工程化学范文精选

一、环境工程专业化学实践教学存在的问题

1.传统行政管理教育理念的制约

我国的高等教育是计划经济的产物，管理模式以行政管理为主，教学受到人才培养方案、教学大纲和授课计划等格式化条款的制约，只注重外在的教学形式，不重视课程内涵设计。且过度重视理论教学，轻视实践教学，使得实践教学处于从属地位，造成实践教学课时少、实验经费短缺等问题，不利于高素质应用型专业人才的培养。

2.人才培养方案和教学大纲设置不合理

环境工程和环境科学专业大都是高校扩招的新开专业，专业申请获得批准后大规模招聘老师，匆忙制定人才培养方案和教学大纲，导致实验项目不合理，缺乏内在连贯性，衔接性差。化学实践教学课程较多，课时少，学生难以获得充分动手机会，并且实践教学内容以单元实验为主，缺少综合性实验。

3.实践教师教学综合能力不强

1．绿色化学工程工艺的开发

传统化学工程使用处理工艺对有毒污染物的处理滞后性较强，通常是在污染物产生之后再另外做针对性处理，不仅增加了处理成本，且治标不治本。比如传统工艺烟气除尘，虽然净化了气体，但是污染物直接转化为废渣废水，还需要另一道工序做清洁处理，无疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。绿色化学工艺的介入，可以直接在生产或排放阶段就完成清洁使命，通过化学反应达到预防、控制和消毒污染的目的。

化学原料是化学工程的源头，原料决定了生产流程和工艺的选择，绿色工艺的介入可以从源头上改变原料生产带来的各类化学污染，同时绿色工艺与化学工程的结合还可高效利用各类自然资源，实现深度开发利用，兼顾无污染、节能、环保的生产方式必然会掀起一轮新的工业革命。绿色原料的典型开发应用比如甘蔗渣、稻草、麦秆以及木屑、树枝、芦苇等可加工成为酮类、酸类与醇类化学品。

在化学反应中使用选择性高的试剂也是绿色工艺应用的一个途径。以石油化工为例，生产过程中烃类选择性氧化反应较为普遍，作为一种强方热性反应，具有生成物不稳定、易进一步氧化等特征，所以，催化反应中此反应并非最佳选择，生成物的不稳定也不利于提取最终产物，所以，为改善这种情况，使用选择性高的试剂是最佳途径。如此一来，不仅可以降低成本，节约资源，还能够降低分离产品的难度提升纯度，无疑实现了提升效益和减少污染的双赢，所以，绿色化学工程在这方面的研究实践也非常热门。随着越来越多的化学反应被应用到工业生产中，催化剂对提升反应速率效果显著，所以目前化学工艺领域积极研究无毒无害的高效催化剂成为主流发展方向不一，不仅有利于工业的发展，对于推动化学分子深入研究也有助益，分子筛催化剂和烷基化固相催化剂就是其中较为典型的代表。

2.绿色化学工程工艺应用

分析绿色化学工艺是实现节能减排的重要途径，对绿色工艺的重视与开发也彰显了当前世界范围内节能减排的重要性。长达两百余年的工业化路程，使得人类活动对自然资源环境的危害越来越大，尤其中国作为当前世界最大的工业国，“三废”问题十分突出，PM2.5问题也成为了悬在人们头上的一把利剑，将资源枯竭、环境污染、生态失衡、人口问题等推到了台前更加显著的位置。大型化工企业作为与人们生存发展息息相关的企业，石油化工与煤炭除去提供能源之外，还提供多种衍生化工产品为人们衣食住行服务，生产过程中产生的废水废渣废气、消耗的大量原材料都警示着当前必须积极发展绿色化工工艺，以达到节能减排、实现可持续发展的目的。就目前而言，节能减排的实现途径主要以下几种：研发新科技、新工艺全过程控制污染；利用先进清洁工艺从源头控制污染；利用技术和工艺创新打造可循环绿色生态产业链；发展循环经济等。绿色化学工程与工艺作为节能减排目标得以实现的重要保障，广泛应用于多个领域，就目前来说，主要以三种表现为主，分别是清洁生产技术、生物技术的应用及生产环境友好型产品。

组织工程学概况组织工程学是根据细胞生物学、材料科学和生物工程学的原理，构建生物替代物以维持、修复损伤组织和器官功能的一门科学。

组织工程的治疗策略通常分为两类:①利用脱细胞基质(acellularmatrixgraft，ACMG)，为新组织生长提供正确定位、定向，依靠机体自身的再生能力促进组织再生。脱细胞基质通常是应用机械和化学的方法去除组织中细胞成分后的富含胶原的基质。②利用接种细胞的脱细胞基质构建新的组织器官。

组织工程尿道重建的基础研究应用ACMG修复尿道缺损的研究已有多年，包括尿道细胞外基质(urethralextracellularmatrix，UECM)、膀胱黏膜下层(bladderacellularmatrixgraft，BAMG)、小肠黏膜下层(smallintestinesubmucosa，SIS)等，它们经过脱细胞处理后，仅保留胶原蛋白、蛋白多糖等低抗原性物质。杨嗣星等［3］应用UECM进行兔的尿道缺损修复实验。术后3周，尿路上皮完全覆盖细胞外基质，术后6周，平滑肌细胞再生，炎性细胞消失，术后24周，再生尿道组织与正常尿道组织无区别。Chen等［4］应用猪BAMG修复兔尿道缺损，术后尿路造影显示尿道连续无狭窄，术后2个月BAMG表面覆盖完整的尿路上皮细胞，术后3个月炎性细胞消失，未见瘢痕形成，术后6个月黏膜下肌纤维束基本成形。Nuininga等［5］采用SIS以镶嵌补片方式修复兔的尿道缺损，术后尿道造影显示所有试验动物尿道口径正常无狭窄，术后1个月尿路上皮细胞完整覆盖SIS，炎症细胞浸润，术后3个月炎症细胞消失，平滑肌细胞再生。尽管采用单纯脱细胞基质以补片的方式进行尿道修复已取得较好的效果，但如果尿道损伤较大甚至闭锁，单纯的全管状材料修复，疗效不佳。修复段尿道出现萎缩，尿道黏膜下出现杂乱无序的肌束，尿道造影显示尿道狭窄形成［6］，其原因可能是由于尿道的缺损过长，宿主的滋养血管延伸到缺损中心区域较为困难，缺乏血供的上皮细胞爬行能力减弱，难以覆盖整个创面，并且支架降解较早，宿主的自体细胞尚未完全覆盖其上所致，而将种子细胞接种于管状胶原基质材料修复长段管状化尿道缺损则成为一种更好的选择。DeFilippo等［7］分别用未接种细胞和接种细胞的管状BAMG修复兔尿道缺损，发现单纯用管状基质修复的尿道，重建尿道狭窄并纤维化形成，而接种了自体细胞的管状胶原基质，重建尿道连续无狭窄发生。傅强等［8-9］用植入包皮表皮细胞的BAMG修复管状化尿道缺损，术后3个月修复段尿道已全部被黏膜覆盖，黏膜光滑，管腔无明显狭窄，组织学显示术后修复段尿道上皮呈表皮细胞形态并与宿主尿路上皮存在明显分界线，经长期随访观察发现:术后6～12个月，修复段尿道黏膜出现乳头样结构，与尿路移行上皮细胞较为相似，这表明了在长期尿路环境中，来源包皮的表皮细胞可以向移行上皮形态转化。Gu等［10］应用硅胶管以腹膜腔作为生物反应器构建自身管状尿道修复材料，组织学证实成肌纤维细胞种植于胶原基质，其外有单层间皮细胞。将此修复材料对兔的尿道缺损进行尿道重建，术后尿道造影显示尿道连续无狭窄，此项研究为我们修复管状化尿道缺损提供了新的思路。

组织工程尿道重建的临床研究Atala等［11］采用BAMG修复传统手术治疗失败的尿道下裂，新建尿道长度为5～15cm，术后1年尿道造影显示尿道连续无狭窄，组织学证实重建尿道表现为典型的尿路上皮，术后随访22个月，除1例新建尿道出现阴茎头下瘘管外，其余患者均治愈。EL-Kassaby等［12］用BAMG对28例尿道狭窄患者进行尿道修复，新尿道长1．5～16cm，术前和术后常规行排尿记录、体检、逆行尿路造影、尿流率和膀胱镜检查，术后随访36～48个月，仅有4例患者在吻合部位出现轻度狭窄，其余患者治愈，活检组织学检查显示典型的尿路上皮。Palminteri等［13］应用SIS为20例尿道狭窄患者行尿道重建，17例患者尿道狭窄治愈，术后3个月膀胱镜检显示重建尿道口径正常无狭窄，但支架部位未被尿路上皮完全替代，原因可能是尿路上皮再生完全至少需要20周才能完成。Fiala等［14］用同样材料修复50例尿道狭窄患者，成功率80%，随访期间大部分患者均未出现早期或晚期相关并发症，进一步证实SIS在组织工程尿道重建中的应用前景。Farahat等［15］近来采用内窥镜技术对10例复发性尿道狭窄患者行SIS补片修复，术后8例患者尿道狭窄治愈，仅2例患者表现为轻度的尿道狭窄复发，通过定期行尿道扩张术已获得满意的治疗效果。

目前，口腔黏膜替代已被认为是临床治疗尿道狭窄或下裂一类疾病的金标准［13］，但自体取材可导致张口受限、供体部位麻木感等诸多并发症［16-17］。因而构建组织工程化口腔黏膜是进行尿道重建的一项新选择。Bhargava等［18］将角化细胞、成纤维细胞分别从获取的口腔黏膜表皮层、真皮层分离下来，进行体外培养扩增，达到足够数量后将两种细胞种植在去表皮层的真皮上，构建组织工程化口腔粘膜。将其植入5例患者体内修复尿道狭窄，3名患者目前尿道狭窄治愈，1例因术后阴茎体部纤维化合并阴茎痛性勃起需做全段补片切除，另1例因补片的过度增生及纤维化需做部分补片切除，该研究为组织工程化口腔粘膜的临床应用展现了新的前景。Selim等［19］将角化细胞与成纤维细胞种植在聚乳酸(polylacticacid，PLA)与聚羟基乙酸(polyg-lycolicacid，PGA)的共聚物PLGA(polylactic-co-glycolicacid)上，构建组织工程化口腔黏膜，其机械强度和弹性约为正常口腔黏膜的30%，为PLGA在尿道组织工程中的应用开创了新的前景。2干细胞的研究概况干细胞(stemcells，SC)是一类未分化的细胞，具有自我更新的能力并能进行分化以最终形成成熟的非再生细胞和效应细胞［20-21］。根据分化的不同阶段，主要分为:全能干细胞(受精卵)、多潜能干细胞(胚胎干细胞)、多能干细胞(成体干细胞)、单能干细胞(祖细胞)［22］。目前研究最多的是胚胎干细胞(embryonicstemcells，ESCs)和成体干细胞(A-dultstemcells)。

干细胞在尿道重建中的基础研究理论上ESCs依靠其多分化能力可作为理想的种子细胞，但获取胚胎干细胞往往造成胚胎的破坏，并且将其植入免疫缺陷动物时，有形成畸胎瘤的风险［23］。Otta-masathien等［24］研究表明在裸鼠的肾被膜下，胚胎干细胞在胚胎膀胱间充质(embryonicbladdermesen-chyme，EBLM)诱导下产生膀胱上皮细胞和平滑肌细胞，并无畸胎瘤的生成。Mauney等［25］应用全反式维甲酸在体外成功将胚胎干细胞诱导成尿路上皮细胞，为胚胎干细胞作为组织工程种子细胞的来源提供了可能性。Frimberger等［26］用种植人胚胎干细胞的猪小肠黏膜下层修复大鼠膀胱缺损，术后28天，膀胱上皮层、粘膜下层和平滑肌层完全再生。成体干细胞来自骨髓、肌组织、血管内皮、皮肤及脂肪等处，可避免获取胚胎干细胞时的伦理问题，同时成体干细胞不会转化为恶性表型，降低了植入体内后形成畸胎瘤的风险，所以研究者们的目光现已逐渐转移到对成体干细胞的研究。Shukla等［27］研究显示骨髓间充质干细胞(bonemarrow-derivedmesen-chymalstemcells)在体外可以成功诱导为平滑肌细胞，但将骨髓间充质干细胞与SIS复合进行猪膀胱扩增替代术时，术后免疫染色和组织化学证实骨髓间充质干细胞在体内并未完全分化为平滑肌细胞，近来已有研究报道骨髓间充质干细胞用于膀胱扩增替代术时可在体内成功分化为平滑肌细胞［28］。因为膀胱构建与尿道重建在生物支架及种子细胞选材上的相似性，因此可借鉴前者指导干细胞在尿道重建上应用。黄红军等［29］用种植骨髓间充质干细胞的脱细胞尿道海绵体-尿道基质(Acellularspongybodyofurethra-urethralmatrix)修复兔海绵体尿道缺损，术后仅1例发生尿瘘，其余排尿通畅。组织学检查:术后2周见少量毛细血管及平滑肌细胞生长，再造尿道腔面完整覆盖单层尿道上皮，术后24周，平滑肌细胞增多，排列规则，尿道黏膜层由七八层上皮细胞构成，尿道腔面光滑、完整。但是，由于骨髓间充质干细胞在骨髓中含量极低，需体外扩增较长时间才能达到构建的细胞数量;同时由于存在着骨髓抽取过程患者较痛苦等问题，使骨髓来源的干细胞在应用中存在较大的局限性。相对而言，脂肪组织来源丰富，只需要简单的吸脂手术即可获得足够数量的脂肪组织，且脂肪组织中脂肪干细胞(adipose-derivedstemcells，ADSCs)含量丰富，仅需要少量的脂肪组织即可获得足够的ADSCs。ADSCs已经证明与骨髓间充质干细胞有相似的多潜能和自我更新能力［30］，可以诱导分化为具有正常收缩舒张功能的平滑肌细胞［31-32］。Brzoska等［33］实验表明脂肪干细胞经体外全反式维甲酸诱导培养可分选出大于80%的上皮细胞，Liu等［34］研究进一步表明，将人ADSCs与尿路上皮细胞混合培养，可以诱导ADSCs向尿路上皮细胞转化。

本文作者：王明辉未立清郭天立作者单位：中冶葫芦岛有色金属集团有限公司

0引言

锌氧化物杂料主要指炼钢烟尘、再生铜(黄铜和青铜)回收烟灰以及其它杂料经烟化富集的烟尘等，这些物料成分复杂，杂质含量高，尤其是含氯较高对后续锌回收工艺选择的影响较大，研究其脱除氯的技术对再生锌回收至关重要。

1国内脱氯工艺技术现状

国内锌氧化物杂料中氯的脱除采用火法和湿法工艺的均有，但未见有规模化使用的报道。火法工艺主要是多膛炉法;湿法工艺主要是水洗法、碱洗法。

多膛炉法:多膛炉多数用于处理回转窑氧化锌烟尘和烟化炉氧化锌烟尘，脱氯率一般80%，多膛炉工艺是能耗高的工艺。

国外纳米TiO2的生产现状

20世纪80年代以前，纳米TiO2的研究开发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感器等，需求量不大，没有形成大的生产规模。80年代以后，开发的纳米TiO2用作透明效应和紫外线屏蔽剂，为纳米TiO2打开了市场，使纳米TiO2的生产和需求大大增加，成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。

由于纳米TiO2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米TiO2展现出巨大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米TiO2进行了深入的研究，并已实现纳米TiO2的工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米TiO2，总生产能力估计在(6000～10000)t/a，单线生产能力一般为(400～500)t/a。

根据莎哈里本公司统计，2003年全球纳米TiO2销售量仅为1800t左右，其消费量与产品应用见表1。

表12003年全球纳米TiO2消费量与产品应用

产品应用