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時鈞簡介

時鈞:為我國化工教育事業作出了重要貢獻

時鈞簡介

時鈞,化學工程學家,教育家。他在化工熱力學、分離技術等領域取得了重要的研究成果。在長期從事教學工作中,培養了一批傑出的科學技術人才,為我國化工教育事業作出了重要貢獻。

時鈞,曾名時化霖,1912年12月13日出生於江蘇省常熟縣莫城鎮辛安鄉劉巷村。1917年人辛安初級國小讀書,1924年畢業,跳班考進孝友國中二年級,1926年畢業。1927年,隨蘇州工專附中班轉入蘇州中學高中部理科班。他愛好文學,高三時,曾被《吳縣日報》聘為業餘編輯,負責副刊《冬青》的編輯並撰稿,每週1期,共編輯近20期。1929年時鈞高中畢業,被保送人東吳大學讀書。1930年,他報考清華大學和中央大學,以成績名列前茅被兩校同時錄取。時鈞決定進清華。在填報系科志願時,因化學考分最高,就報了化學系。在清華4年,所學課程除兩門之外,餘均為“優”或“優十”,曾榮獲“裴克”獎學金。1934年大學畢業,隨即報考清華第二屆公費留學生,被錄取。發榜時規定學習造紙工程,先在國內實習1年,後由導師指定進美國當時唯一設有造紙專業的緬因大學深造。1935年8月赴美,在緬因大學攻讀兩學期,於1936年5月獲造紙專業工學碩士學位,隨又赴麻省理工學院專攻化學工程。“七·七”事變後,時鈞婉言謝絕了麻省理工學院化工系主任懷德曼(whitman)教授的盛情邀請,放棄了良好的學習深造機會和優裕的物質生活條件,於1938年5月回到災難深重的祖國,6月抵達漢口,經清華同學推薦,在國民政府軍政部化學兵隊任教官。當時日本侵略軍進攻武漢,時鈞由長沙長途跋涉,經湘西、貴州,於1939年2月到達重慶,從此開始了他一生的執教生涯。年僅27歲的時鈞,先後受聘在中央工專、中央大學、重慶大學、兵工大學及動力油料廠研究生班任教,主講“物理化學”、“化工計算”、“化工原理”、“工業化學”、“化工熱力學”、“化工經濟”等多門課程。他才華橫溢、學識淵博,授課時,廣徵博引、條理分明、深入淺出,深受學生的敬重和愛戴,被譽為“娃娃教授”。

抗戰勝利後,時鈞於1946年8月由重慶回到南京,任中央大學教授、化工系系主任,同時仍兼任重慶大學化工系教授及系主任。中華人民共和國成立後,時鈞以滿腔熱忱投入祖國建設。他作為南京大學化工系系主任,擔負起主持籌劃各項建設和人才培養的重任。1951年,他將年僅15歲、剛從國中畢業的長子時權送去參軍。時權不負父母厚望,在工作崗位上,兢兢業業,刻苦鑽研,為祖國建立了功勳,後來成長為一名將軍。

1952年全國院系調整,時鈞擔任南京工學院化工系系主任,同時受命建立我國第一個矽酸鹽專業。他率領化工系全體同志,通力合作,以前蘇聯教學計劃為藍本,大膽實踐,勇於創新,培養出了我國水泥專業的本科大學畢業生和研究生,為社會主義建設事業輸送了大量專業技術人才。時至今日,還有不少當年的學生在建材工業(尤其是水泥工業)中從事領導工作。這些學生每次到南京來,一定要拜訪他,彙報各自的成績。1956年春,時鈞作為科學技術專家參加了周恩來總理親自主持的我國《1956-1967年科學技術發展遠景規劃綱要(草案)》的制訂工作,和嚴東生等共同負責制訂矽酸鹽組的課題;後來他又同汪德熙、張建侯、餘國琮等共同擬訂了第五十六項(基礎研究)中有關化學工程學科發展的規劃。1957年春,時鈞被國家科委委任為矽酸鹽組副組長。1956年秋,時鈞與汪德熙、汪家鼎等教授聯名上書高教部,建議在化工系設立化學工程專業。1957年初,高教部同意試辦。同年4月底,高教部在北京召集有關會議,制訂化學工程專業教學計劃,由時鈞任組長。當年暑假,天津大學和華東化工學院開始招生。正當時鈞在教學崗位大展才幹之際,由於眾所周知的原因,他歷經了20餘年的坎坷人生路程。在逆境中,不論是勞動鍛鍊,還是在實驗室工作,他都兢兢業業,埋頭工作,盡心盡力,嚴於職守。在異常艱難的環境中和極其簡陋的條件下,他開展了湍流塔試驗和膜分離技術的研究。1978年以後,時鈞得到平反。他不計較個人恩怨,依然襟懷坦蕩,銳氣不減當年。他重登講臺,為本科生和研究生講授“化工原理”、“化工熱力學”、“單元操作選論”及化工專題講座,有時連續講4節課也不休息。他那精闢的論述、嚴謹的邏輯推理和高超的授課藝術,贏得了學生的敬佩和讚歎。從1979年起,時鈞著手重建南京化工學院化學工程系,擔負起系主任的繁重任務。在他主持帶領下,建成了化學工程博士點,並建成了具有一定規模的化學工程研究所。

時鈞一生從教,甘為人梯,默默耕耘。在他的學生中,已有10人是中國科學院院士,獲得高階職稱的數以百計。他的弟子遍佈世界各地,有些已是蜚聲中外的專家、學者,在化工、煉油、冶金、建材、機械、醫藥等領域作出了卓越的貢獻。有位著名的科學家說得好:“我一生從事過多學科多領域的研究工作,然而時老師教給我的知識卻始終起著主旋律的作用。”半個多世紀的辛勞熬白了他的鬢髮,而他的青春活力卻在一代代弟子身上得到煥發,他的事業正由眾多的學生去弘揚光大。自1980年起,他開始招收研究生(1945年在重慶曾招過2名研究生),到現在已有5人獲得博士學位。

時鈞治學嚴謹,一絲不苟。他在擔任《中國大百科全書.化工卷》常務副主編時,為編纂這部鉅著傾注了大量心血,不僅肩負著繁重的組織領導工作,還親自撰寫修改了若干重要條目,有的甚至五易其稿。他親手撰寫了《綜論》中的若干篇章。他還撰寫了《化學工程手冊》中的“傳質”和“吸收”兩篇,並主持翻譯了《傳質學》以及《流態化工程》和《翅管換熱器設計計算》等書。

時鈞非常注重科學研究。早在清華大學讀書的時候,便在《清華大學學報》和《中國化學會雜誌》上發表過有關探討製備有色煙幕的規律和有關有機定性分析的3篇論文(英文稿)。他在緬因大學的碩士論文《關於機械木漿的篩分和效能的關係》,由導師分成兩篇論文發表在美國造紙專業雜誌上。1957年,由他指導的楊南如作的研究生論文《關於高鋁水泥原料粒度與燒成溫度的關係》發表在《矽酸鹽學報》創刊號上。在逆境中,時鈞於1965年做過湍流塔的試驗;1972年起進行了膜分離的研究,都取得了可喜的成果,但由於當時試驗條件的限制,無法深入下去。自1974年起,時鈞參加了國產填料(以拉西環為主)的效能評定試驗,曾發表了4篇論文(均未署名)。對於幾種填料的試驗全過程,如試驗方案的確定,裝置的設計安裝,資料的測定、整理和關聯,計算公式的應用,以及試驗報告的撰寫等,都是在他親自主持下進行的。有關試驗方法的一些內容,如試驗體系的選擇原則、資料的處理及表達方法等,後來一直被國內有關方面所引用。1979年後,時鈞帶領助手們開始了系統的研究工作。研究的內容主要包括3個方面:流體熱力學性質的實驗測定、色譜法研究溶液熱力學和膜分離技術。

時鈞認為工程科學迄今仍是一門實驗科學。化學工程研究、設計和開發所用的基礎物性則更需精密的實驗測量。自80年代初起,他就有計劃地著手組建一個熱力學基礎物性的測定中心,對廣泛範圍的相平衡、容積性質和過量性質進行了研究,並培養了一批從事這方面研究的專門人才,在國內外重要期刊上發表論文30餘篇。在流體相平衡方面,高壓下流體的熱力學性質測定的投資費用較高,並且費工費時,因而迄今有用的實測資料極為缺乏,影響了這一領域的理論進展。有鑑於此,時鈞、王延儒等籌建了精度較高的高壓相平衡裝置,對含氯氟烴替代物體系和高壓二氧化碳氣田氣體系的相平衡,以及多元體系近臨界區域和混合物臨界軌跡等方面進行了廣泛測定。有關的論文在國內外重要期刊上發表後,已有10多個國家和地區的專家和資料庫來函索取單印本。有些實測結果糾正了前人所測資料的偏差,擴充了測量範圍。最近,在原有的靜態法基礎上,結合bumett膨脹法成功地建立了在一臺裝置上同時測量高壓流體相平衡組成和平衡相密度的簡便方法,為快速而有效地獲取高壓下的流體基礎物性提供了新的手段。此外,他和助手們一起建立了一套流體壓縮因子的bumett法精密測量裝置,用以求取高壓下混合氣體的p-v-t基礎資料。當論文在國外重要期刊上發表時,美國熱力研究中心(trc)的評閱者認為文中所測的混合物壓縮因子精度“已達同類裝置的最好水準”。在建立高壓裝置的同時,時鈞與合作者還對常壓下的相平衡,包括汽-液、液-液以及液—固相平衡進行了廣泛而實用的測量研究。這方面發表的10多篇論文,為c5烴的溶劑萃取、甲乙苯—甲基苯乙烯分離、重要溶劑4-甲基-戊酮的分離提純,以及氯甲烷在偏三甲苯中溶解效能等化工工藝的開發設計,提供了必不可少的基礎物性資料。

溶液的混合熱(過量焓)是一類既具有重要理論意義,又有工程設計用途的基礎物性。時鈞與合作者經過多年的努力,改進並逐步完善了一套精密測量微量熱效應的裝置。這套裝置可用以測得各種純物質或生物物質在混合、反應或其他物理化學變化中產生或吸收的微量熱效應(可靈敏反映出1焦耳)。在這一領域中,已經接連測量了多種有機物的二元三元體系混合熱和強電解質混合溶劑體系的過量焓、稀釋熱、溶解熱等基礎物性資料,並在國際化學熱力學期刊上發表近10篇論文。

含有有機物的電解質水溶液是一類在工業實際過程中經常會遇到的複雜體系。有關的相平衡資料比較缺乏,且其熱力學特性目前尚很難用一般電解質溶液理論或半經驗模型來預測和推算。時鈞與合作者利用不同濃度溶液電導率的差異與電導滴定相結合,以及採用離子選擇性電極的連續測定方法,方便而準確地測量了多種強電解質有機物水溶液的相平衡組成,並且測量精度顯著提高。有關研究在國際學術會議上發表,得到眾多專家好評。

從統計力學理論建立流體狀態方程的關鍵,在於包括徑向分佈函式和勢能函式乘積的積分難以計算。國內外學者一般均採用數值積分進行處理,或對徑向分佈函式g(r)作簡化。時鈞與合作者則將這一積分作為整體量處理,引用統計力學壓縮性方程,通過簡化勢能函式形式而得到這一積分的解析計算公式,從而能夠直接得到形式簡單、計算精度高的狀態方程,並將這一思想用於流體區域性組成研究,將區域性組成這一微觀量首次與壓縮係數這一巨集觀量聯絡起來,為區域性組成研究提供了新方法。新的區域性組成模型已在強非理想體系的汽液平衡計算中獲得了成功。

溶液熱力學是化學熱力學的重要組成部分,也是化學工程學科的基礎。作為熱力學研究工作者,時鈞從80年代起即根據國內外當時最新的研究動態和學院具有的條件,領導科研人員用僅有的一臺氣相色譜儀開展色譜法測定熱力學性質的研究。經過10多年的努力,時鈞和汪紹昆等在這一方向上培養了多名研究生,先後發表論文20餘篇。除用色譜測定了眾多體系的無限稀釋活度係數外,他們還改進了國外學者70年代中期提出的r與(dr/dx)x=0預測全濃度範圍活度係數的模型與方法,建立了自己的經驗關聯式,用於預測汽液平衡,取得了比國際上現有的unifac基團貢獻法還要好的預測精度。他們還利用色譜儀測定了揮發性溶質在混合不揮發溶劑中無限稀釋活度係數,在實驗基礎上研究了wilson方程的引數多解,對稱與多元系汽液平衡的預測,研究了臺階脈衝法測汽液平衡,使色譜法擴大用於含極性組分和聚合物組分的多種體系,用於吸附研究,以推算氣固平衡;研究了測定有加合物生成體系的加合常數,進而預測這種體系的固液平衡。在測定無限稀釋活度係數的基礎上,還對80年代國外提出的預測無限稀釋活度係數的修正分離凝聚能密度模型進行了改進,提高了預測精度。

在膜分離方面,時鈞和他的合作者主要做了有關氣體膜分離的研究,還做了一些滲透汽化過程和液膜分離裝置效能的研究。前後已經發表論文30餘篇(包括國際會議大會報告)。80年代初期,時鈞和陳鳴德等用改性含氟樹脂膜對氨、氫、氮混合氣體進行滲透分離,為從混合氣體中分離氨提供了一個新方法,在國內外是一項首創工作。1986年在東京國際膜及膜過程大會報告後,引起了各方注意,至今還被國外學者在有關論文中引用。

1985年後,時鈞和莊震萬等在氣體膜分離方面做了較為系統的研究工作。用各種不同的國產膜,組成單膜和雙膜滲透器以及連續膜塔,以he-n2-ch4,ch4-co2-n2等混合氣體為物件,進行分離試驗,並從理論上闡述氣體在膜中的溶解與滲透機理,還探索了各種膜滲透器及其系統的氣體分離計算方法,從而建立了一個新的數學模型。這個新模型對任意組分數的混合氣體在不同型別的膜滲透器及其系統中的分離計算都是適用的。此外,他們還建立了氣體在膜中溶解和滲透機理的通用熱力學模型,以及存在有增塑化作用時的滲透機理模型等。目前時鈞又和楊南如等在研究無機膜及膜反應器的國家重點課題。

在液膜分離方面,時鈞和裘元燾等主要進行了油一乳一水體系在多孔轉盤塔中的流體力學效能、液滴直徑分佈以及傳質效果等的研究,從而探討在液膜分離中採用多孔轉盤塔的可能性。

為了表彰時鈞的卓著成就,化學工業部特授予他“全國化工有重大貢獻的優秀專家”的光榮稱號,成為我國首批享受政府特殊津貼的專家。時鈞是第六屆、第七屆全國政協委員、中國科學院學部委員、化學工程一級教授,南京化工學院化學工程系名譽系主任。同時,他還兼任國家自然科學基金委員會化學學科評議組成員、化工組組長,中國石化總公司技術經濟顧問委員會委員,化學工程國家重點實驗室學術委員會主任,煤轉化國家重點實驗室學術委員會委員,中國化工學會常務理事,江蘇省化學化工學會理事長,《化工百科全書》編委會副主任委員,《化學工程手冊》編委會主任,《化工學報》副主編,《中國化學工程學報》(英文)編委會委員等職。

年逾八旬、童顏鶴髮的時鈞,依然精神矍鑠,思路敏捷,繼續培育一批又一批年輕人脫穎而出,有的榮獲“洪堡研究獎學金”、“霍英東教育基金獎”,有的獲得“優秀青年科技工作者”的光榮稱號,普遍在各自的研究領域裡卓有建樹。這表明,時鈞的事業後繼有人。

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