工程化學范文精選

一、環境工程專業化學實踐教學存在的問題

1.傳統行政管理教育理念的制約

我國的高等教育是計劃經濟的產物，管理模式以行政管理為主，教學受到人才培養方案、教學大綱和授課計劃等格式化條款的制約，只注重外在的教學形式，不重視課程內涵設計。且過度重視理論教學，輕視實踐教學，使得實踐教學處于從屬地位，造成實踐教學課時少、實驗經費短缺等問題，不利于高素質應用型專業人才的培養。

2.人才培養方案和教學大綱設置不合理

環境工程和環境科學專業大都是高校擴招的新開專業，專業申請獲得批準后大規模招聘老師，匆忙制定人才培養方案和教學大綱，導致實驗項目不合理，缺乏內在連貫性，銜接性差。化學實踐教學課程較多，課時少，學生難以獲得充分動手機會，并且實踐教學內容以單元實驗為主，缺少綜合性實驗。

3.實踐教師教學綜合能力不強

1．綠色化學工程工藝的開發

傳統化學工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強，通常是在污染物產生之后再另外做針對性處理，不僅增加了處理成本，且治標不治本。比如傳統工藝煙氣除塵，雖然凈化了氣體，但是污染物直接轉化為廢渣廢水，還需要另一道工序做清潔處理，無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學工藝的介入，可以直接在生產或排放階段就完成清潔使命，通過化學反應達到預防、控制和消毒污染的目的。

化學原料是化學工程的源頭，原料決定了生產流程和工藝的選擇，綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染，同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源，實現深度開發利用，兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。

在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例，生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍，作為一種強方熱性反應，具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征，所以，催化反應中此反應并非最佳選擇，生成物的不穩定也不利于提取最終產物，所以，為改善這種情況，使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來，不僅可以降低成本，節約資源，還能夠降低分離產品的難度提升純度，無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏，所以，綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中，催化劑對提升反應速率效果顯著，所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一，不僅有利于工業的發展，對于推動化學分子深入研究也有助益，分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。

2.綠色化學工程工藝應用

分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑，對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程，使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大，尤其中國作為當前世界最大的工業國，“三廢”問題十分突出，PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍，將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業，石油化工與煤炭除去提供能源之外，還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務，生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝，以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言，節能減排的實現途徑主要以下幾種：研發新科技、新工藝全過程控制污染；利用先進清潔工藝從源頭控制污染；利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈；發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障，廣泛應用于多個領域，就目前來說，主要以三種表現為主，分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。

組織工程學概況組織工程學是根據細胞生物學、材料科學和生物工程學的原理，構建生物替代物以維持、修復損傷組織和器官功能的一門科學。

組織工程的治療策略通常分為兩類:①利用脫細胞基質(acellularmatrixgraft，ACMG)，為新組織生長提供正確定位、定向，依靠機體自身的再生能力促進組織再生。脫細胞基質通常是應用機械和化學的方法去除組織中細胞成分后的富含膠原的基質。②利用接種細胞的脫細胞基質構建新的組織器官。

組織工程尿道重建的基礎研究應用ACMG修復尿道缺損的研究已有多年，包括尿道細胞外基質(urethralextracellularmatrix，UECM)、膀胱黏膜下層(bladderacellularmatrixgraft，BAMG)、小腸黏膜下層(smallintestinesubmucosa，SIS)等，它們經過脫細胞處理后，僅保留膠原蛋白、蛋白多糖等低抗原性物質。楊嗣星等［3］應用UECM進行兔的尿道缺損修復實驗。術后3周，尿路上皮完全覆蓋細胞外基質，術后6周，平滑肌細胞再生，炎性細胞消失，術后24周，再生尿道組織與正常尿道組織無區別。Chen等［4］應用豬BAMG修復兔尿道缺損，術后尿路造影顯示尿道連續無狹窄，術后2個月BAMG表面覆蓋完整的尿路上皮細胞，術后3個月炎性細胞消失，未見瘢痕形成，術后6個月黏膜下肌纖維束基本成形。Nuininga等［5］采用SIS以鑲嵌補片方式修復兔的尿道缺損，術后尿道造影顯示所有試驗動物尿道口徑正常無狹窄，術后1個月尿路上皮細胞完整覆蓋SIS，炎癥細胞浸潤，術后3個月炎癥細胞消失，平滑肌細胞再生。盡管采用單純脫細胞基質以補片的方式進行尿道修復已取得較好的效果，但如果尿道損傷較大甚至閉鎖，單純的全管狀材料修復，療效不佳。修復段尿道出現萎縮，尿道黏膜下出現雜亂無序的肌束，尿道造影顯示尿道狹窄形成［6］，其原因可能是由于尿道的缺損過長，宿主的滋養血管延伸到缺損中心區域較為困難，缺乏血供的上皮細胞爬行能力減弱，難以覆蓋整個創面，并且支架降解較早，宿主的自體細胞尚未完全覆蓋其上所致，而將種子細胞接種于管狀膠原基質材料修復長段管狀化尿道缺損則成為一種更好的選擇。DeFilippo等［7］分別用未接種細胞和接種細胞的管狀BAMG修復兔尿道缺損，發現單純用管狀基質修復的尿道，重建尿道狹窄并纖維化形成，而接種了自體細胞的管狀膠原基質，重建尿道連續無狹窄發生。傅強等［8-9］用植入包皮表皮細胞的BAMG修復管狀化尿道缺損，術后3個月修復段尿道已全部被黏膜覆蓋，黏膜光滑，管腔無明顯狹窄，組織學顯示術后修復段尿道上皮呈表皮細胞形態并與宿主尿路上皮存在明顯分界線，經長期隨訪觀察發現:術后6～12個月，修復段尿道黏膜出現乳頭樣結構，與尿路移行上皮細胞較為相似，這表明了在長期尿路環境中，來源包皮的表皮細胞可以向移行上皮形態轉化。Gu等［10］應用硅膠管以腹膜腔作為生物反應器構建自身管狀尿道修復材料，組織學證實成肌纖維細胞種植于膠原基質，其外有單層間皮細胞。將此修復材料對兔的尿道缺損進行尿道重建，術后尿道造影顯示尿道連續無狹窄，此項研究為我們修復管狀化尿道缺損提供了新的思路。

組織工程尿道重建的臨床研究Atala等［11］采用BAMG修復傳統手術治療失敗的尿道下裂，新建尿道長度為5～15cm，術后1年尿道造影顯示尿道連續無狹窄，組織學證實重建尿道表現為典型的尿路上皮，術后隨訪22個月，除1例新建尿道出現陰莖頭下瘺管外，其余患者均治愈。EL-Kassaby等［12］用BAMG對28例尿道狹窄患者進行尿道修復，新尿道長1．5～16cm，術前和術后常規行排尿記錄、體檢、逆行尿路造影、尿流率和膀胱鏡檢查，術后隨訪36～48個月，僅有4例患者在吻合部位出現輕度狹窄，其余患者治愈，活檢組織學檢查顯示典型的尿路上皮。Palminteri等［13］應用SIS為20例尿道狹窄患者行尿道重建，17例患者尿道狹窄治愈，術后3個月膀胱鏡檢顯示重建尿道口徑正常無狹窄，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］用同樣材料修復50例尿道狹窄患者，成功率80%，隨訪期間大部分患者均未出現早期或晚期相關并發癥，進一步證實SIS在組織工程尿道重建中的應用前景。Farahat等［15］近來采用內窺鏡技術對10例復發性尿道狹窄患者行SIS補片修復，術后8例患者尿道狹窄治愈，僅2例患者表現為輕度的尿道狹窄復發，通過定期行尿道擴張術已獲得滿意的治療效果。

目前，口腔黏膜替代已被認為是臨床治療尿道狹窄或下裂一類疾病的金標準［13］，但自體取材可導致張口受限、供體部位麻木感等諸多并發癥［16-17］。因而構建組織工程化口腔黏膜是進行尿道重建的一項新選擇。Bhargava等［18］將角化細胞、成纖維細胞分別從獲取的口腔黏膜表皮層、真皮層分離下來，進行體外培養擴增，達到足夠數量后將兩種細胞種植在去表皮層的真皮上，構建組織工程化口腔粘膜。將其植入5例患者體內修復尿道狹窄，3名患者目前尿道狹窄治愈，1例因術后陰莖體部纖維化合并陰莖痛性勃起需做全段補片切除，另1例因補片的過度增生及纖維化需做部分補片切除，該研究為組織工程化口腔粘膜的臨床應用展現了新的前景。Selim等［19］將角化細胞與成纖維細胞種植在聚乳酸(polylacticacid，PLA)與聚羥基乙酸(polyg-lycolicacid，PGA)的共聚物PLGA(polylactic-co-glycolicacid)上，構建組織工程化口腔黏膜，其機械強度和彈性約為正常口腔黏膜的30%，為PLGA在尿道組織工程中的應用開創了新的前景。2干細胞的研究概況干細胞(stemcells，SC)是一類未分化的細胞，具有自我更新的能力并能進行分化以最終形成成熟的非再生細胞和效應細胞［20-21］。根據分化的不同階段，主要分為:全能干細胞(受精卵)、多潛能干細胞(胚胎干細胞)、多能干細胞(成體干細胞)、單能干細胞(祖細胞)［22］。目前研究最多的是胚胎干細胞(embryonicstemcells，ESCs)和成體干細胞(A-dultstemcells)。

干細胞在尿道重建中的基礎研究理論上ESCs依靠其多分化能力可作為理想的種子細胞，但獲取胚胎干細胞往往造成胚胎的破壞，并且將其植入免疫缺陷動物時，有形成畸胎瘤的風險［23］。Otta-masathien等［24］研究表明在裸鼠的腎被膜下，胚胎干細胞在胚胎膀胱間充質(embryonicbladdermesen-chyme，EBLM)誘導下產生膀胱上皮細胞和平滑肌細胞，并無畸胎瘤的生成。Mauney等［25］應用全反式維甲酸在體外成功將胚胎干細胞誘導成尿路上皮細胞，為胚胎干細胞作為組織工程種子細胞的來源提供了可能性。Frimberger等［26］用種植人胚胎干細胞的豬小腸黏膜下層修復大鼠膀胱缺損，術后28天，膀胱上皮層、粘膜下層和平滑肌層完全再生。成體干細胞來自骨髓、肌組織、血管內皮、皮膚及脂肪等處，可避免獲取胚胎干細胞時的倫理問題，同時成體干細胞不會轉化為惡性表型，降低了植入體內后形成畸胎瘤的風險，所以研究者們的目光現已逐漸轉移到對成體干細胞的研究。Shukla等［27］研究顯示骨髓間充質干細胞(bonemarrow-derivedmesen-chymalstemcells)在體外可以成功誘導為平滑肌細胞，但將骨髓間充質干細胞與SIS復合進行豬膀胱擴增替代術時，術后免疫染色和組織化學證實骨髓間充質干細胞在體內并未完全分化為平滑肌細胞，近來已有研究報道骨髓間充質干細胞用于膀胱擴增替代術時可在體內成功分化為平滑肌細胞［28］。因為膀胱構建與尿道重建在生物支架及種子細胞選材上的相似性，因此可借鑒前者指導干細胞在尿道重建上應用。黃紅軍等［29］用種植骨髓間充質干細胞的脫細胞尿道海綿體-尿道基質(Acellularspongybodyofurethra-urethralmatrix)修復兔海綿體尿道缺損，術后僅1例發生尿瘺，其余排尿通暢。組織學檢查:術后2周見少量毛細血管及平滑肌細胞生長，再造尿道腔面完整覆蓋單層尿道上皮，術后24周，平滑肌細胞增多，排列規則，尿道黏膜層由七八層上皮細胞構成，尿道腔面光滑、完整。但是，由于骨髓間充質干細胞在骨髓中含量極低，需體外擴增較長時間才能達到構建的細胞數量;同時由于存在著骨髓抽取過程患者較痛苦等問題，使骨髓來源的干細胞在應用中存在較大的局限性。相對而言，脂肪組織來源豐富，只需要簡單的吸脂手術即可獲得足夠數量的脂肪組織，且脂肪組織中脂肪干細胞(adipose-derivedstemcells，ADSCs)含量豐富，僅需要少量的脂肪組織即可獲得足夠的ADSCs。ADSCs已經證明與骨髓間充質干細胞有相似的多潛能和自我更新能力［30］，可以誘導分化為具有正常收縮舒張功能的平滑肌細胞［31-32］。Brzoska等［33］實驗表明脂肪干細胞經體外全反式維甲酸誘導培養可分選出大于80%的上皮細胞，Liu等［34］研究進一步表明，將人ADSCs與尿路上皮細胞混合培養，可以誘導ADSCs向尿路上皮細胞轉化。

本文作者：王明輝未立清郭天立作者單位：中冶葫蘆島有色金屬集團有限公司

0引言

鋅氧化物雜料主要指煉鋼煙塵、再生銅(黃銅和青銅)回收煙灰以及其它雜料經煙化富集的煙塵等，這些物料成分復雜，雜質含量高，尤其是含氯較高對后續鋅回收工藝選擇的影響較大，研究其脫除氯的技術對再生鋅回收至關重要。

1國內脫氯工藝技術現狀

國內鋅氧化物雜料中氯的脫除采用火法和濕法工藝的均有，但未見有規模化使用的報道。火法工藝主要是多膛爐法;濕法工藝主要是水洗法、堿洗法。

多膛爐法:多膛爐多數用于處理回轉窯氧化鋅煙塵和煙化爐氧化鋅煙塵，脫氯率一般80%，多膛爐工藝是能耗高的工藝。

國外納米TiO2的生產現狀

20世紀80年代以前，納米TiO2的研究開發目的主要是作為精細陶瓷原料、催化劑、傳感器等，需求量不大，沒有形成大的生產規模。80年代以后，開發的納米TiO2用作透明效應和紫外線屏蔽劑，為納米TiO2打開了市場，使納米TiO2的生產和需求大大增加，成為鈦白工業和涂料工業的一個新的增長點。

由于納米TiO2在催化及環境保護等方面具有廣闊的應用前景，并可用于日用產品、涂料、電子、電力等工業部門，因此，納米TiO2展現出巨大的市場前景。日本、美國、英國、德國和意大利等國對納米TiO2進行了深入的研究，并已實現納米TiO2的工業化生產。目前全世界已經有十幾家公司生產納米TiO2，總生產能力估計在(6000～10000)t/a，單線生產能力一般為(400～500)t/a。

根據莎哈里本公司統計，2003年全球納米TiO2銷售量僅為1800t左右，其消費量與產品應用見表1。

表12003年全球納米TiO2消費量與產品應用

產品應用