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darliu荣誉版主 (职业作家)
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【讨论】化学工程的研究热点有哪些？
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近年来，化学工程学科（传递、反应、热力学等）的研究热点有哪些呢？ 请大家发表各自的观点。 |
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darliu
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分子模拟
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分子模拟（molecular simulation）避开了数学上的困难，而且比任何统计力学理论所需要的近似都少。 计算机分子模拟实际上为人们认识物质世界提供了除实验方法和理论方法之外的第3 种途径。 随着计算机运算速度的提高和算法的改进，分子模拟也越来越受到重视。其重要性为：①检验统计力学理论的合理性。 如前所述某些简单体系能够用统计力学理论方法求解，为了衡量该理论准确与否，需要将同一体系的分子模拟结果作为其检验标准。 ②直接通过分子模拟预测物质性质。 有些苛刻的条件目前的实验技术难以达到（如地球物理化学中的高温高压），而有些性质无法通过实验测定（如长链烷烃在其临界点以下就会裂解，因而无法测定临界点），此时分子模拟却可大显身手。 ③借助分子模拟能够系统地研究微观作用力对宏观性质的影响，从而能更理性地设计新物质，有效地降低开发成本。 ④通过分子模拟能够发现一些新的现象，从而深化人类对自然界本质的认识。 目前有两种模拟方法，即分子动力学（molecular dynamics，MD）方法和Monte Carlo（MC）方法。 MD 是一种确定性方法，它用经典力学来描述所模拟体系，通过数值求解运动方程得到粒子在相空间的轨迹，即其任意时刻的微观状态，在达到平衡以后就可以测定感兴趣的性质。 基于统计力学，微观可观测量的系综平均对应着其宏观性质，MC 就是一种通过重要性抽样的方法计算该平均的随机方法，该方法在整个相空间上不断产生随机构型，利用满足细致平衡的接受-拒受法则得到符合Boltzmann 分布的系综，这样就实现了重要性抽样。 [ Last edited by darliu on 2006-12-28 at 22:18 ] |
7楼2006-12-28 22:17:33
tangsd2
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2楼2006-12-26 22:04:02
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同意楼上的观点。 反应精馏就是化学工程学科内的交叉。 伴有化学反应的精馏方法,有的用精馏促进反应,有的用反应促进精馏。用精馏促进反应，就是通过精馏不断移走反应的生成物，以提高反应转化率和收率。如醇加酸生成酯和水的酯化反应是一种可逆反应，将这个反应放在精馏塔中进行时，一边进行化学反应，一边进行精馏，及时分离出生成物酯和水。这样可使反应持续向酯化的方向进行。这种精馏在同一设备内完成化学反应和产物的分离，使设备投资和操作费用大为降低。但采用这种方法必须具备一定的条件：①生成物的沸点必须高于或低于反应物；②在精馏温度下不会导致副反应等不利影响的增加。目前在工业上主要应用于酯类（如乙酸乙酯）的生产。 用反应促进精馏，就是在混合物中加入一种能与被分离组分发生可逆化学反应的物质（第三组分），以提高其相对挥发度，使精馏容易进行。如在混合二甲苯中加入异丙苯钠，后者与对二甲苯和间二甲苯反应生成对二甲苯钠和间二甲苯钠,两者反应平衡常数相差很大,可使对二甲苯与间二甲苯的相对挥发度增大很多。这种方法对增大相对挥发度比较有效。但由于第三组分的回收和循环使用比较困难，使其应用受到限制。 |
3楼2006-12-26 22:08:48
darliu
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说到化学工程与材料的结合，有呀，化学气相沉积（CVD）。 化学气相沉积，CVD是Chemical Vapor Deposition的简称，是指高温下的气相反应，例如，金属卤化物、有机金属、碳氢化合物等的热分解，氢还原或使它的混合气体在高温下发生化学反应以析出金属、氧化物、碳化物等无机材料的方法。这种技术最初是作为涂层的手段而开发的，但目前，不只应用于耐热物质的涂层，而且应用于高纯度金属的精制、粉末合成、半导体薄膜等，是一个颇具特征的技术领域。 CVD的技术特征在于：（1）高熔点物质能够在低温下合成；（2）析出物质的形态在单晶、多晶、晶须、粉末、薄膜等多种；（3）不仅可以在基片上进行涂层，而且可以在粉体表面涂层，等。特别是在低温下可以合成高熔点物质，在节能方面做出了贡献，作为一种新技术是大有前途的。 |
4楼2006-12-26 22:23:27