而且由于钼与钨的低毒因而在金属表面钝化方面备受关注。在1939年首次发现钼酸根有抑制腐蚀的效应[2]，随后在1951年也对钨酸盐进行了类似的研究。在金属钝化过程中，钼酸盐与钨酸盐能够促进与加快成膜速度及提高腐蚀性。目前，这两种钝化处理已经得到广泛运用，这种工艺最大的特点在于镀液不含铬对环境污染小，废液易处理，但缺点是不具备自愈能力，且对镀锌层不具备化学抛光作用，使得美观性下降。

2.3稀土盐钝化

稀土钝化工艺是一种近年兴起的处理方法，具有成膜易和效果好的特点。其钝化过程相对来说比较简单，通过将镀层浸泡于含稀土离子的溶液中，或将镀件作为阴极通电极化，即可在其表面形成稀土钝化膜。在对于镀锌层的钝化上，其效果总体优于钼酸盐处理效果。稀土盐钝化保护的方式是，通过稀土氧化物或氢氧化物在镀层表面沉积，阻碍阳极性镀层的溶解过程，从而显著延长了阴极保护时间。另一方面，镀层上稀土转化膜的存在，延缓了在金属表面和溶液之间的氧气和电子的传递和转移，从而导致了金属腐蚀效率的降低。在一定条件下，也可看作是一种阴极和阳极共同抑制所起作用的结果。[3]可以看出，稀土钝化工艺具有钝化膜更好、无毒、无污染的优点，在一定程度上可以替代传统的铬酸盐钝化，具有良好的发展前景。

2.4有机钝化

研究表明，将某些有机化合物用于镀锌层的钝化处理，可明显提高镀锌层表面的抗腐蚀性。[4] 经过有机类化合物处理的镀件，能够在镀锌层表面形成有机保护膜，从而起到缓蚀作用。目前具有应用前景的主要有有机酸类（植酸，单宁酸等）和树脂（环氧树脂等），其中植酸运用最为广泛。植酸也称作肌醇六磷酸脂（C6H18O24P6），植酸的钝化机理是通过络合作用从而形成多个螯合环，以起到抗腐蚀的作用，是镀层表面钝化处理的理想螯合剂和优良缓蚀剂，经过植酸处理的镀件的抗腐蚀性将会显著提高。

3 结论及展望

传统的钝化处理大多以铬酸和铬酸盐等六价含铬化合物为处理剂，经过处理的金属表面上形成的铬酸盐转化膜对基体金属具有良好的防腐蚀作用。[5] 然而，随着当今各国越来越意识到环境保护的重要性，含六价铬的镀锌工艺将顺着时代潮流被逐渐取代是必然趋势。因此，目前主要有两条途径来取代原有的工艺，其一为通过使用化学方法将含有六价铬的钝化剂还原为低铬的钝化工艺。另一条途径则为镀锌无铬工艺，意在通过将关注点聚焦在运用与铬同属一族的钼与钨的盐，以及通过硅酸盐、稀土盐以及有机物来实现镀锌钝化的工艺。虽然，单纯的钼酸盐，硅酸盐钝化膜的耐腐蚀性与传统的铬酸盐钝化膜还存在一定的差距，但是通过利用钼酸盐，硅酸盐等混合配方，借助分子间的协同缓蚀作用可以有效提高耐腐蚀效率[6]，因此镀锌无铬工艺的前景十分充满希望，混合钝化液已经逐渐成为其主要发展方向。

参考文献：

[1]沈品华，屠振密.电镀锌及锌合金[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[2]Robertson W D. Molybdate and tungstate as corrosion inhibitor and the mechanism of inhibition [J]. Journal of the Electrochemical 1951.

[3]Hinton B R W，Wilson L.The corrosion inhibition of Zine with cerous chlorid [J].Trans M F，1997.

[4]林恒.毕业论文.镀锌层三价铬彩色钝化的研究[J].2008.

[5]黄兴海.毕业论文.环保型镀锌层三价铬钝化液的研究[J].2006.