淺談材料在化學(xué)工程中的重要性

摘要：材料是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，材料與信息、能源并列為現(xiàn)代科學(xué)的三大支柱。在材料化學(xué)中，我們可以初步了解化工行業(yè)中一些材料的應(yīng)用及其原理，通過學(xué)習(xí)可以學(xué)會(huì)如何用基礎(chǔ)知識(shí)解釋材料的性能，了解材料對(duì)化學(xué)工程的重要性。

關(guān)鍵詞：材料；化學(xué)工程；重要性

材料是現(xiàn)代文明的三大支柱之一，是新技術(shù)革命的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高分子材料與其他材料相互滲透形成了一類專業(yè)體系。隨著社會(huì)對(duì)人才需求的不斷變化，與材料相關(guān)的人才出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，材料對(duì)化學(xué)工程的發(fā)展有著非常重要的作用。

一、 材料在化學(xué)工程中的重要性

（一） 新材料是化學(xué)工程技術(shù)提高的支撐

新材料是支撐工程技術(shù)水平不斷提高的前提。材料的力學(xué)、化學(xué)等多方面的性能對(duì)化學(xué)工程的成本、規(guī)模及效率產(chǎn)生非常重要的影響。新材料的特性在化學(xué)工程領(lǐng)域的分離與反應(yīng)及過程裝備技術(shù)的核心技術(shù)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。而膜材料、新型吸附材料都是新材料，而且有許多新技術(shù)都是依靠這些新材料發(fā)展起來的，如膜分離技術(shù)。吸附蒸餾技術(shù)是一項(xiàng)以吸附材料為基礎(chǔ)而開發(fā)出來的新型技術(shù)，在這個(gè)過程中，吸附蒸餾塔的使用實(shí)現(xiàn)了吸附和蒸餾的同時(shí)操作。通過這樣的設(shè)計(jì)提高和強(qiáng)化了分離因素和脫附作用，這樣的吸附蒸餾技術(shù)比傳統(tǒng)的分離技術(shù)具有較大的優(yōu)點(diǎn)。除了以上這些優(yōu)點(diǎn)外，還能夠持續(xù)地進(jìn)行操作和具有較大生產(chǎn)能力的優(yōu)點(diǎn)。如新開發(fā)的陶瓷膜材料使得與陶瓷膜相關(guān)的一系列的新興技術(shù)得到發(fā)展，如用膜催化反應(yīng)制備合成氣、納米催化陶瓷集成反應(yīng)器等，我國(guó)也率先形成了陶瓷膜新產(chǎn)業(yè)。這些都是依靠新材料而發(fā)展出來的新型的工業(yè)技術(shù)，這些新技術(shù)的出現(xiàn)使得我國(guó)的化學(xué)工程向國(guó)際上邁了很大一步，促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

（二） 化學(xué)工程技術(shù)的研究與生產(chǎn)方向由材料的需求決定

目前我國(guó)的化工材料已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，我國(guó)的石油和化工產(chǎn)品的產(chǎn)量在世界名列前茅。化工材料也從最開始的能夠滿足基本生產(chǎn)的需要的基本材料變成了能夠用于各種新領(lǐng)域的新材料。如多晶硅、碳纖維要用于可再生能源普，而芳綸、硅材料、氟材料以及工程材料可用于具有腐蝕性的環(huán)境中。而在海水淡化、污水處理及現(xiàn)代分類技術(shù)中所應(yīng)用的各種膜材料。以及用于保護(hù)環(huán)境的各種生物質(zhì)基材料，在國(guó)防和軍工所用的材料則是特種纖維以及特種聚合物等等。新材料的需求決定著我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，因此新材料對(duì)我國(guó)的化學(xué)工程技術(shù)及工業(yè)的發(fā)展都具有非常重要的意義。為了滿足新材料的使用需求，就需要把化學(xué)工業(yè)結(jié)合各方面的因素設(shè)計(jì)和推廣這些新材料的生產(chǎn)工藝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)新材料的工業(yè)化，以滿足最優(yōu)化綠色經(jīng)濟(jì)的要求并進(jìn)行生產(chǎn)。而綠色經(jīng)濟(jì)包括原子經(jīng)濟(jì)、零排放等，而現(xiàn)在所應(yīng)用的新型鈦硅分子篩催化材料能夠?qū)崿F(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，這主要是因?yàn)檫@種新材料具有能夠定向氧化催化的功能。化工業(yè)上的大部分氧化反應(yīng)都很難做到零排放，如丙烯環(huán)氧化反應(yīng)。但是這種新材料卻有可能讓這種氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)零排放，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)而為化工生產(chǎn)提供了發(fā)展的方向。

（三） 新材料的制造對(duì)化工行業(yè)的重要性

我國(guó)現(xiàn)在在化工新材料方面的研究與國(guó)際水平還具有較大的差距，我國(guó)的化工行業(yè)的專用設(shè)備在核心技術(shù)及大型化和創(chuàng)新性等方面的還不足，涉及的一些核心與高端技術(shù)及設(shè)備主要依賴進(jìn)口，創(chuàng)新能力及核心技術(shù)和大型化的技術(shù)不足，是行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的瓶頸。而且化工設(shè)備的核心材料使用時(shí)的可靠性和壽命不高，一些核心材料腐蝕失效，事故頻繁，我國(guó)在腐蝕防護(hù)和工藝過程與國(guó)外有較大的差距。因此研發(fā)新材料是當(dāng)務(wù)之急之事，將材料化學(xué)應(yīng)用于化工行業(yè)，走理工交融、理論知識(shí)與實(shí)踐技術(shù)并重之路，能夠有效提升能源的利用效率，有效降低污染排放量。因此我們要充分挖掘其有效價(jià)值，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

二、 材料對(duì)化工行業(yè)的具體作用

化學(xué)工業(yè)中的生產(chǎn)設(shè)備，并非所有的材料都是標(biāo)準(zhǔn)的，如果需要用到一些非標(biāo)準(zhǔn)的材料時(shí)，就需要對(duì)原有的一些材料進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，這也就需要用到材料化學(xué)中的有關(guān)材料的知識(shí)，根據(jù)材料的成分與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等方面對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)運(yùn)用。

化學(xué)工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)，能夠適應(yīng)多種化工產(chǎn)品的需要，化學(xué)工程上設(shè)計(jì)出來的許多化工設(shè)備，有型號(hào)不同的，也有材質(zhì)不同的，不同種的化工設(shè)備的操作條件是不同的。因此需要考慮溫度、壓力、處理的介質(zhì)等。而溫度也可以分為低溫、常溫等許多種情況，同時(shí)壓力也是如此。因此在選擇化工設(shè)備的材料時(shí)需要考慮材料的化學(xué)、力學(xué)、物理等多方面的性能，合理正確選擇材料對(duì)化學(xué)工業(yè)來說是非常重要的。

三、 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品應(yīng)用范圍非常廣，而材料是科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，一切工業(yè)的發(fā)展都與材料的發(fā)展是分不開的。因此材料化學(xué)與化學(xué)工程是相互關(guān)聯(lián)、相互滲透的。材料化學(xué)有利于我們了解材料結(jié)構(gòu)和材料物性間的關(guān)系，促進(jìn)化工與材料的交融。

參考文獻(xiàn)：

[1]張帥.材料化學(xué)工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（06）：28.

[2]李伯耿，羅英武，王文俊，范宏，朱世平.聚合物產(chǎn)品工程：面向高性能高分子材料的化學(xué)工程新拓展[J].中國(guó)科學(xué)：化學(xué)，2014，44（09）：1461-1469.

[3]王燕寧.重視材料化學(xué)工程，突破經(jīng)濟(jì)發(fā)展瓶頸[N].科技日?qǐng)?bào)，2006-05-26（007）.

作者簡(jiǎn)介：

孫榕，黑龍江省哈爾濱市，黑龍江省哈爾濱市第一中學(xué)校。