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时间:2023-08-20 14:46:28
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关键词:化学工程与工艺;专业;就业方向
化学工程与工艺专业是一个极富创造性、挑战性的重要工业领域,能在化工、石油、能源、轻工、冶金、医药、微电子生产、食品和环保等多领域行业,从事产品的研制开发与评估、过程工艺与装置的设计放大、过程科学研究、高等工程教育、生产过程的控制及经营管理等方面工作的高级工程技术、教育教学和管理营销人才,具有技术密集、人才密集、资本密集的特征,特别是二十一世纪的化学工业在向“绿色化工”方向发展的同时,对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求,该专业就是为了适应面向二十一世纪化学工业发展而设置的一个厚基础、宽口径、适应性强的大专业。本专业旨在培养德、智、体全面发展,具备在工业界、科技界、政府及行业机构中担任重要职务的基本素质,掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法。
通过上述阐述,我们简单了解到了化学工程与工艺的定义,在一些重要领域的关键作用。下面就让我们分开来解读化学工程和工艺在哪些领域起到了什么作用,在工作中,如何将资源更好的利用?
化学工程与工艺就是研究化学工业生产过程中的共同规律,并用化学方法改变物质组成或性质来生产化学产品的一门工程W科。简单来说,也就是化学在工程实际中的应用。该专业主要开设高等数学、无机与分析化学、有机化学、物理化学、高级语言程序设计、化工原理、化工热力学、化工分离工程、仪器分析、化工设计、化学反应工程、化工工艺等课程。其中英语、化工原理、化学反应工程、高等数学为学位课程,参加省自学考试。
化学工程与技术学科是从19世纪末由于化学品大规模生产的需要而形成和发展的。当时,为了化工生产的高效和大型化,根据典型的化学工艺和设备中出现的一些具有共同属性的工程问题,形成了单元操作的概念。20世纪50年代后发展的传递过程原理和化学反应工程使化学工程学科上升到了新的阶段。人类穿的各种合成纤维的衣物,吃的各种食物的包装加工,住的房屋的水泥钢材,以及人们开车所用的石油天然气,都是化工研究的方向。中科院院士陈洪渊就曾经评价化工产业为“国之重器”,能创造出数千万个“新物种”。譬如说,1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍,解决了世界上一半人的温饱问题。1995年我国的化学纤维产量为330万吨,其中90%是合成纤维,这一化工技术的应用,使大多数人免于挨冻。
当今社会,化学工程与工艺也应用到多个领域,如分析化学师、食品化学师、化妆品研发员、医药技术师等职业,这些职业你肯定听说过,但不一定想到他们与化学工程与工艺专业相关。总体来说化学工程与工艺专业的就业领域还是相当广泛的。毕业生能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。一般主要的主要就业方向可以从一下几个方面来看:
首先,可到科研院所、高等院校从事化学工程与工艺相关科研、教学等工作。不过这需要该专业学生具备一定的科研水平和较高的学历。
其次,到化工类、石油类、轻工类、车辆化工、建筑机械、制药、食品、涂料涂装等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、精细化工产品的开发、设计、生产技术和科技等工作。化工行业有很多知名的企业如美孚、壳牌、巴斯夫、中石油、中石化等。当然,除了这些大企业外,一些冶金、化纤、煤炭、橡胶等化工企业也是毕业生不错的选择。化工行业是个讲究经验和积累的行业,技术和经验是技术型人才的资本,对于刚走出校门毕业的学生来说,一般需要一个相当长时间的经验积累,从基层做起,让理论和实践充分的结合后,才能谋取个人职业更好的发展。
再次,可以在相关化工类企业从事销售、管理等工作。除了走工艺、研发、质量检验等技术人才的道路外,该专业复合型销售和管理人才在人才市场中也特别受欢迎。关键是如何取得化工类技术以外的教育背景和从业经历。化工贸易、管理人才基本都需要是化工专业出身,同时熟知贸易规则和单位业务,还必须具备耐心细致,和较强的语言表达能力。
国家教育部曾公布的化学工艺与工程专业就业状况显示,该专业2013年全国普通高校毕业生规模在28000-30000人,近三年全国就业率区间在90%-95%之间,属于就业率较高专业。
据调查,相关从业人员都表示,化工专业毕业生要找到一份工作并不难,但找什么样的工作就因人而异了。由于化工各个方向分类较细,各个大学都有自己擅长的专业方向。如有些学校侧重石油化工、煤化工;有些侧重医药化工;有的则偏重金属冶炼或精细化工等。另外,还有一些人对化工就业存在这样的误区,担心学这个专业毕业后要去挖煤、炼石油。实际上,传统的石油化工、煤化工只是其中的一个就业方向,如果你对这个方向不感兴趣,还有更广泛的领域可供选择。如可以选择和人们生活息息相关的精细化工,我们用的洗发水、洗面奶、沐浴液的研发生产都是化工的主要就业领域。还有食用油、巧克力等食品加工企业,香水、化妆品、奢侈品制造等也是化工很好的就业方向。目前我国经济建设水平不断提升,涉及综合技术项目的开发工作节奏也显得急躁起来,对于化工专业建设工作人员来说,需要联同系统性的设施布置和先进实验验证项目开发,积极稳固综合人力资源的开发动力,为我国相关行业的发展提供更加优质的贡献力量。
除了化学工程与工艺在工作上的应用外,可以说,我们日常生活中的“衣、食、住、行”样样都离不开化工产品。化学工业已经成为国民经济重要的基础性产业,它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供保障和配套服务。同时它还是工业经济中最具活力,有待开发且竞争力极强的一个行业。老人常说,“三百六十行,行行出状元”,不管研读什么专业,都有一定的优势和特点,只要潜心学习,任何领域都可以走出一片辉煌的天地。
参考文献:
关键词:高分子膜 生物酶 催化转化
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)03(a)-0057-02
高分子膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质,在膜两侧自由能差或化学位差的作用下,使得原料混合物中的某组分选择性的透过膜,从而使混合物得以分离,达到提纯、浓缩等目的的分离技术。膜分离作为一种新型的分离技术已经广泛应用在石油化工、生物医药、食品等领域。
1 膜分离原理及分类
1.1 氨基酸分离原理
氨基酸生物酶催化转化结束后,其转化液化学组分复杂,相对分子量从几十到几百万不等,一般来说相对分子质量较高的化学成分多为无效成分,应首先考虑将其去除。氨基酸或肽类的分离是在膜的选择透过性或传递性受到膜两侧的自由能差或化学位差所推动来实现的。氨基酸选择透过膜能力可分为两类:一是借助外界能量,发生有低位到高位的移动;二是借助本身的化学位差,发生有高位到地位的移动。移动和传递的驱动力可以是膜两侧的压力差、浓度差、电位差等。化学成分通过膜移动和传递时,根据膜的结构和性质的不同,可以分为以下几种分离机制。
1.2 高分子膜应用分类
对于工业生产而言,以多种技术集成综合工艺应用为基础的膜分离技术发展很快,通常以分离机制、分离推动力、膜材料及结构形态等进行分类。常用的分类方法,按照膜材质如陶瓷膜、金属膜与聚砜类超滤膜、纤维素反渗透膜等进行分类。以下是在氨基酸及其衍生物中使用的膜设备,根据分离技术的基本特点和膜孔径的大小进行分类如表1所示。
2 膜分离技术处理流程
2.1 物料预处理
一般生物酶催化转化的氨基酸料液中含有大量的悬浮性细胞碎片、细菌、可溶性高分子物质,不经过预处理直接微滤或者超滤,将会导致膜孔堵塞或聚集在膜的表面使膜污染,从而降低了分离性能和生产效率,因此,在使用液酶转化时必须对含有多种物质的物料进行预处理,一般采用的手段是去除高分子杂质,通常采用高速离心法或者絮凝澄清等方式,处理微生物灭活,一般进行高温或者pH调节处理,通过改变微生物的生L环境来改变微生物的特性,使分离膜设备在其适宜的温度和pH范围内进行快速分离,采用固定化酶将使以上问题变得简单。
2.2 分离操作
一般的膜分离设备在分离生物酶转化液时,多采用错流操作来减少物料在滤材上的沉积,具体操作方式是在压力驱动下,使物料在膜系统的一侧进行高速高压流动,在膜切面形成切向流,从而使小分子物质通过膜。大分子物质或颗粒被膜截留,从而达到分离、浓缩、纯化的目的。单程操作或循环操作在工业化生产上应用也比较广泛,通过多个膜组件进行串联,在增压泵作用下将料液进行二次加压分离,从而达到相应的效果,如此循环,直到达到预定浓度或预定值为止。
2.3 后处理工序
膜应用技术的后处理工序非常重要,主要分为膜清洗和膜组件的定期维护,膜清洗可分为酸碱、化学、电场或超声波洗涤等,将膜表面和膜孔内物质进行处理,从而恢复膜的性能;膜组件定期维护包括膜组件更换、膜组块交替使用等。后处理的难易程度主要取决于使用环境,因此将生物酶制备成固定化酶对膜的使用寿命和维护显得非常重要。
3 膜分离技术优势及存在的问题
3.1 技术优势
膜分离技术作为高分子物理化学、材料科学与化学工程交叉融会的新型高效分离技术,在物理、化学、生物性质上呈现出各种各样的特性,与传统分离技术如蒸馏、萃取、吸附、深冷分离等技术相比,膜分离过程大多无相变(渗透汽化除外),可常温操作,设备流程简单,易实现工业放大,适用于热敏性物质的分离、浓缩和纯化、能耗低、分离系数大等优点。同时膜技术应用范围广,适用性强,形式多样,可根据工业应用特点选择中空纤维式、管式、卷式、框式、回转平膜和浸渍平膜等。
3.2 存在的问题
3.2.1 耐污能力
在工业应用上,高分子膜的耐污能力差是最突出的问题,分为膜污染和膜孔堵塞等因素导致的膜通透性下降和膜材质自身发生不可逆转的变化导致的膜劣化,从而导致膜性能的改变。
3.2.2 特定功能
由于目标产物的性能差异,针对不同体系的膜选择有很大区别,特别是在氨基酸应用领域,相似特性,相近分子量,相近等电点物料的分离,是工业工程中的一大难题,如何改善膜设备对此种物料的分离,这种特定膜的研究显得非常紧迫。
3.2.3 膜材料回收再利用
高分子膜材料多采用有机添加剂或复合材料制备而成,在回收再生方面尚无成功案例,工业生产上多以固废进行处理,如此造成了大量基础材料的浪费,不利于环境保护和循环经济。
4 发展展望
高分子膜在生物酶催化转化的应用上越来越广泛,随着固定化酶技术、智能高分子膜技术、功能高分子膜、再生膜技术的开发与应用,其具有的工艺流程短、能耗低,人机效率高、节约环保的生产技术将会对整个氨基酸衍生物生产领域产生重大影响。
【关键词】卓越人才 实验班 教学改革 实践
【中图分类号】G424.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)7-0064-03
一、“卓越计划”与卓越人才培养
高等工程教育是高等教育的重要部分,为国家培养各类工程技术人才。随着社会的不断发展,经济结构的转变,走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家等一系列战略部署对高等工程教育改革发展提出了迫切的要求。2010年6月,教育部在天津召开了“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)启动会。“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》的重大计划,旨在培养和造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型的工程技术人才,通过工程教育改革和创新提高工程人才培养质量,促进我国从工程教育大国走向工程教育强国。
“卓越计划”启动后,全国高校纷纷响应,目前已有三百多所高校分批次加入到“卓越计划”中。许多高校根据自身定位与特色,以实施“卓越计划”为契机,开展形式多样的卓越人才培养工作。清华大学确立了建设“研究型、管理型、创新型、国际型”卓越工程人才的培养体系。同济大学开展了“卓越生源行动计划”、“卓越课程行动计划”和“卓越实践行动计划”等卓越系列计划。天津科技大学是教育部第二批“卓越计划”高校,包装工程、食品科学与工程、生物工程三个专业为卓越计划实施专业。2010年,学校提出实施“行业卓越人才培养计划”,遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则,将卓越工程师培养纳入卓越人才培养体系之中。“行业卓越人才培养计划”分为三个层次,第一层次便是组建“行业卓越人才实验班”。
二、卓越人才实验班
在教育部“卓越计划”和天津科技大学“行业卓越人才培养计划”背景下,我校于2011年9月实施了《天津科技大学行业卓越人才实验班计划》,组建了“机械电子工程实验班”、“材料科学与化学工程实验班”、“食品与生物工程实验班”、“工商管理实验班”四个卓越人才实验班。
学校成立“卓越人才培养管理中心”专门负责实验班学生的统筹管理工作,各相关学院成立卓越人才培养工作领导小组,实行校院两级管理。实验班实行导师制,各相关学院制定导师制方案,导师主要负责学生专业选择、学习进程规划,并对学生研究内容和方法等进行指导。
实验班采取2+2的培养模式,学生在一、二年级不分专业,按照大类培养,进入三年级由学生自主确定专业。学生选拨由最初的新生报道后申请报名、经初试和面试合格后录取拓展为在部分省份采用高考直招方式按大类录取一定比例选拔与新生入校后选拔相结合的方式。为激励学生,保障人才培养质量,实验班实行滚动机制,根据平均学分绩点对学生进行预警、分流与增补。
为加强建设卓越人才实验班,学校给予了政策上的多方面支持。学校集中优秀师资,进行了多方面的教学改革,实行资源优化配置,为卓越人才实验班提供优越条件,通过因材施教地制定培养方案、组建优秀的基础教学团队和专业导师团队、建设专业核心课与双语课等方式提高人才培养质量。
三、卓越人才实验班的教学改革实践
(一)因材施教制定培养方案
培养方案是培养学生的一套计划,学生依据培养方案中所要求的内容逐步完成学业从而达到培养目标。培养方案是否科学合理直接影响人才培养质量。依据“宽口径、厚基础、强实践”的要求,确定“卓越”的培养目标和要求,建构合理课程体系,因材施教地制定培养方案是卓越人才培养的前提,也是卓越人才实验班追求卓越的基础。下面就以天津科技大学2013级机械电子工程卓越人才实验班培养方案为例进行分析。
机械电子工程卓越人才实验班依托机械工程学院和电子信息与自动化学院按照大类招生,学生在大一、大二年级主要学习校通识课程和学科基础课程,大三开始学生自主选择学习方向,分为“机械电子工程”方向和“自动化”方向,分别在机械工程学院和电子信息与自动化学院学习专业领域课程。机械电子工程卓越人才实验班的培养方案由机械工程学院和电子信息与自动化学院联合制定,培养方案不是机械电子工程专业与自动化专业培养方案的简单叠加,而是根据对卓越人才的要求,因材施教地制定培养目标、培养要求和课程体系。
1.培养目标
实验班以培养卓越人才为目标,其培养方案对学生需要掌握的知识技能以及需要具备的能力都做出了详细的说明。通过表一的对比可以发现,非实验班学生的培养目标是培养高素质的应用型人才,而实验班无论是在知识学习的范围上还是在能力培养的广度和深度上,其目标都区别于非实验班的学生,更强调扎实的基础,创新能力、工程实践能力的培养以及人文素养的提升。
2.培养要求
为了实现培养目标,实验班的培养方案对学生提出了明确具体的要求。要求学生在毕业时能获得9个方面的知识能力:①具有较扎实的数学、自然科学基础和机械工程、电气工程等科学知识的应用能力,以及独立试验并进行数据分析的能力。②系统地掌握专业领域的理论知识,具有设计机电系统、部件的能力。③具有对机械及电气工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力。④具有新工艺、新设备、新技术研发的初步能力。⑤具有较强的动手能力、创新能力和独立工作的能力。⑥较好地掌握生产过程控制、自动化仪表、信息处理及计算机控制技术等方面的专业知识,了解运动控制等方面的专业知识及学科前沿和发展趋势。⑦获得较好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练。⑧具备一定的科研和组织管理能力,具有较强的工作适应能力。⑨知识面宽广,具有终身教育的意识和继续学习的能力。
3.课程体系
根据卓越人才的培养目标和要求,实验班的课程体系强调厚基础、强实践。 ①基础课程围绕机械电子工程和自动化两个方向开设,无论必修课还是选修课都旨在夯实学生基础,为专业课程的学习做好铺垫。部分课程是专门为实验班学生开设的,其他专业不开设,例如大一第一学期开设的《机械导论》是实验班两个方向学生的必修课,这在2013级机械电子工程专业的培养方案中是没有的。②实验班培养方案中选修课数量较多,是为了给学生多一些选择,让他们能根据自己的实际需要选择课程,为他们提供了更加优良的条件。《工程伦理学》是实验班培养方案中的一门选修课,在夯实学生基础知识的同时,还注重对学生健康人格的塑造。③理论环节与实践环节紧密结合,每学期都有实践环节,各种实习、实验、课程设计、毕业设计与理论课相得益彰,大大加强了学生的创新能力和工程实践能力。
(二)组建优秀的教学团队
1.基础教学团队
优秀的师资是培养卓越人才的重要条件。为了实现资源的优化配置,学校为卓越人才实验班优先选派有丰富教学经验的教学名师授课,并组建了《高等数学》 和《大学英语》两门课的教学团队,以团队建设促进教学质量的提高。教学团队进行教学改革,教学方法研究,提高学生学习兴趣和学习水平。
两个教学团队为实验班专门开设了《数学分析》、《数学建模与实验》和《英语口语》等通识选修课,并引导实验班学生优先选择专设的这些课程。在日常授课时,教学团队的老师们不仅注重知识的传授,还十分注重能力的培养,实验班学生在优秀教学团队的带领下,还积极参加全国或天津市的数学、英语竞赛并取得了较好的成绩。
2.专业导师团队
为了加强实验班学生专业实践能力和创新能力的培养,学校在基础教学团队的基础上要求各相关学院组建导师团队。导师团队由1名负责人和6-8名成员组成,帮助学生进行学业规划、指导学生参与科研实践,引导学生开展创新性活动,开拓学生视野。其主要职责有:指导专业核心课任课教师进行教学内容的改革与优化;指导学生进行学业规划和职业规划;帮助学生提早进入实验室参与科研实践,指导学生撰写科技论文、申报各类创新性的科研项目,鼓励学生参与各类学科竞赛,培养学生创新能力;对有研究潜质并准备攻读研究生的学生进行指导,帮助学生提早开展科学研究活动。
(三)专业核心课与双语课建设
为推动实验班课程教学改革,学校在《天津科技大学关于加强行业卓越人才实验班工作的若干措施》中提出了建设专业核心课与双语课。各相关学院已经开始有计划、有重点、逐步地展开对专业核心课和双语课的建设。
目前已有理论力学、机械设计、机电一体化系统设计、自动机械设计、机械制造技术基础(一)、自动控制原理、电路(一)、高分子化学、高分子物理、化工热力学、化学反应工程、生物反应工程、食品工艺学、食品技术原理、管理学等几十门核心课程,其中自动控制原理、化学反应工程、食品工艺学等多门课程既是专业核心课程又是双语课程。
核心课是整个课程体系中的精髓与重点,核心课程建设的重要性不言而喻。各相关学院发动优秀教师对核心课程进行教学内容、教学方法上的改革,选用权威教材,采用多种教学方式,改进教学效果、提高教学质量。
在双语课建设方面,鼓励教师选用国外高质量原版教材开展教学。这对实验班学生外语水平提出了较高的要求,也在潜移默化地推动实验班学生努力学习外语。利于让学生养成翻阅外文文献资料的习惯,及时掌握学术前沿动态,也为以后深入地学习打下良好的基础。
结语
卓越人才实验班的教学改革涉及方方面面,本文仅结合天津科技大学的实际情况对目前主要实施的改革实践进行了梳理,如何进一步加强卓越人才实验班学生的工程实践能力与创新能力、提升学生的科研能力等诸多方面还有待研究。总之,根据学校的定位与专业的特色,不断推进教学改革探索,逐步地完善政策制度,将有利于卓越人才实验班的建设,提升工程人才的培养质量。
参考文献:
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[2]陈益飞.高校培养卓越人才探讨[J].教育评论,2013.
[3]张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010.
[4]林华东,张惠典.创新培养模式 造就卓越人才――以泉州师范学院“卓越人才培养工程”为例[J].泉州师范学院学报,2013.
[5]孙健.论“卓越计划”实施背景下高等工程教育课程体系设计[J].高等理科教育,2012.