《表面活性剂生产技术》教案课程教学单元设计0223.docx

1、表面活性剂生产技术教案课程教学单元设计0223南京化工职业技术学院精细化学品生产技术（四）表面活性剂生产技术课程单元教学设计2012/2013 学年 第 二 学期本次课标题： 项目1（贯穿项目）提出：格润牌餐具洗涤剂的配制项目1分析：理论基础（一）授课班级精细1123上课时间2013.02.25第一周周一3-4节上课地点5-503教学目标能力目标知识目标素质目标能依据生产任务和技术方案对项目进行正确的分析1.餐具洗涤剂的定义、组成及其作用；2.表面活性剂定义、结构特点、分类及应用。深入思考，挖掘问题，主动学习能力训练任务及案例能力训练任务：完成南京新世纪精细化学品公司“格润牌餐具洗涤剂的配制”

2、项目的初步分析案例：1.“手洗餐具洗涤剂的配制和性能测定”项目分析2.“机洗餐具洗涤剂的配制和性能测定”项目分析重点难点及解决方案重点：表面活性剂定义、结构特点、分类难点：“格润牌餐具洗涤剂的生产”项目分析解决方案：问题驱动，由浅入深。工具材料教具多媒体参考资料周波. 表面活性剂. 北京：化学工业出版社，2005序号步骤名称教学内容教师活动学生活动工具/材料时间分配/min课内/课外1引入课程介绍讲解听讲多媒体10课内2项目提出格润牌餐具洗涤剂的配制讲解讨论听讲多媒体5课内3项目分析完成项目必备的基本理论知识4问题1分析什么是餐具洗涤剂？餐具洗涤剂目前主要有哪些品牌？提问讲解讨论听讲多媒体5课

3、内5问题2分析餐具洗涤剂中常含有哪些组分？这些组分各起到什么作用？其中洗涤去污的主要成分是什么？提问讲解讨论听讲多媒体5课内6问题3分析什么是表面活性剂？提问讲解讨论听讲多媒体10课内7问题4分析表面活性剂的分子结构有何特点？提问讲解讨论听讲多媒体10课内8问题5分析表面活性剂为何能降低溶剂的表面张力？提问讲解讨论听讲多媒体10课内9问题6分析表面活性剂分子有哪些类型？提问讲解讨论听讲多媒体15课内10问题7分析表面活性剂有何应用？提问讲解讨论听讲多媒体10课内11项目分析总结餐具洗涤剂及表面活性剂归纳听讲多媒体512布置新任务进一步进行项目分析：表面活性剂有哪些功能作用？布置作业讲听多媒体5

4、PPT /板书主要内容设计一、贯穿项目提出 贯穿项目：格润牌餐具洗涤剂的生产 南京新世纪精细化学品公司需要完成格润牌餐具洗涤剂系列新产品的配制和性能测定。 工作任务： （1）手洗餐具洗涤剂的配制和性能测定 （2）机洗餐具洗涤剂的配制和性能测定 技术方案1：手洗餐具洗涤剂配方 序号原料比例（质量分数/%）备注1十二烷基苯磺酸钠16购买2脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5购买3十二烷基二甲基甜菜碱6自制4十二烷基二甲基氧化胺/十二烷基二甲基苄基氯化铵3自制/选用5乙二胺四乙酸0.1购买6苯甲酸（钠）0.5购买7氯化钠1.0购买8香精适量购买9硫酸适量购买10去离子水/蒸馏水加至100购买 技术方案2：机洗餐

5、具洗涤剂配方序号原料比例（质量分数/%）备注1十二烷基硫酸钠12自制2月桂醇聚氧乙烯醚8自制3脂肪酸烷醇酰胺6购买4十二烷基二甲基氧化胺/十二烷基二甲基苄基氯化铵3自制/选用5乙二胺四乙酸0.1购买6乙醇0.2购买7甲醛0.2购买8香精适量购买9硫酸适量购买10去离子水/蒸馏水加至100购买 问题1：什么是餐具洗涤剂？餐具洗涤剂目前主要有哪些品牌？ 餐具洗涤剂又叫洗洁精，是无色或淡黄色透明液体，主要用于洗涤各种食品及器具上的污垢，通常去油性物质效果好。 问题2：餐具洗涤剂中常含有哪些组分？这些组分各起到什么作用？其中洗涤去污的主要成分是什么？ 餐具洗涤剂由溶剂、表面活性剂和助剂组成。1）最常用

6、的溶剂是水； 2）常用的表面活性剂种类较多，餐具洗涤剂中通常加入多种表面活性剂，它们不同的作用特点构成了洗涤剂的优良性能； 3）常用的助剂有各种香型的香精、防腐剂、稳定剂、增稠剂、PH值调节剂等，它们赋予了洗涤剂的更为全面的优良品质。 问题3：什么是表面活性剂？ （ 绪 论 ）表面活性剂：是指“在溶剂中加入很少量即能显著降低溶剂表面张力，改变体系界面状态的物质”。P1 表面是指凝聚体与气体之间的接触面； 界面是物质相与相之间的分界面。 P1 表面张力：是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力，亦即引起液体表面自动收缩的力。 P1 （图0-1） 表面活性：若一种物质（A）能降低另一种物质（B）

7、的表面张力，就说A对B有表面活性。P2（图0-2） 表面活性剂：以较低的浓度就能显著降低溶剂的表面张力的物质。 P2 问题4：表面活性剂的分子结构有何特点？ 表面活性剂分子具有“两亲性结构”（双亲性结构），是两亲化合物。分子一端是亲水基，它通常为带电的离子基团或不带点的极性基团，具有亲水性；另一端为疏水基（亦称憎水基、亲油基），它通常为长链烃基结构，具有疏水性。P3（图0-3） 问题5：表面活性剂为何能降低溶剂的表面张力？ 表面活性剂有两个最基本的功能：界面吸附和分子自聚。其中，界面吸附使得表面活性剂分子在溶剂表面定向排列成单分子膜，使接近表面的溶剂分子受力发生变化，溶剂表面自动向内部收缩的表

8、面张力显著降低。 P3 （插图） 问题6：表面活性剂分子有哪些类型？ 1、按亲水基分类：阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型、混合型表面活性剂五大类。 P3-4，（图0-4 ） （1）阴离子型：溶于水后，亲水基（极性基）带负电。 （2）阳离子型：溶于水后，亲水基（极性基）带正电。 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 （3）两性型：溶于水后，分子中有两个亲水基，一个带正电，一个带负电。带正电的通常是氨基和季铵基，带负电的主要是羧基和磺酸基。 （4）非离子型：溶于水后，分子不离解成离子，亲水基（极性基）不带电。亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。 （5）混合型：溶于

9、水后，分子中有两种亲水基，一个带电，一个不带电。 2、按疏水基分类（P4）（1）碳氢类：疏水基为碳氢基团（2）氟类：疏水基为全氟化或部分氟化的碳氟链（3）硅类：疏水基为硅烷基链或硅氧烷基链（4）聚氧丙烯类 3、其他分类方法（P4）（1）按应用功能分：分为乳化剂、洗涤剂、起泡剂、润湿剂、分散剂、铺展剂、渗透剂、加溶剂等。（2）按溶解特性分：水溶性的和油溶性的。（3）按分子量大小分：低分子的和高分子的 问题7：表面活性剂有何应用？ P5-10 表0-1 我国表面活性剂产量统计 表0-2 我国表面活性剂品种数量统计 表0-3 表面活性剂的应用 表面活性剂广泛应用于洗涤剂、纺织、食品、皮革、造纸、塑料

10、、橡胶、农药、冶金、矿业、医药、建筑、化妆品等工业。素有“工业味精”之美称。作业： 一、餐具洗涤剂中常含有哪些组分？ 二、关于表面活性剂 P10:1-5 1、什么是表面和表面张力？ 2、什么是表面活性？ 3、什么是表面活性剂？ 4、表面活性剂的分子结构有何特点？ 5、表面活性剂分为哪些类型？课后体会本次课标题： 项目2-1-1 十二醇硫酸钠（SDS）的合成 (Synthesis of spdium dodecyl sulfate)授课班级精细0921、0922上课时间待定上课地点精细化工实训中心教学目标能力目标知识目标素质目标能根据小试方案进行SDS的合成，具体如下：1.能正确搭建合成SDS的

11、反应装置；2.能正确控制合成SDS的反应过程；3.能正确进行SDS的产品纯化；4.能正确测试SDS的表面张力和PH值。1.SDS的合成原理和装置特点；2.SDS合成反应的影响因素和反应过程的控制方法；3.SDS产品纯化的操作方法；4.SDS表面张力和PH值的测试原理及操作方法。1.质量意识：质量第一；2.规范意识：操作规范；3.竞争意识：团结协作；4.安全生产意识：杜绝事故；5. 经济生产意识：节约成本；6.清洁生产意识：保护环境。能力训练任务及案例能力训练任务：任务1：搭建SDS的合成反应装置；（案例1）任务2：控制合成SDS的反应过程；（案例1）任务3：进行SDS的产品纯化；（案例2）任务

12、4：测试SDS的表面张力和PH值。（案例3）案例：案例1：以浓硫酸作硫酸化剂合成SDS案例2：以双氧水作漂白剂纯化SDS案例3：以白金板法测试SDS的表面张力重点难点及解决方案重点： 用浓硫酸作硫酸化剂合成SDS难点： 硫酸化反应的控制解决方案：针对产品合成中的每个环节，尤其是硫酸化反应过程，通过提问、讨论、互评、归纳、总结，使其掌握操作要点，最终完成产品SDS的合成。工具材料教具工具：产品合成用仪器设备，如三口烧瓶、分水器、球形冷凝器、水银温度计、电加热套、电动搅拌器、BZY-A型表面张力仪；材料：产品合成用原料，如浓硫酸、十二醇、氢氧化钠、双氧水；教具：合成装置、多媒体参考资料冷士良. 精

13、细化工实验技术. 北京：化学工业出版社，2005强亮生，王慎敏. 精细化工综合实验. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006张友兰. 有机精细化学品合成及应用实验. 北京：化学工业出版社，2005序号步骤名称教学内容教师活动学生活动工具/材料时间分配/min课内/课外1引入（回顾）项目提出：SDS的合成（产品质量250g；产品指标： pH值（3%水溶液）=89，表面张力60mN/m （0.1mol/L，室温）项目分析： 明确阴离子表面活性剂SDS的性能特点、应用以及合成方法；项目计划：确定SDS的合成方案提问讲解回答听讲多媒体5课内2项目准备准备合成SDS所需的仪器设备和原料检查指导准备互查相

14、关的仪器设备和原料5课内3项目实施明确项目实施的步骤，通过以下四个岗位操作，完成SDS的合成讲听多媒体3课内4任务1布置搭建SDS的合成反应装置讲听多媒体3课内5岗位1操作搭建SDS的合成反应装置检查指导操作反应装置（展示）20课内6分析归纳SDS的合成原理和装置特点提问点评归纳互评回答听讲反应装置（展示）5课内7任务2布置控制合成SDS的反应过程讲听多媒体3课内8岗位2操作控制合成SDS的反应过程检查指导操作反应装置60课内9分析归纳SDS合成反应的影响因素和反应过程的控制方法提问点评归纳互评回答听讲反应装置和反应混合物10课内10任务3布置进行SDS的产品纯化讲听多媒体3课内11岗位3操作

15、进行SDS的产品纯化检查指导操作纯化设备和产品（展示）15课内12分析归纳SDS产品纯化的操作方法提问点评归纳互评回答听讲纯化设备和产品（展示）5课内13任务4布置测试SDS的表面张力和PH值讲听多媒体3课内14岗位4操作测试SDS的表面张力和PH值检查指导操作BZY表面张力仪/PH试纸20课内15分析归纳SDS表面张力和PH值的测试原理及操作方法提问点评归纳互评回答听讲BZY表面张力仪/PH试纸5课内16项目总结合成SDS的操作过程、操作要点以及考核情况提问归纳回答听讲反应装置和产品/多媒体10课内17布置新任务1、完成SDS的小试合成报告；讲听多媒体5课外2、下发SDS生产任务：SDS生产

16、（产品质量1.0kg；产品指标： pH值（3%溶液）=89，表面张力60mN/m （0.1mol/L，室温）课内课后体会本次课标题： 项目3-3 阳离子表面活性剂1227的工艺优化和产品性能测定授课班级精细0922上课时间2011.5.6上午14节上课地点精细化工实训中心302303409教学目标能力目标知识目标素质目标1. 能根据小试合成实验，确定1227的工艺优化条件；2. 能正确使用BZY-A型表面张力仪；3.能正确测定水和1227水溶液的表面张力。1.1227的小试合成工艺；2. BZY-A型表面张力仪的分析原理；3.测定水和1227水溶液表面张力的操作方法。1. 规范操作意识；2.

17、安全环保意识；3. 团结协作意识；4. 节约意识。能力训练任务及案例能力训练任务：任务1：确定1227工艺优化条件；（案例1）任务2：测定水的表面张力；（案例2）任务3：测定1227水溶液的表面张力。（案例3）案例：案例1：以氯化苄作烷基化剂合成1227案例2：以铂金板法用BZY-A型表面张力仪测定水的表面张力案例3：以铂金板法用BZY-A型表面张力仪测定1227水溶液的表面张力重点难点及解决方案重点：水和1227水溶液的表面张力的测定难点：BZY-A型表面张力仪的使用解决方案：以BZY-A型表面张力仪使用说明书为标准，通过归纳总结，整理出浅显易懂的操作要点，在训练中加强指导使其掌握相关技能。

18、工具材料教具工具：BZY-A型表面张力仪、电子天平、烧杯、量筒、玻璃棒；材料：1227、水；教具：多媒体参考资料BZY-A型表面张力仪使用说明书. 上海方瑞仪器有限公司，2009冷士良. 精细化工实验技术. 北京：化学工业出版社，2009强亮生，王慎敏. 精细化工综合实验. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006序号步骤名称教学内容教师活动学生活动工具/材料时间分配/min课内/课外1任务1布置确定1227工艺优化条件讲听多媒体5课内2岗位1操作以氯化苄作烷基化剂合成1227（上次课已完成，本次课因药品不齐暂停）讲听合成装置和产品（展示）10课内3分析归纳1227工艺优化条件提问点评归纳回答互

19、评听讲多媒体15课内4任务2布置测定水的表面张力讲听多媒体20课内5岗位2操作用BZY-A型表面张力仪测定水的表面张力检查指导操作BZY-A型表面张力仪45课内6分析归纳测定水的表面张力的操作步骤和测定结果提问点评归纳回答互评听讲多媒体10课内7任务3布置测定1227水溶液的表面张力讲听多媒体10课内8岗位3操作用BZY-A型表面张力仪测定1227水溶液的表面张力检查指导操作BZY-A型表面张力仪40课内9分析归纳测定1227水溶液的表面张力的操作步骤和测定结果提问点评归纳回答互评听讲多媒体10课内10项目总结阳离子表面活性剂1227的产品合成、工艺优化、性能（表面张力）测定提问归纳回答听讲多

20、媒体10课内11布置新任务1、完成1227产品生产报告（含性能测试）讲听多媒体5课内布置，课外完成2、制订十二烷基二甲基甜菜碱 (BS-12)合成方案PPT /板书主要内容设计回顾：1227的产品合成一、1227的工艺优化1、加入反应介质，有利于物料混合均匀，充分反应；2、相比于异丙醇而言，乙醇价格较低，同时在较低温度下易被蒸馏出；3、N-烷基化反应温度（8590）较低，不利于副反应发生；4、N-烷基化反应时间（1.5h）较短，不利于副产物生成；5、乙醇分出后，产品趁热倒出，可减少产品损失。二、1227的产品性能（表面张力）测定 BZY-A表面张力仪操作要点：调整水平接电源：转动水平调整脚旋钮

21、，使气泡位于水平显示仪中间；然后接上电源（显示屏显示-OFF-），按“开关”键（稍后显示0.0mN/m），预热30min待系统稳定后即可使用。挂板放样均去皮：先将铂金板清洗、灼烧后，挂在吊钩上，按“去皮”键归零（显示0.0）；再将盛有待测液体的样品皿置于样品台上，按“去皮”键归零（显示0.0）。浸入溶液波纹起：缓慢旋转升降旋钮，铂金板浸入液面产生波纹时即停止上升。数显稳定把数记：显示屏数值会逐渐变大，待显示的数字稳定后即可读数。（重复性操作时，只需旋转升降旋钮使板液分离后，待数显稳定即可重新测试。有残留数值，但不需去皮）1、测试水的表面张力清洗、灼烧铂金板：用镊子夹取铂金板，用流水轻轻冲洗板面

22、；然后将板呈45用酒精灯灼烧变红为止。挂板放样：用镊子挂板去皮；将待测水样倒入样品皿中约80%的高度，然后倒出1/3左右（以产生新的表面），放置在样品台上去皮。测试：缓慢旋转升降旋钮，铂金板浸入液面产生波纹时即停止上升。读数：待显示的数字稳定后即可读数，同时记录室温。再重复测2次 取平均值。2、测试表面活性剂1227水溶液的表面张力配样：取w g所合成的1227产品，加入250mL水，溶解搅匀。清洗、灼烧铂金板：用镊子轻夹铂金板，用流水轻轻冲洗板面；然后将板呈45用酒精灯灼烧变红为止。挂板放样：用镊子挂板去皮；将待测溶液倒入样品皿中约80%的高度，然后倒出1/3左右（以产生新的表面），放置在样

23、品台上去皮。测试：缓慢旋转升降旋钮，铂金板浸入液面产生波纹时即停止上升。读数：待显示的数字稳定后即可读数，同时记录室温。再重复测2次 取平均值。各组配制1227的质量和浓度标准：样品质量第一组第二组第三组第四组第五组第六组第七组第八组第九组第十组W/g0.10.20.40.60.81.02.04.08.016.0样品浓度C=样品质量W/水的体积V = W/250 (g/mL）= W/0.25 (g/L）作业：1227产品生产报告（含性能测试）课后体会1、受实验条件限制，1227的工艺优化适合于在产品合成后即讲解；2、配制1227的质量和浓度标准偏高，难以更好地反映浓度与表面张力的关系，应适当调低。