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綠色化學論文:綠色節能化學工程的論文
1.綠色化學工程工藝的開發
傳統化學工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強,通常是在污染物產生之后再另外做針對性處理,不僅增加了處理成本,且治標不治本。比如傳統工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學工藝的介入,可以直接在生產或排放階段就完成清潔使命,通過化學反應達到預防、控制和消毒污染的目的。
化學原料是化學工程的源頭,原料決定了生產流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染,同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源,實現深度開發利用,兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。
在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2.綠色化學工程工藝應用
分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界較大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。
綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。
除此之外,綠色化工工藝還廣泛應用于生產環境友好型產品領域,生活中有眾多具體應用實例。比如空調制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產環境友好型產品領域,綠色化工工藝所發揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發與應用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經濟環保,發展前景好,且制備生產對自然資源的消耗、對環境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應用的優越性。
3.總結
綜上所述,綠色工程化工作為建設資源節約型社會、實現可持續發展目標的關鍵,對生產生活益處多多,應當積極鼓勵綠色化工介入工農業生產,以貫徹節能減排目標。
綠色化學論文:綠色化學化工學的論文
1綠色化學化工的發展現狀及優點
綠色化工行業早在上個世紀就已經出現了,最開始綠色化工行業出現在工業比較發達的國家,主要集中在歐美地區。經濟的發展帶來環境污染的嚴重,這就使得人們開始重視綠色化工行業的發展,投入較多的人力物力和財力研究綠色化工行業的發展。隨著經濟全球趨勢的加強,國與國之間的聯系日益密切,綠色化工行業開始受到國際社會的共同關注,由于我國是發展中國家,因此對于綠色化工行業的認識較晚,導致了我國綠色化工行業的起步也較晚。但是,我國對于綠色化工行業的認識較為透徹,這就導致我們在處理如何發展綠色化工行業中投入的力度,并且受到了國家科技部門的重視。綠色化工行業的突出優點是:及時,較大限度地利用環保能源。較以往傳統的生產方法不同的是,綠色化學化工可以較大限度地利用所使用的生產能源,并且一般綠色化學化工所使用的能源都是綠色環保可回收利用的能源,在生產使用時都會較大限度地利用原材料,防止浪費,減少污染排放,從而節省能源,綠色環保。第二,反應物無毒、無害,不會對環境產生污染,減少對外界的廢物排放。一般情況下,傳統的化工生產都會產生一些有毒有害的排放物質,這些排放物會對環境造成不可逆轉的危害,但是綠色化學化工在生產之前都會將反應物生成的有害物質整體的化學結構進行重新排列,從而將有害成分運用科學的方法去除,這樣既可以保留生產所需要的有效成分,又保障了在反應的過程中不會對環境產生污染和負擔。綠色化學化工從產品的根本上避免了化學化工生產可能會對環境產生的危害源頭,綠色化學化工是名副其實的環境友好型產品。第三,較大限度地利用了原子能源,有效節約能源。傳統的化工生產一般只注重生產效率,在生產過程中原材料沒有能夠被充分利用,一些有效成分被浪費了,但是綠色化學化工會運用科學的方法重組材料內部結構,較大限度地利用材料有效成分,在材料被利用的同時就減少了其生產過程中對環境的排放。第四,確保了產品的綠色環保性。在過去那些傳統的化工生產中,生產方式比較粗放,也沒有能力將生產材料的內部結構進行重組設計,生產的過程當中釋放出大量的有害物質污染環境,但是如今的綠色化學化工注重科學環保,在生產之前會重新組合產品內部結構,保障了生產出的所有產品都是綠色環保,無毒無害的。
2綠色化學化工產品的發展研究
即使人們都十分清楚綠色化工化學的優點與好處,但是在實際的生產過程中很少有人對其高度重視,所以綠色化學化工在我國發展過程中有著諸多的問題,例如社會關注程度不夠、發展模式單一、人才匱乏等。現階段我們能做的就是利用一切可利用的方法,較大限度地將綠色化工化學進行推廣與宣傳,從根本上減少環境污染,實現經濟的可持續發展。
2.1加大宣傳力度,轉變生產方式
雖然綠色化學化工產業已經興起多年,但在全社會范圍內,它還未能被深刻的認知與了解,這在很大程度上,阻礙了其良性發展。因此,我們要從全社會范圍內,通過各大平面媒體和網絡、電視、廣播對綠色化學化工加大宣傳力度,使人們對綠色化學化工有深刻的認知與了解。
2.2在學科教育上加大投入與合作,力求創新
綠色化學化工的發展不僅僅是依靠微觀的分子水平的化學,還要依賴宏觀的大規模的化工技術,因此,要在一定層次上促進兩者的結合與協作。國家應加大對綠色化學化工的資金投入,建立與綠色化學化工有關的國家實驗室以及教學基地,作為發展綠色化學化工的創新性平臺,設置激勵機制,鼓勵創新,并持續不斷地為實驗室和教學基地的發展提供資金保障。
2.3重視人才培養
在我國,綠色化學化工屬于新興產業,因此,相關部門必須建立起完備的人才培養體系,為了長遠發展儲備人才力量。具體來說,高校應該開設有關綠色化
3結語
隨著經濟的發展,環境問題日益凸顯,為了保護環境,維護生態平衡,各國都在致力于開發和研究新型能源。綠色化學化工行業是未來化工行業發展的主體方向,因此我國要抓住機遇,培養創新型人才,加大對綠色化工行業的投入,力爭在未來的綠色化學化工行業中占有一席之地。
綠色化學論文:學生綠色化學與高中化學論文
一、培養學生的綠色化學觀
1.避免使用有毒有害物質
在傳統高中化學實驗教學中,普通存在使用有毒有害的物質,這些物質會造成身體上的傷害,對環境影響也很大.教師應該采用微型的化學實驗,在藥品用量上進行控制,盡可能地減少污染物的排放,減少對環境的污染情況,這樣節約了成本,也增強了學生的動手能力,使學生更愿意參與到實驗中來,激發了他們對實驗的興趣.
2.實驗藥品使用后妥善處理,并替換有毒有害物
有些化學工作人員十分不負責,把剩余的實驗化學品直接沖洗后排放到了下水道,一些有毒有害物質會隨著下水道影響到周圍的水源,所以必須要采用正確的方式妥善處理好過剩的化學品.教師可以尋找一些可以替代有毒有害物質的化學品來做實驗.
3.改良實驗室的儀器
隨著經濟和科技的不斷發展,高中化學教學中的實驗規模也日益壯大,而這些實驗產生的廢物和有毒物質,加速了污染環境.而很多的實驗可選擇不同的儀器完成,做到以綠色為前提,所以在做實驗前,要選擇合適儀器.
4.運用計算機進行模擬實驗
傳統的化學實驗中消耗了大量的有毒有害物質,如苯、苯酚和其他重金屬等,在實驗過程中排放了許多的有毒有害物質,給師生的身體健康造成了嚴重的危害,也嚴重污染了環境,這些都違背了綠色化學的原則和目標.為了避免實驗對人體的危害和環境的污染,有些實驗可以運用計算機模擬完成.這種模擬實驗,節省了購買化學品的費用,而且保障了實驗的質量和安全.
二、在實驗中培養綠色化學觀
在以綠色化學為背景的新課程下,高中化學實驗課程內容中也體現了綠色化學觀.如,在實驗中介紹特殊的試劑,要有特別的使用方法和保存方式等,強調了實驗中要有應急措施及應急預案.遇到危害的化學實驗,必須在保障安全的情況下,在特定的實驗室里完成,推行了化學微型的實驗操作模式,加深了學生對化學知識的理解.
1.培養正確的環保意識
在化學實驗教學過程中,以綠色化學為指導,加深學生對化學科學的認識,規范化學實驗的操作過程,從而實現教學的綠色化.教師應該拋棄傳統教學觀念,以身作則,培養學生正確的環保意識和綠色化學觀.
2.規范化學實驗的操作
在做實驗時,教師要合理安排實驗的內容,要做到健康、安全、環保等,如尾氣的處理辦法則是安排氯氣、氯化氫等實驗.在操作前,要掌握好操作的先后順序,特別是要注意細節問題,教師要及時發現和改正操作時的錯誤.在化學實驗過程中產生的廢氣、廢渣等都需要排放,而綠色化學就是要收集和處理、回收這些物質,如用剩的鐵、銅等金屬片要進行回收再利用,避免浪費和污染的產生.
3.串聯及合并實驗
在高中化學實驗教學中,許多實驗操作是可以相關聯的,就是常說的串聯實驗.這樣節省了很多的化學原料,使它們能得到合理的利用,也在一定程度上縮短了實驗的時間,減少重復實驗的操作,也減少了污染物的排放,真正實現了綠色化實驗.
4.開展綠色化學的活動
為了使學生深刻了解綠色化學,可以開展一些與綠色化學相關的活動.如,環境保護、硫酸工業等.也可以開展一些綠色化學的專題活動,培養學生的綠色化學意識,如知識講座和競賽活動等.化學是一門與社會活動息息相關的課程,讓學生走出課堂,從而深化知識,培養思維能力.利用活動和實踐來培養綠色化學觀.教師可以設計相關的學習課題,讓學生積極參與并投入到實踐中,親身調查,實地觀察,深刻體會,提高學生的學習興趣和實踐能力,培養學生的綠色化學意識.
三、結語
總之,隨著社會的污染越來越多,環境問題已經是人類面臨的嚴重問題,發展綠色化學教學,是實現人類與自然環境相互和諧的基礎,是整個化學教育必須探究的課題.在高中化學教學中培養學生的綠色化學觀有著重大的社會意義,學生要充分認識到綠色化學對環境的影響能力,從而引導學生樹立科學發展觀,為社會經濟發展作出貢獻.
作者:周麗娟 單位:江蘇阜寧縣東溝中學
綠色化學論文:高職化學教學中綠色化學教育論文
一、綠色化學教育與高職院校化學教學
(一)高職院校進行綠色化學教育的必要性
高職院校是為企業培養技術人才的重要陣地。化學工業綠色化是現代化工業發展的必然方向,如果企業員工大多數都接受過綠色化學教育,那么便能夠通過回收廢物、節能預防和控制污染擴散等方法增加企業的經濟效益,因此現代企業尤為注重員工的綠色化學意識。高職院校的畢業生是化學工業將來的重要力量,需要充分理解并廣泛推廣綠色化學這一新生事物,同時在以后的崗位上通過自己形成的綠色化學理念和專業技術,引導化學工業生產樹立綠色化學意識。另外,高職院校畢業的學生能夠在較短時間內滿足市場需求,不僅拓展了學生的就業面,而且也拓寬了學校的辦學領域,從而有利于學校的可持續發展。所以,在高職院校化學教學過程中,開展綠色化學教育,讓化學充滿“綠色”尤為必要。
(二)高職院校綠色化學教育的現狀
現如今,高職院校的化學教育依然是傳統的教學內容,綠色化學沒有涉及。很多高職院校還未充分認識到進行綠色化學教育的重要意義,大多數教師對綠色化學知識毫不知情。在傳統化學向綠色化學發展的今天,對于化學學科這一重大變革,化學教師需要堅持可持續發展觀和綠色化學教育觀,把綠色化學滲透到整個化學教學過程中,從而培養一批有一批的綠色化學工作者。
二、在高職院校化學教學中滲透綠色化學教育的途徑
(一)把綠色化學教育滲透到理論教學中
在教學過程中,教師滲透綠色化學教育便是在化學基本知識的時候,將與之有關的綠色化學知識一并講解給學生。例如在組織學生觀看合成氨、硫酸的工業制造方法等工業實際生產視頻時,引導學生在學習生產流程、化學反應知識的同時,重點觀察工業“三廢”是如何產生的和正確的處理措施,同時告訴學生,因為人們環境意識淡薄“,三廢”治理工作需要投入大筆費用,從而降低了企業的經濟效益,使得企業不堪重負。所以,應該將資料污染的資金用在研發綠色新產品、新工藝上,從源頭上切斷污染,對企業、對社會大眾而言都是一種“雙贏”策略。
(二)把綠色化學教育滲透到化學實驗教學
1.教師進行正確的示范,確保綠色化學的實施基礎
在化學教學過程中,化學演示是教師講解知識的主要方法,也是教師環境教學的有效方式。在演示實驗過程中,教師的操作必須規范,把綠色化學教育滲透到演示實驗的各個環節、步驟中。
2.創新實驗方式和實驗內容
高職化學教材中的一些實驗危險性較高,這便要求教師在教學過程中進行創新與修改。另外,還需要降低實驗對玻璃儀器的依賴性,有些能夠明確辨別出顏色的定性實驗盡量在點滴板上開展,比如Fe的顯色試驗等。這種定性實驗也能夠在濾紙上進行,比如檢驗醛基的存在、電解飽和食鹽水等等。同時,還能夠利用多媒體計算機軟件等來開展仿真實驗,然而必須以學生能夠真正掌握相關知識為基礎。
3.把綠色化學理念貫穿于整個實驗過程
高職學生在初中時期已經掌握了一些實驗知識與技能,了解了一些規范操作知識,在這樣的前提下教師在實驗過程中滲透綠色化學理念,引導學生在開展實驗前制定好預備實驗方案,使得學生重點思考在實驗過程別過中可能出現的各種污染問題。其中需要在實驗過程中培養學生的綠色化學精神更加重要。
(三)把綠色化學教育滲透到社會實踐活動實踐是檢驗真理的標準。
學生只有在社會實踐中自主進行設計和實驗,從而總結出成功的經驗,只有這樣才能切身感受到精神上的成就感。教師還可以采取化學課外興趣小組的方式進行綠色化學教育。例如,組織學生到造紙廠、農藥廠、制革廠和化肥廠等工廠去參觀,對工廠在處理“三廢”方面所實施的有效措施和采用怎樣的設施來轉化“三廢”等工作進行觀察與思考,要求學生找出這些措施與設備存在的問題,并開動腦筋解決廢液轉化利用和處理意見,怎樣變廢為寶。另外,高職化學教師引導學生進行社會調查,統計分析出周邊環境污染的原因,并結合綠色化學知識制定出科學合理的解決對策,這樣不僅在社會實踐活動中滲透了綠色教育,而且提高和增強了學生社會實踐水平和分析、解決實際問題的能力。目前,綠色化學教育雖然迅速發展,然而還是處于初級發展階段,需要高職化學教師在教學過程中深入探究綠色化學教育方式,只有這樣才能將綠色化學教育真正滲透到化學教學過程中、引導學生養成綠色理念、樹立綠色化學觀、促使學生養成正確的科學素養,以同自然和諧相處、回歸自然為根本任務,使得學生成為滿足社會需求的綠色公民。高職化學教師希望通過綠色化學教育所播下的綠色文明種子生根、發芽、成長,為我們生存的環境披上綠裝。
作者:馬淑娟 單位:遼寧林業職業技術學院
綠色化學論文:綠色化學思想高中化學論文
一、在課堂教學中滲透綠色思想
在講述教材的過程中要與綠色化工原理結合起來,以化工生產中某種物質的作用為切入點,在此基礎上尋找可替代的更加環保的藥品進行同樣的操作,達到同樣的目的.通過對比兩種不同藥品產生相同作用的過程中對環境的破壞程度,凸顯綠色工藝優勢,讓學生選擇比較環保的方式.例如,在講述氯氣的用途及化學性質時,可與雙氧水在漂白紙漿過程中進行對比,雙氧水在漂白的時候不會產生有毒有害物質,而氯氣則產生對環境不利的物質,在此基礎上,學生自然會明白實際生活中造紙工業中使用雙氧水而不用氯氣的原因.在講述金屬的時候,可講述不同金屬對人體的危害、粗放型的礦產資源開采方式給我們的國家經濟利益和環境造成的危害,并向學生講述正確的開采利用方式,使學生在以后的生活中貫徹綠色理念.
二、在實驗教學中踐行綠色理念
1.大力推行微型實驗
微型實驗是在滿足獲取化學信息的前提下,對實驗進行重新設計,旨在利用較少的化學藥品和較小的裝置就能得到相同的實驗效果.微型實驗中的化學藥品用量為常規用量的百分之一甚至千分之一,這樣可大幅減少實驗排放物對環境的污染程度,改善實驗室環境,而且操作比較簡便、節約實驗成本、保護學生身體健康和實驗環節,同時可以達到教學目標,代表綠色化學思想的發展方向.例如,微型實驗中的儀器可利用身邊的廢舊物品自制而成,可用塑料吸管替代移液管、用小玻璃瓶制作酒精燈、用片劑鋁塑包裝板制作點滴板,用一次性針管針頭聯合內加小玻璃珠的乳膠管制成酸堿滴定管.還可將啟普發生器、容量瓶等微型化.在設計實驗內容時,可將實驗過程經過重新設計,將實驗技術、儀器和方法相似或相近的實驗改進同時進行,將某些實驗的廢棄物可作為另一個實驗原料的兩個實驗串聯進行,從而節約藥品和時間.
2.規范實驗操作步驟
在進行實驗教學過程中,對于裝置的連接、試劑的選擇、藥品的稱量、實驗生成物的傾倒等都要嚴格規范操作規則,從而達到減少實驗事故和環境污染、節約能源和藥品的目的.例如,在進行實驗前要認真檢查裝置的氣密性,防止有毒氣體泄漏;在處理“三廢”時,要嚴格按照無害化處理后再排放,防止污染環境;在聞氣體時不要敞開容器口,防止氣體浪費;為避免人體受傷害,一定要在通風櫥中進行揮發性較強物質的實驗;在點燃易燃氣體前一定要驗純;在制乙烯時一定要將碎瓷片放入反應混合液中,稀釋濃硫酸時要防止暴沸;配制銀氨溶液時,要隨配隨用等;而且對于氫氣和氧氣的爆鳴實驗要加以改進,防止對學生造成傷害;通過規范實驗操作,培養學生的綠色化學和安全意識.
3.正確處理剩余藥品和廢液
實驗結束后要正確處理剩余的藥品和廢棄液體.根據國家排放標準可采取的處理廢棄物方法有燃燒、分解、回收循環利用、吸收和中和等.做完實驗后,教師應引導學生把酸堿鹽等給累廢渣廢液分別倒入相應回收容器,將銅、鋅、鐵、鋁等金屬片放到指定的地點進行回收利用,除此之外,減少環境污染也可通過增加尾氣吸收裝置實現.例如,在做濃硫酸脫水實驗中,可用水槽液封濃硫酸和蔗糖產生的刺激性氣體,減少其排向空氣中的量,減少污染;在制取氯氣時,可用氫氧化鈉溶液吸收向上排氣法剩下的多余氯氣.而對重金屬廢液進行處理,一般通過回收的方法實現實驗末端處理的綠色化.在處理生成的廢棄物時統一處理,減少對環境的二次危害.
三、在課外活動中延伸綠色理念
1.開展綠色化學專題活動
除了課堂進行教材知識講解和做化學實驗培養學生的綠色化學理念,還應該開展各種綠色化學專題活動,激發學生探索綠色化學的興趣.例如,可通過邀請化學方面的專家來學校舉辦綠色化學知識講座、向學生宣傳綠色化學的科普知識.同時,在平常的板報活動中,鼓勵學生將化學中與環保有關的知識設計在板報中進行宣傳教育.化學組教師可合作舉辦化學文化節,設置關于綠色化學方面的問題舉辦競賽活動、讓學生設計與化學有關的綠色環保產品等,在全校形成宣傳效果.也可組織學生對周邊生活的區域進行參觀調查,對周圍的鋼鐵廠、造紙廠、污水河進行參觀,使學生了解其生活環境的實際情況并了解化工生產過程,鼓勵其利用自己學過的知識解決生活中遇到的實際問題,提升其綠色化學意識.也可鼓勵其參與環境問題,揀拾白色垃圾、拒絕一次性東西的使用、告別塑料袋、回收廢舊電池等.
2.設計實踐性調研課題
教師利用假期等時間安排具有實踐性的調研課題,讓學生走向生活,發現生活中運用綠色化學的方法.通過對本地區生活垃圾的處理、分類及回收等問題進行調研,提出解決的方法.首先要設計調查問卷,然后對班級學生進行分組,安排組長帶領本組人員進行調查.包括家用洗衣粉品牌及主要化學成分、廢舊電池的處理方法、買菜時采用的包裝物材質、生活污水的排放和處理等,根據對所調查與化學有關的生活數據進行分析,利用所學的化學知識分析其采用的物質及對其的處理方法對環境的作用,調動其學習化學的積極性,樹立綠色化學理念.
四、結語
總之,綠色化學是人類與自然和諧相處的前提,是未來發展的趨勢.高中教育肩負著提高全民素質的重任,將綠色化學思想融入高中教學中,可使學生樹立保護環境的綠色化學觀,這可促進我國實現可持續發展.
作者:徐義海 單位:江蘇省興化市戴南高級中學
綠色化學論文:有機化學綠色化學教育論文
一、我國高中教育中有機化學開展綠色化學現狀
1.我國的綠色化學教育行動相對遲緩。
大多數學校尚未涉足,若想使全社會公眾形成綠色化學意識,單靠幾所高校開課、幾個研究所進行研究是遠遠不夠的。若想改變公眾缺乏綠色化學意識的狀況,只有通過高師畢業生在基礎教育當中去開展綠色化學教育,這樣才能逐步影響到大眾。真正的綠色化學教育的精髓是在綠色化學原則的指導下把綠色化學融合于化學教材改革、化學教學改革、化學實驗改革等系列化學教育綠色化的創新過程。
2.各項政策不到位。
建議政府、化學界、環保界,尤其是教育界應根據實際情況設立綠色化學及綠色化學教育獎項,提出各種綠色化學教育的政策法規,建立合理的綠色化學化工教育考核制度。相信有各種政策的保障,各種獎項的頒發,必將會加速全社會綠色化學意識的形成,實現人類社會的可持續發展。
3.教育體系不完善。
教師在課堂教學、實驗教學過程中應始終貫徹綠色化學思想,要讓學生了解綠色化學,樹立起綠色化學意識,培養其從事綠色化學研究與開發的能力。然而,我國目前的高等教育機構還沒有形成完備的綠色化學教育體系,更不用說基礎教育了。因此應該建立起一系列合理的綠色化學教育體系,以促進綠色化學教育的順利發展。綠色化學的發展將對環境保護起重大作用,它為人類的可持續發展提供了技術保障。綠色化學進入教育領域,從而進入化學教育,符合時代的呼喚。
二、有機化學教學中開展綠色化學教育的策略
1.在有機化學課堂教學中滲透綠色化學教育。
面對化學學術界悄然進行的綠色革命,廣大的化學教育工作者不能無動于衷,尤其是將來作為社會的科技革命主動力的大學生更應該受到綠色化學教育,這就要求我們講究策略,指行動或行動計劃,以及為解決某問題或達到某目標而有意識做出的各種活動。可喜的是,目前已有部分重點大學如中國科技大學開始開設“綠色化學”課程。但是,仍然有不少高校的教師未能意識到將此重要的新信息傳遞給學生的重要性。另外,雖然有部分高校已開始著手為研究生或高年級本科生開設“綠色化學”課程,但在當前相當多的高校存在教學課時緊張的狀況下,又帶來了專門的教學時間難以安排的新矛盾。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透,不失為解決問題的好辦法。在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透。具體來說,就是在進行有機化學教學時,對教學內容涉及有關綠色化學知識的方面,給予適時地、適量地介紹,通過這種畫龍點睛的教學改革,可使學生在潛移默化中受到綠色化學教育。同時又不對原本非常緊張的教學安排造成新的沖擊。
2.在有機化學實驗教學中加強綠色化學教育。
化學是一門以實驗為基礎的學科。有機化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎,是檢驗化學知識真理性的標準,是提高學生科學素養的重要內容和手段。有機化學實驗也是化學教育的最有效的教學形式。除此之外,有機化學實驗還具有重要的教育教學功能。從認識角度看,有機化學實驗是為學生提供化學教學認識問題的主要途徑,它為學生檢驗有機化學理論、認識有機化學科學知識、驗證有機化學假說提供了科學依據。從方法論角度看,有機化學實驗是培養學生掌握實驗操作過程、實驗方法的重要手段。從教學論的角度看,有機化學實驗能創設一定教學情景,轉變學生學習方式,有效激發學生學習興趣。學生可以從有機化學實驗現象中去認識有機物,并通過自己的操作來培養各種能力,進而促進思維的發展和綜合能力的提高。教師將有機化學實驗置于一定的化學教學情景下,為實現一定的化學教學目的,而展開的一系列教學活動,就是所謂的“化學實驗教學”。有機化學實驗教學是有機化學教學的重要組成部分,其對學生的科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。有機化學實驗教學與綠色化學的聯系最緊密、最直接,是培養學生“從我做起”的好陣地,也是培養學生綠色化學意識的重要途徑。有機化學實驗教學能促進學生在知、情、意、行等方面統一協調發展。有機化學實驗是有機化學學科的基石和學生可以直接感知的事實,通過有機化學實驗教學來培養學生的綠色化學意識是一個好的切入點。在實驗教學中開展綠色化學教育是歷史的必然。當然,綠色化學與有機化學有著天然的血肉聯系。因此,在有機化學實驗教學中滲透綠色化學是最為合適的。學生在做實驗的過程中,通過自己親身體驗來理解綠色化實驗確實能減少或根本不產生污染,從而形成綠色化學意識。將一些傳統實驗方法與經過綠色化改進的綠色化實驗方法進行比較,以此來說明通過用改進的綠色化實驗向學生滲透綠色化學教育是有效的途徑。
3.立足課外,實踐綠色化學觀念提高綠色素質。
課堂教學是對學生進行綠色化學教育的主陣地,課外活動形式多種多樣,內容豐富多彩,是課堂教育的很好補充。我們利用學校組織、舉行的許多大型環保活動,如“廢舊電池的回收”、“拒絕一次性筷子”、“告別賀卡”、“不使用修正液”等等;鼓勵學生利用假期,到一些工廠進行參觀考察和調查,了解這些工廠處理工業“三廢”過程中,尚有哪些不足?怎樣改進?然后總結,撰寫論文并且評出論文給予獎勵。從而使學生意識到環境保護是我國的一項基本國策,認識到保護環境的意識是一個大學生、一個公民的基本素質,破壞環境是一種不道德、違法的行為。科學技術是靠人才來推動的,作為一名化學工作者,讓年輕一代了解綠色化學,接受綠色化學,為綠色化學做出應有的貢獻,將是我們義不容辭的責任。當前,我國的綠色化學研究和開發剛剛起步,化學教育要承擔起普及、宣傳的作用,這是21世紀化學教育所面臨的時代挑戰,也是有機化學教育發展的一大機遇。綠色化學作為一種全新的概念,是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統有機化學,對人類與環境友好的化學,與單純的環境保護不同。高等教育的培養目標已不再是單純的專業技術素質,較高的環保意識,而是能把工程問題置于社會環境中綜合考慮的高素質人才。綠色化學教育正是從這點出發,在培養和提高人才的素質和綜合能力上起著積極作用。
作者:曾艷俠 單位:遼寧錦州北鎮高級中學化學組
綠色化學論文:綠色化學理念下初中化學論文
一、結合教學內容滲透綠色化學
自然環境的變壞與人們的行為有著千絲萬縷的關系.空氣質量的下降、酸雨的形成等教學內容中無不顯示著人們對環境的破壞,教師可以結合這些學生關心的問題進行綠色化學的滲透,引導人們認識到對環境破壞所造成的危害,從而樹立“從小做起,從我做起”來保護環境的思想.例如在學習“空氣構成”時,教師就可以結合當前人們最關心的“霧霾”天氣,展開對現在空氣中粉塵和有毒氣體的討論,隨著經濟的日益發展,人們高質量的生活來源于大自然的饋贈,然而我們回報給自然的是什么?通過圖片或視頻讓學生觀看工業廢氣和汽車尾氣的排放,大量的粉塵和毒氣在空氣中形成,使我們周圍的PM2.5逐漸增加,導致著人們呼吸困難、喘不過起來,這樣的情境時學生意識到人們所犯下的錯誤.教師看就可以進一步導入相關的化學知識,工業的廢氣、廢水、廢渣的任意排放,還形成了酸雨,腐蝕掉了人們偉大的建筑、污染了人們賴以生存的水源、酸化了生長禾苗的土壤,如果我們不及時的治理,在短暫的幸福生活背后必然是走向滅亡,這是我們破壞大自然的惡果.這些內容的學習激起了學生強烈的環保意識,主動提出解決空氣污染的方法.通過這樣的課堂滲透,讓學生深入地了解了相關環境的知識,建立了學生對環境的關注和急切想要治理的意識,同時培養了學生“從我做起,保護環境”的思想,認識到保護環境的必要性和緊迫性.
二、選擇化學試劑遵守綠色化學
化學試劑是化學課堂的基本元素,是學生認識自然的小縮影.有些化學藥品或試劑會帶了一定的污染,教師可以組織學生展開討論,利用化學知識分析藥品的性質,結合“綠色實驗”的原則,來選擇污染小、可循環使用的化學試劑,使學生處處見了綠色.例如在學習“氧氣的制備”時,教師就可以組織學生對“氧氣的制法”進行討論,讓學生認真的分析高錳酸鉀、氯酸鉀和二氧化錳、雙氧水和二氧化錳這三種制取氧氣的方法,從中選擇簡單合理的方法來,這個問題有效的激發了學生的主動性.學生很快的進入了討論的環節,紛紛的說出自己方法的優點,教師鼓勵學生之間的相互比較、自評和互評,使得學生在相互的討論中,認識到自己思考上的不足,借用其他學生的優勢來突破自己的思維,討論進行的非常激烈.最終,學生利用列表的方式,將這三種方法的有缺點進行對比,得到這樣的結論:使用高錳酸鉀和氯酸鉀這樣兩種方法制取氧氣,都都得到了混合物,且較難做分離處理;而使用雙氧水來制取氧氣,不僅操作簡單,而且二氧化錳很容易的就可以回收.通過學生的積極討論對比,學生深入的理解了制取氧氣的三種方法,在選擇的基礎上滲透了;綠色化學的理念,從小小的試劑選擇上建立了學生的節儉意識,同時也激發了學生有沒有更好的制取氧氣方法的探索,誘導了學生向更好、更科學的高峰邁進.
三、改進實驗裝置創新綠色化學
演示實驗或學生實驗用到的試劑量都比較少,有時會忽略污染物質對空氣的排放和污染.教師就要抓住實驗當中的這一點,和學生一起探索更好的實驗器具、步驟,來改進實驗的裝置,從而使學生的綠色化學落在實處、落在具體的實驗中,感覺綠色環保就在我們身邊.例如在學習“一氧化碳還原氧化銅”的實驗時,由于一氧化碳的排放有毒,而且操作時間也比較長、現象不是很明顯,教師就可以組織學生積極思考,設置環保、快捷的實驗,在教師的引導和提示下,學生設計了如下實驗:在一個底部有少量澄清石灰水的燒瓶中,充滿一氧化碳,并用橡皮塞蓋住,橡皮塞的上面插入一根較粗的呈螺旋狀的銅絲.首先將銅絲拿出在酒精燈上將紅色的銅絲表面灼燒成黑色的氧化銅,然后迅速的將生成黑色氧化銅的一端順著橡皮塞插入燒瓶中,大家會很明顯的看到黑色的氧化銅變為了紅色的單質銅.輕輕的振動燒瓶,底部澄清的石灰水變渾濁.實驗進行的非常順利,現象明顯、所用的時間短,學生興奮的鼓起掌來.通過實驗的改進,激發了學生的興趣,避免了有毒氣體對環境的危害,也給學生上了一堂生動的綠色環保的課,使學生充分的意識到只要我們肯思考、勤動腦,就一定能夠找出更好、更高效的方法來保護我們的環境,提高了學生的動腦意識,整個課堂取得了非常滿意的效果.
四、結合實際問題應用綠色化學
化學來源于生活,最終還要應用于生活,幫助我們和大自然和諧相處、互助互利.在教學中,教師可以充分的利用化學與生活的緊密聯系,利用第二課堂讓學生多接觸生活中的化學,培養學生的綠色化學的意識,用自己化學知識來解決生活中的問題,領悟綠色化學的魅力.例如在“世界環境保護日”之前,讓學生收集相綠色化學的資料,組織一次“環境保護、從我做起”的宣傳活動,學生的積極性很好,分別從網絡、書籍、報刊上查找相關的知識和新聞,了解到了二氧化碳對環境造成的“溫室效應”;有毒氣體的泄露給人們來到的危害,震驚的“博帕爾事件”造成了幾千人的喪生;廢氣的排放造成危害健康的霧霾天氣;著名的“日本水俁病事件”,激發了學生對水資源的保護.等等許多相關環境的資料和鮮活的事實面前,學生被深深的觸動了,學生自發的準備了環保的宣傳手冊,指導和建議人們如何保護我們的環境:拒絕使用塑料袋,拒絕使用一次性的筷子,少開24小時車少排一點廢氣,倡導人們使用無公害的、節能的產品,倡導人們保護自己的環境,愛護樹木,做種一棵樹、多留一片綠.通過學生的這次活動,使學生感受到保護環境需要從我做起、從小事做起,保護環境是每個人的事情,學生充分的意識到了這一點,使得綠色信念滲透到了學生的行為中去,整個活動學生的積極性很高,環保意識也大為增強.
五、結語
綠色化學的倡導給學生的學習帶來了一股清新的空氣,體現了人與自然關系的轉變.廣大的教師只要秉著綠色化學的理念,在教學、器材和實驗中滲透綠色化學,就可以幫助學生從小樹立環保意識,在改造自然的同時尊重自然、保護自然,從而為自己、為大家、為整個自然創造一個和諧健康的大環境,還世界一片綠色的天空。
作者:陳淼 單位:江蘇省無錫市陽山中學
綠色化學論文:綠色化學理念下大學化學論文
1實行綠色化學教學的必要性
大學化學是工科院校非化學化工專業所設置的一門基礎課,對絕大多數的大學生來說也是的一門化學類課程。現在的大學生將是建設國家未來的工程師,由于沒有其他化學類后續課程,因此可以說大學化學教學效果的好壞直接關系到國家未來的工程師們的整體素質。由于大學化學直接面向非化學化工專業學生,因此,大學化學課程對學生進行綠色化學教育有著得天獨厚的條件,其影響面之大、教學效果之明顯遠非其它課程所能比。如何把綠色化學融合于大學化學教學內容中,使綠色化學成為21世紀化學教學的重要組成部分,促進大學化學教學綠色化,對化學工作者來說是一個嶄新的課題。但是,當前絕大多數的綠色化學教育都局限于化學化工專業。對非化學化工類學生進行綠色化學理念普及教育還遠未引起教育界的重視。鑒于綠色化學對人類可持續發展、環境保護等重要領域都有重要的深刻意義,本文分別從理論教學和實驗教學兩個方面進行綠色化學理念的構建。
2綠色化學理念在理論和實驗教學中的構建
2.1綠色化學理念在理論教學中的構建
要在理論教學中進行綠色化學意識的構建,必須十分關注國內外有關綠色化學進展的各項報道,注重對國內外相關資料的收集和整理,并對已有的資料加以消化和吸收。在此基礎上,將綠色化學的重要內容較為系統地整合到教學內容中,并積極跟蹤科研成果的新進展、新動向及其相關的新信息,不斷豐富、深化和改進綠色化學的教學內容。例如,在及時節緒論課里,在給同學們講述化學前沿技術時,特別提到了2005年諾貝爾化學獎的綠色化學內涵。該年度的諾貝爾化學獎授予三位有機化學家———法國學者YvesChauvin和美國學者RichardR.Schroch、RobertH.Grubbs,以表彰他們在烯烴復分解反應研究方面做出的貢獻。烯烴復分解反應,被諾貝爾獎委員會主席佩爾.阿爾伯格幽默地比喻為“交換舞伴的舞蹈”,對化學工業、制藥工業、合成先進塑料材料以及未來“綠色醫學”的發展都起著革命性的推動作用,其較大的優點就是“綠色、高效”。該項研究使得人們向綠色化學又向前邁進了一大步,它大大地減少了有害廢物對人們的危害。在電化學一節,講述了原電池的原理和應用。為了迎合信息化時代的到來,鋰電池等以高速的形式發展。那么電池在給人們生活帶來方便之時,同時也給環境帶來了污染,連生產電池的一線員工也未能幸免于難。如無錫的某個外資電池廠所發生的員工“鎘”中毒事件,以及廣東一些電池廠的員工所發生的“鎘”中毒事件等。電池的使用涉及到千家萬戶,廢電池的回收處理,需要每一個人的努力。通過理論教學,讓同學們了解重金屬對人體的嚴重危害。如,鎘被人體吸收后,將在體內形成鎘硫蛋白,它首先使肝臟受損,繼而引起骨軟化癥。該病以疼痛為特點,疼痛性質為刺痛,始于腰、背,繼而波及肩、膝、髖關節,并逐漸擴至全身。活動時,這種疼痛會加劇,輕癥患者,咳嗽或輕微外傷即可引發病理性骨折;重癥患者,其四肢可屈曲變型,身高比健康時縮短10-30厘米。通過詳細地講解,讓同學們更加深刻地認識到電池的利與弊,為科學合理地使用電池打下了理論基礎。在水體現狀和水體保護一節時,給大家介紹了近幾年發生在我國國內重大的水體污染事件,如2005年的松花江水體污染事件,還有太湖的藍藻的爆發等,讓更多人意識到環境對人類可怕的報復。在講到水體保護時,不是泛泛講述工業廢水和生活污水的一般處理方法,而是結合現代污水處理技術,以某個污水處理廠為例,通過實地拍攝圖片,講述了活性淤泥法處理污水的工藝流程。通過污水處理的講解,不僅讓同學們學到了很多有用的知識,而且也提高了同學們的科技人文素質。
2.2綠色化學理念在實驗教學中的構建
化學是一門以實驗為基礎的科學,化學實驗是訓練學生動手能力的重要手段。但學生在做實驗時,一般會給環境帶來不同程度的污染,因此,每個化學實驗室就像一個小型污染源。雖然每次實驗排放污染物的量較小,但是其積聚起來的污染效應不能忽視。因此,化學實驗的綠色化是一個非常迫切和亟待解決的問題。很多高校化學實驗室通過微型化實驗、減少使用有毒試劑和仿真模擬等一系列措施,進行綠色化實驗的改革,并取得了很好的效果。近幾年來,化學實驗室按照綠色化學的理念和要求,改變和重新設計了部分化學實驗的過程和方法,改進了實驗儀器和裝置,進行了微型實驗的研究、重要反應過程的“綠色化”。具體做法是:①盡量避免使用或盡可能少用有毒試劑和溶劑(如鹽酸羥胺等);②對污染嚴重的實驗進行徹底改造,使之盡量少的產生或不產生污染物,或用綠色化學新實驗取代之;③采用微型實驗,注重對實驗產物或殘留物的處理、回收、再生與利用。實驗中綠色化學教學的開展,不但減少了環境污染,保護了師生健康,而且增強了師生的環境意識和學生的社會責任感。另外,微型實驗的開展,在減少環境污染、節省實驗經驗、時間的同時,也為實驗內容的充實與改革提供了條件。
3結語
在大學化學教學中滲入綠色化學教育是切實可行的:一方面可以擴大學生的知識面,提高學習興趣,加深對化學的認識,同時使他們能夠觸摸到最前沿的綠色化學知識,增強他們的時代感和使命感;另一方面,通過對綠色化學發展過程的進一步認識,使學生能更深刻地理解“化學和所有其它科學一樣是一把雙刃劍,本身無對錯,功過全在人”,引導學生能用辨證的觀點看待科學技術與人類社會發展的關系,達到對學生進行思想與觀點的教育,使學生牢固地樹立起綠色化學和環境保護的意識,而這正是素質教育的任務所在。
作者:姚雪霞 李小林 戴存禮 趙艷艷 單位:南京農業大學工學院
綠色化學論文:高等學校綠色化學實驗論文
1完善實驗教學內容,樹立綠色化學理念
對于污染較大并且對于學生的啟發作用較小的實驗進行刪除,這部分實驗可以通過網絡教學給學生進行演示性實驗,讓學生了解實驗現象或是實驗的具體操作就可以,減少實驗過程中有毒有害物質的使用,盡量選擇一些在實驗中所用的藥品對環境污染較小的實驗,在實驗內容的選擇上我們盡量選擇“綠色化”實驗教學內容,如將原有性質實驗中易產生有毒有害氣體的實驗刪除,根據理論教學的特點加入了與理論教學密切相關的配位平衡實驗,在性質實驗上做到了綠色、環保。在物理化學實驗中,將萘的燃燒熱測定實驗改為葡萄糖的燃燒熱測定實驗,在原料上降低了對環境的污染,而同學們通過實驗依然能夠掌握物質燃燒熱的測定方法。在綜合設計性實驗中,我們也盡量采取實用性強、綠色化和與生活密切相關的實驗,如我們選擇了《橘皮中果膠的提取》以及《雞蛋殼中氧化鈣含量的測定》等實驗,這些實驗在實驗的過程中均能做到對環境不產生污染。我們通過對內容的刪選基本實現了從源頭起實現實驗的“綠色化”,為實現“實驗教學綠色化”打下了基礎。
2加強實驗設計,更新實驗教學手段
加強實驗設計、更新實驗教學手段是促進基礎化學實驗教學綠色化的重要途徑。教師和實驗員定期開展教研活動,對實驗中心所開設的全部實驗進行細致的了解,認真研究各個實驗,優化實驗操作和實驗教學手段。通過對各個實驗的合理設計,充分利用在實驗中所得到的產物或是實驗過程中大量生成的廢棄物,將實驗產物或廢棄物進行提純后用在其它實驗教學項目上,不僅可以節約大量實驗藥品還能促進學生綠色化學理念的形成。
如在《橘皮中果膠的提取》實驗中,由于使用了大量的乙醇,我們將乙醇廢棄物進行回收,在進行蒸餾,將蒸餾后的乙醇用于酒精燈的使用,這樣不僅可以節約實驗的開銷,而且也避免了大量的乙醇廢液倒入下水對環境造成污染。在實驗的過程中,多注意每個實驗之間的聯系,也就是實驗藥品的循環使用。我們不僅僅只關注對學生所開設的實驗,還要認真了解學校老師所進行的科研工作,與教師科研相聯系,將部分實驗所得產品進行認真提純后用于教師的科研工作,如在綜合設計性實驗中我們設計了《三氮唑的制備及檢測》,該實驗的產品可以為一些老師科研提供輔助配體,做到了藥品試劑的優化處理。在實驗操作技能訓練中盡量用水或無毒、價廉的藥品代替實驗藥品,采用微型實驗,藥品用量微量、半微量化實驗代替原有實驗,減少在實驗中藥品的使用量。
3加強現代化建設,構建實驗教學網絡平臺
重視實驗資源的網絡化與信息化建設,構建實驗教學的網絡教學平臺,為學生提供廣闊的實驗教學網上信息。網絡課堂是現階段教學改革非常重視的一個手段,我們將網絡教學引入到實驗教學中,通過制作模擬實驗動畫及實驗演示錄像等數字化實驗教學資料,講一些基礎性實驗和實驗儀器的使用等部分通過網絡教學進行展示,這樣不僅可以節省大量的教學時間,而且由于可以加入一些動畫效果,提高了學生的學習興趣,也可以獲得很好的教學效果,為培養學生自主獲取新知識的能力、終身學習的能力、創新的能力提供了輔助的環境和條件。在網絡上建起模擬實驗室和模擬實習基地,形成功能強大的網絡課堂。使學生無需下廠,在模擬實習基地既可以進行仿真實驗,了解在化工廠中的一些具體操作。部分實驗學生可以不用進行具體實驗,觀看老師在網絡上提供的實驗視頻,觀察實驗現象。網絡信息的提供既滿足了學生對知識的需求,也減少了進行實驗所帶來的環境污染,對實現實驗教學“綠色化”具有巨大貢獻。
4結語
化學實驗教學會帶來大量的污染廢棄物,學校要通過對實驗教學內容的完善、實驗教學手段的更新、實驗廢棄物妥善處理和實驗教學網絡化的建設防止對環境造成嚴重污染和危害。因此,加強高校實驗室化學廢棄物安全管理,提高高校所有人員的環保意識,構建綠色化學實驗室,促進學校成為環境友好的研究型大學,具有十分重要的意義。
作者:羅亞楠 于麗穎 于曉洋 單位:吉林化工學院
綠色化學論文:綠色化學教育論文
1在理論教學過程中開展綠色化學的教育
首先,在理論教學中老師應以身作則,通過查閱文獻、書籍,觀看視頻、紀錄片等方式,培養自己的環保意識,加強綠色化學的教育,豐富自己的知識儲備。在教學過程中結合專業的特點逐漸滲入綠色化學的知識,面對新知識學生們積極性會比較高,但缺乏耐心。所以需要老師認真、耐心的進行講解,同時可以才有一些輔助教學方法,例如觀看環保視頻、舉辦環保講座等,培養學生的學習積極性,逐漸培養學生的環保意識。其次,在條件允許的情況下,可以對教材進行改革,結合專業特點在新的教材中添加國內外在綠色化學方面的理論知識、研究進展和研究成果,以及先進案例。但是教材內容在一定時期內具有局限性,并不能及時展現當今的發展現狀,這就需要老師們在授課過程中將的、完整的、及時的綠色化學發展情況補充完。
2改革實訓教學,開展綠色化學的教育
2.1原料和試劑的綠色化
在實驗過程中盡量使用綠色環保的試劑和原料。要求學生節約耗材,進行三廢的環保的處理,杜絕有機溶劑和廢液不經處理直接排入下水道。酸堿溶液應該中和后在丟棄,有機溶劑要做好回收,循環利用可以減少有機溶劑的消耗,廢液的產生也會相應減少。盡量使用無毒、低毒的試劑,例如水,水是自然界中最豐富的溶劑,安全、經濟、無毒、無污染,但是使用過程中應節約使用,例如冷凝水可以串聯使用,循環使用。既可以降低成本,又增加實驗的安全性,都充分體現綠色思想教育。
2.2實訓項目的綠色化
在不影響正常教學的前提下,可以對實訓項目進行改革。例如蘆丁的提取方法有堿提酸沉法和水提法兩種。堿提酸沉法利用蘆丁具有酸堿兩性的特點,水提法利用蘆丁在熱水和冷水中的溶解度差異。實驗過程中,可以對學生進行分組,一組采取堿提酸沉,一組采用水提法。一方面能夠減少酸堿溶液的使用,減少環境污染;另一方面能夠提高學生的學習積極性,增加對實驗原理的理解。
2.3實驗儀器先進化
隨著科學技術的發展,先進儀器的出現,為綠色化學提供了技術支持。在天然藥物化學實訓中,微波、超聲等先進儀器陸續被使用。超聲利用超聲波的空化作用,提高提取效率,減少有機溶劑的使用,具有耗能低、污染小、輻射少等優點。
2.4多媒體仿真教學
多媒體仿真實驗可以減少藥物、試劑的使用,特別是一些毒性大、消耗大、污染大的實驗,仿真實驗可以很好地避免這些問題,安全環保。多媒體仿真實驗是綠色化學教育中重要的手段,同時采用多媒體仿真實驗可以引起學生學習興趣。
3結論
綠色化學是人類可持續發展戰略的重要組成部分,在高校教育中開展綠色化學的教育是非常必要的。作為高校教師,應該從自身做起,提高自身素質,培養自己的綠色化學觀念,養成良好的環保意識。同時教書育人,在理論教學和實訓教學中,采取合適的教學方法,融入綠色化學的教育,培養學生的環保理念。
作者:楊宇婷 單位:漯河醫學高等專科學校藥學系
綠色化學論文:高職綠色化學教育論文
1綠色化學的概念及重要性
綠色化學,又叫清潔化學、環境友好化學,其實質是讓反應過程保持原子經濟性,使整個反應過程無污染,反應物充分利用,達到提高反應轉化率和經濟效益的目的。這對于預防污染,治理污染,保護環境,節約能源有著極其重要的作用。我國提出建設環境友好型社會,走可持續發展的道路,這與綠色化學的本質不謀而合。大學生作為未來社會的接班人,就應該具有建設環境友好型社會,實現我國可持續發展道路的意識。因此,他們應該深刻理解綠色化學的理念,豐富綠色化學的知識,滿足社會發展的需求,為服務于社會做準備。總而言之,在高職教育中普及綠色化學,融入綠色化學十分重要。
2在高職化學教育中融入綠色化學的方法探討
隨著綠色化學概念的深入人心,各大高校紛紛對推行綠色化學教育做出舉措。但是由于綠色化學概念較為新穎,教學方式提出較晚,還有很多不足之處,下面就如何加強高職化學教育中綠色化學部分提出幾點建議。
2.1提高教師重視程度
由于教師質量參差不齊,部分教師還未意識到綠色化學理念在化學教育中的重要性,更未關注綠色化學所獨有的教學方式的變化。作為高校教師,面對化學教育上的重大改革,首先應端正態度,充分認識綠色化學對社會和環境的重要作用,積極的學習和了解有關綠色化學的相關知識,做到讀書破萬卷,講課如有神的境界;其次,應宣傳和推廣綠色化學理念,提高自身專業技能,更新知識體系,將講課內容向綠色化學方面過渡,及時向學生傳達先進知識;第三,要培養學生的綠色化學意識,在此基礎上才能強化授課效果,并使學生對綠色化學有了清晰的認識,從而再日后的學習中發揮主動性,積極拓展知識范圍。
2.2編寫綠色化學專用教材
教材是教學的基礎,在教材中貫徹綠色化學理念,才能真正使其深入學生之心。教材的編寫,首先應對傳統化學的反應式進行優化,使其達到綠色化學的標準。例如接觸法制硫酸一節中,硫鐵礦燃燒后的殘渣富含鐵元素,可回收用于煉鐵工業,廢氣中含有一定量的SO2,若直接排放會污染空氣,此時將其通過石灰乳或氨水,便可得到生石膏或亞硫酸銨,成功消除了污染并生產了副產品。再比如,CuCl2制備中,涉及到消除溶液中鐵和亞鐵離子的問題,若是使用教材所述的NaClO去除,則會產生新的雜質,增加了CuCl2制備的難度。若是從綠色化學角度思考,可采用H2O2做氧化劑,還原產物為H2O,不會造成污染,而且其分解產物為O2和H2O,亦沒有造成污染,因此是良好的氧化劑。再者,教材應對綠色化學有一個系統的講解,以幫助學生了解該行業的作用,重要性及發展前景等。講解除了基礎的概念性質外,還應包括研究成果,作用原理,應用方面等。尤其是其保護環境,實現可持續發展道路的作用。
2.3優化實驗教學方式
化學實驗是化學教學中的重要組成部分,在試驗中貫穿綠色化學理念,也是化學教育中融入綠色的有效途徑。
2.3.1微型實驗的開展
綠色化學倡導下,一種新的實驗方式應運而生,這就是微型化學實驗。這種實驗可以通過改良實驗方式,用更少反應原料、更小實驗儀器、更短實驗時間得到同樣的實驗結果,這樣便能有效降低污染,減少能耗,節約資源。高職化學實驗中不乏操作具有一定危險性,試劑具有一定污染性,藥品具有一定毒性的實驗,這時采用微型實驗便是綠色化學的集中體現。例如2,4-二硝基苯肼與醛,酮進行反應時,可在井穴板上,用滴管取一至二滴進行反應,即可觀察到明顯現象;再比如做氯氣取用實驗時,用針管取用可有效防止氯氣外泄,并很好地控制了用量,避免了對人體的損害和對環境的污染。
2.3.2利用多媒體開展實驗
對于一些危險性強,安全性要求高,原料消耗巨大,對環境影響惡劣的實驗,在實驗室內進行污染大,浪費大,操作難,并且效果可能并不理想。這時,可以采用多媒體的方式來教學。使用教學軟件可以模擬出實驗現象,學生觀察多媒體設備也更直觀,更清晰,可以快速的得出結論,有效避免了浪費和污染,滿足綠色化學的教學理念。
3結語
總而言之,通過改變教學觀念,編寫專用教材,優化實驗教學等措施,就能給學生們灌輸綠色化學的含義,在潛移默化中使他們理解、記憶并重視綠色化學的應用。我相信,通過以上措施,綠色化學便能在學生中有效的推廣開來,在今后的國家建設事業中發揮舉足輕重的作用。
作者:劉靜 單位:襄陽職業技術學院
綠色化學論文:綠色化學理念化學教學論文
一、化學實驗中應用綠色化學理念
化學是以實驗為基礎的課程.在化學實驗教學中,要嚴格落實綠色理念,嚴格遵守規范要求.在實驗課前,學生要認真學習操作規范,嚴格按照步驟要求進行化學實驗的各項操作,控制廢物的產生量,并對廢水、廢渣、廢氣做好回收和利用工作,避免污染周圍環境.實驗結束后,要引導學生將廢棄液和剩余的固體藥品倒入指定的容器內,提高學生的環保意識,對回收的廢液進行處理之后再排放.還要做好儀器的清洗工作,并將儀器擺放到原來的位置,培養良好的實驗衛生習慣,落實綠色化學理念.例如,在做“硫在氧氣中燃燒”實驗時,燃燒所生成的二氧化硫會帶來污染,為避免污染問題發生,實驗時應該嚴格控制硫的使用量,在瓶中事先放入少量堿溶液,實現吸收二氧化硫的目的,從而避免燃燒產生的二氧化硫對空氣帶來污染.另外,可以設計微型實驗,盡量選用無毒無害的綠色實驗材料,實驗后利用中和、分解、深埋、回收等方式,對生成物進行嚴格處理,以保護好周圍環境,避免帶來環境污染問題.
二、課外活動中應用綠色化學理念
在初中化學教學中除了要培養學生的綠色理念,還要注重對綠色理念的應用,將其合理應用到課外活動中,讓學生養成良好的習慣,更好地開展各種活動.合理組織課外活動,也能提高學生的知識應用能力.這是落實綠色化學理念的重要平臺.教師可以組織興趣學習小組,開展化學知識競賽等活動,以所學的初中化學知識為基礎,介紹生物系統的物質循環和能量流動等,學習人類活動與大氣、水體、森林、植物之間的關系,學生通過學習之后更加明白環境保護的重要性.同時,學習環境保護、新能源利用、食品衛生保健等,提高學生的環保意識,讓學生利用所學化學知識指導自己的實際行動.還可以采用課外宣傳、講座等形式,介紹人們所關注的環境問題,豐富學生這方面的知識,進一步提高學生的環保意識,將所學知識有效應用到日常生活之中,從而提高學習效率,同時提高初中學生的化學知識應用能力.
三、考試練習中應用綠色化學理念
在考試和練習過程中,適當增加綠色化學理念方面的內容,有意識地加強訓練,指導學生的日常行動.在布置習題和練習時,要結合教學內容和課要求,精心設計習題,合理設置環境保護方面的練習,提高學生的環保意識.例如,在講“水的組成”后,教師可以設置習題:水資源保護,節約用水的主要對策有哪些?在做“硫在氧氣中的燃燒”實驗時,為降低對周圍環境的污染,可以采取哪些有效的環境保護對策?這些習題和練習與環境保護息息相關,也是培養學生環保意識的重要策略.通過這些習題和練習,能夠培養學生的環保意識,使學生將綠色化學理念的相關理論熟記在自己腦海中,并落實到自己的實際行動中,在日常生活中積極采取相應對策,加強對周圍環境的保護工作.
四、調查研究中應用綠色化學理念
通過調查研究,讓學生關注身邊的環境保護問題,提高知識應用能力,提高環保水平.因此,教師要組織學生開展調查研究活動.可以以農村飲水安全問題、沼氣池建設、造紙廠排污等為題,讓學生結合當地實際情況,撰寫調研報告,分析存在的環境污染問題,并提出相應的改進和完善對策.例如,在進行農村飲水安全調查前,教師可以先列出以下問題:家鄉水井坐落在什么地方?是否受到污染?應該采取哪些改進和完善對策?學生帶著這些問題進行調查研究,分析飲水安全存在的問題,并提出改進對策.如,有些水井坐落在池塘邊,農田旁,受到農藥和化肥的污染.有些地方幾百人共用一口井,沒有井蓋,垃圾、雜物等容易落入井中.通過這樣的調查活動,讓學生對農村飲水安全有更為的了解,培養學生觀察社會、分析問題,解決問題的能力,有利于學生增強環保意識.
作者:趙曉茂單位:江蘇如東縣新光初級中學
綠色化學論文:綠色化學教學論文
一、綠色化學教育理念的意義
1.素質教育需要綠色化學教育理念當前社會推崇一種化學教育模式即綠色化學教育.通過綠色化學教育理念,引導學生關心社會熱點問題,了解社會對化學的某些誤解,相信化學有著美好的未來,增強學生學習化學知識的興趣.綠色化學教育可以引導學生尊重大自然、熱愛大自然,使學生成為未來社會中的綠色人才.
2.化學新課程中滲透綠色化學教育模式人類與大自然想要得到和諧,需要通過綠色化學理念去完成.綠色化學教育是一種全新的教育模式,雖然綠色化學對大部分從事化學工作的人來說是一種全新的概念,但是化學工作者在工作中的諸多方面已經做到了將綠色化學融入到實際操作中.在化學教學中,由于多方面的原因,綠色化學教育理念的滲透還不到位.
二、化學教學中滲透綠色化學教育理念
1.利用課堂教育滲透綠色化學理念化學教師需要心懷綠色化學理念是一種持續發展的理念,將綠色化學的內容貫穿到化學教育整個過程中,讓學生認識到綠色化學對化學發展的重要意義以及綠色化學在未來發展中對社會的影響與作用.化學教師需要結合課本知識將綠色化學理念融入到整個教學過程中.例如,在講“硫酸的工業制法”時,教師可以設計以下問題:工業生產過程中有哪幾個主要的生產階段?為什么要將硫鐵礦粉碎?為什么要在沸騰爐旁安裝“廢熱”鍋爐?為什么要在接觸室中央安裝熱交換器?為什么要用98.3%的硫酸吸收SO3?為什么要將SO2和O2循環使用?通過讓學生解決問題的方式,滲透綠色化學倡導的“較大限度地利用原料、能源,盡可能減少污染物的排放”的理念.又如,在講“烯烴的加成反應”時,教師應讓學生明白“原子經濟性”的重要性;在講“烯烴的聚合反應”時,教師應讓學生了解聚乙烯、聚氯乙烯等塑料引起的“白色污染”和給環境造成的壓力,提倡使用紙包裝或可降解塑料包裝.
2.通過化學習題滲透綠色化學理念社會的綠色可持續發展建立在化學教學的過程中,教師要引導學生加強綠色化學意識.選擇綠色化學習題,讓學生通過解題,逐漸產生綠色意識.例如,這樣一個題目:甲、乙、丙三個學生設計制備Cu(NO3)2的實驗方案.甲:Cu與稀HNO3反應;乙:Cu與濃HNO3反應;丙:Cu先在空氣中灼燒生成CuO,再跟HNO3反應.試評價三個實驗方案的優劣.該題就是需要學生從原子利用率高、副產品對環境污染小、試劑用量少的角度評價實驗方案的優劣.
3.將綠色化學理念滲透到生活中化學是一門應用性和實踐性較強的科學,化學知識已經大面積滲透到社會生活以及個人生活當中,化學變化、化學物質以及化學現象相當貼近生活.因此,綠色化學理念的重要思想需要融入到生活和社會中.在教學中,化學教師應該從日常生活著手,通過身邊的事例引導學生學習并運用綠色化學理念.
4.宣傳綠色化學理念組織學生在校外開展綠色化學理念的宣傳活動,在市區環保局或小區內義務做宣傳,盡量將宣傳材料分發給市民,創辦知識咨詢處.在宣傳活動中主要針對可持續發展、清潔生產、人與大自然、環境、綠色標志等進行宣傳.在咨詢過程中,通過案例分析,采用綠色化學理念與技術,將社會與大自然聯系起來,在人文與化學科學之間搭建橋梁,讓學生和居民認識到社會與化學、經濟與化學、環境與化學之間的關系,改變傳統思維方式,以科學為基礎分析社會中的問題.通過學生和教師對綠色化學理念的掌握,讓居民改變對化學工業的誤解,對化學工業產生新的認知,對化學產生濃厚的興趣.在日常生活中用綠色化學的手段可以間接地幫助解決化學與大自然產生的污染.
作者:洪丹玉單位:江蘇金壇市金沙高級中學
綠色化學論文:實驗綠色化教學有機化學論文
1.綠色化學概念的提出與有機化學實驗的污染現狀
伴隨著工業科學技術的日益發展,環境污染已成為人類生活中不可忽視的重要問題之一。據統計,目前傳統化學產業每年制造的有害廢物已達3—4億噸,一些重金屬及其化合物酚類和氰類污染造成的魚貝類中毒,一氧化二氮和甲烷等溫室氣體造成的全球氣溫升高等現象層出不窮,嚴重威脅著人類生存環境的清潔健康,于是“綠色化學”的概念應運而生并伴隨著環保觀念的流行而漸入人心。“綠色化學”,其核心內容為提高對原料的有效利用,盡量消除和避免使用有毒和危險試劑,并爭取將反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。在高校化學教學過程中,有機實驗是基礎課程中不能忽略的重要一環,但是因開設相關實驗的高校多、項目繁雜,且存在藥品浪費嚴重,甚至隨意處理廢氣廢液等現象,難免聚沙成塔累積效應,無形中給實驗室及外部環境帶來負面影響。因此,我們應該采取有效手段加以預防和解決,將有機化學實驗的綠色化作為一個嶄新的課題加以探討研究。
2.實現有機化學實驗“綠色化“教學目標的若干措施
2.1綠色化學意識的樹立與培養若想樹立學生的綠色化學意識要求教師能夠率先把握環保低碳理念,并積極實施環境無害化學實驗管理模式。為此,應首先將綠色化學的相關概念及原則融入到課堂管理中,并進行科學指導。例如,在課前預習階段積極引導學生以查找資料的方式初步了解相關實驗試劑的毒性及其對環境產生的損害和影響,并鼓勵學生不拘泥于教材,通過改良步驟或運用技術手段減少對生態環境有害的原料、催化劑的使用,并有針對性地降低有害副產物的產生和排放。再如,應密切關注實驗整體的進行情況,及時糾正一些因意識疏忽而造成的裝置安裝問題,阻止因其導致的儀器損害或有毒物質泄漏現象的出現。通過教學過程,潛移默化地影響學生,使之在觀念上重視化學實驗綠色化,在學習中掌握更新實現綠色化學目標的方法途徑。另外,可在教學過程中將能否貫徹綠色化學意識、積極實施對環境友好舉措作為考核項目之一,杜絕學生在實驗過程中不慎造成的藥品浪費、隨意丟棄廢物等現象的發生。
2.2實驗試劑的選用與教學內容的革新完善在有機化學實驗中,難免使用一些易燃易爆、有毒或有腐蝕性的原料,這些試劑不但用量大,而且存在危險和污染,如果能勇于突破定性思維和教材,在保障實現原有教學目標的同時,有針對性地選取低碳無害試劑,也能起到推廣“綠色化學”的目的。比如在原料與催化劑的革新方向上,可用無毒高效原料代替有毒原料,用新型催化劑取代腐蝕性嚴重的催化劑。在此試舉兩例:在利用硝酸氧化環己醇和環己酮制備1.6—己二酸的實驗中,傳統教科書一般選用高錳酸鉀作為氧化劑。高錳酸鉀具有放熱強烈、有毒等不良特性,并不符合低碳環保標準,但若改用過氧化氫做氧化劑,則副產物是水,其污染程度不會隨反應的進行而增加,部分實現了綠色化學目標的達成。又如,在乙酸正丁酯制備過程中,將具有腐蝕性、易產生碳化異構化等副反應的催化劑濃硫酸,改為固體催化劑一水合硫酸氫鈉,不但能夠降低實驗過程中“三廢”的生成量,還能將產品率由70%提高到90%,起到了事半功倍的效果。另外,可選用學生熟悉的天然食品代替有機藥物完成教學任務,如在利用茶葉提取咖啡因的過程中使學生掌握索氏提取器的用法;采用橘皮改良過去使用的苯甲醛完成水蒸氣蒸餾實驗,而蒸餾得到的檸檬烯又具有光學活性,可將其進一步用作測定旋光度的原料。在教學設計環節,應使實驗內容及實施方式趨向低碳環保。內容低碳化主要反映在合成路線的設計上,可用綜合性較強、合成路線較復雜的實驗代替目的過于單一的項目。如僅選取溴乙烷的制備這一個實驗,就能夠學習吸收有害氣體、蒸餾、分液、萃取、干燥等重要方法,可大大降低實驗項目無意義的重復性。另外,可適時設計一些具有連續性的實驗,使回收到的產物作為反應物而被重新利用。如在甲基橙的制備實驗中得到的產物可作為重結晶實驗的主要試劑而被循環使用,將制備好的乙酰水楊酸用于阿司匹林原料藥的檢驗等。這樣設計的優勢還在于,因前一產品質量的優劣將影響后續實驗的進行,可提高學生對結果真實性與性的感悟,通過連續的實驗過程,培養其環保節約意識。實施方式的低碳化主要在劑量的半微量或微量化過程中得以體現。將一些污染較嚴重實驗的規模進行相應的縮小處理,是運用預防化學污染的新方法新技術對常量實驗進行改革的必經之路。例如在茶葉提取咖啡因的實驗中,將乙醇用量從150ml降低至70ml即能提取到產物咖啡因,再如環己酮的制備及苯乙酮的制備實驗中,可將有害原料環己醇和乙酸酐用量減少到原量的1/5,除提高實驗綠色化外又能有效地提高產率。由此可見,微量實驗值得推廣的原因在于節約能源減少污染,降低有機實驗的危險性,同時減少了因處理“三廢”帶來的壓力。除此而外,微量及半微量實驗的規模更接近于科研現狀,它的安全性和低成本大大促進了開放式實驗教學項目的開出率,提升了學生的動手能力和膽大心細的實驗態度,因此,在教學過程中采取常量和微量實驗交替配合的模式,將更有利于化學實驗綠色化目標的實現。
2.3合理進行三廢處理在有機化學實驗中,若不將“三廢”進行合理有效的處理而直接排放,將會對環境和人體產生一定的污染和傷害。因此在實驗過程中應結合以下幾點有效提高實驗室中對“三廢”的處理效率:
(1)廢氣的處理:實驗中應合理使用通風櫥,并在尾氣排出裝置處安裝氣體凈化裝置。對于在實驗進行過程中產生的有害氣體應用專門的吸收裝置進行吸收。
(2)廢液的處理:可將廢液分類為酸堿及有機試劑進行分別處理。酸堿可混溶中和并調節pH值在6.5—8.5之間,并用水將其稀釋后排放;對于乙醇、乙酸乙酯等有機試劑,可在積攢到一定體積后進行重蒸提純,并作為反應物應用于后續的實驗中。對于一些在學校條件內無能力進行處理的廢產品,切不可直接將其倒入下水道或排放到大氣中,應定期送到專門地點進行生化處理。
(3)廢渣的處理:有機實驗所產生的廢渣一般為有毒易燃易爆的固體,應統一回收并將其埋于地下固定地點。尤其需要注意的是特殊但常用試劑的處理方式,如在破損溫度計灑落的微小汞珠上撒上硫粉,使其合成毒性較小的硫化汞,減少環境損害等。
2.4將節約意識與綠色化學觀念相結合建設節約型社會是贏得國際競爭優勢的重要戰略之一,作為未來化工行業的主流人才,我們有必要在化學實驗的學習過程中重視資源意識和節約意識的養成。除去精簡實驗項目,控制原料使用量外,也要注意水電的使用,從小處做起,才能將此觀念深植于學生的頭腦之中。比如在蒸餾回流等步驟中,冷凝裝置一組組相連的搭建方法即可大大降低自來水的用量。
2.5科學技術的引入與完善科學技術的不斷發展為實驗室實現綠色低碳目標提供了技術支持和保障,在教學過程中適當引用微波技術、多媒體技術已成為實踐教學的大勢所趨。
(1)微波技術。微波作為一種新能源,可用于多種化學實驗之中,已成為一種加速有機反應的經典技術。它具有極大提高有機反應時間,使受熱體系升溫均勻、控制方便、產率高和產品易于純化等特點。如在合成肉桂酸的實驗中,將苯甲醛等反應物的加熱時間由回流1.5小時縮短為微波輻射條件下的20分鐘,在此條件下可降低副產物產量,隨之而來的分離提純步驟減少,基本實現了“零排放”目的。據目前研究表明,利用微波技術的化學反應,可減少甚至不用溶劑,對環境污染極低。酯化反應、重排反應、偶聯反應、酯交換反應及有機金屬反應均可利用微波技術實現反應速度的較大化。
(2)多媒體技術。采用多媒體技術模擬實驗進程是“綠色化學”理念下值得重視和使用的科學技術之一。在有機教學中,存在一些污染嚴重卻又不得不要求學生掌握的實驗項目,此時借助于計算機技術呈現真實完整的反應過程,可以彌補因實驗條件不足帶來的負面影響。學生也可學會在接受傳統課堂教學的方式外,充分利用網絡資源,展開多方位學習,有利于其自主性及創新意識的提高。
3.結語
綠色化學因其符合對環境友好的目標,將會被越來越多的人們所重視,可以說,它是工業及實驗室化學發展的必由之路。面對新世紀日益嚴峻的環境惡化現狀,高校教學部門不但要提高教師素質與環保意識,調整課程設置,優化課程體系,設計安排更多污染小、廢棄物低排放的低碳化學實驗,還要從思想意識上讓學生接受綠色化學觀念,理解并掌握綠色化學的精髓,更要培養其對科學方法及前沿技術的操作及創新能力。
作者:戴鳴輝單位:長春工業大學人文信息學院
綠色化學論文:綠色節能化學工程論文
1.綠色化學工程工藝的開發
傳統化學工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強,通常是在污染物產生之后再另外做針對性處理,不僅增加了處理成本,且治標不治本。比如傳統工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學工藝的介入,可以直接在生產或排放階段就完成清潔使命,通過化學反應達到預防、控制和消毒污染的目的。
化學原料是化學工程的源頭,原料決定了生產流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染,同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源,實現深度開發利用,兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。
在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2.綠色化學工程工藝應用
分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界較大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。
綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。
除此之外,綠色化工工藝還廣泛應用于生產環境友好型產品領域,生活中有眾多具體應用實例。比如空調制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產環境友好型產品領域,綠色化工工藝所發揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發與應用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經濟環保,發展前景好,且制備生產對自然資源的消耗、對環境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應用的優越性。
3.總結
綜上所述,綠色工程化工作為建設資源節約型社會、實現可持續發展目標的關鍵,對生產生活益處多多,應當積極鼓勵綠色化工介入工農業生產,以貫徹節能減排目標。
作者:田勝龍單位:江漢大學化學與環境工程學院
綠色化學論文:綠色化學工程論文
一、綠色化學工程與工藝的開發
(一)提高化學反應的選擇性在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高[2]。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
(二)使用無毒無害催化原料隨著化學工業發展速度的不斷加快,將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中,可有效加快反應速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前,我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制,化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率,降低能源消耗量,同時也可減少環境污染。
二、綠色化學工程與工藝對化學工業節能產生的促進作用
目前,在各工業產業的生產過程中均已廣泛應用到綠色化學工程與工藝。該工程中具有的應用性能不僅可有效改善化工產業發展過程中存在的資源浪費和環境污染問題,同時還可有效促進化工生產的結構不斷得到優化。綠色化學工程與工藝在化工產業中的應用主要表現在如下幾點。
(一)清潔生產技術的應用清潔生產技術是一種具有較高價值的綠色技術,該種技術主要是通過對化工原料進行無害、無毒、無廢處理,實現原料利用率得到提高,進而促進化學工程的生產質量得到提高。在清潔技術中,應用最為普遍的技術分別為脫硝和脫硫兩種技術。應用該兩種技術對存在較為嚴重的污染的化學廢物、生活垃圾等進行綠色處理,經過相關技術的處理后,生活垃圾可有效轉化為沼氣。應用自然發電技術來代替傳統發電技術。太陽能、風能的開發和應用是清潔生產技術飛速發展的重要標志。在生物工程中合理應用清潔生產技術,可有效促進細胞及基因工程的發展效果得到顯著提高。在輻射加工中應用清潔生產技術,可促進催化劑的作用得到顯著提高。
(二)與生物技術相互結合的應用在生物技術領域中,其技術范疇具體包含細胞、微生物、基因、酶等多種技術。其在各化工生產中的應用主要包含有生物化工合化學仿生學兩個方面的內容。在生物體內,生物酶作為催化劑存在,其具有顯著的專一性和高效性,在生物合成的每個過程中均無法脫離酶的作用。在綠色化學工程與工藝中對生物技術進行合理應用,通過相關技術處理,可使再生資源轉化為相應的化學品。早期所應用的有機化合物原料大部分是直接源自動物和植物,后來才逐漸發展為將煤炭、石油作為原材料使用。在綠色化學工程與工藝中,通常情況下均是應用工業酶或存在于自然界中的酶作為催化劑。將酶與通常應用的化學催化劑進行比較,酶在應用過程中的優點主要表現為無污染、產物性質好、反應條件溫和等。例如通常情況下均是應用丙烯腈進行丙烯酰胺制備,當使用酶作為催化劑后,能耗消耗量大大降低,反應具有徹底性,并且在反應過程中無任何副產物產生。
(三)生產環境友好型產品綠色化學工程與工藝的主要發展目的之一即為為社會生產處環境友好型產品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產品。通過綠色化學工程可以生產出與社會、自然環境發展相符合的友好型產品。綠色化學工程生產的出現在很大程度上起到了保護環境的作用。在社會生產、生活中,人們的購買的產品均為綠色產品,不僅有效保障了人們身體健康,同時也可促進社會健康、和諧發展。因此,在化工生產過程中,如能夠促進綠色化學工程與工藝對的優勢得到充分發揮,可有效降低生態環境的染污,促進國家自然環境和社會經濟得到可持續發展,對國家的長遠發展及社會的進步具有重要意義。
三、結束語
在綠色化學工程與工藝中,應用無毒、無害的物質作為原材料,使用節能減排的生產工藝,應用清潔生產的技術,可有效降低化學工業生產過程中能源消耗,減輕生態環境污染,促進人與社會和諧發展、產品與生態互補得以實現。因此,對綠色化學工程與工藝進行開發和研究是對當代化學工業的發展產生嚴重影響的主要因素之一,是促進化學工業可持續發展的重要前提條件。
作者:李世英單位:內蒙古蒙西建設集團有限公司鋼結構分公司
綠色化學論文:綠色化學教學下的化學實驗論文
一、轉變觀念,將綠色化學的理念引入化學實驗教學
化學是一門實踐性很強的學科,化學實驗教學又是化學教學過程中的重要環節,實驗教學對學生科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。但絕大多數化學實驗不可避免地對環境造成了污染。[4]以大學無機化學實驗教學為例,使用到的化學藥品有100多種。其中不乏各種毒性較大的物質:如鋇鹽、鉛鹽、鎘鹽、鉻鹽等各種金屬鹽類;硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有刺激性或有毒氣體;四氯化碳、乙醚、丙酮等各種有機溶劑。[5]因此,對傳統化學實驗進行綠色化改革,推行綠色化學實驗乃大勢所趨。綠色化學實驗是以綠色化學為指導思想,用預防化學污染的新思想和新技術,對常規實驗進行改革而形成的化學實驗的新方法。它的具體內涵體現在使用化學品遵循的“5R”原則上:[6-9]1.Reduction—減量(減少試劑用量,提高轉化率,可減少“三廢”排放量);2.Reuse—重復使用(催化劑、載體等,應有重復使用的設計,可降低成本、減少廢棄物);3.Recycling—回收使用(回收未反應的原料、副產物、催化劑、穩定劑等非反應試劑);4.Regeneration—再生利用(變廢為寶,是節省資源,減少污染的有效途徑);5.Rejection一拒用(拒絕使用無法回收、無法替代的毒副作用、污染作用明顯的原料,是杜絕污染的最根本方法)。具體來說,就是化學試劑、化學反應、途徑、產物、劑量等等的綠色化。
二、改革教學內容和手段,將綠色化學的理念
滲透入實驗過程作為高校化學教師,應不斷地改進實驗教材和教學內容,將綠色化學的理念融入到化學實驗教學中,培養具有綠色化學意識的化學人才,實現化學實驗的綠色化。主要的改進手段有以下幾點。
(一)反應試劑綠色化
不管是無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗還是物理化學實驗,都多多少少要使用到有毒有害的反應試劑。反應試劑的調整對實驗綠色化進程意義重大。如無機元素化學實驗中將鑒定Br-、I-時使用的氯水改為雙氧水,既可以省去制備氯氣的煩瑣操作,避免氯氣、氯水對環境及健康造成的不良影響,又可以讓學生靈活運用學過的知識。[10]有機化學實驗中“苯乙酮的制備”要用大量苯,此實驗可用生理毒性比苯小得多的甲苯代替”;[11]傳統的“己二酸的制備”實驗,現有有機化學實驗教材是以環己醇為原料、用硝酸作為氧化劑的傳統工藝,硝酸是危險、有強腐蝕性的物質,副產的NO會破壞臭氧層,而且該反應為強放熱反應,極易飛速升溫而失控。“己二酸的制備”可以采用綠色合成工藝,即以環己烯為原料,以H2O2為氧化劑合成己二酸,該工藝以綠色氧化劑H2O2代替HNO3,反應條件溫和,易于控制。[12]
(二)常量實驗微量化、半微量化
盡管很多實驗經過改進以后,所用原料毒性很小或基本無毒,但排放量大了仍會造成污染。應此,實驗的微量化和半微量化不僅是減少試劑用量的簡單問題,也是走綠色化學之路的必然選擇。自從20世紀80年代美國科學家在基礎有機化學的微型制備實驗研究中取得成功后,微型化學實驗的探究與應用就成為一種趨勢。微型化學實驗是以盡可能少的反應物質來獲取所需化學信息的實驗方法與技術。雖然其試劑用量一般只是常規實驗用量的1/10乃至更少,但其效果卻可以達到、明顯、安全、方便和防止環境污染等目的。采用微型化學實驗技術,可以大大減少試劑用量、縮短實驗時間、降低環境污染,也有利于強化學生的動手操作能力,培養學生的創新思維和環保意識。[5]如在無機性質實驗中,對不用加熱和不需要沉淀分離的實驗,改在點滴板上進行,試劑用量可減低到原來的1/2~1/5。有機實驗中的如乙酸乙酯的制備、從茶葉中提取咖啡因等實驗改成半微量實驗后產品產率和質量仍能得到一定保障。[11]
(三)實驗模式循環化
傳統實驗是“原料—產物—廢棄物”的單向線性系統,特征是原料的高消耗性以及產物對人和環境的高污染性,隨著資源的短缺甚至枯竭,人類生存環境的不斷惡化,這種傳統實驗模式正在受到前所未有的挑戰,人們越來越清楚地認識到它的種種缺陷和不足。“循環實驗”的根本在于“循環”兩字———充分利用實驗產物,綠色化處理實驗廢物。循環實驗模式一般有兩種:[13]1.原料—產物(原料)—產物(無毒、低毒廢物);例如:乙酰水楊酸的制備~提純—含量分析(酸堿滴定法)。本實驗的反應物為乙酸酐和水楊酸,常溫條件下生成乙酰水楊酸,在下一輪乙酰水楊酸的提純及含量測定實驗中作為樣品使用。2.原料—產物(原料)—產物—原料。例如:以配位連續滴定法測定混合液中的Bi3+和Pb2+離子,是分析化學實驗教學中的一個重要實驗內容。按照傳統的試驗方法,供學生測定的混合試液幾乎都是由分析純的硝酸鹽試劑配制而成。以前在學生完成分析實驗之后,含有Bi3+和Pb2+廢液也就隨下水管排掉。這些廢液如不回收,既污染環境又浪費資源。在該實驗過程中,如以硫化鈉為沉淀劑處理含Bi3+和Pb2+的廢液,則Bi3+和Pb2+均以硫化物沉淀的形式回收,然后用稀硝酸加以溶解,并通過硝酸用量的控制,使再生后試液的酸度恰為滴定所需的pH值,這樣就可供學生在實驗中反復使用。[14]
(四)實驗技術(儀器)更合理化
在物理化學實驗中,U型管水銀壓力計和貝克曼溫度計使用頻率曾經很高。但這兩種儀表都含有汞,容易造成實驗室汞污染。可將U型管水銀壓力計改換為壓力傳感器,不僅能達到無汞的目的,而且還使壓力測量讀數更準、更快;傳統的貝克曼溫度計也可換為“SWC-Ⅱ型數字貝克曼溫度計”,既省時又安全,效果也很好。[15]而在有機化學實驗中,微波輻射法的運用也為實驗綠色化開辟了一條新的道路。與常規加熱法相比,微波輻射促進合成方法可以顯著地節能,提高反應速率,縮短反應時間,減少污染,且能實現一些常規方法難以實現的反應。微型實驗、小量一半微量實驗可以據以有選擇地改造為微波化學實驗。微波化學反應直接或間接地減少了環境污染。作為一種新技術,應大力研究和推廣,使之形成新的實驗體系。[5,16]
(五)計算機和多媒體技術幫助實現實驗綠色化[2,4,13,17]
利用計算機多媒體技術對化學實驗進行輔助教學是近年來新興起來的一種實驗教學手段。化學實驗屬于消耗性實驗,常規的、傳統的化學實驗不可避免地會消耗許多藥品和大量的水資源。計算機輔助教學模擬化學實驗(仿真實驗)是一種化學試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實驗方式,特別適合于演示實驗。我們利用計算機多媒體技術對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進行仿真,用文字、聲音、圖像、動畫的效果,讓學生在計算機屏幕上所做實驗達到身臨其境的感受,如在直觀的情景中“實驗”。如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、砷化物的相互轉化、膠體的電泳、硫化氫的性質與制取等。學生可以反復地操作練習,重現實驗內容和實驗現象,觀察實驗的現象變化。實驗軟件本身就帶有較高的趣味性和游戲性,既可以大大提高學生對實驗課的學習興趣,充分調動學生的積極性和主動性,又可以減少環境污染和實驗危險。
三、培養學生環保意識,妥善處理實驗室“三廢”[18,19]
在實驗教學中,教師必須適時灌輸綠色化學思想,讓學生充分理解和接納綠色化學知識;教導學生依據“5R”原則來考慮和解決化學實驗中出現的污染問題,做到實驗藥品的減量化、循環或回收再利用,選擇污染少、裝置簡單、產物易分離、安全性高的實驗方法,在無法避免使用或產生有毒有害物質時,必須采取有效的保護和消害處理措施;引導學生觀察和認識生活、生產中的綠色化學現象,鞏固和加深綠色化學知識。同時,實驗室要積極創造條件,對實驗后的“三廢”進行無害化處理。如無機實驗室首先要對廢液收集桶中的各種酸堿和金屬溶液進行預處理,有針對性地加入一些中和劑和沉淀劑。預處理后的廢液可通過專用管道排到指定處作無害化處理。有機實驗室更應對各種廢液分類收集后處理。玻璃廢渣、廢瓶、或有毒廢渣集中存放后可由學校統一收集處理。實驗室內應裝有通風櫥、排風機等,有條件的還可安裝正壓送風系統。正壓送風系統采用從天花板送風口壓入新鮮空氣,可以把實驗室中的煙霧從門、窗或是實驗室墻角專用的出風口中壓出,能更有效的處理實驗過程中產生的煙霧。
作者:殷馨王海文工作單位:華東理工大學化學與分子工程學院化學實驗教學中心
綠色化學論文:構建綠色實驗課堂的高中化學論文
一、嚴格規范實驗操作
化學實驗是一門高度嚴謹的科學活動,在實驗過程中,任何一個微小的差錯,輕則造成污染加大,重則會發生安全事故。因此,說到綠色化學實驗的開展,首先要從最基礎的實驗操作技能入手。在化學實驗中,教師要教給學生規范的操作方式,從實驗前藥品、實驗器具的檢查,到實驗裝置的安裝、藥品的稱量、試劑的取用,再到的實驗廢棄物的處理,每一個環節都要嚴格按照實驗操作守則的規定,這樣既可以節約不必要的藥品、試劑、能源的耗費,又能夠在實驗過程中減少污染物的排放。例如,在開始前,要認真檢查制備氣體裝置的密閉性是否合格,以避免在實驗操作中由于氣體泄漏而造成的污染和對人體的危害;在實驗過程中,需要聞氣體的時候,不能太用力去吸氣;選擇容器的時候,不能選擇敞開的容器口等等。這樣,在實驗中的每個環節都按規操作,就可以較大限度的減少安全事故的發生,確保把污染可能降到低。
二、盡量選擇對環境污染小的反應物
在發生化學反應的過程中,釋放一些污染環境的物質有時不可避免,這個時候,我們只能采取“兩害取其輕”的方式,盡量選擇一些對環境污染比較小的反應物。例如,氯氣的制取實驗,按照傳統的方式,氯氣產生的量很大,即使教師用裝置把氯氣收集起來,但最終還是會釋放出去,難以從根本上解決問題。有沒有什么方法能夠讓污染量盡量減少一些呢?如今,很多教師嘗試著用醫用高錳酸鉀片,也就是我們常說的PP片與濃鹽酸發生反應來制取氯氣,由于PP片的密度很高,即使浸泡幾個小時以后,PP片也不會溶解,這樣作為固體的PP片與濃鹽酸發生反應的接觸面要遠遠小于液體與液體的接觸面,從而導致反應的強度要明顯減弱,而產生的氯氣量也會大大減小,使得實驗過程變得相對來說更加環保。由此可見,選擇恰當的反應物,是實現綠色實驗的有效手段。
三、積極推廣微型實驗
微型實驗在世界上一些發達國家的發展已經比較成熟了,而在我國,微型實驗還處于一個起步階段。所謂微型實驗,不僅是在化學實驗中簡單的減少試劑、藥品的用量,而是包括微量藥品、微型實驗儀器在內的一系列微型化條件下開展的實驗活動。在微型條件下,運用遠遠低于常規用量的藥品開展化學實驗,不僅可以降低實驗成本,同時,反應生成物的量也會大大減小,這樣自然提升了實驗的綠色性。當然,與常規實驗相比,微型實驗的反應現象往往不夠明顯,這就給學生的實驗觀察帶來了一定的難度。為了解決這個問題,教師可以利用投影儀等工具對實驗現象進行放大處理,這樣就可以解決實驗可觀性的問題了。
四、努力在實驗中做到廢物利用
循環利用是環保理念中一個十分重要的方法和理念。在化學實驗中,除了想辦法減少污染物的排放,努力做到廢物的循環利用也是實現綠色課堂的一個重要途徑。例如,在銀鏡反應中生成的銀,通過Ag和稀HNO3進行加熱反應可以得到AgNO3,這樣就可以用于下一次的實驗。除此以外,在我們身邊,隨處可見的一些廢舊物品,經過簡單的加工改造,也可以變成化學實驗器具,例如,我們可以用一次性針筒來替代量筒,也可以用隨處可見的塑料吸管來代替移液管等,利用這些廢舊物品自制實驗儀器,不僅體現了環保思維,同時,這種隨處可見、隨處可用的自制儀器還可以增加實驗的機會和實驗的便利性,并且學生在自制儀器的過程中,還能培養一定的動手實踐能力,可以說,是一個一舉多得的有效之舉。
五、妥善處理實驗廢棄物
化學實驗本身的性質就決定了無論采用什么手段,一些實驗都會不可避免的產生一定的污染,這時候,如何妥善地處理這些實驗廢棄物就顯得格外重要了。教師在開展實驗教學的時候,一定要讓學生養成正確處理實驗廢棄物的習慣和能力。在對實驗廢液進行處理的時候,一定要讓學生按照要求把廢液倒入專門的廢酸槽或者廢堿槽,對于一些不能直接排放的廢液,可以采取一定的手段進行處理,如擱置一段時間,或者進行一些化學反應處理,然后再進行排放。對于實驗廢氣,在實驗過程中要注意對尾氣的收集,在實驗結束后再對尾氣進行吸收或者回收。綠色化學是人類與自然和諧相處的化學科學,是未來化學學科乃至人類本身可持續發展的必然要求。因此,努力減少化學實驗污染,推進化學實驗的綠色化設計是我們每個化學教師都應當重視的問題。作為教師,我們要努力把綠色化學理念自始至終地貫徹于化學實驗教學的各個環節,讓學生在化學課堂上養成環保意識,形成環保能力。
作者:郭德明單位:江蘇省揚州市邗江區瓜洲中學