化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)分析以及發(fā)展趨勢(shì)展望

朱清華

摘要：對(duì)國(guó)家而言，工業(yè)是支撐型產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)國(guó)家硬實(shí)力的重要組成部分，只有一個(gè)國(guó)家的工業(yè)真正實(shí)現(xiàn)了起飛，才是本質(zhì)性的成為了一個(gè)強(qiáng)國(guó)。二十世紀(jì)七、八十年代以來(lái)，我國(guó)的工業(yè)發(fā)展速度非?？?，并在很多工業(yè)技術(shù)上的成就達(dá)到國(guó)際上首屈一指的水平，在工業(yè)領(lǐng)域中，化學(xué)工程技術(shù)方面的表現(xiàn)非常突出，為國(guó)家工業(yè)的崛起發(fā)揮了不可替代的、關(guān)鍵性的作用。這些年來(lái)，在化學(xué)工程方面之所以取得非常多的成就，一方面得益于廣大人民群眾對(duì)化學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越密切的關(guān)注與重視，另一方面則是化學(xué)研究領(lǐng)域自身的發(fā)展進(jìn)程導(dǎo)致的。從最新的研究動(dòng)向來(lái)看，國(guó)內(nèi)外關(guān)于化學(xué)方面的熱點(diǎn)是非常多的，無(wú)論在理論方面還是在應(yīng)用方面，都顯示出了非常強(qiáng)勁的發(fā)展活力。化學(xué)工程領(lǐng)域有著輝煌的過(guò)去，也有著無(wú)比光明的發(fā)展前景，還能為人類的歷史發(fā)展進(jìn)程發(fā)揮不可或缺的推動(dòng)力量，正是出于這些原因，越來(lái)越多的學(xué)生立志于在化學(xué)方面有所建樹(shù)，相關(guān)的化學(xué)從業(yè)人員對(duì)自身工作充滿激情，所以化學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)是值得令人期待的。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程技術(shù);熱點(diǎn)分析;發(fā)展趨勢(shì)

引言：

化學(xué)工程的含義非常廣泛，與之相關(guān)的領(lǐng)域也很多，概括來(lái)說(shuō)，化學(xué)工程是一套以相關(guān)的化學(xué)原理為基礎(chǔ)，對(duì)一些化學(xué)方面的技術(shù)做深入的分析和探究的化學(xué)、物理過(guò)程。這個(gè)過(guò)程主要是探究性的，主要目的是改良、優(yōu)化現(xiàn)有的設(shè)備、化學(xué)技術(shù)，或者直接研發(fā)新設(shè)備、技術(shù)，以使這些設(shè)備、技術(shù)等達(dá)到現(xiàn)有的應(yīng)用要求，比如說(shuō)提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本、對(duì)環(huán)境保護(hù)起到推動(dòng)作用等等。從這里可以明顯看出，化學(xué)工程以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向的本質(zhì)特征，正是這種實(shí)用性，使其成為推動(dòng)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的一支重要力量。我國(guó)發(fā)展目前正在實(shí)現(xiàn)由高速度發(fā)展到高質(zhì)量發(fā)展的重要轉(zhuǎn)變，高質(zhì)量發(fā)展離不開(kāi)各種高尖端技術(shù)研發(fā)的支持與帶動(dòng)，而化學(xué)工程能實(shí)現(xiàn)與高尖端技術(shù)的良性結(jié)合，雙方能夠互為助力，推動(dòng)彼此的發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)在的化學(xué)工程研究正在逐步朝著更加高效、集約、智能、精細(xì)的方向前進(jìn)，成為發(fā)展快速的前沿科學(xué)，正在為人民實(shí)際生活水平的提高做出屬于自己的貢獻(xiàn)，所以不論是出于實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值的考量，還是立志于為國(guó)家社會(huì)作出貢獻(xiàn)，進(jìn)行這方面的研究都是很有意義的。

一、淺析幾項(xiàng)有關(guān)化學(xué)工程的熱點(diǎn)問(wèn)題

隨著化學(xué)領(lǐng)域不斷向前發(fā)展，面臨的瓶頸和難點(diǎn)很多，但相應(yīng)的重大突破也很多，有一些在理論或者實(shí)用方面有著重大意義的研究吸引了很多人的關(guān)注，在這里簡(jiǎn)要地分析一下最具發(fā)展前景的幾項(xiàng)。首先要說(shuō)的是超臨界反應(yīng)這項(xiàng)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要研究物質(zhì)在臨界溫度和壓力下的一種特殊狀態(tài)——超臨界狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，很多物質(zhì)都會(huì)表現(xiàn)出一些與常規(guī)狀態(tài)下迥然不同的特質(zhì)，目前在分離提純等方面的應(yīng)用比較多，所以對(duì)食品加工、醫(yī)藥化學(xué)、生物化學(xué)等方面的影響比較大[1]。但對(duì)這種物質(zhì)臨界狀態(tài)下的研究進(jìn)展速度非常慢，研究起來(lái)困難重重，需要相關(guān)的專業(yè)人員付出非常多的努力，也寄希望于更多的有識(shí)之士能加入相關(guān)內(nèi)容的研究。其次是關(guān)于物質(zhì)分離方面的研究，由于物質(zhì)在自然狀態(tài)下都不是純凈的，都會(huì)或多或少混雜著其他物質(zhì)，但很多時(shí)候人們只需要一種物質(zhì)的特性，其他物質(zhì)的存在會(huì)給實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)帶來(lái)不利的干擾因素，所以需要將各種物質(zhì)進(jìn)行分離，以適應(yīng)不同研究、生產(chǎn)的要求。傳統(tǒng)的分離技術(shù)主要借助物質(zhì)不同的沸點(diǎn)來(lái)提純，但近些年來(lái)因?yàn)槿斯ぶ悄艿牟粩喟l(fā)展，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始借助于相關(guān)的信息技術(shù)來(lái)分析分離過(guò)程中的熱力學(xué)平衡水平，大大加快了有關(guān)操作的效率和精確度，使分離過(guò)程更加可控、數(shù)字化，還節(jié)省了大量的人力物力資源。最后要談一談的是與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的綠色化學(xué)技術(shù)[2]。隨著人們價(jià)值觀念的變化，人與環(huán)境和諧共處的觀念日益深入人心，只有人類善待環(huán)境、善待地球，環(huán)境才能更適宜人類的生存。但現(xiàn)代的很多工業(yè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，如果不加任何處理就排放到自然界中的話，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，有些傷害的產(chǎn)生甚至是不可彌補(bǔ)的，所以如何通過(guò)化學(xué)原理和手段將這些化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化、處理成為如今的熱門(mén)話題。現(xiàn)在在環(huán)境保護(hù)方面有比較大的突破性研究成果當(dāng)屬原子技術(shù)，這種技術(shù)在很多時(shí)候不僅能在源頭上消除有害物質(zhì)，還能化廢為寶，將一些有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為對(duì)人類有用的東西，實(shí)際應(yīng)用非常廣泛。

上面提到的是一些目前在化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域獲得關(guān)注度非常高的熱點(diǎn)問(wèn)題，下面就是關(guān)于與傳熱過(guò)程有關(guān)的一些探討。一般而言，科研方面的研究與各種研究技術(shù)、方法、實(shí)驗(yàn)器材的優(yōu)化和創(chuàng)新是分不開(kāi)的，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展讓我們可以在納米的層次上來(lái)研究物質(zhì)的各種屬性，引起了化學(xué)研究領(lǐng)域非常大的反應(yīng)[3]。比如說(shuō)目前大熱的微細(xì)尺度的相關(guān)研究就是在技術(shù)突破的基礎(chǔ)上開(kāi)始的，微細(xì)尺度包括空間微細(xì)和時(shí)間微細(xì)兩方面內(nèi)容，亦或是兩個(gè)尺度，應(yīng)用在化學(xué)領(lǐng)域主要是因?yàn)槌叨仍谖⒓?xì)化了以后，傳熱的規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律都和平常的狀態(tài)大不相同，產(chǎn)生了尺度效應(yīng)，這種效應(yīng)的存在提供了研究物質(zhì)的一種新角度，在這種角度下研究物理的傳熱性質(zhì)能得到許多不同的發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用在實(shí)際中也取得很好的效果。至于在傳熱設(shè)備方面，比較成功的研究當(dāng)屬翅片的出現(xiàn)與應(yīng)用，傳統(tǒng)的換熱設(shè)備換熱的表面積相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，不僅使相關(guān)的生產(chǎn)、應(yīng)用過(guò)程的成本提高了，還造成很多能源浪費(fèi)，但利用翅片，可以大幅提高傳熱設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率，節(jié)約成本的同時(shí)對(duì)環(huán)境起到一定的保護(hù)作用。應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展也建立在相關(guān)理論的發(fā)展之上，這些年很多研究人員都在探討與滴狀冷凝相關(guān)的原理，但就目前的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，面臨著一些比較嚴(yán)重的障礙，需要取得更大的突破才能成為實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)。

二、跨領(lǐng)域合作研究是未來(lái)化學(xué)工程的主要發(fā)展趨勢(shì)

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)某一領(lǐng)域發(fā)展到一定的范圍、程度之后，都會(huì)或多或少的出現(xiàn)與其他領(lǐng)域相接觸、交叉、融合甚至沖突的態(tài)勢(shì)，化學(xué)工程也不例外?；瘜W(xué)工程研究發(fā)展至今，體系相當(dāng)完備，這種研究技術(shù)、手段、設(shè)備等都比較成熟，研究范式也就相應(yīng)的比較單一固定。但一個(gè)領(lǐng)域的完全按部就班的話，是非常缺少生機(jī)活力的，真因?yàn)榛瘜W(xué)工程與其他領(lǐng)域的研究產(chǎn)生了一些交叉，由此一些復(fù)合型研究應(yīng)運(yùn)而生，這種跨領(lǐng)域的研究兼并著兩個(gè)領(lǐng)域中的研究方法與手段，顯示出強(qiáng)勁的生機(jī)與活力，它從母體中脫胎而出，繼承了很多東西，但反過(guò)來(lái)又會(huì)促進(jìn)原始學(xué)科的發(fā)展與進(jìn)程，很大程度上，正是這些交叉領(lǐng)域，推動(dòng)著化學(xué)工程研究的高速發(fā)展[4]。在化學(xué)工程的各種交叉領(lǐng)域中，不得不說(shuō)的是材料科學(xué)領(lǐng)域?，F(xiàn)代技術(shù)突飛猛進(jìn)，催生了許多新型材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，給人們的生活帶來(lái)許多便捷。這些新型材料的出現(xiàn)，擴(kuò)大了化學(xué)工程的研究對(duì)象，很多之前沒(méi)有的材料出現(xiàn)了，并且出現(xiàn)了相關(guān)的應(yīng)用需求，那么這種材料就有研究的價(jià)值，就應(yīng)該成為化學(xué)工程研究過(guò)程中的一個(gè)方面，而新材料的研究又會(huì)帶來(lái)許多研究原有材料所沒(méi)有的發(fā)現(xiàn)，這會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)化學(xué)方面的研究，形成良性循環(huán)[5]。前面已經(jīng)提到過(guò)，信息技術(shù)的發(fā)展給當(dāng)今社會(huì)的方方面面帶來(lái)非常大的變化，對(duì)各種科學(xué)研究的影響也非常顯著。從化學(xué)工程的研究過(guò)程來(lái)看，信息技術(shù)也起到了重要的作用。各種化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以及化學(xué)材料的測(cè)試過(guò)程都需要大量、精確的數(shù)字描述，如果以傳統(tǒng)的計(jì)算手段來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、歸納、處理、分析等等過(guò)程的話，需要極其龐大的人力物力，需要的時(shí)間也是非常久的，精確程度也很難保證[6]。但如果在化學(xué)研究中能將信息技術(shù)有效地結(jié)合進(jìn)來(lái)的話，會(huì)大大提升研究的精確度和效率，對(duì)各種資源的節(jié)省也是非常可觀的?，F(xiàn)在的很多相關(guān)人員已經(jīng)意識(shí)到信息技術(shù)的重要性，并在開(kāi)發(fā)與化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的程序、軟件方面做出自己的貢獻(xiàn)?；瘜W(xué)工程與新機(jī)技術(shù)交叉研究的意義不僅在于正在進(jìn)行的研究上，對(duì)于以往研究數(shù)據(jù)的再次驗(yàn)證也起關(guān)鍵作用，因?yàn)楹芏嗉夹g(shù)突破正是建立的在愿有研究的再次驗(yàn)證上的，所以這方面的應(yīng)用也有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

四、結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)領(lǐng)域的研究便利、優(yōu)化著人們的生活，也在一定程度上推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)其相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題的探討有重大的現(xiàn)實(shí)意義，如何在這些問(wèn)題上取得突破性進(jìn)展關(guān)乎著化學(xué)研究的總體進(jìn)程。交叉研究在化學(xué)領(lǐng)域方興未艾，生機(jī)勃勃，很多重要的研究成果正是在交叉學(xué)科的研究背景下取得的，所以需要人們的格外關(guān)注。

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