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【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué)技術(shù);環(huán)境污染;治理;應(yīng)用
引言
在二十一世紀(jì),如何有效預(yù)防環(huán)境污染,確保生態(tài)環(huán)境持久平衡發(fā)展,是人類面臨的重大難題,生態(tài)環(huán)境的破壞已經(jīng)達(dá)到了難以恢復(fù)的程度。針對(duì)我國(guó)當(dāng)前國(guó)情,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)放慢經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度,將環(huán)境治理作為國(guó)家政府工作的重點(diǎn)。綠色化學(xué)是一門新型的化學(xué)種類,對(duì)污染物的處理基本實(shí)現(xiàn)了零排放,零污染,實(shí)現(xiàn)了廢物的最少排放。就目前形式來看,綠色化學(xué)技術(shù)有著十分廣闊的發(fā)展前景,國(guó)家政府需要加大研究力度,將綠色化學(xué)技術(shù)在全社會(huì)范圍內(nèi)廣泛推廣開來。
1 綠色化學(xué)技術(shù)簡(jiǎn)介
綠色化學(xué)是指在設(shè)計(jì)研究過程中沒有或者只有盡可能小的環(huán)境負(fù)作用的、且在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上具有著很強(qiáng)可行性的化學(xué)品或者化學(xué)過程的學(xué)科,通俗具體地講,綠色化學(xué)就是利用化學(xué)的技術(shù)方法來減少消滅那些對(duì)人類健康、環(huán)境安全和生態(tài)過程有害的產(chǎn)物。所以綠色化學(xué)又叫做環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué)。綠色化學(xué)是實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的基本和重要的科學(xué)手段,包括合成、催化、分析等許多化學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容。綠色化學(xué)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)有毒有害物質(zhì)的零產(chǎn)生,零使用,是一門能夠在源頭上阻止污染的化學(xué)門類。
2 綠色化學(xué)技術(shù)的種類
總的概括,綠色化學(xué)技術(shù)主要包括以下幾種類型:
(1)生物技術(shù)。生物技術(shù)主要包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和微生物工程,其最大特點(diǎn)在于能充分利用生物質(zhì)資源,節(jié)約能源,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),并且實(shí)現(xiàn)一般化工技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的化工過程。
(2)膜技術(shù)。膜技術(shù)通常包括膜分離技術(shù)和膜催化技術(shù)。膜分離技術(shù)包含微濾、超濾、滲析、電滲析、納濾和反滲透、滲透蒸發(fā)、液膜等。膜分離技術(shù)具有成本低、能耗少、效率高、無污染、可回收有用物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn);膜催化反應(yīng)可以“超平衡”地進(jìn)行,提高反應(yīng)的選擇性和原料的轉(zhuǎn)化率,節(jié)省資源,減少污染。
(3)催化技術(shù)。催化劑是化學(xué)工藝的基礎(chǔ),是使許多化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵,酶的催化效率通常比無機(jī)化學(xué)催化劑高成百上千被,酶催化反應(yīng)溫和,控制比較容易,且環(huán)境污染小。
(4)高級(jí)氧化技術(shù)。高級(jí)氧化技術(shù)主要包括紫外線法、H2O2/Fe2+法、O3/H2O2法等,將有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解,完全轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
(5)超聲波降解技術(shù)。超聲波使液相分子瞬間爆炸,產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力,使所有的有機(jī)物在空化氣泡內(nèi)發(fā)生化學(xué)鍵斷裂、高溫分解或自由基反應(yīng)而使廢水中的有機(jī)污染物降解。
(6)等離子體技術(shù)。等離子體由最清潔的高能粒子組成,不會(huì)造成環(huán)境污染,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)無不良影響,加上等離子體反應(yīng)迅速,反應(yīng)完全,使原料的轉(zhuǎn)化率大大提高。
(7)微波技術(shù)。微波技術(shù)能夠大大加快化學(xué)反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間,而且操作簡(jiǎn)單方便,產(chǎn)率很高。
3 綠色化學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)
綠色化學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)綠色化學(xué)技術(shù)從源頭上有效防止了污染,最大限度的減少了污染的排放,甚至實(shí)現(xiàn)了零排放,采用的是無毒無害的原材料。
(2)綠色化學(xué)技術(shù)需要在無毒、安全無害的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),對(duì)反應(yīng)條件的要求比較高。
(3)綠色化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)對(duì)于自然環(huán)境是無污染的,能夠有效地提高資源能源的循環(huán)利用效率。
4 綠色化學(xué)技術(shù)在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用
4.1 綠色化學(xué)技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用
大氣中的SO2 主要來自煤中含硫物經(jīng)燃燒產(chǎn)生的產(chǎn)物,綠色化的煤炭生物脫硫技術(shù)是今后脫硫技術(shù)的發(fā)展方向。常用煤炭生物脫硫方法有生物浸出法、表面處理浮選法和微生物絮凝法等。將煤炭生物技術(shù)與非生物乳化技術(shù)相結(jié)合,提出煤炭脫硫的生物非生物綜合新技術(shù),可縮短脫硫時(shí)間。在微生物菌種方面在基礎(chǔ)研究方面,一方面在采用馴化傳統(tǒng)菌種,另一方面還積極研究利用遺傳學(xué)技術(shù),對(duì)脫硫微生物進(jìn)行改良。
4.2 綠色化學(xué)技術(shù)在固體廢棄物污染治理中的應(yīng)用
當(dāng)前我國(guó)城市固體垃圾的處理主要是以無害化填埋和焚燒的方式來進(jìn)行,無害化填埋對(duì)于土地資源來說是一個(gè)十分巨大的浪費(fèi),而且會(huì)嚴(yán)重污染土壤環(huán)境,而焚燒則會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體,如果不能處理好,將會(huì)造成對(duì)環(huán)境的二次污染。當(dāng)前通過采用固體廢棄物電力氣化技術(shù),能夠有效解決固體廢棄物污染問題,而且運(yùn)行成本較低,能夠節(jié)約大量的資金,還能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用。
針對(duì)白色污染問題,通過燃燒等方法的處理會(huì)造成對(duì)空氣環(huán)境的污染,將綠色化學(xué)技術(shù)應(yīng)用到塑料生產(chǎn)過程中,改善塑料結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)可降解生物塑料的生產(chǎn)是未來發(fā)展趨勢(shì)。
4.3 綠色化學(xué)技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用
工業(yè)污水和城市生活污水是最重要的水環(huán)境污染源之一,利用綠色化學(xué)理念,實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的零排處理,是未來的發(fā)展趨勢(shì),當(dāng)前我國(guó)自主研發(fā)的熱水鍋爐零排污技術(shù)在對(duì)污水處理的過程中有效地避免了可再生廢鹽水、煮爐水、沖洗水等廢水的排放,實(shí)現(xiàn)了廢水處理零排放。在對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液進(jìn)行處理時(shí),利用綠色化學(xué)技術(shù),能夠?qū)U液進(jìn)行有效中和,產(chǎn)生易處理、無污染的生成物,有效地減少了對(duì)環(huán)境的污染。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥化肥對(duì)于自然水體的污染也十分地嚴(yán)重,通過采用新型的綠色農(nóng)藥,比如生物農(nóng)藥、光活化農(nóng)藥、現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)藥等,在保證使用效果的前提下能夠有效地減少環(huán)境污染,改善當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。
5 結(jié)束語
針對(duì)當(dāng)前我國(guó)環(huán)境污染日益嚴(yán)重的狀況,需要采取必要的治理措施,來改善自然環(huán)境,綠色化學(xué)技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在未來環(huán)境污染治理中會(huì)有很廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:綠色化技術(shù) 傳統(tǒng)化學(xué) 應(yīng)用
一、綠色化技術(shù)在提高反應(yīng)選擇性問題的應(yīng)用
在石油化工各項(xiàng)化學(xué)工藝中,會(huì)有許多強(qiáng)放熱反應(yīng),例如烴類選擇性氧化等。這類反應(yīng)產(chǎn)生的目的產(chǎn)物性質(zhì)大多極不穩(wěn)定,很容易被進(jìn)一步氧化,轉(zhuǎn)化為為二氧化碳和水,其選擇性較之其他催化反應(yīng)相對(duì)較低。較高的選擇性可以使具體工藝流程中進(jìn)行產(chǎn)品分離和純化操作的難度大大降低,節(jié)約了資源,大大降低了實(shí)際生產(chǎn)成本,并最大程度上減少了對(duì)環(huán)境的破壞,減少?gòu)U棄物的數(shù)量,減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。所以,為使更多原料最終轉(zhuǎn)化成我們需要的產(chǎn)品,就必須使用選擇性較高的試劑來盡可能的提高反應(yīng)的選擇性。在提高反應(yīng)的選擇性方面已有不少研發(fā)成果,綠色化技術(shù)在這方面的能力尤為出色。根據(jù)綠色化技術(shù)并充分考慮到各種烴類各不相同的氧化反應(yīng)過程,開發(fā)出了許多新型催化劑,其選擇性和載氧能力都較之以前有了較大大進(jìn)步的;綠色化技術(shù)還根據(jù)各種催化劑的具體反應(yīng)過程和自身特點(diǎn),開發(fā)出了相應(yīng)的反應(yīng)容器及相關(guān)工藝。例如,在苯乙烯的生產(chǎn)問題上,傳統(tǒng)的化學(xué)工藝生產(chǎn)方法是采用乙苯脫氫的技術(shù)。但采用綠色化的技術(shù)后,我們可以選擇以丁二烯為原料,配合苯乙烯工藝來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的乙苯脫氫工藝。在綠色化技術(shù)的工藝過程中,中間產(chǎn)物乙烯基環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率得到極大的提高,可達(dá)到90%以上。另外,所用的催化劑將中間體氧化成苯乙烯單體的選擇性也得到極大的提高,超過92%。另外,還出現(xiàn)了綠色化技術(shù)下新型甲苯歧化工藝,該技術(shù)對(duì)二甲苯的選擇性大大增加,可達(dá)到98%以上,就是因?yàn)椴捎昧诵滦偷墓韪男源呋瘎┘夹g(shù)。
二、綠色化技術(shù)對(duì)無毒無害的綠色原料的提倡
生產(chǎn)一種化學(xué)產(chǎn)品首先對(duì)具體生產(chǎn)過程要用到的原料進(jìn)行選擇,具體過程中,使用原料的不同也直接導(dǎo)致了具體生產(chǎn)流程和方法的各不相同。綠色化技術(shù)下的化學(xué)工藝以不使用有毒有害的原料為基本目標(biāo),即便是采用化學(xué)物質(zhì)作為原料,也要盡量做到無毒無害。因此,一些公司利用綠色化的新技術(shù),成功開發(fā)出以無毒無害的二乙醇胺為原料的全新工藝流程。該技術(shù)中,二乙醇胺經(jīng)催化,脫去氫離子,從而合成氨基二乙酸鈉,與傳統(tǒng)化學(xué)工藝中使用氨和鹽酸,以及使用毒性較強(qiáng)的甲醛和氫氰酸作為原料的二步合成工藝有極大的不同,最大程度上減少了有毒、劇毒物的使用,對(duì)環(huán)境造成的影響極小,流程操作過程也更安全,對(duì)相關(guān)的工作人員傷害較小。而且,為了從源頭上防止環(huán)境污染,綠色化技術(shù)還提倡積極選用各種可再生的自然物質(zhì)作原料,嘗試采用將各種農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物或野生纖維植物進(jìn)行加工,最終得到我們需要的酸和酮以及醇類制品和糠醛等;另外,綠色化技術(shù)還可以把木質(zhì)素氧為苯醌;乙酰丙酸或乳酸等也可以利用糖作物來進(jìn)行生產(chǎn)。這些新興的化學(xué)工藝,都是“綠色”原料的典型表現(xiàn),體現(xiàn)了綠色化技術(shù)在實(shí)踐當(dāng)中的廣泛應(yīng)用。另外,針對(duì)目前資源短缺的實(shí)際情況,我們還可以積極采用綠色化的技術(shù),使用各種生物質(zhì)來替代石油品。對(duì)生物質(zhì)的煉制可大大減少或有效避免各種氧化過程對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重影響,并最終生產(chǎn)出具有環(huán)保功能的產(chǎn)品。例如,黃連術(shù)這種油料林木廣泛分布于我國(guó)的絕大部分地區(qū),其種籽中含有大量的油,含油量達(dá)高達(dá)42.46%,是制造綠色生物柴油能源的絕佳原料,且資源豐富,極具推廣價(jià)值。
三、綠色化技術(shù)應(yīng)用于綠色催化劑開發(fā)和應(yīng)用
目前,大約90%以上的化學(xué)反應(yīng)過程需要使用催化劑,以此提高其反應(yīng)速率,從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。于是,積極開發(fā)各種新型高效,且無毒無害的綠色催化劑也成為綠色化技術(shù)的重要研究方向之一。例如,在異丁烷與丁烯烷基化生產(chǎn)工藝流程中,傳統(tǒng)的化學(xué)工藝中是使用氫氟酸或硫酸等液體類的酸來作為催化劑催化整個(gè)反應(yīng),反應(yīng)過程會(huì)對(duì)各種設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用,而且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此,加緊對(duì)各種新型的烷基化固相催化劑的研制和開發(fā)是國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)的統(tǒng)一課題,經(jīng)過不懈的努力和大量的實(shí)踐工作,目前,一些公司已經(jīng)開發(fā)了固體酸催化劑和碳酸鹽/si02催化劑等新型催化劑。另外,分子篩催化劑技術(shù)也得到了較為深入的開發(fā)并開始投入到實(shí)際應(yīng)用中來。例如,目前,把zsM一5分子篩催化劑用到乙烯與苯氣相烷基化的具體工藝中去,最大程度提高反應(yīng)效率,已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)工藝中得到廣泛應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的大批量生產(chǎn)和應(yīng)用;同樣,在使用uSY分子篩催化劑進(jìn)行反應(yīng)催化的乙苯液相烷基化工藝中,uSY分子篩催化劑以其較高的選擇性,使得乙苯的收率超過99.6%。另外,uSY分子篩催化劑還是一種綠色無害的催化劑,實(shí)際應(yīng)用價(jià)值極高。近年來,合成氨工藝也取得了較大的發(fā)展,采用新的活化劑AcT-l與二乙醇胺共同進(jìn)行使用,可以有效提高催化反應(yīng)速度,可將凈化氣中的二氧化碳含量降至最低,達(dá)到只占總量的28%~85%;并能將碳酸鉀溶液的再生能耗降低至5%~15%。另外,利用硫氧化碳水解催化進(jìn)行脫硫的技術(shù)也得到較快較好的發(fā)展,以國(guó)產(chǎn)1-906型為例,其轉(zhuǎn)化率在50℃以下時(shí)即可達(dá)到95%,在100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)化率更是高達(dá)可達(dá)99%。
四、總結(jié)
綠色化技術(shù)造傳統(tǒng)化學(xué)工藝中的應(yīng)用十分廣泛,除了本文我們提到的在提高反應(yīng)選擇性問題上,以及對(duì)無毒無害的綠色原料的提倡和在綠色催化劑開發(fā)等的應(yīng)用外,在有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域,以及各種化學(xué)工藝的改革和化工設(shè)備改進(jìn)當(dāng)中也都有較為廣泛的應(yīng)用。我們相信,隨著各種技術(shù)和工藝水平的不斷發(fā)展和提高,綠色化的化學(xué)技術(shù)將會(huì)更加受到人們的重視和歡迎,越來越多的被應(yīng)用于傳統(tǒng)化學(xué)各項(xiàng)工藝中,日益發(fā)揮出重要的作用。
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國(guó)際化學(xué)研究的前沿內(nèi)容即綠色化學(xué),該研究主題受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注?;瘜W(xué)不僅能夠?yàn)槿藗兩钐峁┍U?,還可以保護(hù)自然環(huán)境,使化學(xué)工業(yè)處于有利競(jìng)爭(zhēng)地位?;瘜W(xué)知識(shí)以及研究成果的應(yīng)用為人們?nèi)粘I顜砀R?,在衣、食、住、行上均得到了有效?yīng)用。但是,伴隨化學(xué)品的生產(chǎn)和應(yīng)用,在一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境,污水、廢物、煙塵等給人們身體健康和生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅,應(yīng)引起廣泛關(guān)注。對(duì)于此,我們應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)的重要意義和價(jià)值,這也將作為素質(zhì)教育的重要內(nèi)容之一。
1 綠色化學(xué)的概念與原則
1.1 概念
綠色化學(xué)是指基本原則為原子經(jīng)濟(jì)性的化學(xué)過程和化學(xué)反應(yīng),即在化學(xué)反應(yīng)中對(duì)每個(gè)參與反應(yīng)的原料因子進(jìn)行充分利用,在獲得新物質(zhì)的同時(shí)確保零排放,使資源得到充分利用,且不會(huì)造成環(huán)境污染問題。同時(shí)通過無毒害的催化劑、助劑以及溶劑等,生產(chǎn)出對(duì)人體健康、環(huán)境保護(hù)有積極作用的環(huán)境友好型化學(xué)產(chǎn)品。綠色化學(xué)的核心是通過化學(xué)原理使污染在源頭上得到消除。綠色化學(xué)與環(huán)境化學(xué)之間存在差異,環(huán)境化學(xué)作為一門科學(xué),其主要研究對(duì)象是污染物,研究?jī)?nèi)容包括污染物存在形式、分布特點(diǎn)、遷移與運(yùn)行、對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響等。綠色化學(xué)是從開始階段就通過化學(xué)原理預(yù)防污染,這也是其最大特點(diǎn),所以綠色化學(xué)的過程及其終端才能夠?qū)崿F(xiàn)零污染與零排放。綠色化學(xué)又被稱為環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué),針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞的反應(yīng),綠色化學(xué)將通過新環(huán)境友好反應(yīng)將其取代。
1.2 原則
綠色化學(xué)的應(yīng)用需要遵循一定原則,只有遵循應(yīng)用原則才能將綠色化學(xué)的實(shí)際意義充分發(fā)揮出來。綠色化學(xué)應(yīng)用原則概括起來主要包括以下內(nèi)容:第一,從廢物產(chǎn)生上進(jìn)行預(yù)防,避免產(chǎn)生之后再進(jìn)行處理。第二,化學(xué)反應(yīng)應(yīng)盡量控制能量消耗,以經(jīng)濟(jì)條件和生態(tài)環(huán)境可接受為準(zhǔn)。第三,化學(xué)反應(yīng)中盡量避免分離試劑、溶劑等輔物質(zhì)的應(yīng)用,若有涉及應(yīng)選擇無毒的輔物質(zhì)。第四,化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅要將原功能保持,還應(yīng)盡量減少毒性或做到無毒。第五,化學(xué)反應(yīng)所涉及的物質(zhì)應(yīng)盡量減少毒性甚至做到無毒,避免給人體健康和生態(tài)環(huán)境造成影響。第六,在最終產(chǎn)物中嵌入、并入所有起始物質(zhì)是合成方法設(shè)計(jì)的重中之重。第七,化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將產(chǎn)品本身性質(zhì)考慮在內(nèi),當(dāng)其功能發(fā)揮之后不能在環(huán)境中滯留,應(yīng)降解成為無毒、無害的產(chǎn)物。第八,針對(duì)衍生中一些不必要的過程應(yīng)盡量避免,如臨時(shí)修改化學(xué)過程、物理過程等。第九,盡量選擇具備高選擇性的催化劑,而非依靠反應(yīng)物配料比的提高。第十,如果經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)條件允許應(yīng)使用可再生原材料。第十一,深入研究并開發(fā)綠色化學(xué)的分析方法,使其實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和實(shí)時(shí)監(jiān)控,避免有害物質(zhì)產(chǎn)生。第十二,化學(xué)過程中涉及的物質(zhì)應(yīng)盡量避免著火、爆炸等危險(xiǎn)事件的存在。
2 綠色化學(xué)的研究?jī)?nèi)容和方向
2.1 研究?jī)?nèi)容
通常情況下,化學(xué)反應(yīng)容易受以下幾方面因素影響:第一,起始物或原料性質(zhì)。第二,合成路線或試劑特點(diǎn)。第三,反應(yīng)條件。第四,目標(biāo)分子或產(chǎn)物性質(zhì)。這一系列因素之間存在著密切聯(lián)系,在一定條件下可產(chǎn)生關(guān)聯(lián),所以這些方面也是綠色化學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。
綠色化學(xué)研究?jī)?nèi)容的重點(diǎn)在于:第一,重新設(shè)計(jì)化合物,保證人體健康和生態(tài)環(huán)境,這也是研究綠色化學(xué)的重要內(nèi)容。第二,探索更安全、更新、更利于環(huán)境友好的生產(chǎn)工藝與合成路線,這部分內(nèi)容的研究可以從起始化合物以及原料的變換、新試劑引入上著手。第三,不斷改善并突破化學(xué)反應(yīng)條件,使其對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害降低,廢棄物排放減少。綠色化學(xué)追求更安全的理念,不僅體現(xiàn)在人體健康方面,還體現(xiàn)在整個(gè)生命周期影響下的動(dòng)物、植物等方面。在考慮直接影響的同時(shí),不能忽視代謝物毒性等間接影響。
2.2 研究方向
綠色化學(xué)以原料、溶劑、化學(xué)反應(yīng)、催化劑、產(chǎn)品為中心展開研究,主要包括以下方面:第一,對(duì)綠色反應(yīng)進(jìn)行開發(fā),使原子利用率得到提升。第二,選用無毒害原料。第三,在催化劑選擇上應(yīng)注意無毒害。第四,在溶劑選擇上應(yīng)注意其無毒、無害。第五,發(fā)展綠色工藝技術(shù)。第六,開發(fā)綠色產(chǎn)品。
3 綠色化學(xué)教育實(shí)施的方法和意義
3.1 實(shí)施方法
首先,通過化學(xué)知識(shí)滲透綠色化學(xué)意識(shí)。綠色化學(xué)的相關(guān)教育是中學(xué)化學(xué)教育工作的重點(diǎn)內(nèi)容。由于中學(xué)化學(xué)課程中包括了化工生產(chǎn)相關(guān)知識(shí),這是滲透綠色化學(xué)意識(shí)的素材,在傳授知識(shí)過程中可通過實(shí)例講解、對(duì)比的方式逐漸滲透給學(xué)生,使學(xué)生建立綠色化學(xué)意識(shí)。例如:可通過三個(gè)途徑固定氮:一是人工化學(xué)固定;二是苜蓿與豆科植物根部瘤菌固定;三是閃電固定。其中人工化學(xué)固定的方式工藝復(fù)雜且能源消耗較高,生產(chǎn)過程會(huì)影響環(huán)境。而植物根部瘤菌固定的方式不僅不會(huì)造成能源消耗,還不需要機(jī)械設(shè)備等,同時(shí)不會(huì)污染環(huán)境,此種固定氮的方法體現(xiàn)了綠色化學(xué)。其次,通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)滲透綠色化學(xué)意識(shí)。在綠色化學(xué)應(yīng)用原則中要求化學(xué)過程中涉及的物質(zhì)應(yīng)盡量避免著火、爆炸等危險(xiǎn)事件的存在。這可以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到體現(xiàn),進(jìn)而引起學(xué)生思考。例如:在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,藥品取用應(yīng)定量化,部分藥品的取用需要通過微型化操作或取最小量;在氫氣、乙烯、甲烷等物質(zhì)點(diǎn)燃之前應(yīng)先檢驗(yàn)其純度;在銀氨溶液配置過程中,應(yīng)做到隨配隨用,不能長(zhǎng)時(shí)間放置等;稀釋濃硫酸過程中應(yīng)謹(jǐn)防其爆沸等。最后,通過社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中滲透綠色化學(xué)意識(shí)?;瘜W(xué)教育除具備知識(shí)性特點(diǎn)之外,還具備社會(huì)性、開放性特點(diǎn),因此可由學(xué)校組織,帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入造紙廠進(jìn)行參觀,對(duì)其污水排放給環(huán)境帶來的影響進(jìn)行深入了解,讓學(xué)生在參觀過程中親身體驗(yàn)到綠色化學(xué)的重要意義,豐富學(xué)生感受,增強(qiáng)學(xué)生意識(shí)。
3.2 實(shí)施意義
伴隨著環(huán)境污染越發(fā)嚴(yán)重,人們對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注程度也隨之提升。在化學(xué)工業(yè)方面,人們提出了諸多質(zhì)疑,懷疑化學(xué)的科學(xué)性。人們認(rèn)為環(huán)境污染嚴(yán)重的根本原因是化學(xué)。對(duì)于此,化學(xué)研究者除堅(jiān)信化學(xué)屬于中心科學(xué)之外,還應(yīng)做好宣傳工作。首先,應(yīng)面向?qū)W生進(jìn)行宣傳,將化學(xué)在人們生活質(zhì)量提升、身體健康、社會(huì)發(fā)展等方面的積極影響介紹給學(xué)生,并宣傳化學(xué)在科學(xué)技術(shù)中的關(guān)鍵性地位。其次,在化學(xué)研究方面應(yīng)做好反思工作,積極總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并努力改進(jìn)和完善,以綠色化學(xué)應(yīng)用的基本原則為依據(jù),對(duì)合成路線進(jìn)行深入研究,對(duì)生產(chǎn)工藝和技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真檢討,探索出新反應(yīng)條件,使原子合成路線得到突破,開發(fā)并生產(chǎn)出更新、更安全的化學(xué)物,讓化學(xué)工?I成為綠色工業(yè)。為社會(huì)發(fā)展提供更多、更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)材料,同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。
1綠色化學(xué)的概念及對(duì)化學(xué)教學(xué)的意義
1.1綠色化學(xué)的概念綠色化學(xué)是相對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)提出的理論,是指在化學(xué)反應(yīng)過程中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì),同時(shí)與反應(yīng)相關(guān)的每一種化學(xué)物質(zhì)或者成分都能夠被利用起來,化學(xué)整個(gè)反應(yīng)過程幾乎是沒有任何污染所以稱作綠色化學(xué)。綠色化學(xué)的要求不僅是化學(xué)反應(yīng)生成物被全部利用起來,不涉及任何染污及廢物排放,而且反應(yīng)物、催化劑也是沒有任何污染性的,真正實(shí)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)全程的無污染、無排放。綠色化學(xué)將人們所有的化學(xué)知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行最有效的融合應(yīng)用,將所有的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行綠色化設(shè)計(jì),針對(duì)每一種反應(yīng)材料、反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行全面的污染物與有害物的再利用設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了整個(gè)化學(xué)反應(yīng)綠色化體系,在解決污染問題的同時(shí)還擴(kuò)大了資源的使用充分度,減少了資源浪費(fèi)。
1.2綠色化學(xué)對(duì)化學(xué)教學(xué)的意義高職院校承擔(dān)著為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)用型人才的重要任務(wù),傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)模式僅僅能夠適應(yīng)傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)需求,而對(duì)于當(dāng)今社會(huì)追求綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)則無法適應(yīng),因此在高職化學(xué)教學(xué)中加入綠色化學(xué)教學(xué)是為了將來化學(xué)專業(yè)人才進(jìn)入社會(huì)之后能夠更適應(yīng)當(dāng)今的化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì),使學(xué)生擁有綠色化學(xué)的基本理念以及基礎(chǔ)能力,在實(shí)際生產(chǎn)中將這種能力有效發(fā)揮來創(chuàng)造綠色經(jīng)濟(jì)價(jià)值。從另一角度來說,當(dāng)前我國(guó)的綠色化學(xué)研究尚處于初級(jí)階段,無論是化學(xué)工業(yè)整個(gè)行業(yè)的人才專業(yè)水平,還是與化學(xué)工業(yè)相關(guān)的科研人員數(shù)量,都存在著很大的市場(chǎng)空缺,因此培養(yǎng)綠色化學(xué)理念的專業(yè)學(xué)生也是行業(yè)的迫切需求。
2綠色化學(xué)教學(xué)發(fā)展及在高職院校中的應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1綠色化學(xué)教學(xué)發(fā)展綠色化學(xué)教學(xué)理念在全球范圍內(nèi)受到關(guān)注是自2001年美國(guó)總統(tǒng)布什向世界各國(guó)呼吁“在教學(xué)與工業(yè)發(fā)展中加入綠色化學(xué)理念”之后開始。這一理念原本已經(jīng)在國(guó)際上出現(xiàn),只是尚未受到各國(guó)關(guān)注而處于極度緩慢的發(fā)展?fàn)顟B(tài)中。當(dāng)因化學(xué)污染產(chǎn)生的環(huán)境問題日益嚴(yán)重,綠色化學(xué)的需求變得更加迫切,無論是工業(yè)國(guó)家還是非工業(yè)國(guó)家都開始投入對(duì)綠色化學(xué)課題的研究,并且將這一課題運(yùn)用到教學(xué)過程中,以促進(jìn)綠色化學(xué)研究的有效推進(jìn)。自1998年開始美國(guó)化學(xué)會(huì)的教育部門就與其它相關(guān)的環(huán)境部門做出了聯(lián)合協(xié)作的決定,他們將綠色化學(xué)教學(xué)材料編寫與課程的規(guī)劃列入了教育計(jì)劃中,教育部門還專門針對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行了多次高中化學(xué)教科書的修訂。其中就將綠色化學(xué)的基本理論、原則和意義作為專門性教學(xué)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì),擴(kuò)大了綠色化學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中的影響力。我國(guó)目前在綠色化學(xué)的相關(guān)研究上有極大的空缺,因此在化學(xué)教育中也較少涉及綠色化學(xué)的相關(guān)理論,除了基本的綠色化學(xué)研究不足之外,當(dāng)前的化學(xué)教育模式與體系也存在著很多不完善的方面,使綠色化學(xué)在高中化學(xué)教育中的融入面臨難題。綠色化學(xué)在教學(xué)中加入需要由各方力量的支持,針對(duì)目前我國(guó)的綠色化學(xué)研究水平來說除了需要由化學(xué)科研工作者進(jìn)行深入理論與實(shí)踐研究之外,還需要有國(guó)家環(huán)保事業(yè)的共同支持,而如果再將其滲入到高職化學(xué)教育中則又需要教育部與政府的支持。只有當(dāng)綠色化學(xué)建立起相對(duì)完整的理論體系,并且研究達(dá)到一定深度時(shí)才能將其作為教學(xué)手段與具體的教學(xué)活動(dòng)結(jié)合起來。目前不僅是國(guó)內(nèi),縱觀全面的環(huán)境形勢(shì)都處于一個(gè)非常緊張的狀態(tài),各種污染類型時(shí)刻在制造著不同程度的污染物,同時(shí)由于人們?cè)诮?jīng)濟(jì)為第一目的的長(zhǎng)期發(fā)展過程中對(duì)地球資源與能源的大量開發(fā),全球資源緊張形勢(shì)也是當(dāng)今重要的時(shí)代問題。綠色化學(xué)理論能夠很好緩解資源緊張及環(huán)境污染問題,因此即是未來化學(xué)工業(yè)發(fā)展的主要方向,也是人們尋求緩解資源與環(huán)境問題的重要途徑。
2.2高職院校綠色化學(xué)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀目前我國(guó)的高職院校對(duì)綠色化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的涉及率幾乎為零,大部分高職院校在化學(xué)教學(xué)中沒有任何綠色化學(xué)意識(shí),甚至有許多化學(xué)教師也從未認(rèn)識(shí)和了解過綠色化學(xué)的相關(guān)理論。長(zhǎng)期處于傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)模式下的我國(guó)的高職化學(xué)教育尤其對(duì)綠色化學(xué)教學(xué)有著非常迫切的應(yīng)用需求,而我國(guó)的教育環(huán)境暫時(shí)又不具備將綠色化學(xué)教育全面落實(shí)到化學(xué)課程中的條件。所以就需要教師對(duì)課程和教學(xué)方式進(jìn)行調(diào)整,認(rèn)識(shí)并學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的基本原則與意義,在教學(xué)過程中加入綠色化學(xué)理念,使這種優(yōu)秀、先進(jìn)的化學(xué)理論能夠被更大范圍地普及,為未來我國(guó)綠色化學(xué)研究水平的有效提高提供支持。
3高職化學(xué)教學(xué)滲入綠色化學(xué)教學(xué)方法的途徑
3.1加強(qiáng)對(duì)綠色化學(xué)教學(xué)的重視作為化學(xué)教學(xué)課堂的主導(dǎo)者化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)能夠?qū)G色化學(xué)的理論進(jìn)行全面深入的了解和學(xué)習(xí),掌握了基本的綠色化學(xué)原則和理論之后再將其進(jìn)行具體教學(xué)方式的改變,從而實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教學(xué)與高職化學(xué)課堂教學(xué)的融合。教師認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)需要從其最基本的價(jià)值和意義入手,全面掌握綠色化學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義和在可持續(xù)性發(fā)展中的作用,然后再深入了解具體的綠色化學(xué)知識(shí),擴(kuò)展自身對(duì)綠色化學(xué)的眼界,強(qiáng)化認(rèn)識(shí)。教師需要對(duì)自身已經(jīng)掌握的綠色化學(xué)相關(guān)理論進(jìn)行整理、宣傳和推廣,宣傳與推廣的對(duì)象不僅是在課堂上對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論教學(xué),還包括在化學(xué)教師交流活動(dòng)中、在化學(xué)行業(yè)研究討論會(huì)上等。只要是能夠進(jìn)行創(chuàng)新思想交流的場(chǎng)合就將綠色化學(xué)的影響擴(kuò)大到這個(gè)場(chǎng)合中。最后,重視對(duì)學(xué)生綠色化學(xué)理念的培養(yǎng),自身首先應(yīng)當(dāng)有清晰的理論思路,同時(shí)對(duì)綠色化學(xué)有足夠的重視,然后才可能在具體教學(xué)活動(dòng)中加入綠色化學(xué)的教學(xué)元素。
3.2編寫綠色化學(xué)專用教材綠色化學(xué)是一個(gè)專門性學(xué)科,其研究對(duì)象有著極大的共性,因此如果能夠?qū)⑵湟詫S媒滩牡男问竭M(jìn)行普及,對(duì)于綠色化學(xué)教學(xué)以及學(xué)科的發(fā)展都有著非常關(guān)鍵的推動(dòng)意義。編寫的專門針對(duì)綠色化學(xué)的教材需要做到最基本的兩點(diǎn)要求:一是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行優(yōu)化,向綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)靠攏;二是對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)整理,使之成為一個(gè)完整的學(xué)科體系。從第一點(diǎn)要求來說,要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)具有較大的可實(shí)施性。例如對(duì)于工業(yè)化學(xué)中硫酸的制作有多種方法可以實(shí)現(xiàn),工業(yè)硫酸的生產(chǎn)一般是通過接觸法來實(shí)現(xiàn)的,這一反應(yīng)中首先大量的廢物、廢氣,根據(jù)綠色化學(xué)的理論對(duì)廢物、廢氣進(jìn)行再次利用使其轉(zhuǎn)化為可被其它化學(xué)工業(yè)利用的原料,就實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)的目標(biāo),硫鐵礦在燃燒過程中產(chǎn)生的廢渣由于含有豐富的鐵元素,如果按傳統(tǒng)的處理方法不進(jìn)行再利用必然會(huì)造成資源的浪費(fèi),而以此作為煉鐵原料進(jìn)行回收利用,既避免了廢物污染又提高了資源利用率。接觸法制硫酸產(chǎn)生的廢氣含有SO2,是一種有害的環(huán)境污染氣體,如果將其與石灰乳或者氨水接觸進(jìn)行反應(yīng),就能夠產(chǎn)生具有利用價(jià)值的石膏或亞硫酸銨。這就是綠色化學(xué)原則的表現(xiàn),既避免了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢物、廢氣污染,又將其利用轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌I(yè)原料或材料,實(shí)現(xiàn)了資源利用率的提高,而且也有效控制了對(duì)環(huán)境的污染。從第二點(diǎn)要求來說。綠色化學(xué)專用教材應(yīng)當(dāng)有完整的學(xué)科體系,因?yàn)楦呗毣瘜W(xué)教學(xué)需要以此來作為學(xué)生全面學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)的基礎(chǔ),所以在教學(xué)編寫時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行全面系統(tǒng)的理論和資源整理,從基本的基礎(chǔ)理論入手對(duì)綠色化學(xué)的理論、實(shí)踐研究、應(yīng)用價(jià)值、化學(xué)原理等進(jìn)行有效的梳理,以發(fā)揮在教學(xué)過程的實(shí)用性價(jià)值。
3.3優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式將綠色化學(xué)的理念運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教學(xué)效果有效提升的重要手段。對(duì)于化學(xué)教學(xué)來說實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式本身就有著非常關(guān)鍵的教學(xué)意義,也是最利于學(xué)生深入接觸化學(xué)理論和現(xiàn)實(shí)意義的有效手段,綠色化學(xué)所關(guān)注的對(duì)工業(yè)化學(xué)反應(yīng)過程的綠化和優(yōu)化基本上都是基于化學(xué)實(shí)驗(yàn)手段實(shí)現(xiàn)的,所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲入綠色化學(xué)的理念是一項(xiàng)非常重要的教學(xué)改革途徑。首先開發(fā)微型實(shí)驗(yàn)。在許多重要的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中其用到的化學(xué)試劑是具有一定污染性或毒性的,對(duì)這種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微型開發(fā),運(yùn)用更少的原料和更小的反應(yīng)規(guī)模來說明化學(xué)原理,既實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的,也減少了反應(yīng)產(chǎn)生的污染。這種具有污染性和危險(xiǎn)性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)在高職化學(xué)課程中是非常普遍的,例如氯氣的取用過程如果一旦發(fā)生泄漏就會(huì)對(duì)人體造成傷害,同時(shí)還會(huì)污染環(huán)境,微型實(shí)驗(yàn)就是減小氯氣的取用量,設(shè)計(jì)小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)選擇用針管來取用就能夠有效避免因此產(chǎn)生的污染問題。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞:初中化學(xué);滲透;綠色化學(xué);教育;探析
綠色化學(xué)是區(qū)別于傳統(tǒng)化學(xué)的一門新興的前沿學(xué)科,它一經(jīng)出現(xiàn)就引起了各國(guó)的研究探討。二十一世紀(jì),如何把綠色化學(xué)滲透到化學(xué)教學(xué)中一經(jīng)成為我國(guó)化學(xué)教學(xué)研究的重要課題。從小培養(yǎng)學(xué)生們的綠色化學(xué)意識(shí),把學(xué)生們培養(yǎng)成為化學(xué)專門人才的重?fù)?dān)就肩負(fù)在了化學(xué)教學(xué)工作者的身上。那么怎么在初中化學(xué)教學(xué)過程中滲透綠色化學(xué)就成為教學(xué)工作者面對(duì)的首要問題。下面我們將從初中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)的實(shí)踐和意義方面進(jìn)行探討。
一、在初中化學(xué)中滲透綠色化學(xué)的意義
素質(zhì)教育的提出,促使學(xué)生們向著提高綜合素質(zhì)的方向努力。而化學(xué)教育要想順應(yīng)素質(zhì)教育的發(fā)展,就必須接受綠色化學(xué)教育,在化學(xué)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生們的綠色化學(xué)意識(shí)。綠色化學(xué)意識(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生們熱愛和尊重大自然,對(duì)其牢固樹立綠色意識(shí)起到了加強(qiáng)作用。
二十一世紀(jì),人類生存面對(duì)的最大問題來自于環(huán)境??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展不僅帶來了社會(huì)的進(jìn)步,還帶來的環(huán)境污染和惡化。綠色化學(xué)的提出是環(huán)境的要求也是教育發(fā)展的必要。學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)綠色化學(xué)的同時(shí),能夠更好地體會(huì)保護(hù)環(huán)境的重要性,對(duì)于自身素質(zhì)的提高也起到了促進(jìn)作用。
二、初中化學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想的實(shí)踐研究
2.1有計(jì)劃地安排綠色化學(xué)教育內(nèi)容
綠色化學(xué)作為新興的化學(xué)學(xué)科,雖然融入了初中化學(xué)教材,但是內(nèi)容卻不是很詳盡。作為化學(xué)教學(xué)工作者,在這個(gè)時(shí)候就應(yīng)該肩負(fù)起引導(dǎo)工作,在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)綠色化學(xué)的好處,在在課堂上緩慢自然地滲透綠色化學(xué)的內(nèi)容和意義。
例如,在初中化學(xué)教學(xué)中,根據(jù)教材內(nèi)容,在講解化學(xué)反應(yīng)和合成過程中,講解生成物和化學(xué)反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染,對(duì)人類的危害。氯氣消毒的化學(xué)反應(yīng)中,講解的同時(shí),要滲透此過程造成的水氮磷過多造成的赤潮給予人類和環(huán)境的危害;汽油在化學(xué)反應(yīng)中如何反應(yīng)以驅(qū)動(dòng)汽車給人來帶來方便和進(jìn)步的同時(shí),講解汽油在燃燒過程中,造成汽車尾氣對(duì)空氣的污染,對(duì)人類健康的危害。
這樣,教師的逐步滲透才是綠色化學(xué)漸漸深入學(xué)生意識(shí)的切入點(diǎn)。所以在初中化學(xué)教育中,教師們應(yīng)該有計(jì)劃地逐步安排綠色化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容,以提高學(xué)生們的綠色化學(xué)意識(shí)。
2.2在化學(xué)教學(xué)過程中強(qiáng)化綠色化學(xué)意識(shí)
在初中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)意識(shí),不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生們的綠色環(huán)保意識(shí),這也是社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本要求。
在綠色化學(xué)教育的同時(shí),進(jìn)行一些可以強(qiáng)化學(xué)生們綠色化學(xué)意識(shí)的活動(dòng)可以潛移默化地建立和強(qiáng)化他們的綠色化學(xué)意識(shí)。
例如,在講授工業(yè)生產(chǎn)類章節(jié)的時(shí)候,基本講解綠色化學(xué)的內(nèi)容和釋義后。組織學(xué)生們?cè)谏钪邪l(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)對(duì)環(huán)境和人類的危害,并對(duì)此活動(dòng)進(jìn)行發(fā)言討論,初步對(duì)這些化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)對(duì)環(huán)境危害的解決方法。這樣的學(xué)習(xí)形式不僅僅能夠激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性,還能在潛意識(shí)里深化綠色化學(xué)在生活中的重要性,是他們下意識(shí)里建立綠色化學(xué)的意識(shí)。
綠色化學(xué)意識(shí)的強(qiáng)化是學(xué)生們學(xué)習(xí)化學(xué)和能力培養(yǎng)的重要方法,在初中化學(xué)教學(xué)中不僅僅要注意綠色化學(xué)的滲透,還應(yīng)該及時(shí)對(duì)綠色化學(xué)意識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化。
2.3利用“環(huán)境保護(hù)日”,加大綠色化學(xué)滲透力度
環(huán)境保護(hù)日,是大力宣傳綠色化學(xué)的最好時(shí)間。這一天不僅僅社會(huì)關(guān)注環(huán)境,會(huì)有大量的宣傳單頁和畫冊(cè),而且學(xué)校還會(huì)借此開展一系列活動(dòng)以實(shí)踐素質(zhì)教育。這對(duì)綠色化學(xué)教育是一個(gè)加大的宣傳。
例如,環(huán)境保護(hù)日,教師可以借此開展一次大型自由發(fā)言班會(huì),學(xué)生們可以利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館等工具查閱綠色化學(xué)相關(guān)知識(shí)和有關(guān)圖片。
綠色化學(xué)的教學(xué)不僅僅是在課堂上,只有在生活細(xì)節(jié)上能時(shí)刻引起學(xué)生們的關(guān)注和重視,才真正實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)的滲透。所以,教師們應(yīng)該利用一切能吸引學(xué)生關(guān)注的工具和活動(dòng),在最大程度上使他們關(guān)注和重視綠色化學(xué)。
2.4重視培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的綠色化學(xué)意識(shí)
化學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科,化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中占有重要的不可替代的作用。要實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)真正的深入人心就必須重視其在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的滲透。
在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中加強(qiáng)綠色化學(xué)意識(shí)就要注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的改進(jìn)。以往的教學(xué)中,因?yàn)檎n時(shí)條件的限制,或者是教師不在意,有些有害的實(shí)驗(yàn)氣體會(huì)被學(xué)生們隨意排放。那么在綠色化學(xué)的教學(xué)模式下,就要求教師注意這些細(xì)節(jié)。教師可以在實(shí)驗(yàn)過程中告誡學(xué)生,實(shí)驗(yàn)氣體要盡量排放入玻璃瓶中,并把這個(gè)細(xì)節(jié)廣泛運(yùn)用到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中去,只有這樣,學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)課程中漸漸養(yǎng)成環(huán)保的習(xí)慣,逐步深化綠色化學(xué)意識(shí)。
對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視是綠色化學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié),教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一定要重視綠色化學(xué)的實(shí)踐,以身作則,從每一個(gè)細(xì)節(jié)每一個(gè)步驟嚴(yán)格實(shí)踐綠色化學(xué)原則。使學(xué)生們養(yǎng)成環(huán)保、健康的綠色意識(shí)和習(xí)慣。
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);大學(xué)化學(xué);應(yīng)用
中圖分類號(hào):X13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,人口數(shù)量急劇增加,面對(duì)資源的不斷消耗,人均資源占有量日益減少,此外,人類生活中排放的大量生活污染物和工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量工業(yè)污染物使人類生存環(huán)境迅速惡化?;瘜W(xué)品及其生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境造成的污染不容忽視,嚴(yán)峻的資源匱乏及環(huán)境污染為化學(xué)工作者帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。自20世紀(jì)90年代初,綠色化學(xué)受到越來越多的關(guān)注。當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)爭(zhēng)相將綠色化學(xué)視為化學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn),綠色化學(xué)已成為實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展急待解決的重大科技問題。普及綠色化學(xué)知識(shí),灌輸綠色化學(xué)思想,最有效的方式是將綠色化學(xué)引入大學(xué)化學(xué)教育體系。目前,我國(guó)已將綠色化學(xué)教育作為大學(xué)化學(xué)教育的重要組成部分帶入大學(xué)化學(xué)課程中。
1綠色化學(xué)的內(nèi)涵
綠色化學(xué)(Green Chemistry)是指在制造和應(yīng)用化學(xué)品時(shí),實(shí)現(xiàn)原料的充分有效利用,消除或避免廢物的產(chǎn)生,避免使用有毒、危險(xiǎn)的試劑,建立環(huán)境友好的生產(chǎn)工藝,使化學(xué)工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
綠色化學(xué)的核心內(nèi)容是原子經(jīng)濟(jì)性,理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)是原料分子中的原子全部(100%)轉(zhuǎn)變成所需要的產(chǎn)物,不產(chǎn)生廢物或副產(chǎn)物。綠色化學(xué)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):(1)從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看,綠色化學(xué)合理利用資源和能源,符合可持續(xù)發(fā)展的要求;(2)從環(huán)境觀點(diǎn)看,綠色化學(xué)以廢物零排放為目標(biāo),力爭(zhēng)從根本上消除環(huán)境污染;(3)從科學(xué)觀點(diǎn)看,綠色化學(xué)與社會(huì)發(fā)展相適應(yīng),在傳統(tǒng)化學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新。
2綠色化學(xué)在大學(xué)化學(xué)教育中的應(yīng)用
綠色化學(xué)作為一種指導(dǎo)思想,更是一種教育手段,將綠色化學(xué)的理念帶進(jìn)高校化學(xué)教育的課堂,引入的不是一門獨(dú)立的學(xué)科,也不只是一種先進(jìn)的概念,而是通過廣泛的宣傳教育,通過將綠色化學(xué)作為一門普及的課程,培養(yǎng)學(xué)生自主的綠色化學(xué)意識(shí)。綠色化學(xué)教育可以培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力,從而對(duì)學(xué)生價(jià)值觀、人生觀的形成均產(chǎn)生積極的影響。大學(xué)化學(xué)教育工作者首先應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況,在化學(xué)教育過程中融入綠色化學(xué)理念,使學(xué)生在掌握基本化學(xué)原理的同時(shí),能夠主動(dòng)運(yùn)用綠色化學(xué)的思維去處理問題,成為更能滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需要的綠色人才。
首先,綠色化學(xué)由于具有成本低、轉(zhuǎn)化率高、環(huán)保等特點(diǎn),已在無機(jī)合成化學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。如通過熱化學(xué)循環(huán)分解水制備氫氣,利用核能或太陽能進(jìn)行大規(guī)模、無污染制備氫氣;水熱/溶劑熱合成是無機(jī)合成最好的方法之一,其具有密封,原料不泄露,不會(huì)造成環(huán)境污染,低碳等優(yōu)點(diǎn),如利用水熱/溶劑熱合成微孔材料及功能粉料等。
其次,有機(jī)化學(xué)教學(xué)應(yīng)從綠色化學(xué)的角度考慮,從以下方面著手:(1)目標(biāo)產(chǎn)物綠色化;(2)反應(yīng)條件綠色化;(3)單一反應(yīng)的原子利用率;(4)反應(yīng)試劑綠色化。如烯烴和溴的加成反應(yīng)可在陽光的引發(fā)下完成,太陽輻射能是一種無污染的綠色能源,能夠直接利用太陽輻射能是綠色化學(xué)家們所追求的,也是解決目前資源有限、環(huán)境污染及全球變暖等問題的根本出路。
3綠色化學(xué)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化是21世紀(jì)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的重點(diǎn)方向。針對(duì)我國(guó)高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的環(huán)境污染問題,我國(guó)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要開展以綠色化學(xué)為理念的實(shí)驗(yàn)體制,體現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)的要求。
(1)培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)新理念
教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)有意識(shí)地將綠色化學(xué)的理念和可持續(xù)發(fā)展觀借助教學(xué)過程傳遞給學(xué)生,在潛意識(shí)中為學(xué)生注入綠色化學(xué)的思想,讓學(xué)生真正了解綠色化學(xué),意識(shí)到綠色化學(xué)對(duì)于保護(hù)人類、資源及生存環(huán)境的重要性,讓學(xué)生從內(nèi)心牢固地樹立綠色意識(shí),在生活及今后的工作中自覺地養(yǎng)成環(huán)保習(xí)慣。
(2)改進(jìn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法
在達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上,將常規(guī)實(shí)驗(yàn)按照一定的比例縮小。既減少了試劑的用量,降低了實(shí)驗(yàn)成本,又可以減少“三廢”物質(zhì)的排放量,另外還節(jié)省了資源,減少了對(duì)環(huán)境的污染。設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)。將多個(gè)實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在聯(lián)系有機(jī)地串聯(lián)起來,將上一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物作為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料,合理利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物,減少產(chǎn)物的處理工作,既可以減少重復(fù)性實(shí)驗(yàn)操作,縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,也可減少污染物產(chǎn)生的數(shù)量。通過以上兩個(gè)簡(jiǎn)單的方法可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化,另外還可通過多媒體教學(xué)等手段實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。
(3)積極處理“三廢”
針對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣,采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理,例如每間無機(jī)實(shí)驗(yàn)室均需安置一個(gè)專門的廢液收集桶或廢渣收集處,在實(shí)驗(yàn)過程中統(tǒng)一收集,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后統(tǒng)一處理;針對(duì)廢氣可以通過安裝正壓送風(fēng)系統(tǒng),有效地處理實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢氣。
4綠色化學(xué)課程的設(shè)置
化學(xué)教育工作者不僅要關(guān)注自己的教學(xué)任務(wù),還應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意收集國(guó)內(nèi)外最新的綠色化學(xué)信息和成果,充分挖掘和利用教材中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行剖析,做到與時(shí)俱進(jìn),使課程內(nèi)容新穎,將綠色化學(xué)融入理論教學(xué)中,時(shí)時(shí)刻刻以的思想指導(dǎo)教學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí),從思想教育和技術(shù)教育兩方面對(duì)其進(jìn)行教育。
化學(xué)、化工類專業(yè)學(xué)生具有較好的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)于這部分學(xué)生可以通過開設(shè)綠色化學(xué)必修課,不僅僅讓學(xué)生了解綠色化學(xué),更重要的是在實(shí)際生活中能夠運(yùn)用綠色化學(xué)的理念。對(duì)于非化學(xué)、化工類專業(yè)的學(xué)生應(yīng)開設(shè)綠色化學(xué)公共選修課,主要學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的科學(xué)思想、灌輸綠色化學(xué)理念,讓其養(yǎng)成綠色化學(xué)意識(shí)。
結(jié)語
綠色化學(xué)作為一種全新的概念,從防止污染和節(jié)約資源的觀點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)進(jìn)行了重新審視,并在傳統(tǒng)化學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革,與單純的環(huán)境保護(hù)不同,綠色化學(xué)是對(duì)人類與環(huán)境友好的化學(xué)。高等學(xué)校的化學(xué)教育目的是為國(guó)家培養(yǎng)和造就化學(xué)高層次的人才,面對(duì)化學(xué)由傳統(tǒng)化學(xué)向綠色化學(xué)邁進(jìn)的新變革,化學(xué)教育工作者應(yīng)在大學(xué)化學(xué)教育中時(shí)刻體現(xiàn)綠色化學(xué)思想,培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)理念,培養(yǎng)具有綠色化學(xué)意識(shí)的化學(xué)人才。
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);思想運(yùn)用;高中化學(xué);教學(xué)探索
眾所周知,綠色是健康、環(huán)保的顏色,綠色化學(xué)理念是從源頭上減少和消除污染,真正的實(shí)現(xiàn)零污染。而在社會(huì)飛速發(fā)展的今天,越來越多的人們意識(shí)到環(huán)保的重要性,開始提倡綠色化學(xué),綠色化學(xué)思想貫穿了很多方面,并開始向教育系統(tǒng)發(fā)展,高中化學(xué)的教學(xué)開始逐步滲透綠色化學(xué)思想,并在教學(xué)中針對(duì)綠色化學(xué)思想進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革,同時(shí)也對(duì)綠色化學(xué)思想在教學(xué)中的影響進(jìn)行了客觀的對(duì)待和運(yùn)用。
一、綠色化學(xué)思想概述
1.綠色化學(xué)概念及核心內(nèi)容
綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué),使用化學(xué)的吉祥虎和方法去減少或消除有害物質(zhì)的生產(chǎn)和使用。綠色化學(xué)的整個(gè)過程都是無污染的。綠色化學(xué)的核心內(nèi)容是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。
2.綠色化學(xué)思想
綠色化學(xué)教學(xué)思想是將綠色化學(xué)作為化學(xué)教學(xué)的思想理念,并在教學(xué)中逐步將綠色化學(xué)思想滲透到化學(xué)教學(xué)當(dāng)中,在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀念和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。高中綠色化學(xué)教學(xué)是指從教學(xué)思想到教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)實(shí)驗(yàn),都要將綠色化學(xué)思想作為教學(xué)的重點(diǎn),同時(shí),還要在實(shí)踐教學(xué)中,將綠色化學(xué)引用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中去,真正的在教學(xué)中貫穿綠色化學(xué)思想。
3.綠色化學(xué)的特點(diǎn)
綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué),它的主要特點(diǎn)是:
(1)充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料。
(2)在無毒、無害的條件下進(jìn)行反應(yīng),以減少?gòu)U物向環(huán)境排放。
(3)提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納,實(shí)現(xiàn)“零排放”。
(4)生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。
二、高中綠色化學(xué)的內(nèi)容及特點(diǎn)
1.高中綠色化學(xué)的內(nèi)容
高中綠色化學(xué)就是將“綠色環(huán)保的理念”融入到理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,在理論學(xué)習(xí)中有認(rèn)識(shí)到酸雨、大氣污染、固體廢物污染、重金屬污染等對(duì)于地球生存生活環(huán)境的破壞,學(xué)習(xí)書中的綠色環(huán)保知識(shí),加強(qiáng)對(duì)化工行業(yè)的了解,從自身方面推廣綠色化工、綠色環(huán)保理念,同時(shí)也能提高自身素質(zhì),保護(hù)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方面,做化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我們高中化學(xué)中必不可少的實(shí)踐課程,該課程有助于我們深刻的了解各種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)條件等,有助于我們學(xué)習(xí),我們的綠色化學(xué)就是要在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),正確操作減少污染物生成、采用無害化實(shí)驗(yàn)材料、綠色環(huán)保的處理產(chǎn)生的廢品。
2.高中綠色化學(xué)的特點(diǎn)
高中綠色化學(xué)的的主要特點(diǎn)有幾方面,第一,綠色思想,這是高中綠色化學(xué)的主要特點(diǎn),我們學(xué)校和學(xué)生要從自身認(rèn)識(shí)到綠色思想的重要性,并向家人社會(huì)推廣這種思想。第二,學(xué)習(xí)綠色治理,學(xué)習(xí)當(dāng)今世界的各種污染物及其治理的方法。第三,綠色實(shí)驗(yàn),對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的各種污染物產(chǎn)生做好綠色處理。
三、綠色化學(xué)思想對(duì)高中化學(xué)的影響
1.綠色化學(xué)思想對(duì)化學(xué)課堂的影響
(1)轉(zhuǎn)變教學(xué)的思想:在傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)上,我們教學(xué)的主要目的是為了傳授學(xué)生知識(shí),讓他們了解到物質(zhì)的構(gòu)成、性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等,為了讓他們能夠勝任考試,然而隨著素質(zhì)教育的增加,環(huán)境的惡化,為了保護(hù)環(huán)境綠色化學(xué)的理念應(yīng)運(yùn)而生,這種綠色理念融入化學(xué)中,使得我們重新認(rèn)識(shí)化學(xué),學(xué)習(xí)化學(xué),這就要求我們的自我學(xué)習(xí)重新認(rèn)識(shí)化學(xué),并傳授給學(xué)生,并且聯(lián)系實(shí)際生活,應(yīng)用到實(shí)際生活中去,實(shí)現(xiàn)真正的素質(zhì)教育,形成真正的化學(xué)思想觀念,為環(huán)境的保護(hù)和治理積蓄力量。
(2)變革教材內(nèi)容:對(duì)于教材編制的影響,高中生化學(xué)的學(xué)習(xí)是以后學(xué)習(xí)和研究化學(xué),在化學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ),雖然將綠色理念引入化學(xué)教學(xué),但是在教材編制上,我們還是以傳授知識(shí)為主,適當(dāng)增加綠色化學(xué)知識(shí),循序漸進(jìn),逐步引領(lǐng)綠色理念,或者編制綠色化學(xué)課外讀物,這樣既能豐富知識(shí)又能達(dá)到教學(xué)的目的,例如我們?cè)谥v硫及其化合物時(shí),教師不僅僅要教受學(xué)生它們的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)等,還要通過對(duì)于二氧化硫和三氧化硫的講解,來了解酸雨的形成及預(yù)防治理措施。
2.綠色化學(xué)思想對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的影響
(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化:高中化學(xué)在實(shí)驗(yàn)課上難免會(huì)在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生一定的廢棄物和有污染的氣體或其他產(chǎn)物,綠色化學(xué)思想運(yùn)用到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)就使得在實(shí)驗(yàn)過程中要注意廢棄物的產(chǎn)生于避免,這就使得老師在實(shí)驗(yàn)課上要幫助學(xué)生進(jìn)行廢棄物質(zhì)的回收再利用,并盡可能大的減少物資的浪費(fèi)和廢棄物的產(chǎn)生。綠色化學(xué)思想運(yùn)用于高中化學(xué)教學(xué)的目的就在于使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)現(xiàn)無污染,所以,在不影響實(shí)驗(yàn)課程的前提下,盡可能通過循環(huán)利用的方式實(shí)現(xiàn)廢棄物的回收再利用。
(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行綠色化:高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程要在保證學(xué)生人身安全的前提下進(jìn)行,由于學(xué)校學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中第一次操作,很有可能會(huì)產(chǎn)生一定的操作失誤而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗,由于有些實(shí)驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性,因此,在材料的x擇上,要保證材料的安全無害。所以,在保證實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?,盡可能使用環(huán)保型綠色材料,這樣既能保證學(xué)生的人身安全,又能避免污染的產(chǎn)生,同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教學(xué),一舉三得。
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關(guān)鍵詞:綠色 化工化學(xué) 發(fā)展問題
中圖分類號(hào):O631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2016)08(b)-0000-00
在現(xiàn)代化社會(huì)不斷進(jìn)步發(fā)展的背景下,傳統(tǒng)形式的化工化學(xué)已經(jīng)難以滿足社會(huì)發(fā)展需求,從而帶來了綠色化工化學(xué)的應(yīng)運(yùn)而生。從專業(yè)化角度出發(fā),判斷化工化學(xué)是否是綠色的,所涉及的評(píng)價(jià)范圍相對(duì)較廣,包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展層面、生態(tài)環(huán)境層面以及社會(huì)影響層面等,不僅要綜合考慮到污染物的排放與人體健康情況,還必須要考慮原材料的有效利用、再生情況等。我們應(yīng)在清楚了解綠色化工化學(xué)定義的基礎(chǔ)上,促進(jìn)其健康發(fā)展。
一、綠色化工化學(xué)的基本優(yōu)勢(shì)
(一)節(jié)約能源
傳統(tǒng)意義上的化學(xué)化工是從原材料當(dāng)中提取所需要的物質(zhì)資源,僅僅考慮到了最后的結(jié)果,而沒有考慮到相應(yīng)的生產(chǎn)過程,一般情況下還會(huì)為提煉原料的部分成分而放棄了材料中的其他可利用成分,在能源與材料利用率上相對(duì)較低,浪費(fèi)嚴(yán)重。綠色化工化學(xué)可以有效避免以上問題,借助對(duì)物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的改變,充分保留物質(zhì)特性,實(shí)施高選擇性反應(yīng),其副產(chǎn)品相對(duì)來說是非常少的,甚至能夠?qū)崿F(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)型,當(dāng)原料當(dāng)中的原子進(jìn)入產(chǎn)品之后,可以提升原子利用率,有效避免資源浪費(fèi)。這種情況下,就能夠從源頭上發(fā)揮保護(hù)環(huán)境的作用,而且綠色化工化學(xué)不需要在后期進(jìn)行環(huán)境治理,節(jié)省了成本。
(二)促進(jìn)無污染資源合理利用
與傳統(tǒng)化工化學(xué)方式不同,綠色化學(xué)化工中所應(yīng)用到催化劑與溶劑等都是無毒無害以及綠色無污染的,能夠在一定程度上充分發(fā)揮原材料的實(shí)際價(jià)值,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞,減少了后期的環(huán)境治理,降低了化工化學(xué)應(yīng)用期間的經(jīng)濟(jì)壓力,降低了能源浪費(fèi)?,F(xiàn)階段,充分利用綠色資源屬于綠色化學(xué)化工發(fā)展期間的重要優(yōu)勢(shì),不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來危害。
(三)減少?gòu)U物排放
從之前化工化學(xué)生產(chǎn)角度出發(fā),傳統(tǒng)化工化學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)過程中會(huì)排放大量污染物,從而對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。采用綠色化工化學(xué),相關(guān)人員可以在反應(yīng)開始之前對(duì)物質(zhì)所具有的化學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)施有效重組與改造,并對(duì)其中的相關(guān)有害成分實(shí)施科學(xué)化修復(fù),其重組之后的物質(zhì)不僅包含了化工化學(xué)生產(chǎn)期間所需要的化學(xué)成分,而且還避免了外界環(huán)境污染,力求避免排除任何廢物或者是副產(chǎn)品,做到廢物零排放,進(jìn)而從源頭上減少化學(xué)生產(chǎn)帶來的危害。
二、綠色化工化學(xué)的發(fā)展問題分析
(一)加大宣傳力度
從綠色化學(xué)化工發(fā)展歷史上來看,盡管其已經(jīng)興起了很多年,而且也發(fā)展了相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間,然而社會(huì)各行各業(yè)在綠色化學(xué)化工認(rèn)識(shí)程度上還不夠深刻,嚴(yán)重阻礙了其在社會(huì)范圍內(nèi)的快速發(fā)展。目前,我國(guó)正在大力提倡生態(tài)文明建設(shè),借助環(huán)保工藝以及綠色化學(xué)工藝的開發(fā),做到化工生產(chǎn)全過程的綠色化。從原料到產(chǎn)品的整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)綠色化,隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展,關(guān)于綠色化工化學(xué)的基礎(chǔ)性研究以及工業(yè)化發(fā)展已經(jīng)獲得了相對(duì)較大的進(jìn)展。具體來說,在基礎(chǔ)性研究層面主要包括高效化綠色催化、離子液體以及超臨界等。從某種程度上講,綠色化工化學(xué)獲得的突破性進(jìn)展為我國(guó)化工領(lǐng)域的迅猛發(fā)展提供了契機(jī)。此外,綠色化工技術(shù)以及科技產(chǎn)品的日益完善,將會(huì)借助“變廢為寶”的方式做到“清潔化生產(chǎn)”,實(shí)現(xiàn)新興化工領(lǐng)域工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)的循環(huán)式發(fā)展。
(二)促進(jìn)人才的培養(yǎng)
從綠色化學(xué)化工人才培養(yǎng)角度出發(fā),當(dāng)務(wù)之急在于有效落實(shí)國(guó)家的相關(guān)教育規(guī)劃綱要。將社會(huì)主義核心價(jià)值體系合理化融入到教育全過程中。著力培養(yǎng)具有執(zhí)著信念、思想道德水平高以及專業(yè)化素質(zhì)水平相對(duì)較高的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。從某種程度上講,工科大學(xué)屬于工程師培養(yǎng)的主陣地,積極培養(yǎng)卓越工程師可以更好地為創(chuàng)新型社會(huì)建設(shè)服務(wù),同時(shí)也是歷史所賦予的使命。因此,各大高校必須要不斷創(chuàng)新人才的培養(yǎng)機(jī)制、教育管理機(jī)制以及辦學(xué)體制等,對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)以及考試招生制度進(jìn)行不斷改革,促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)手段的大力改革,構(gòu)建現(xiàn)代化的學(xué)校管理制度,充分發(fā)揮高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì),尤其是在綠色化工化學(xué)方面的創(chuàng)新人才。積極鼓勵(lì)各大高校在國(guó)家區(qū)域創(chuàng)新、知識(shí)創(chuàng)新以及技術(shù)創(chuàng)新等方面做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。針對(duì)綠色化工化學(xué)類人才,高校必須要緊跟國(guó)際工程教育步伐,對(duì)專業(yè)化教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不斷更新,打造綠色化工化學(xué)特色專業(yè),從根本上實(shí)現(xiàn)綠色化工化學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。
(三)追求綠色化工化學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展
從專業(yè)化角度出發(fā),綠色化學(xué)化工領(lǐng)域的發(fā)展不僅應(yīng)依賴微觀分析化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展,還必須要有強(qiáng)有力的化工技術(shù)作為支撐,實(shí)現(xiàn)兩者之間的相輔相成。此外,為了確保綠色化學(xué)化工的相關(guān)生產(chǎn)方式可以合理有序的發(fā)展下去,國(guó)家應(yīng)該盡快采取相應(yīng)的實(shí)際行動(dòng),進(jìn)一步建立起與綠色化工化學(xué)息息相關(guān)的實(shí)驗(yàn)基地以及生產(chǎn)基地等,從該領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展提供技術(shù)性平臺(tái)。此外,國(guó)家應(yīng)該針對(duì)這一系列的創(chuàng)新基地給予相關(guān)資金保障,大力鼓勵(lì)創(chuàng)新,并且要建立健全相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制,積極拓展創(chuàng)新思維,提升創(chuàng)意水平。創(chuàng)新性的化工化學(xué)發(fā)展模式在行業(yè)發(fā)展與科學(xué)進(jìn)步中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用,對(duì)于綠色化學(xué)化工未來發(fā)展來說十分必要。
三 結(jié)語
總而言之,綠色化工化學(xué)的發(fā)展問題是一個(gè)非常重要的問題,直接關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)?,F(xiàn)階段,在社會(huì)發(fā)展以及人口增長(zhǎng)的背景下,人們?cè)诜e極追求科技發(fā)展與進(jìn)步的同時(shí),備受環(huán)境污染的困擾。所以,各國(guó)也在加大環(huán)保科技發(fā)展的研究力度,綠色化學(xué)化工受到廣泛關(guān)注。致力于綠色化工化學(xué)的快速發(fā)展,可以在一定程度上有效緩解社會(huì)環(huán)境問題,進(jìn)一步為環(huán)境保護(hù)做貢獻(xiàn)。為促進(jìn)綠色化工化學(xué)健康發(fā)展,我們可以通過加大宣傳力度、促進(jìn)人才的培養(yǎng)以及追求綠色化工化學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展等措施,為以后的綠色化學(xué)化工發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞 化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生 綠色化學(xué)意識(shí) 綠色化學(xué)原則 綠色化學(xué)素養(yǎng)建構(gòu)
近年來,隨著科技的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展,資源與能源消耗逐漸加大,大量生活垃圾和工業(yè)污染物的排放,以及化學(xué)品的濫用,使人類的生存環(huán)境日益惡化,這不僅嚴(yán)重威脅到人類的健康、生存與發(fā)展,更危及子孫后代的前途和命運(yùn)。然而,幾乎所有的環(huán)境問題都與化學(xué)有著直接或間接的關(guān)系。就化學(xué)化工本身來說,傳統(tǒng)上,一方面化學(xué)家在開發(fā)化學(xué)物質(zhì)合成方法時(shí),主要考慮效率,另一方面合成化學(xué)家在開發(fā)與設(shè)計(jì)如何合成所需化學(xué)品的方法時(shí),只重視化學(xué)工程的始端,往往忽略處于過程末端的廢物處理問題。所以,許多已存在的化學(xué)過程,在獲得滿意經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),卻對(duì)環(huán)境和人類健康造成了極大的負(fù)面影響。為了保護(hù)環(huán)境,走可持續(xù)發(fā)展的道路,培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任感的年輕一代,在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中滲透綠色環(huán)保理念是非常必要的?;瘜W(xué)教師不但應(yīng)是科學(xué)文化知識(shí)的傳播者,更應(yīng)成為綠色環(huán)保理念的創(chuàng)導(dǎo)者和踐行人。為了有針對(duì)性地對(duì)化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育,筆者就化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的認(rèn)識(shí)進(jìn)行了調(diào)研。
1.調(diào)查方案的設(shè)計(jì)
以綠色化學(xué)的概念、作用及原則為主要調(diào)查內(nèi)容,通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,進(jìn)行問卷設(shè)計(jì);采用問卷調(diào)查及訪談方法對(duì)山西晉中學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院2—4年級(jí)化學(xué)(含師范)及應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查。對(duì)獲得的第一手資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行綜合分析,在此基礎(chǔ)上參閱相關(guān)文獻(xiàn)給出相應(yīng)對(duì)策與建議。本次調(diào)查采用以班發(fā)放問卷、現(xiàn)場(chǎng)答卷與收卷方法。實(shí)發(fā)問卷400份,收回有效問卷364份。
2.調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)
化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)認(rèn)識(shí)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)見表1。
3.調(diào)查結(jié)果分析
表1顯示,多數(shù)學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的屬性有較好的理解與認(rèn)識(shí);不少學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的作用理解與認(rèn)識(shí)不足,甚至是錯(cuò)誤的。如約74.2%的學(xué)生誤認(rèn)為“綠色化學(xué)使化工過程含有廢物處理環(huán)節(jié),因而會(huì)使整個(gè)費(fèi)用增加”。這些學(xué)生不懂得,先污染后治理,不僅難度大,費(fèi)用不菲,而且多數(shù)需要停產(chǎn)整頓,隨之而來的是更大的經(jīng)濟(jì)損失。如果化工過程實(shí)現(xiàn)了綠色化,即做到五個(gè)“R”:第一Reduction——“減量”,即減少“三廢”排放;第二Reuse——“重復(fù)使用”,即重復(fù)使用催化劑、載體等;第三Recycling——“回收”;第四Regeneration——“再生”;第五Rejection——“拒用”,指對(duì)一些無法替代、無法回收、無法再生和重復(fù)使用的,有毒副作用及污染作用明顯的原料,拒絕在化學(xué)過程中使用,這就能有效實(shí)現(xiàn)節(jié)省資源、能源,減少污染,變廢為寶,降低成本的目標(biāo),避免出現(xiàn)先污染后治理的惡劣情況。僅約54.2%的學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到“綠色化學(xué)追求高選擇性化學(xué)反應(yīng),極少副產(chǎn)品,甚至達(dá)到原子經(jīng)濟(jì)性”。原因是不少學(xué)生缺少對(duì)原子經(jīng)濟(jì)性的認(rèn)識(shí)。原子經(jīng)濟(jì)性是綠色化學(xué)的核心內(nèi)容,指原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物,實(shí)現(xiàn)廢物“零排放”??梢姡G色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng),首先是最大限度地利用原料,其次是最大限度地減少?gòu)U物的排放。
表1中選項(xiàng)8-19是綠色化學(xué)的12條原則。學(xué)生對(duì)其中9條原則有較好的理解與認(rèn)識(shí)。但僅約52.7%的學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)要求“能量使用應(yīng)最小,并應(yīng)考慮其對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響”。以前化學(xué)家在設(shè)計(jì)化學(xué)過程時(shí),往往考慮的是如何提高產(chǎn)率,而忽略了能量問題,認(rèn)為該問題是工程師的事情,使得化學(xué)工業(yè)成為了耗能大戶。生產(chǎn)和使用能量的工程,往往也會(huì)造成污染,如以煤為燃料所提供的熱能,多用一份能量,就多一份污染。因此,設(shè)計(jì)化工過程的化學(xué)家需要對(duì)化工各階段進(jìn)行調(diào)節(jié)與優(yōu)化,從根本上改變其對(duì)能量的需求,從而使能量最低,減小對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響,減輕對(duì)能源危機(jī)帶來的壓迫。僅約42.3%的學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到,化工過程應(yīng)盡量避免不必要的衍生步驟。衍生步驟會(huì)帶來更多的副產(chǎn)物,消耗更多的資源與能量。更多的產(chǎn)物意味著可能會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生更多的污染和破壞,必然產(chǎn)生需要處理更多廢物的費(fèi)用;更多能量的使用會(huì)使成本變高,造成不必要的能源浪費(fèi)。因此,在化工過程中應(yīng)最大限度地避免衍生步驟,以降低原料的消耗及對(duì)人類健康與環(huán)境的影響。僅約32.4%的學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到化工過程中催化試劑優(yōu)于化學(xué)計(jì)量試劑?;瘜W(xué)化工專業(yè)學(xué)生應(yīng)該明確,催化反應(yīng)不僅具有提高原料利用率與降低廢物產(chǎn)生的益處,而且催化劑可以降低反應(yīng)活化能,既利于控制,也可以降低反應(yīng)發(fā)生所需要的溫度。選擇性催化劑是綠色化學(xué)的重要工具和重點(diǎn)研究方向。
4.思考與建議
不少學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的作用、原則缺少認(rèn)識(shí),其主要原因:一是學(xué)校對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育重視不夠,缺少要求;二是化學(xué)類專業(yè)課的課堂教學(xué)缺少綠色化學(xué)思想與原則的滲透;三是沒有開設(shè)“綠色化學(xué)”課程,學(xué)生缺少了對(duì)綠色化學(xué)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。樹立綠色化學(xué)思想,不僅是化學(xué)家與化工專家的事,而且是所有從事與化學(xué)有關(guān)的人們關(guān)注的事。作為專門培養(yǎng)化學(xué)化工專業(yè)高級(jí)人才的高校,應(yīng)把綠色化學(xué)理念滲透到化學(xué)教育的全過程中,并作為課改與教改的指導(dǎo)思想。
4.1在化學(xué)類的基礎(chǔ)課教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想
化學(xué)教材中蘊(yùn)涵有大量綠色化學(xué)的素材,因此,在課堂教學(xué)中要時(shí)時(shí)體現(xiàn)綠色化學(xué)的原則和思想。通過環(huán)境污染及其危害的具體事例,讓學(xué)生了解我國(guó)乃至全球環(huán)境日益惡化的現(xiàn)狀,并探討相應(yīng)的解決措施,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到石油、天然氣、煤炭等能源與資源作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)都是不可再生的,新能源和可再生能源是重要的戰(zhàn)略選擇,從而對(duì)環(huán)境保護(hù)、資源與能源的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認(rèn)識(shí),明確發(fā)展經(jīng)濟(jì)不能走先污染再治理的老路。把“原子經(jīng)濟(jì)性理論”、現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)與方法滲透到理論課與實(shí)驗(yàn)課中,就如何優(yōu)化定量與定性實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)合成及當(dāng)前資源利用、環(huán)境污染、化學(xué)品亂用等重大問題與學(xué)生進(jìn)行討論,培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)思想及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,為學(xué)生在校學(xué)習(xí)與以后的工作中能夠充分發(fā)揮化學(xué)的正面作用,更好地造福于人類社會(huì)奠基。
4.2在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中培養(yǎng)綠色化學(xué)理念
化學(xué)化工專業(yè),各類實(shí)驗(yàn)課所占的比重很大,實(shí)驗(yàn)過程中往往會(huì)產(chǎn)生、排放大量的污染環(huán)境的有毒有害物質(zhì),這就需要實(shí)驗(yàn)教師盡量改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),應(yīng)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)研究新成果,以綠色化學(xué)思想與原則指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)儀器和試劑的選擇,指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)“三廢”的處理,在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中力求減少或避免有毒有害廢物的產(chǎn)生,為師生和工作人員提供安全的工作環(huán)境。為此,首先,在實(shí)驗(yàn)中盡量采用無毒無害的反應(yīng)原料。在進(jìn)行無機(jī)、有機(jī)、分析、物化等實(shí)驗(yàn)時(shí),在滿足教學(xué)需要的情況下,為避開毒害品的使用,可考慮尋找替代品,變更反應(yīng)路線,設(shè)計(jì)綠色實(shí)驗(yàn)方案,如用維生素B1替代劇毒的KCN做催化劑進(jìn)行安息香縮合反應(yīng);以葡萄糖替代有致癌作用的苯為起始原料,用遺傳工程獲得的微生物為催化劑合成已二酸;用新型的固體溴化劑四丁基三溴化銨替代Brz與苯酚、苯胺反應(yīng)制備對(duì)位的一溴代物,不僅反應(yīng)產(chǎn)物更易于控制,避免了使用Br2帶來的有毒、易揮發(fā)、不便準(zhǔn)確量取等弊端,而且還具有可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。其次,使用封閉實(shí)驗(yàn)裝置,回收實(shí)驗(yàn)廢料。注意化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇、設(shè)計(jì)和呈現(xiàn)體現(xiàn)綠色化。一方面盡量減少污染很嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn),另一方面對(duì)一些實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生有毒有害氣體、且污染環(huán)境的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新,想方設(shè)法將其設(shè)計(jì)成為封閉的實(shí)驗(yàn)裝置。包括:氣體發(fā)生與收集裝置、氣體性質(zhì)反應(yīng)容器、尾氣收集與處理、導(dǎo)氣裝置等。在無法封閉的情況下,要注意回收、通風(fēng)或采取其他防護(hù)措施。對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢料,設(shè)法予以回收或適當(dāng)處理。第三,采用微型實(shí)驗(yàn)。在微型化的條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與探索,以達(dá)到用盡可能少的試劑來獲取盡可能多的化學(xué)信息。
4.3開設(shè)專門的綠色化學(xué)課程
首先,從課程設(shè)置上滿足培養(yǎng)具有綠色環(huán)境意識(shí)的新一代化學(xué)工作者和公民的需要出發(fā),借鑒國(guó)內(nèi)外大學(xué)的經(jīng)驗(yàn),開設(shè)“環(huán)境生態(tài)化學(xué)”、“零排放有機(jī)化學(xué)”、“環(huán)境友好催化”、“綠色生態(tài)材料”、“生物技術(shù)”、“綠色能源”、“綠色化學(xué)導(dǎo)論”等綠色化學(xué)選修課程。其次,使綠色化學(xué)課程內(nèi)容體現(xiàn)基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性與時(shí)代性。教學(xué)內(nèi)容以綠色化學(xué)的12條原則為主線,圍繞綠色化學(xué)的基本問題展開討論,介紹綠色化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展,綠色化學(xué)的概念、原理、應(yīng)用、主要研究成果及動(dòng)向。第三,依據(jù)綠色化學(xué)課程內(nèi)容的特點(diǎn),采用講授、討論、研究、參觀、調(diào)查和文獻(xiàn)研究等適當(dāng)?shù)慕谭?,提高教學(xué)質(zhì)量,把學(xué)生的心留在課堂上。
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