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論文摘要:河南作為中華文明的發祥地,具有悠久歷史,擁有眾多的文化資源和遺產。河南省文化創意產業規模化發展迅速,其關鍵是人才,本文論述了高等職業院校的設計藝術教育對人才的培養,為河南省文化創意產業的健康發展積蓄力量,并對文化創意產業的可持續發展提供了重要保障和支撐。
河南省文化創意產業人才的培養是一個系統的工程,涵蓋了文化創意產業鏈條上所有從業人員的學歷教育,再教育,技能培訓以及自我完善能力的培養。高等職業設計藝術教育處于這個產業鏈的高端,有著不可替代的主導地位,但對其作用機制的研究不能從其學科體系中割裂出來,必須在河南省地域文化、經濟發展水平的大背景下針對文化創意產業人才培養的特點及要求,依托大的學科體系展開全面的比較分析。
一、文化創意產業人才培養的特點及要求
文化創意產業屬于知識密集型新興產業,具有高知識性、高附加值、強融合性的特征。[1]文化創意產業人才可以根據在產業鏈上的作用和分工的不同,分為文化創意人才、文化創意活動的組織人才和文化創意成果的經營人才。而文化創意人才能夠位于創意產業價值鏈的高端,是因為創意產品的主要增值部分就在其原創性的知識含量中。文化創意人才所從事的創造價值的這種活動,改變了過去必須要有實體生產才能成為產業與創造價值的觀念,而將抽象的、無形的創意活動當作產業鏈的一環。
1.文化創意產業的個性與共性
創意產業規模化發展的關鍵是人才,創造性人才需要個性的自由發揮,而創造性產業在一定程度上要考慮共性,產業機制是規模化的,需要有制度和協調。[2]所以這樣一種個性和共性的結合,就是創造性人才的培養和創造性產業的發展之間的矛盾和協調問題。
高等設計藝術教育在文化創意產業人才培養中最根本的作用就是解決了以上兩個問題,即文化創意增值和個性與共性的矛盾調和。高等職業設計藝術教育首先是文化創意專業人才的培養,同時它的基本培養模式是通過科學的方法批量為社會輸送創造性的人才。此時創造性人才的個性表達是基于一個系統科學的創新體系之上的,最終的教育成果表現為文化創意產業規模化發展的人才儲備。
2.國際文化創意產業形勢
目前國際上文化創意產業主要有三種表現形式,一是以英國政府定義為基礎的“ 創意型”,主要依托工業設計和藝術設計領域;二是以美國界定為代表的“版權型”,即生產和分銷知識產權的產業;三是中日韓等國的“文化型”,不論哪一種產業形式,文化創意人才的培養都是以高等設計藝術教育作為中堅力量。[3]僅以游戲產業為例,在2003年,美國設有游戲專業的大學(學院)有540所,日本有200所大學設有游戲(開發、設計、管理、運營)專業,韓國有288所大學或學院設有相關專業。
二、河南省高等藝術教育的比較分析
河南省高等藝術教育主要包括:普通高等院校的藝術普及教育、高等師范院校的藝術教育方向、高等職業應用型的設計藝術教育、純藝術教育。其中普通高等院校的藝術普及教育和高等職業應用型設計藝術教育是河南藝術教育的重點。
(1)普通高等院校的藝術普及教育
在大學生全面素質教育中人文素質教育占基礎性地位,而藝術素質教育又是人文素質教育的基礎。沒有藝術教育是不完整的教育,高等學校需要藝術教育,實施藝術教育是適應現代社會發展的需要,是時展對高等教育提出的新要求,是深化高等教育改革、推進素質教育的切入點,是提高學生審美能力、表現能力、創新能力的根本途徑,是大學生全面素質教育的重要組成部分。
(2)高等師范院校的藝術教育方向
高等師范院校的藝術教育應該是以培養從事普及藝術教育為目標的教育人才為核心的。培養講方法、知識淵博、長于引導,有較高的藝術鑒賞、藝術批評、藝術教育理論研究能力的高水平教師。
(3)高等職業院校應的用型設計藝術教育
高等職業設計藝術教育是我國藝術教育領域發展教晚,但規模最大,分類最細,教育目標最明確的類別。高等職業設計藝術教育的辦學目的是培養祖國現代化建設中迫切需要的行業內專業人才,與行業相關技術、工程緊密結合,能夠快速學以致用;培養學生繼續學習持續發展的能力,在熟練掌握專業基礎同時具備日后深入學習的能力。
(4)純藝術教育
純藝術的概念最早被賦予的意義是反藝術實踐中任何的功利性目的,是為了“藝術而藝術”的一種很純粹的,重精神體驗的藝術活動。因其被定義了本質的非功利性,自然而然的與應用型的各藝術設計專業相距日遠。
我們看到藝術普及教育很大程度上得益于應用型設計藝術教育的快速壯大,學歷培養和就業優勢兩把利器完成了對整個文化創意產業鏈的支持和提升。伴隨著我國經濟的高歌猛進,社會對應用型設計人才呈現出很大的剛性需求,高就業率、高收入帶動了藝術教育市場整體的繁榮。
三、高等職業設計藝術教育在河南省文化創意產業中的重要作用及有效支撐
高等職業設計藝術教育,是指高等職業學校主體有計劃發掘、培養與完善學生的設計藝術創造素質與能力的行為及其體制,是專門的以職業教育和職業技能目標為導向的設計藝術文化創造能力教育,其終極性目的是為了促進人類實現意義化生存和可持續發展的夢想。[4]高等職業設計藝術教育,在本質上是在高層面上的發掘、促進學習者的設計文化素養、創意創造與傳播能力的形成與提高。
創新思維的培養是職業設計藝術教育的核心問題,設計藝術的發展在很大程度上就是創新思維的發展。設計藝術的創新思維實質是指以辯證的邏輯性思維為基礎,以敏銳性、獨創性以及批判性為特征來體現形象的一種思維活動。所以在設計藝術的教學中,要培養學生的創新思維能力,在教育教學過程中注重培養學生的批判精神,培養學生豐富的想象力和善于捕捉創造靈感思維的能力。高等職業設計藝術教育的核心作用就是培養創意型、素質型、可持續發展型的人才,這也正是文化創意產業所需的人才。
文化創意產業的可持續發展會受到消費者文化層次、審美取向、價值觀念等軟因素的制約,一個具備較高文化藝術素養的受眾市場無疑是文化創意產業蓬勃發展的最強有力的保證。在高等職業藝術教育大框架下,通過高等藝術教育四個層次的比較分析,可以看到高等職業院校的藝術教育在為文化創意產業的健康發展積蓄力量,為河南省文化創意產業可持續發展提供重要保障。
綜上所述,雖然文化創意產業的發展仍處在起步階段,但其強勁的發展勢頭,必定會成為我國未來的朝陽產業,前景不可估量。文化創意人才是河南發展文化創意產業的第一文化資源,在大力引進人才的同時,高等應用型設計藝術教育必須完全融入文化創意產業這一新興的經濟力量,將文化創意與藝術感染力和科學技術生產力更為緊密的結合起來,攜手純藝術發展的力量,高度重視高等職業設計藝術教育,充分利用現有設計藝術教育資源和優勢,才能為河南培養更強更多本土化的文化創意人才,以促進和滿足河南文化創意產業的快速和持續發展。
參考文獻:
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隨著社會的發展與進步,人類面臨巨大的環境問題,可持續發展非常重要。綠色化學的觀念符合人類可持續發展的要求,近十年來發展迅速。綠色化學涉及有機合成、工業催化、分析化學、生物化學等領域與學科,其中有機合成對于人類具有不可估量的意義。從早期的有機試劑、藥物、塑料到近代的維生素、激素、色素、抗生素、高分子材料以及各種具有特殊性能的現代材料都是有機合成的產物,當今國計民生的各個方面都離不開有機合成產品。在有機合成中應用綠色化學的思想,能夠節約資源并防止環境污染,從根本上改變傳統的有機合成理念。
二、有機合成教學現狀
我國大學教育不斷發展,各高等院校化學系專業劃分得更細,培養人才的綜合素質更高。高等院校的有機合成課程是化學、生物、藥學等專業的專業必修課之一,是最能體現綠色化學思想的一門課程。1998年中國科技大學首先把綠色化學單獨作為一門課程[1],現在開設綠色化學課程的高校越來越多,但是作為綠色化學課程最重要組成部分的綠色有機合成化學的教學發展緩慢。目前大多高等院校使用的教材沒有根本性的改革,依然使用在傳統教材基礎上改版的教材,缺少綠色化學的思想。現行各種教材反映的內容只是從有機合成的合理性、簡便性方面考慮,并沒有注意反應的原料、催化劑、溶劑和最終產品是否無毒無害,反應過程中的廢棄物是否盡可能少等綠色化學原則。Anastas等[2]提出12條關于綠色化學的原則,用來評價實驗過程、生產過程、最終產物是否綠色,其中最基本的原則就是原子經濟性原則;采用無公害的原料;無公害的反應條件;終產物環境友好。綠色化的有機合成化學教學正是我國教育發展最需要的教學,在教學中貫穿綠色化學的思想,讓每個學生都有綠色化學與可持續發展的概念。綠色化學新技術在教學中的應用,能培養適合我國發展現狀的綠色化學工作者,并為以后我國的可持續發展輸送高素質的人才。
三、有機合成綠色化教學的策略
(一)貫穿原子經濟性原則
在有機合成課程課堂教學過程中,會講到許多基本有機反應,這時就應該培養學生綠色化學的思想,首先要在基本的合成反應中體現原子經濟性原則。原子經濟性就是反應分子中的原子全部進入最終產品,沒有任何副產物[3]。原子經濟性與有機合成反應產率不同,產率是目標反應產物的生成量和原料中某一組分加入量的比值。當原料和產物由幾個組分組成時,某一產品的產率再高,它仍存在其它副產品,沒有達到廢物“零排放”的要求。例如,Wittig反應產率較高,一般可達80%以上,但Wittig試劑的較少部分被利用到產物中,其余都成為副產物。所以,Wittig反應的原子利用率低,原子經濟性很差。可見,應使用產率和原子經濟性兩個概念作為評估標準,才能實現更“綠色化”,更有效的化學合成反應。
有機反應中最常見的主要包括4類:重排反應,取代反應、消除反應和加成反應等,重排反應和加成反應基本屬于原子經濟反應,而有些反應,如取代反應和消除反應的原子經濟性則不一定高,另外,成鍵周環反應,如Diels-Alder反應,[2+2]、[3+2]環加成反應屬于原子經濟性的,而氧化-還原反應類型很多,不能用“原子經濟性”來衡量,只是化學氧化還原反應一般有毒,而電氧化-還原反應對環境更友好。除了對這些學過的反應進行歸納總結外,還可向同學們介紹一些綠色新反應,如:Ene反應(雙烯合成)類似Diels-Alder反應,反應通式為:
X=Y=C=C,C=O,C=S,N=O,N=N等。
金屬復分解反應(RCM 反應)是一種過渡金屬催化反應,反應通式為:
R=芳香基、烷基、芳香雜環;
R1=H,COOR,烷基
X=O,NCOOR,NTs,NSO2PH
DO(DEt)2,SO2PH,SO3PH,SOPH
EWG=吸電子基,如-COR,-CHO,-CN,-COOR
以上的各反應都是綠色化學的基本反應,在講課的過程中就應該貫穿綠色化學的基本思想,讓學生在對比中明白綠色化學的概念,讓學生在今后的工作學習中都有綠色化學的概念,在合成某些產品時盡量用原子經濟性來衡量整個反應過程。
(二)原料與產物無公害
1.盡量用無毒無害的原料
綠色化學基本原則中包括原料無公害,在設計有機合成實驗時就應該尋找安全有效的反應原料,進而得到功效卓著而無毒無害的產品。例如:合成聚氨酯時,傳統的方法一般要采用光氣作為原料,而光氣是可致命的劇毒氣體。新的綠色化學合成方法則完全不使用光氣,不僅消除了劇毒原料光氣的使用,并且反應產生的副產物是水,對環境無污染,同時解決了兩方面的問題,整個聚氨酯合成的實驗更加接近綠色化學。
如:亞氨基二乙酸二鈉的合成也可以改變原料,避免使用甲醛、氫氰酸紫等劇毒原料。
NH3+2HCHO+2HCN NCCH2NHCH2CN
由以上反應方程式可以看出,傳統方法合成亞氨基二乙酸二鈉的步驟要繁瑣,要用到HCHO、HCN劇毒物質,還要用到NH3,并且產物不能轉化完全,對環境的污染較大。新的合成方法簡單,只需要在銅催化劑的條件下就能直接合成出亞氨基二乙酸二鈉,副產物是H2,對環境的污染也較小。在講課過程中可以將多種有機合成方法進行對比分析,找出最符合綠色化學標準的合成原料與產物,讓學生充分的理解綠色化學的基本原則。在學生動手實踐的過程中,要應用最綠色的有機合成方法,降低實驗室對環境的污染與對學生身體的危害。
2.利用可再生資源為原料
在實驗室教學過程中,利用可再生的原料可以減少對環境的污染并符合經濟與環境的可持續發展。例如:用氧化法合成己二酸(ADA),傳統方法合成已二酸的實驗通常用致癌物質苯或苯酚作原料,在原料上就不符合綠色化學的標準,對學生的身體健康有一定的危害。新的合成工藝可以直接用葡萄糖合成出,并且葡萄糖能夠通過植物的光合作用直接得到,使原料的成本降低,并且合成的工藝簡化對環境污染減少。這種符合綠色化學標準的新合成方法可以應用在有機化學實驗教學中。
3.設計更安全的產品
有機合成實驗的設計階段就應該考慮合成出產物是否有毒,盡量通過通過改變和修飾有毒物質的結構,消除其“致毒反應”[4]。例如:聯苯胺是很好的染料中間體,但具有極強的致癌作用,可以對其分子結構加以改造,變為二乙基聯苯胺,既保持了染料的功能,又消除了致癌性。
在設計具有特定功能的化學產品時,還應考慮它能否降解,要使其降解,也可通過在分子結構中入特殊功能團來促使其降解。通過水解或者光解使大分子結構變成可以生物降解的基團。
(三)研究安全有效的反應條件
在有機合成的基本反應中,除了考慮反應原料及產物的綠色化外,還要注意反應過程中所用的催化劑和溶劑的綠色化。通過催化劑與溶劑的改變,改善整個反應條件,使整個合成反應安全有效。
1.尋找安全有效的催化劑
在常見的有機合成反應中所用的催化劑大多為硫酸、三氯化鋁,三氟化石朋等酸性催化劑,這類酸催化反應都是在均相條件下進行,對設備腐蝕作用大,并且容易形成酸霧、廢酸液污染環境,危害人體健康。目前解決的方法是使酸催化劑負載化或均相催化劑的多相化。在工業中可以采用的方法是用固體酸如酸性白土、混合氯化物、分子篩等代替液體酸,盡量減少酸霧的形成,并且通過一定的方法對固體酸回收,用該催化劑取代傳統的三氯化鋁,催化劑用量降為原來的1/10,廢棄物氯化氫的排放量減少了3/4,而產率增大到了70%。
2.尋找安全有效的反應介質
傳統的反應介質大都是有毒的有機溶劑二氯甲烷,乙腈,甲醇等不僅危害人體健康,而且對環境污染嚴重。超臨界流體(SCF)特別是超臨界二氧化碳(scCO2),超臨界(SCW,scCO2)以及水作溶劑;符合綠色化學的要求,有不少反應已大量使用此介質,Pinacol(頻那醇)零排反應原在液相中需要強酸作催化劑,而且催化劑的壽命較短,反應速度和選擇性很低,現在此條件下超臨界水中不加任何催化劑下反應,速度比蒸餾條件下快100倍。Cannizzaro反應在傳統的工業生產反應條件中需使用大量的堿作催化劑,后處理步驟多,且產物純度較差。
【中國分類號】 R643.32【文獻標識碼】 B【文章編號】 1044-5511(2012)02-0201-01
釕最外層具有4d75s1結構,其離子常見價態為Ru(I)、Ru(II)和Ru(III),并易于形成六配位的配合物。釕配合物由于具有熱力學穩定性好、光化學光物理信息豐富、激發態反應活性高和壽命長及發光性能良好等特性,目前已被廣泛應用于化學發光,電子轉移,非線性光學材料,分子光開關,分子識別,傳感器等領域的研究。釕配合物具有低毒性,易吸收并可很快排泄的特點在抗腫瘤方面有著巨大的應用。
釕配合物具有一定的催化活性,在化工催化方面也有著重要的意義。釕配合物作為催化劑可以通過C-H鍵的斷裂、C-C鍵的斷裂以及異構化來完成對各種反應的催化作用。
1. C-H鍵斷裂
C-C鍵的形成是有機合成的核心,而通過C-H鍵斷裂而形成C-C鍵又是一種原子經濟和環境友好的方法。因此通過活化C-H鍵從而構建C-C鍵是金屬有機的熱點并且得到了快速發展。通過C-H斷裂生成C-Si鍵的反應也得到了一定的研究。
2. C-H/烯烴偶聯反應
1993年,Murai等發表了首例催化的高效高選擇性碳-氫/烯烴偶聯反應。芳香酮中羰基(或其它可以與過渡金屬發生配位的各種各樣的官能團)可與過渡金屬配位,從而發生鄰位金屬化反應。通過該反應,可以合成得到多種多樣的芳香酮鄰位烷基化的產物。
圖1.3
后來,此反應底物得到了極大拓展,并且催化劑也擴展到了Ru3(CO)12。
對于有些底物,有時會生成脫氫偶聯的產物 。Murai等人提出了這種脫氫偶聯產物生成的可能機理。
圖1.4
Murai等人還利用氘代試劑對此類反應機理進行了研究,發現最后一步C-C偶聯是反應決速步。
3. C-H/炔烴偶聯反應
類似于C-H/烯烴偶聯反應,Ru3(CO)12也可以催化C-H/炔烴偶聯反應,盡管目前這類反應報導還較少 。
圖1.5
4. C-H/CO/烯烴偶聯反應
Murai等人除了發展了C-H/烯烴偶聯反應,還進一步發展了C-H/CO/烯烴的偶聯反應,獲得了一系列具有一定實用價值的新方法。他們還提出了可能機理,但是并不能確定CO插入哪個Ru-C鍵。根據這類反應,他們以芳基亞胺為原料成功制備了二氫茚酮,由α,β-不飽和亞胺成功制備了β,γ-不飽和γ-丁內酰胺。
圖1.6
5 C-H/硅烷偶聯反應
與上面催化反應類似的底物,在Ru3(CO)12存在時,還可以與HSiR3發生反應,生產含有C-Si鍵的產物,同時釋放出H2。研究還發現,往體系里加入一定量烯烴,作為H原子吸收體,可以提高反應產率。通過對機理研究發現,C-Si鍵的形成是反應的決速步。
通過以上反應,可以看出釕配位化合物作為催化劑在有機合成中的重要作用,通過C-H鍵的斷裂、C-C鍵的斷裂以及異構化來完成對各種反應的催化作用,而有機反應中的C-H鍵的斷裂和C-C鍵的生成都是極為重要的,所以,研究釕配位化合物對于有機反應的發展來說有著極為的意義。
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【論文摘要】:近年來,人們對于羧酸酯類的合成的研究開發和應用發展很快,研究和開發出高效、環保的催化劑,是羧酸酯類的合成的研究發展方向。
羧酸酯是一類重要的化工原料,低級的酯一般都有水果香味,可作香料(如醋酸異戊酯有香蕉味,戊酸乙酯有蘋果香味等)。液態的酯能溶解很多有機物,故常用作溶劑(如醋酸乙酯等)。有些酯還可用作塑料、橡膠的增塑劑。以乙酸辛酯(Octyl acetate)為例:乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香氣,天然品存在于苦橙、綠茶等中,是我國GB2760-86規定允許使用的食用香料,同時被FEMA(美國食用香料與提取物制造協會)認定對人體是安全的,FDA(美國食品及藥物管理局)也批準其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、樹莓、櫻桃、蘋果、檸檬和柑橘類香精,也可用于日化香精配方中。
1. 羧酸酯類香料的市場前景
隨著生活水平的提高,消費者對食品、飲料的口味、口感要求越來越高,這就需要大量使用香精、香料來迎合消費者,促進了食品企業對香精香料的應用。食用香精在食品配料中所占的比例雖然很小,但卻對食品風味起著舉足輕重的作用。國際知名咨詢公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明:預計從2006~2008年,發展中國家對香精和香料的需求,將以年均4.4%的速度快速增長,到2008年該市場的份額 將達到186億美元。而亞太地區(不包括日本)對香料和香精的需求特別強勁,未來幾年有望以年均7.3%的增速快速增長。發展中國家人均收入增加,對消費品質量要求有很大提高。隨著全球消費者越發注重健康,市場對營養和健康食品的需求也日益增加。因此,由于預計低糖低脂食品和飲料市場將迎來強勁增長,全球消費者對食用香精和香料的需求也必將不斷增加。香料配料市場需求量的繼續增長,還主要源于化妝品生產,在發達國家和地區,消費者的護膚化妝品消費呈上升趨勢。羧酸酯類香料作為優良的可食用香料品種其需求也必將不斷激增。
羧酸酯類香料的主要生產和消費國有美國、西歐、日本、墨西哥和中國等,國內食品、飲料生產企業中目前應用最多的添加劑就是香精香料,隨著消費者對于味覺享受越來越高,這種趨勢會對香料需求產生積極影響。香料產品是香料工業的上游產品,是后續香精產品的原料,香料和香精產品是其他有關產品的配套性產品,它們被廣泛地用于日化、食品、醫藥、飼料等工業產品的生產。據了解,飲料行業是香料最主要的應用領域,該領域2005年的香料消費份額達31.1%。就各地區而言,美國、日本和西歐地區目前統領香料消費市場。香料市場未來的發展大部分可能會出現在亞太地區,尤其是中國和印度這些發展中國家。這將進一步刺激香精香料市場的快速發展。我國目前在世界香料市場中所占份額僅5%左右,日本所占份額達到12%,而美國則達到20%。
2. 羧酸酯類合成的傳統工藝
傳統上羧酸酯類的合成都是用濃硫酸作催化劑,由相應醇與酸酯化而得。但由于濃硫酸作催化劑合成酯化反應具有以下缺點:(1) 在酯化反應條件下,濃硫酸的氧化性和強脫水性易導致一系列副反應,給產品的精制和原料的回收帶來困難,且酯的質量差。(2) 反應產物的后處理要經過堿中,水洗等工序,比較復雜困難,同時產生大量廢液,污染環境。(3) 濃硫酸嚴重腐蝕設備,加快了設備更新,增加生產成本。為克服這些缺點,倡導綠色化學,人們選擇環境友好型催化劑催化酯化反應,近年來,已發現氨基磺酸、結晶固體酸、雜多酸、無機鹽等均可作為酯化反應的催化劑。
3. 羧酸酯類合成的發展
近年來,人們對于羧酸酯類的合成的研究開發和應用發展很快,研究和開發出高效、環保的催化劑,是羧酸酯類的合成的研究發展方向:
無機鹽催化劑:無機鹽大多性質穩定,來源廣泛,對設備幾乎沒有腐蝕,反應條件溫和,不會對環境造成太大污染,但是由于無機鹽容易潮解,影響其催化的效果。常用的催化劑有三氯化鋁、三氯化鐵、硫酸鈦、十二水合硫酸鐵銨、五水合氯化錫、一水合硫酸氫鈉和硫酸鋅。
磺酸類催化劑:磺酸類催化劑來源廣泛、性能穩定、安全、使用方便、對酯化反應有較高的活性、產品收率較高、產物處理方便、催化劑可以重復使用等特點,適合于工業化生產的需要。
雜多酸催化劑:雜多酸是一種含氧橋的多核化合物,其特點是催化活性高。選擇性好,反應時間短,反應溫度低。不易造成環境污染,對設備幾乎沒有腐蝕。再生速度快。
陽離子交換樹脂催化劑:其主要特點是價廉易得,不腐蝕設備,不污染環境,不會引起副反應,不溶于反應體系,能夠重復使用,易于分離、回收和再生,操作簡單,產品收率較高,具有工業推廣價值。
固體超強酸催化劑:固體超強酸在有機合成中的優點是活性高,重復使用性好,不腐蝕設備,制備方法簡便,處理條件易行,便于工業化。這對于節約能源,提高經濟效益是很有意義的。
負載型催化劑:其優點是催化活性高,重復使用性好,不腐蝕設備,制備方法簡便,處理條件易行,便于工業化,這對于節約能源,提高經濟效益是很有意義的。
鈦酸四丁酯催化劑:不僅具有催化活性高,重復使用性好,不腐蝕設備等基本優勢,而且同制備方法簡便,酯收率高,價廉易得,反應時間短,反應溫度低,處理條件易行,便于工業化,這對于節約能源,提高經濟效益是很有意義的。
酶催化(脂肪酶催化、菌體催化等)工藝不僅催化化活性高、產品質量好,而且反應條件簡單、溫和, 酶重復使用方便, 酶活性保持時間長, 在生物酶的固定及精細化學品的合成中有較大的使用價值。
4. 討論
目前,國內外羧酸酯類的合成的發展趨勢越來越多的偏向于研究合成綠色、高效、環保等多功能的新型催化劑劑。一方面,合成環境友好的催化劑所采用的原料都比較易得,在開發過程中可以降低成本;另一方面,合成環境友好的催化劑所采用的都是低毒、高效、無污染的工藝,較大范圍的降低了環境的負荷。發展我國羧酸酯類香料應當注意加大科技投入力度,大力開展技術創新,加強安全法規和環境保護,強化企業管理,提高經濟效益。
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關鍵詞:無機高分子 絮凝劑 水處理應用前景
中圖分類號: V444 文獻標識碼: A 文章編號:
前言:中國水處理藥劑是在20世紀70年代引進大化肥裝置后才引起重視并逐步發展起來的,此后自行研制開發了一系列水處理劑。目前,中國水處理劑的品種主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、無機凝聚劑和有機絮凝劑等幾大類。近幾年,隨著社會經濟的發展,水污染現象日益嚴重,水資源短缺,水處理中對絮凝劑的需求越來越引起人們的重視。
1.絮凝劑在水處理中的應用前景
1.1我國是水資源短缺和污染比較嚴重的國家之一,為了滿足生產和生活需要,節約用水、水污染的處理及回用顯得尤為重要。物化法、生化法、膜分離技術、電滲析等處理方法先后應用在工業廢水和生活污水的處理中,而絮凝劑的出現,以其絮凝沉降快、時間短、效果好等優點,在選礦、電鍍、印染、造紙等許多領域的污水處理中顯示了廣闊的應用前景。
1.2目前廣泛應用的絮凝劑有無機鹽類物質,如鋁鹽、鐵鹽,處理效果不理想。聚合物處理效果雖良好,但用量大,對環境有二次污染。有機合成高分子類物質,如聚丙烯酰胺及其衍生物等,具有用量少、絮凝速度快的優點,但殘留物不易被生物降解,且其單體有強烈的神經毒性和致癌、致畸、致突變效應,造成二次污染。與傳統的絮凝劑相比較,微生物絮凝劑有以下的優點:表面積大,轉化能力強,繁殖速度快,易變異,分布廣等特點,來源廣,高效,無毒,可消除二次污染,應用范圍廣泛,價格較低。
1.3微生物絮凝劑不僅高效、安全、對環境不產生二次污染,而且用量少、適用范圍廣、作用條件粗放,是傳統絮凝劑的良好替代品。從目前國內外對微生物絮凝劑應用范圍的研究看,它不僅可以替代傳統絮凝劑用于給水處理,或者用于醫藥、食品加工和發酵等行業的固液分離,而且在高濃度難降解廢水的除濁、除重金屬、脫色和除油等方面也表現出相當的優勢。在上述廢水處理中,投加微生物絮凝劑相當于預處理工序,除去廢水中相當一部分有機物、濁度、色度和油脂等,減輕后續處理單元的負荷,提高處理效率和能力。另外,在傳統的活性污泥工藝系統運行中常常會出現污泥膨脹或污泥活性不高等現象,微生物絮凝劑可以很好地改善活性污泥的性能。
2.微生物絮凝劑在水處理中的應用
2.1不少工業廢水在采用活性污泥處理過程中,形成的活性污泥容易發生膨脹,從而影響處理效率,若添加微生物絮凝劑,會取得良好效果。如甘草制藥廢水生化處理過程中形成的膨脹性污泥,當在其中添加NOC-1微生物絮凝劑后,污泥的SVI很快從290下降到50,消除了污泥的膨脹,恢復了活性污泥的沉降能力。
2.2現今的活性污泥法技術除去廢水中的BOD并非難事,但對于脫色幾乎還沒有特效的方法,特別是對于那些可溶性色素很難處理,而采用微生物絮凝劑NOC-1,對墨水、糖蜜廢水、造紙黑液、顏料廢水進行的試驗表明,處理后上清液變為無色透明。用NAT型微生物絮凝劑直接絮凝黑染料生產廢水,其脫色率可達60%。
2.3我國城市污水處理廠常用活性污泥法工藝,其中絮凝劑在廢水處理中具有很重要的作用,它可以用來降低原水的濁度、色度等感觀指標,去除多種高分子有機物,某些重金屬和放射性物質,它可以自成獨立的處理系統,又可以與其它處理單元過程進行組合,作為預處理、中間處理和最終處理過程,而且還常用于污泥脫水前的濃縮過程,以改善污泥的脫水性能.經過絮凝劑無害處理后的水可以回用.當前國內每年工業用水、城市給水、污水處理需求絮凝劑百萬噸,因此研究絮凝劑具有很重要的意義.
3. 微生物絮凝劑在水處理中的處理效果及發展
3.1微生物絮凝劑是一類由微生物或其分泌物產生的代謝產物,它是利用微生物技術,通過細菌、真菌等微生物發酵、提取、精制而得的,是具有生物分解性和安全性的高效、無毒、無二次污染的水處理劑.它主要由微生物代謝產生的各種多聚糖類、蛋白質,或是蛋白質和糖類參與形成的高分子化合物,能產生微生物絮凝劑的微生物種類很多,它們大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中。
3.2復合型絮凝劑是近年才開始研制的新型絮凝劑,能克服使用單一絮凝劑的許多不足,適應范圍廣,對低濃度或高濃度水質、有色廢水、多種工業廢水都有良好的凈水效果,脫污泥性好,pH使用范圍大.然而復合在有機合成制備上手續復雜,成本較高,并有可能存在二次污染.目前還未見復合絮凝劑有工業化生產和使用的報道.污水或活性污泥中,有機固體顆粒帶負電荷,無機固體顆粒帶正電荷,混合固體顆粒呈電中性。
3.3制成的絮凝劑與無機、聚丙烯酰胺聯用,可提高絮凝效果.帶有PAM的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵,為無機有機高分子聚合物,它們具有無機、有機的雙重優點,又避免了兩者的不足,還具有某些獨特的優點,使凈水效果得到高度發揮.無機離子使懸浮顆粒發生絮凝并沉淀,高分子有機陽離子的高度架橋又促進了絮凝吸附速度,故能達到快速凈水的目的.江霜英等以天然高分子物質甲殼素制備殼聚糖,并用殼聚糖、聚合鋁和三氯化鐵制成了高效復合型絮凝劑CAF,其凈水效果優于無機絮凝劑聚合鋁和三氯化鐵,成本更低.
結語:絮凝劑在廢水處理中具有舉足輕重的地位,它正向著高效、無毒、價廉、復合、多功能、適合工業化生產的方向發展.大力發展無機鹽聚合物絮凝劑以替代無機鹽絮凝劑,可以降低二次污染,同時也可以減少對設備的腐蝕程度.對微生物絮凝劑,目前的任務是:尋找價廉的培養基和控制絮凝劑發揮作用的最佳條件,對絮凝劑合成的條件及影響起絮凝活性的因素進行深入研究,以符合工業化生產要求.復合型絮凝劑以其高效價廉的優勢必將迅速發展,簡化有機合成制備過程,降低生產成本,盡可能減少可能存在的二次污染問題.
參考文獻:
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