《化学过程工艺学》Chapter1 绪论.ppt

球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性。 小尺寸效应(Small size effect)，当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化。 隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的；按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。据此效应，开发出扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM） * Chapter 1绪论 1. 化学工业的新曙光 1.1 化学工业在世界经济发展中的地位 化学工业是以煤炭、石油、天燃气、天然矿物、生物质等为原料生产农用化学品、有机和无机基本原料、合成材料、精细与专用化学品等多类产品的重要产业部门。 人类面临的以信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术、海洋技术等高技术为中心的新技术革命，都离不开化学工业的发展。 现代化学工业正在支撑着生物、材料、信息技术引起的世界新经济浪潮。 销售收入 （亿元） 增长率 （%） 比例 （%） 实现利润（亿元） 增长率（%） 比例（%） 全国工业 82314.29 20.43 100 4261.75 86.24 100 石油和化学工业 13389.53 13.15 16.3 1084.52 204.0 25.45 电子及通讯设备 7147.86 33.65 8.7 459.35 292.22 10.78 电力生产及供应 6410.01 15.28 7.8 425.01 319.97 9.97 化学工业的经济地位 2000年中国工业三大支柱行业销售收入和利润 竞争与合作同在 交流与限制并存 1.2 化学工业的进展与新世纪中的发展特点 1.2.1 技术创新为发展动力 老产品：资源、成本、经营管理和产品质量性能服务的优势； 新产品以满足新技术革命的需求； 新技术以完善自身的发展 都需要创新 纳米技术 纳米材料 C-Nanotube、纳米电子器件、金属纳米粉体、纳米陶瓷 纳米效应 表面效应、小尺寸效应、量子隧道效应 纳米科学 纳米医学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等 这一切的实现，都需要经过化学工程师之手 球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性。 小尺寸效应(Small size effect)，当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化。 隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的；按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。据此，开发出扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM） 生物工程与化学工程 生物催化剂——酶（enzyme） 酵母、乙醇脱氢酶（酒精中毒）、纳豆激酶（解酒） 生物工程 酶工程过程的优化及酶结构的改性 化学工程（模拟酶） 固氮酶 仿生催化 微生物工程 基因工程药物，重组人工胰岛素、重组白细胞介素-3等 细菌分解硫矿、磷矿、回收贵重金属，处理废水、生物脱氮、降解塑料 高新技术对传统化工的改造 等离子体技术 大量带电粒子（104K）组成的中性非凝聚体系 NG制乙炔、炭黑 VOC的转化 催化剂的制备 CO2甲烷化催化剂 场协同理论 超声场、微波场、电磁场、超重力场等促进下的化学反应 计算机技术对化学工业的改造 设计有机分子结构，GUSSIAN、MS等 模拟过程达到最优化，Aspen plus，PRO-II、ChemCAD等 工厂优化设计，PDMA、PDMax 极限技术 1.2.2 新世纪的化学工业将是无污染、可持续发展的绿色产业 绿色化学 核心内容之一是采用“原子经济”反应。 环氧乙烷生产的氯醇法和