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关键词： 高职   课程思政   有机化学  

摘要： 对学生进行思想政治教育，不仅是思政课的教学任务，还是所有专业课程的教学任务。在高职院校，教学的特殊性决定了在专业课程中开展课程思政教育的必要性。结合日常的政治理论学习和有机化学教学实践，对课程思政改革的出发点、设计理念、思政元素融入和课程思政实施的探索成果加以说明。

关键词： 磁性液体   密封   中微子   萃取塔   耐压  

摘要： 本论文根据寻找中微子萃取塔密封要求,设计了一款磁性液体密封装置,解决了中微子实验液闪萃取塔的动密封要求满足密封腔内极低放射性物质的难题。本文从设计理论、结构创新设计、磁场仿真及耐压计算、材料制备及处理、密封实验及应用等方面对寻找中微子实验萃取塔磁性液体密封进行了设计与分析。本文的主要内容如下: （1）推导了寻找中微子萃取塔磁性液体密封的设计理论。对磁性液体密封的质量守恒方程、运动方程和伯努利方程进行推导,以此推导出磁性液体密封的耐压计算公式;对萃取塔磁性液体旋转密封的摩擦力矩进行了理论分析;除此之外,分析了磁性液体的自修复特性。在设计理论上的分析对工程装置高密封性大尺寸磁性液体密封提供了设计思路。 （2）对寻找中微子萃取塔磁性液体密封装置进行结构创新设计。针对寻找中微子实验萃取塔密封的高洁净、高温、大尺寸和高密封性能要求,设计了多极靴磁性液体密封结构,保证密封的耐压能力;在磁性液体密封与萃取塔连接处创新设计成双密封圈法兰,中间通氮气保护,防止空气中的放射性物质从法兰连接处进入塔内;为防止轴承磨损颗粒对液闪的污染,在轴承下方设计了磁脂密封;在磁脂密封下方设计有接液盘以防止漏液,在接液盘内放置永磁铁吸引漏液;在外壳和长隔套中设有侧漏接头,以检验磁性液体密封的泄漏率。 （3）对设计的密封结构进行磁场有限元分析计算。分别建立了寻找中微子萃取塔磁性液体密封中的磁性液体密封和磁脂密封部分的计算模型,对各组件材料进行了设定,计算了密封结构的磁通密度云图和磁力线分布图,分析设计结构的合理性,通过设置路径得出密封间隙处的磁通密度图,计算了该密封装置的总耐压值。 （4）对磁性液体密封进行实验及应用研究。针对寻找中微子萃取塔磁性液体密封实际应用需求,制备了Fe3O4磁性粉体,通过测试对比发现只有纯化的氟醚油才能与寻找中微子液闪兼容,对制备的磁性液体进行纯化后处理;现场参与了密封结构的装配,该密封装置在江门中微子实验站萃取塔中得到了应用,分析了在实际应用中设计的磁性液体密封装置异响的来源,提出了相应的解决方案。

关键词： 有机化学   线上线下   混合式   化工合成  

摘要： 具体分析了应用化学、高分子材料与工程等化工类专业的有机化学传统授课的弊端，探讨有机化学线上线下混合式教学建设，通过分析师资、高中与大学的课程衔接、课程内容的重新制定、线上平台的课程建设等手段实现混合式教学的建设，使学生能够自主学习，充分利用课余时间，提高学习效率，学以致用，服务于社会，服务于有机化工合成。

关键词： 一流本科教育   有机化学   混合式金课   探索与实践  

摘要： 一流本科教育是一流的“教”与“学”的有机结合。按照本科教育“金课”建设的“两性一度”的要求，改革传统教学模式，创新教学方法，教学具有鲜明的时代特点，实现当今我国一流本科教育的建设总目标。“金课”的丰富内涵和实践过程对教师的教学和学生学习都有更高的要求，金课建设是整顿高校课堂秩序，重构课堂教学过程，提升教学质量和实现人才培养目标的核心要素，淘汰“水课”，打造“金课”，是课程改革在我国高等教育领域内的体现。

关键词： 有机化学   UbD理论   大单元   教学设计  

摘要： 《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中提出以发展化学学科核心素养为主旨,构建全面发展学生化学学科核心素养的高中化学课程目标体系,对高中化学教学提出了更高的要求,传统教学模式不再能满足当下的教学需求,越来越多的教育工作者开始探索新的教学策略。UbD(Understanding by Design)理论主张以学习目标作为起点,强调教学评估先于教学活动,目的是促进学生对所学知识的理解,提升学生的知识迁移能力。笔者考虑采取将UbD理论与大单元相结合进行高中化学教学设计的方式,帮助学生解决学习问题,改善化学教学的现状,特针对UbD理论展开相关研究。首先,通过查找文献、阅读专著,确定以UbD理论指导高中化学的大单元教学设计为研究主题,基于UbD理论对高中化学的有机化合物“烃”的内容进行教学设计,形成“教、学、评”一体化的教学体系,进而明确研究背景、研究现状、研究内容与意义、研究方法与思路,并对涉及的基本概念和理论基础进行阐述,说明UbD理论的三个阶段,明确单元教学与大单元教学的区别与联系,确定格式塔心理学、建构主义学习理论和布鲁姆目标分类理论作为本研究的理论基础。其次,通过开展前期调查,分析UbD理论的可行性与必要性,一方面对高中学生发放调查问卷,了解学生的化学学习现状,另一方面对一线化学教师进行直接访谈,了解化学教师的教学设计现状,最终对调查结果进行统计与分析,可以初步判定本研究对促进高中学生学习、理解、迁移与运用化学知识有一定的探索意义。再次,基于以上内容,以系统性原则、科学性原则与“教、学、评”一体化原则为指导原则,构建基于UbD理论的大单元教学设计的操作程序,并选定“烃”作为教学设计的主题内容,参考大单元框架梳理高中化学的有机化合物知识,严格按照操作程序进行教学设计。最后,选定实习学校的一个班级为实验对象,开展以“烷烃”为主题的教学活动,在教学活动前,通过发放诊断测试卷,深入了解学生在学习有机化学基础模块存在的认知障碍,为了检验该教学设计策略的有效性与可行性,在教学活动后,发放调查问卷,分析学生的学习效果。由结果可知,该教学设计策略有助于促进学生的学科兴趣与学习效果发生正向变化,有利于学生进一步理解、迁移与运用化学知识。综上所述,基于UbD理论的大单元教学设计在高中化学改革中具有积极意义,有利于促进学生学习过程中产生深度理解,有效落实“教、学、评”一体化的教学体系,改善高中有机化学基础的教学现状。另一方面,此策略对教师的教学综合能力提出了更高的要求,也为其他单元内容的教学设计提供一定的参考。

关键词： 萃取精馏   CAILD   过程评估   离子液体   流程模拟  

摘要： 本论文选择丙烷/丙烯精馏、芳烃抽提、乙苯精馏等分离过程作为典型研究对象,通过计算机辅助设计的方法,针对特定分离过程筛选出适宜的离子液体,对常规精馏过程和离子液体萃取精馏过程进行了工艺模拟,对过程的关键参数进行优化,系统分析比较能耗、经济性及环境影响。首先,采用计算机辅助离子液体设计(CAILD)来筛选适宜的离子液体。提出一种新的设计目标和离子液体的一些结构和性能约束条件,通过求解基于公式模型化的CAILD的混合整数非线性规划问题,筛选了1,3-二甲基吡啶四氟硼酸盐([Cm Py][BF]),乙基咪唑硫酸乙酯([CIM][Et SO]),三氟甲磺酸乙铵([CHN][Tf O])这三种离子液体溶剂。其次,通过Aspen Plus流程模拟软件建立基于[Cm Py][BF]的芳烃萃取精馏过程,基于[CIM][Et SO]的丙烯萃取精馏过程和基于[CHN][Tf O]的乙苯萃取精馏过程的流程模拟,在进行针对性的参数优化之后,将离子液体流程和三种常规精馏流程进行能耗和经济性对比分析。假设离子液体价格为50美元/千克,[Cm Py][BF]萃取精馏工艺可将投资费用降低35.2%,运行费用降低11.8%,年总成本降低31.2%。[Cm Py][BF]的临界价格为91.0$/kg;[CIM][Et SO]萃取精馏工艺可降低能耗68.9%和年度总费用降低74.7%;[CHN][Tf O]萃取精馏工艺可节约了能耗39.2%和年度总费用降低56.3%。综合来看,咪唑类离子液体适用于芳烃分离和丙烯丙烷分离这两类体系,铵基类离子液体适用于乙苯和苯系物之间的分离。

关键词： 萃取精馏   离子液体基混合溶剂   COSMO-RS模型   分隔壁塔  

摘要： 四氢呋喃、甲醇和仲丁醇是重要的化工原料,广泛应用于化工、能源以及医疗等领域。然而,乙酸仲丁酯水解生产仲丁醇的过程中易形成仲丁醇-水共沸混合物,同时,四氢呋喃-甲醇-水混合物也是工业中常见的共沸混合物。上述共沸混合物通常很难利用常规精馏的方式分离,如此,不仅会造成环境污染还会产生资源浪费。萃取精馏是一种分离共沸混合物的有效方法,但仍属于能源密集型过程,使用高效萃取剂结合过程强化技术是降低此类工艺能耗的有效途径。离子液体是一种新型绿色溶剂,具有高热稳定性和极低的挥发性,非常适合用作萃取精馏过程的萃取剂,但是高昂的成本限制了其广泛应用。因此,本研究将结合离子液体的高分离能力与有机溶剂的低成本,同时结合分隔壁塔强化技术,以期实现上述共沸混合物的高效节能分离。主要工作如下:(1)基于COSMO-RS模型计算对比了240种离子液体对四氢呋喃-甲醇-水混合物的选择性和溶解度;基于相对挥发度分别对比了二甲亚砜等五种有机溶剂对四氢呋喃-甲醇-水混合物的汽液平衡的影响。(2)基于COSMO-RS模型,通过待分离组分和离子液体的分子电荷密度分布曲线(σ-profile)研究其分子极性;基于量子化学理论计算离子液体阴阳离子与混合物的各组分分子之间的相互作用能,从可视化角度通过独立梯度模型(IGM)分析相互作用类型。(3)基于Aspen Plus软件设计并对比了不同配置的四氢呋喃-甲醇-水三元萃取精馏的流程模拟,结合离子液体基混合溶剂和分隔壁塔对工艺流程进行过程强化。(4)基于COSMO-RS模型计算并对比了离子液体对仲丁醇-水混合物的选择性和溶解度;基于相对挥发度分别计算了五种有机溶剂对仲丁醇/水混合物的汽液平衡的影响;基于Aspen Plus软件进行了不同配置下的乙酸仲丁酯水解流程模拟,结合离子液体基混合溶剂和分隔壁塔对流程进行工艺强化。根据COSMO-RS模型计算结果,并综合考虑成本和物化性质,最终选择1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][AC])作为最佳离子液体。根据汽液平衡分析,选择二甲基亚砜作为最佳有机溶剂。根据σ-profile和IGM分析,[EMIM][AC]和待分离组分之间的相互作用以氢键为主。对于四氢呋喃-甲醇-水三元萃取精馏,使用离子液体基混合萃取剂的直接萃取分隔壁塔工艺相对于传统萃取精馏工艺的年总平均消耗、二氧化碳排放和能量消耗分别减少14.22%、17.58%和17.58%。对于乙酸仲丁酯水解反应,离子液体基混合萃取剂的反应萃取精馏分隔壁塔工艺比常规萃取精馏工艺可以分别减少28.81%、28.81%和28.38%的能源消耗、二氧化碳排放和经济成本。研究结果表明,离子液体基混合溶剂可以有效克服有机溶剂高挥发性、离子液体造价昂贵等局限,实现更节能环保的化工过程,再结合分隔壁塔工艺,进行了过程强化,进一步减少乙酸仲丁酯水解反应萃取精馏和四氢呋喃-甲醇-水三元萃取精馏过程中的经济成本、能源消耗和环境影响,对于工业应用具有指导作用。

关键词： 有机化学   课程思政   系统命名法  

摘要： 全面推进课程思政建设，是落实高校立德树人立身之本的战略举措。以有机化合物系统命名法为例，阐述有机化学课程思政实施路径，潜移默化地把专业知识与思政元素绘制在同一“网络”之中，有效提高学生对自然科学的学习兴趣并形成专业认同，有利于培养大学生的职业素养和社会责任感。

关键词： 电化学抛光   N6   Inconel 718材料   量子化学计算   分子动力学模拟   螺钉抛光  

摘要： 镍及镍基合金具有优异的化学稳定性和热稳定性,广泛应用于航空航天、化工、医疗器械等领域。随着科技的飞速发展,现代工业对精密零部件的需求越来越大,精密加工的发展和零件的小型化对边缘和表面精加工提出了更加严格的要求。要提高机械部件的疲劳强度,就必须有光滑平整的表面,但是用N6镍或镍基合金Inconel 718材料制成的零件硬度高、强度高,进行精密加工过程有很大的困难。为了使被加工的零件表面满足表面粗糙度和尺寸的要求,工件的抛光工艺尤为重要。因此,对N6镍和镍基合金Inconel 718材料的抛光工艺进行研究具有重要意义。 本文采用磷酸-硫酸体系对N6镍和Inconel 718材料进行了电化学抛光,抛光后的工件表面镜面光滑,且耐腐蚀性能提升。首先优化了N6镍电化学抛光工艺的电解液组成、电流密度和抛光温度,优化出具有良好的稳定性的电流密度区间为1.5～1.8 A/cm2。对电流密度进行进一步优化可知,随着电流密度的增加,光亮度呈缓慢上升的趋势,硬度呈缓慢下降的趋势。在优化条件下抛光的工件光亮度由未抛光时61.3光泽单位提升至272.7光泽单位,粗糙度由未抛光时的1.413μm下降至0.628μm。 为了对N6镍电化学抛光的添加剂进行筛选,首先对8种不同添加剂进行初步实验,确定聚二硫二丙烷磺酸钠（SPS）、中性红、丙三醇和苯骈三氮唑对N6镍的电化学抛光有良好效果。接着借助量子化学计算,计算出4种添加剂的EHOMO值和ELUMO值,且4种添加剂具有较低的?E值,能较好的吸附在基底表面。通过Multiwfn软件和Visual Molecular Dynamics（VMD）软件对其进行了分子表面的静电势的计算,说明吸附作用不是静电吸附。运用分子动力学模拟,得出这4种添加剂吸附能由大到小分别是中性红、SPS、苯骈三氮唑和丙三醇。通过探究添加剂对阳极极化的影响,得出这4种添加剂在电化学抛光过程中在Ni基底进行了吸附,对电化学抛光过程起到了抑制作用。对不同浓度的添加剂进行了优化,最终得出SPS最佳浓度为5 g/L、中性红最佳浓度为5 g/L、甘油的最优添加量为20 m L、苯骈三氮唑最佳浓度为3 g/L,在最优添加剂浓度下抛光后的工件表面粗糙度进行对比,得出在含有5 g/L SPS的抛光液中抛光后的工件表面粗糙度最低,最低值为0.503μm。 为了探究Inconel 718材料在基础电解液中的抛光机理,通过阳极极化曲线、电化学阻抗测试和Rs-E曲线测试证实了Inconel 718材料的电化学抛光过程符合粘膜理论。针对电化学抛光Inconel 718材料工艺,研究了电解液组成、电流密度和温度对电化学抛光的影响,优化工艺下抛光后的表面粗糙度仅为10.4 nm。通过建立模型探究抛光过程对表面形貌影响并预测粗糙度的变化规律,基于表面形貌模拟和粗糙度预测的结果,对不同抛光时间抛光后的Inconel 718材料进行了粗糙度的测量,证实抛光初期刻蚀孔随机分布在工件表面,随着抛光时间的增加刻蚀孔孔径增大,工件表面逐渐平整,最终可以在优化条件下获得光滑表面。Tafel、EIS和XRD测试表明抛光后的工件具有良好的耐腐蚀性,并且与抛光前相比工件表面的结晶度增强。 将电化学抛光技术应用于Inconel 718材料制成的螺钉去毛刺中,对抛光时间和抛光电流进行了工艺优化,通过观察螺钉3D形貌图的毛刺去除情况,确定了抛光螺钉的最佳工艺。在优化后的工艺下对螺钉进行抛光,抛光后螺纹间的毛刺可以很好的被去除,满足项目要求。

关键词： 有机化学   课程思政   思政元素   教学设计   羧酸  

摘要： 为提高有机化学课程的教学质量，提高教学效率，丰富教学内容，在教授有机化学基本理论知识的同时，需推进落实立德树人的根本任务。本文通过对《有机化学》课程思政理论的探索，提出在教学手段上，运用多元教学方式，以提高思政效果；在教学内容上，融入思政元素，丰富教学内容。以期培养学生的爱国精神和家国情怀；增强学生的创新意识与创新能力；树立学生严谨的科学态度和高度的社会责任感；提升学生学习激情和专业认同感。最终达到《有机化学》课程思政教学的知识、技能和德育目标。