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绿色化学论文:绿色节能化学工程的论文
1.绿色化学工程工艺的开发
传统化学工程使用处理工艺对有毒污染物的处理滞后性较强,通常是在污染物产生之后再另外做针对性处理,不仅增加了处理成本,且治标不治本。比如传统工艺烟气除尘,虽然净化了气体,但是污染物直接转化为废渣废水,还需要另一道工序做清洁处理,无疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。绿色化学工艺的介入,可以直接在生产或排放阶段就完成清洁使命,通过化学反应达到预防、控制和消毒污染的目的。
化学原料是化学工程的源头,原料决定了生产流程和工艺的选择,绿色工艺的介入可以从源头上改变原料生产带来的各类化学污染,同时绿色工艺与化学工程的结合还可高效利用各类自然资源,实现深度开发利用,兼顾无污染、节能、环保的生产方式必然会掀起一轮新的工业革命。绿色原料的典型开发应用比如甘蔗渣、稻草、麦秆以及木屑、树枝、芦苇等可加工成为酮类、酸类与醇类化学品。
在化学反应中使用选择性高的试剂也是绿色工艺应用的一个途径。以石油化工为例,生产过程中烃类选择性氧化反应较为普遍,作为一种强方热性反应,具有生成物不稳定、易进一步氧化等特征,所以,催化反应中此反应并非选择,生成物的不稳定也不利于提取最终产物,所以,为改善这种情况,使用选择性高的试剂是途径。如此一来,不仅可以降低成本,节约资源,还能够降低分离产品的难度提升纯度,无疑实现了提升效益和减少污染的双赢,所以,绿色化学工程在这方面的研究实践也非常热门。随着越来越多的化学反应被应用到工业生产中,催化剂对提升反应速率效果显着,所以目前化学工艺领域积极研究无毒无害的高效催化剂成为主流发展方向不一,不仅有利于工业的发展,对于推动化学分子深入研究也有助益,分子筛催化剂和烷基化固相催化剂就是其中较为典型的代表。
2.绿色化学工程工艺应用
分析绿色化学工艺是实现节能减排的重要途径,对绿色工艺的重视与开发也彰显了当前世界范围内节能减排的重要性。长达两百余年的工业化路程,使得人类活动对自然资源环境的危害越来越大,尤其中国作为当前世界较大的工业国,“三废”问题十分突出,PM2.5问题也成为了悬在人们头上的一把利剑,将资源枯竭、环境污染、生态失衡、人口问题等推到了台前更加显着的位置。大型化工企业作为与人们生存发展息息相关的企业,石油化工与煤炭除去提供能源之外,还提供多种衍生化工产品为人们衣食住行服务,生产过程中产生的废水废渣废气、消耗的大量原材料都警示着当前必须积极发展绿色化工工艺,以达到节能减排、实现可持续发展的目的。就目前而言,节能减排的实现途径主要以下几种:研发新科技、新工艺全过程控制污染;利用先进清洁工艺从源头控制污染;利用技术和工艺创新打造可循环绿色生态产业链;发展循环经济等。绿色化学工程与工艺作为节能减排目标得以实现的重要保障,广泛应用于多个领域,就目前来说,主要以三种表现为主,分别是清洁生产技术、生物技术的应用及生产环境友好型产品。
绿色化学工程与工艺使用生物技术服务可再生能源的合成,像有机化合物原料的应用经历了从动植物到石油煤炭的发展过程,现如今已经开始广泛应用各类再合成的有机化合物。在绿色化工中,所使用的催化剂多以工业酶和自然界中存在的酶,酶与其他化学催化剂相比,具有反应条件温和、生成物优良、污染少等优势,对于当前化工领域而言,生物酶的利用和研发就成为了绿色化工的重要发展方向。像丙烯酰胺的制备,最早使用丙烯晴,在环城生物酶催化后,不仅能耗与成本大幅度减低,且反应无副产物,对工业生产而言有多重积极意义。
除此之外,绿色化工工艺还广泛应用于生产环境友好型产品领域,生活中有众多具体应用实例。比如空调制冷多使用氟利昂,会造成臭氧层空洞、紫外线增多、温度升高,目前正积极寻求替代品且朝着低能耗方向发展,无磷洗衣粉减少对河流水域污染和人体健康的危害,可降解塑造制品对土地、水源危害都将进一步减轻,清洁汽油的使用可对大气污染降低,以上种种尝试都说明了在生产环境友好型产品领域,绿色化工工艺所发挥的积极作用。尤其是近年来无污染汽油的研发与应用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不仅经济环保,发展前景好,且制备生产对自然资源的消耗、对环境的危害都不断降低,证实了绿色工程化工应用的优越性。
3.总结
综上所述,绿色工程化工作为建设资源节约型社会、实现可持续发展目标的关键,对生产生活益处多多,应当积极鼓励绿色化工介入工农业生产,以贯彻节能减排目标。
绿色化学论文:绿色化学化工学的论文
1绿色化学化工的发展现状及优点
绿色化工行业早在上个世纪就已经出现了,最开始绿色化工行业出现在工业比较发达的国家,主要集中在欧美地区。经济的发展带来环境污染的严重,这就使得人们开始重视绿色化工行业的发展,投入较多的人力物力和财力研究绿色化工行业的发展。随着经济全球趋势的加强,国与国之间的联系日益密切,绿色化工行业开始受到国际社会的共同关注,由于我国是发展中国家,因此对于绿色化工行业的认识较晚,导致了我国绿色化工行业的起步也较晚。但是,我国对于绿色化工行业的认识较为透彻,这就导致我们在处理如何发展绿色化工行业中投入的力度,并且受到了国家科技部门的重视。绿色化工行业的突出优点是:及时,较大限度地利用环保能源。较以往传统的生产方法不同的是,绿色化学化工可以较大限度地利用所使用的生产能源,并且一般绿色化学化工所使用的能源都是绿色环保可回收利用的能源,在生产使用时都会较大限度地利用原材料,防止浪费,减少污染排放,从而节省能源,绿色环保。第二,反应物无毒、无害,不会对环境产生污染,减少对外界的废物排放。一般情况下,传统的化工生产都会产生一些有毒有害的排放物质,这些排放物会对环境造成不可逆转的危害,但是绿色化学化工在生产之前都会将反应物生成的有害物质整体的化学结构进行重新排列,从而将有害成分运用科学的方法去除,这样既可以保留生产所需要的有效成分,又保障了在反应的过程中不会对环境产生污染和负担。绿色化学化工从产品的根本上避免了化学化工生产可能会对环境产生的危害源头,绿色化学化工是名副其实的环境友好型产品。第三,较大限度地利用了原子能源,有效节约能源。传统的化工生产一般只注重生产效率,在生产过程中原材料没有能够被充分利用,一些有效成分被浪费了,但是绿色化学化工会运用科学的方法重组材料内部结构,较大限度地利用材料有效成分,在材料被利用的同时就减少了其生产过程中对环境的排放。第四,确保了产品的绿色环保性。在过去那些传统的化工生产中,生产方式比较粗放,也没有能力将生产材料的内部结构进行重组设计,生产的过程当中释放出大量的有害物质污染环境,但是如今的绿色化学化工注重科学环保,在生产之前会重新组合产品内部结构,保障了生产出的所有产品都是绿色环保,无毒无害的。
2绿色化学化工产品的发展研究
即使人们都十分清楚绿色化工化学的优点与好处,但是在实际的生产过程中很少有人对其高度重视,所以绿色化学化工在我国发展过程中有着诸多的问题,例如社会关注程度不够、发展模式单一、人才匮乏等。现阶段我们能做的就是利用一切可利用的方法,较大限度地将绿色化工化学进行推广与宣传,从根本上减少环境污染,实现经济的可持续发展。
2.1加大宣传力度,转变生产方式
虽然绿色化学化工产业已经兴起多年,但在全社会范围内,它还未能被深刻的认知与了解,这在很大程度上,阻碍了其良性发展。因此,我们要从全社会范围内,通过各大平面媒体和网络、电视、广播对绿色化学化工加大宣传力度,使人们对绿色化学化工有深刻的认知与了解。
2.2在学科教育上加大投入与合作,力求创新
绿色化学化工的发展不仅仅是依靠微观的分子水平的化学,还要依赖宏观的大规模的化工技术,因此,要在一定层次上促进两者的结合与协作。国家应加大对绿色化学化工的资金投入,建立与绿色化学化工有关的国家实验室以及教学基地,作为发展绿色化学化工的创新性平台,设置激励机制,鼓励创新,并持续不断地为实验室和教学基地的发展提供资金保障。
2.3重视人才培养
在我国,绿色化学化工属于新兴产业,因此,相关部门必须建立起完备的人才培养体系,为了长远发展储备人才力量。具体来说,高校应该开设有关绿色化
3结语
随着经济的发展,环境问题日益凸显,为了保护环境,维护生态平衡,各国都在致力于开发和研究新型能源。绿色化学化工行业是未来化工行业发展的主体方向,因此我国要抓住机遇,培养创新型人才,加大对绿色化工行业的投入,力争在未来的绿色化学化工行业中占有一席之地。
绿色化学论文:学生绿色化学与高中化学论文
一、培养学生的绿色化学观
1.避免使用有毒有害物质
在传统高中化学实验教学中,普通存在使用有毒有害的物质,这些物质会造成身体上的伤害,对环境影响也很大.教师应该采用微型的化学实验,在药品用量上进行控制,尽可能地减少污染物的排放,减少对环境的污染情况,这样节约了成本,也增强了学生的动手能力,使学生更愿意参与到实验中来,激发了他们对实验的兴趣.
2.实验药品使用后妥善处理,并替换有毒有害物
有些化学工作人员十分不负责,把剩余的实验化学品直接冲洗后排放到了下水道,一些有毒有害物质会随着下水道影响到周围的水源,所以必须要采用正确的方式妥善处理好过剩的化学品.教师可以寻找一些可以替代有毒有害物质的化学品来做实验.
3.改良实验室的仪器
随着经济和科技的不断发展,高中化学教学中的实验规模也日益壮大,而这些实验产生的废物和有毒物质,加速了污染环境.而很多的实验可选择不同的仪器完成,做到以绿色为前提,所以在做实验前,要选择合适仪器.
4.运用计算机进行模拟实验
传统的化学实验中消耗了大量的有毒有害物质,如苯、苯酚和其他重金属等,在实验过程中排放了许多的有毒有害物质,给师生的身体健康造成了严重的危害,也严重污染了环境,这些都违背了绿色化学的原则和目标.为了避免实验对人体的危害和环境的污染,有些实验可以运用计算机模拟完成.这种模拟实验,节省了购买化学品的费用,而且保障了实验的质量和安全.
二、在实验中培养绿色化学观
在以绿色化学为背景的新课程下,高中化学实验课程内容中也体现了绿色化学观.如,在实验中介绍特殊的试剂,要有特别的使用方法和保存方式等,强调了实验中要有应急措施及应急预案.遇到危害的化学实验,必须在保障安全的情况下,在特定的实验室里完成,推行了化学微型的实验操作模式,加深了学生对化学知识的理解.
1.培养正确的环保意识
在化学实验教学过程中,以绿色化学为指导,加深学生对化学科学的认识,规范化学实验的操作过程,从而实现教学的绿色化.教师应该抛弃传统教学观念,以身作则,培养学生正确的环保意识和绿色化学观.
2.规范化学实验的操作
在做实验时,教师要合理安排实验的内容,要做到健康、安全、环保等,如尾气的处理办法则是安排氯气、氯化氢等实验.在操作前,要掌握好操作的先后顺序,特别是要注意细节问题,教师要及时发现和改正操作时的错误.在化学实验过程中产生的废气、废渣等都需要排放,而绿色化学就是要收集和处理、回收这些物质,如用剩的铁、铜等金属片要进行回收再利用,避免浪费和污染的产生.
3.串联及合并实验
在高中化学实验教学中,许多实验操作是可以相关联的,就是常说的串联实验.这样节省了很多的化学原料,使它们能得到合理的利用,也在一定程度上缩短了实验的时间,减少重复实验的操作,也减少了污染物的排放,真正实现了绿色化实验.
4.开展绿色化学的活动
为了使学生深刻了解绿色化学,可以开展一些与绿色化学相关的活动.如,环境保护、硫酸工业等.也可以开展一些绿色化学的专题活动,培养学生的绿色化学意识,如知识讲座和竞赛活动等.化学是一门与社会活动息息相关的课程,让学生走出课堂,从而深化知识,培养思维能力.利用活动和实践来培养绿色化学观.教师可以设计相关的学习课题,让学生积极参与并投入到实践中,亲身调查,实地观察,深刻体会,提高学生的学习兴趣和实践能力,培养学生的绿色化学意识.
三、结语
总之,随着社会的污染越来越多,环境问题已经是人类面临的严重问题,发展绿色化学教学,是实现人类与自然环境相互和谐的基础,是整个化学教育必须探究的课题.在高中化学教学中培养学生的绿色化学观有着重大的社会意义,学生要充分认识到绿色化学对环境的影响能力,从而引导学生树立科学发展观,为社会经济发展作出贡献.
作者:周丽娟 单位:江苏阜宁县东沟中学
绿色化学论文:高职化学教学中绿色化学教育论文
一、绿色化学教育与高职院校化学教学
(一)高职院校进行绿色化学教育的必要性
高职院校是为企业培养技术人才的重要阵地。化学工业绿色化是现代化工业发展的必然方向,如果企业员工大多数都接受过绿色化学教育,那么便能够通过回收废物、节能预防和控制污染扩散等方法增加企业的经济效益,因此现代企业尤为注重员工的绿色化学意识。高职院校的毕业生是化学工业将来的重要力量,需要充分理解并广泛推广绿色化学这一新生事物,同时在以后的岗位上通过自己形成的绿色化学理念和专业技术,引导化学工业生产树立绿色化学意识。另外,高职院校毕业的学生能够在较短时间内满足市场需求,不仅拓展了学生的就业面,而且也拓宽了学校的办学领域,从而有利于学校的可持续发展。所以,在高职院校化学教学过程中,开展绿色化学教育,让化学充满“绿色”尤为必要。
(二)高职院校绿色化学教育的现状
现如今,高职院校的化学教育依然是传统的教学内容,绿色化学没有涉及。很多高职院校还未充分认识到进行绿色化学教育的重要意义,大多数教师对绿色化学知识毫不知情。在传统化学向绿色化学发展的今天,对于化学学科这一重大变革,化学教师需要坚持可持续发展观和绿色化学教育观,把绿色化学渗透到整个化学教学过程中,从而培养一批有一批的绿色化学工作者。
二、在高职院校化学教学中渗透绿色化学教育的途径
(一)把绿色化学教育渗透到理论教学中
在教学过程中,教师渗透绿色化学教育便是在化学基本知识的时候,将与之有关的绿色化学知识一并讲解给学生。例如在组织学生观看合成氨、硫酸的工业制造方法等工业实际生产视频时,引导学生在学习生产流程、化学反应知识的同时,重点观察工业“三废”是如何产生的和正确的处理措施,同时告诉学生,因为人们环境意识淡薄“,三废”治理工作需要投入大笔费用,从而降低了企业的经济效益,使得企业不堪重负。所以,应该将资料污染的资金用在研发绿色新产品、新工艺上,从源头上切断污染,对企业、对社会大众而言都是一种“双赢”策略。
(二)把绿色化学教育渗透到化学实验教学
1.教师进行正确的示范,确保绿色化学的实施基础
在化学教学过程中,化学演示是教师讲解知识的主要方法,也是教师环境教学的有效方式。在演示实验过程中,教师的操作必须规范,把绿色化学教育渗透到演示实验的各个环节、步骤中。
2.创新实验方式和实验内容
高职化学教材中的一些实验危险性较高,这便要求教师在教学过程中进行创新与修改。另外,还需要降低实验对玻璃仪器的依赖性,有些能够明确辨别出颜色的定性实验尽量在点滴板上开展,比如Fe的显色试验等。这种定性实验也能够在滤纸上进行,比如检验醛基的存在、电解饱和食盐水等等。同时,还能够利用多媒体计算机软件等来开展仿真实验,然而必须以学生能够真正掌握相关知识为基础。
3.把绿色化学理念贯穿于整个实验过程
高职学生在初中时期已经掌握了一些实验知识与技能,了解了一些规范操作知识,在这样的前提下教师在实验过程中渗透绿色化学理念,引导学生在开展实验前制定好预备实验方案,使得学生重点思考在实验过程别过中可能出现的各种污染问题。其中需要在实验过程中培养学生的绿色化学精神更加重要。
(三)把绿色化学教育渗透到社会实践活动实践是检验真理的标准。
学生只有在社会实践中自主进行设计和实验,从而总结出成功的经验,只有这样才能切身感受到精神上的成就感。教师还可以采取化学课外兴趣小组的方式进行绿色化学教育。例如,组织学生到造纸厂、农药厂、制革厂和化肥厂等工厂去参观,对工厂在处理“三废”方面所实施的有效措施和采用怎样的设施来转化“三废”等工作进行观察与思考,要求学生找出这些措施与设备存在的问题,并开动脑筋解决废液转化利用和处理意见,怎样变废为宝。另外,高职化学教师引导学生进行社会调查,统计分析出周边环境污染的原因,并结合绿色化学知识制定出科学合理的解决对策,这样不仅在社会实践活动中渗透了绿色教育,而且提高和增强了学生社会实践水平和分析、解决实际问题的能力。目前,绿色化学教育虽然迅速发展,然而还是处于初级发展阶段,需要高职化学教师在教学过程中深入探究绿色化学教育方式,只有这样才能将绿色化学教育真正渗透到化学教学过程中、引导学生养成绿色理念、树立绿色化学观、促使学生养成正确的科学素养,以同自然和谐相处、回归自然为根本任务,使得学生成为满足社会需求的绿色公民。高职化学教师希望通过绿色化学教育所播下的绿色文明种子生根、发芽、成长,为我们生存的环境披上绿装。
作者:马淑娟 单位:辽宁林业职业技术学院
绿色化学论文:绿色化学思想高中化学论文
一、在课堂教学中渗透绿色思想
在讲述教材的过程中要与绿色化工原理结合起来,以化工生产中某种物质的作用为切入点,在此基础上寻找可替代的更加环保的药品进行同样的操作,达到同样的目的.通过对比两种不同药品产生相同作用的过程中对环境的破坏程度,凸显绿色工艺优势,让学生选择比较环保的方式.例如,在讲述氯气的用途及化学性质时,可与双氧水在漂白纸浆过程中进行对比,双氧水在漂白的时候不会产生有毒有害物质,而氯气则产生对环境不利的物质,在此基础上,学生自然会明白实际生活中造纸工业中使用双氧水而不用氯气的原因.在讲述金属的时候,可讲述不同金属对人体的危害、粗放型的矿产资源开采方式给我们的国家经济利益和环境造成的危害,并向学生讲述正确的开采利用方式,使学生在以后的生活中贯彻绿色理念.
二、在实验教学中践行绿色理念
1.大力推行微型实验
微型实验是在满足获取化学信息的前提下,对实验进行重新设计,旨在利用较少的化学药品和较小的装置就能得到相同的实验效果.微型实验中的化学药品用量为常规用量的百分之一甚至千分之一,这样可大幅减少实验排放物对环境的污染程度,改善实验室环境,而且操作比较简便、节约实验成本、保护学生身体健康和实验环节,同时可以达到教学目标,代表绿色化学思想的发展方向.例如,微型实验中的仪器可利用身边的废旧物品自制而成,可用塑料吸管替代移液管、用小玻璃瓶制作酒精灯、用片剂铝塑包装板制作点滴板,用一次性针管针头联合内加小玻璃珠的乳胶管制成酸碱滴定管.还可将启普发生器、容量瓶等微型化.在设计实验内容时,可将实验过程经过重新设计,将实验技术、仪器和方法相似或相近的实验改进同时进行,将某些实验的废弃物可作为另一个实验原料的两个实验串联进行,从而节约药品和时间.
2.规范实验操作步骤
在进行实验教学过程中,对于装置的连接、试剂的选择、药品的称量、实验生成物的倾倒等都要严格规范操作规则,从而达到减少实验事故和环境污染、节约能源和药品的目的.例如,在进行实验前要认真检查装置的气密性,防止有毒气体泄漏;在处理“三废”时,要严格按照无害化处理后再排放,防止污染环境;在闻气体时不要敞开容器口,防止气体浪费;为避免人体受伤害,一定要在通风橱中进行挥发性较强物质的实验;在点燃易燃气体前一定要验纯;在制乙烯时一定要将碎瓷片放入反应混合液中,稀释浓硫酸时要防止暴沸;配制银氨溶液时,要随配随用等;而且对于氢气和氧气的爆鸣实验要加以改进,防止对学生造成伤害;通过规范实验操作,培养学生的绿色化学和安全意识.
3.正确处理剩余药品和废液
实验结束后要正确处理剩余的药品和废弃液体.根据国家排放标准可采取的处理废弃物方法有燃烧、分解、回收循环利用、吸收和中和等.做完实验后,教师应引导学生把酸碱盐等给累废渣废液分别倒入相应回收容器,将铜、锌、铁、铝等金属片放到指定的地点进行回收利用,除此之外,减少环境污染也可通过增加尾气吸收装置实现.例如,在做浓硫酸脱水实验中,可用水槽液封浓硫酸和蔗糖产生的刺激性气体,减少其排向空气中的量,减少污染;在制取氯气时,可用氢氧化钠溶液吸收向上排气法剩下的多余氯气.而对重金属废液进行处理,一般通过回收的方法实现实验末端处理的绿色化.在处理生成的废弃物时统一处理,减少对环境的二次危害.
三、在课外活动中延伸绿色理念
1.开展绿色化学专题活动
除了课堂进行教材知识讲解和做化学实验培养学生的绿色化学理念,还应该开展各种绿色化学专题活动,激发学生探索绿色化学的兴趣.例如,可通过邀请化学方面的专家来学校举办绿色化学知识讲座、向学生宣传绿色化学的科普知识.同时,在平常的板报活动中,鼓励学生将化学中与环保有关的知识设计在板报中进行宣传教育.化学组教师可合作举办化学文化节,设置关于绿色化学方面的问题举办竞赛活动、让学生设计与化学有关的绿色环保产品等,在全校形成宣传效果.也可组织学生对周边生活的区域进行参观调查,对周围的钢铁厂、造纸厂、污水河进行参观,使学生了解其生活环境的实际情况并了解化工生产过程,鼓励其利用自己学过的知识解决生活中遇到的实际问题,提升其绿色化学意识.也可鼓励其参与环境问题,拣拾白色垃圾、拒绝一次性东西的使用、告别塑料袋、回收废旧电池等.
2.设计实践性调研课题
教师利用假期等时间安排具有实践性的调研课题,让学生走向生活,发现生活中运用绿色化学的方法.通过对本地区生活垃圾的处理、分类及回收等问题进行调研,提出解决的方法.首先要设计调查问卷,然后对班级学生进行分组,安排组长带领本组人员进行调查.包括家用洗衣粉品牌及主要化学成分、废旧电池的处理方法、买菜时采用的包装物材质、生活污水的排放和处理等,根据对所调查与化学有关的生活数据进行分析,利用所学的化学知识分析其采用的物质及对其的处理方法对环境的作用,调动其学习化学的积极性,树立绿色化学理念.
四、结语
总之,绿色化学是人类与自然和谐相处的前提,是未来发展的趋势.高中教育肩负着提高全民素质的重任,将绿色化学思想融入高中教学中,可使学生树立保护环境的绿色化学观,这可促进我国实现可持续发展.
作者:徐义海 单位:江苏省兴化市戴南高级中学
绿色化学论文:有机化学绿色化学教育论文
一、我国高中教育中有机化学开展绿色化学现状
1.我国的绿色化学教育行动相对迟缓。
大多数学校尚未涉足,若想使全社会公众形成绿色化学意识,单靠几所高校开课、几个研究所进行研究是远远不够的。若想改变公众缺乏绿色化学意识的状况,只有通过高师毕业生在基础教育当中去开展绿色化学教育,这样才能逐步影响到大众。真正的绿色化学教育的精髓是在绿色化学原则的指导下把绿色化学融合于化学教材改革、化学教学改革、化学实验改革等系列化学教育绿色化的创新过程。
2.各项政策不到位。
建议政府、化学界、环保界,尤其是教育界应根据实际情况设立绿色化学及绿色化学教育奖项,提出各种绿色化学教育的政策法规,建立合理的绿色化学化工教育考核制度。相信有各种政策的保障,各种奖项的颁发,必将会加速全社会绿色化学意识的形成,实现人类社会的可持续发展。
3.教育体系不完善。
教师在课堂教学、实验教学过程中应始终贯彻绿色化学思想,要让学生了解绿色化学,树立起绿色化学意识,培养其从事绿色化学研究与开发的能力。然而,我国目前的高等教育机构还没有形成完备的绿色化学教育体系,更不用说基础教育了。因此应该建立起一系列合理的绿色化学教育体系,以促进绿色化学教育的顺利发展。绿色化学的发展将对环境保护起重大作用,它为人类的可持续发展提供了技术保障。绿色化学进入教育领域,从而进入化学教育,符合时代的呼唤。
二、有机化学教学中开展绿色化学教育的策略
1.在有机化学课堂教学中渗透绿色化学教育。
面对化学学术界悄然进行的绿色革命,广大的化学教育工作者不能无动于衷,尤其是将来作为社会的科技革命主动力的大学生更应该受到绿色化学教育,这就要求我们讲究策略,指行动或行动计划,以及为解决某问题或达到某目标而有意识做出的各种活动。可喜的是,目前已有部分重点大学如中国科技大学开始开设“绿色化学”课程。但是,仍然有不少高校的教师未能意识到将此重要的新信息传递给学生的重要性。另外,虽然有部分高校已开始着手为研究生或高年级本科生开设“绿色化学”课程,但在当前相当多的高校存在教学课时紧张的状况下,又带来了专门的教学时间难以安排的新矛盾。因此,在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透,不失为解决问题的好办法。在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透。具体来说,就是在进行有机化学教学时,对教学内容涉及有关绿色化学知识的方面,给予适时地、适量地介绍,通过这种画龙点睛的教学改革,可使学生在潜移默化中受到绿色化学教育。同时又不对原本非常紧张的教学安排造成新的冲击。
2.在有机化学实验教学中加强绿色化学教育。
化学是一门以实验为基础的学科。有机化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础,是检验化学知识真理性的标准,是提高学生科学素养的重要内容和手段。有机化学实验也是化学教育的最有效的教学形式。除此之外,有机化学实验还具有重要的教育教学功能。从认识角度看,有机化学实验是为学生提供化学教学认识问题的主要途径,它为学生检验有机化学理论、认识有机化学科学知识、验证有机化学假说提供了科学依据。从方法论角度看,有机化学实验是培养学生掌握实验操作过程、实验方法的重要手段。从教学论的角度看,有机化学实验能创设一定教学情景,转变学生学习方式,有效激发学生学习兴趣。学生可以从有机化学实验现象中去认识有机物,并通过自己的操作来培养各种能力,进而促进思维的发展和综合能力的提高。教师将有机化学实验置于一定的化学教学情景下,为实现一定的化学教学目的,而展开的一系列教学活动,就是所谓的“化学实验教学”。有机化学实验教学是有机化学教学的重要组成部分,其对学生的科学思维、动手能力、创新意识的培养起着重要的作用。有机化学实验教学与绿色化学的联系最紧密、最直接,是培养学生“从我做起”的好阵地,也是培养学生绿色化学意识的重要途径。有机化学实验教学能促进学生在知、情、意、行等方面统一协调发展。有机化学实验是有机化学学科的基石和学生可以直接感知的事实,通过有机化学实验教学来培养学生的绿色化学意识是一个好的切入点。在实验教学中开展绿色化学教育是历史的必然。当然,绿色化学与有机化学有着天然的血肉联系。因此,在有机化学实验教学中渗透绿色化学是最为合适的。学生在做实验的过程中,通过自己亲身体验来理解绿色化实验确实能减少或根本不产生污染,从而形成绿色化学意识。将一些传统实验方法与经过绿色化改进的绿色化实验方法进行比较,以此来说明通过用改进的绿色化实验向学生渗透绿色化学教育是有效的途径。
3.立足课外,实践绿色化学观念提高绿色素质。
课堂教学是对学生进行绿色化学教育的主阵地,课外活动形式多种多样,内容丰富多彩,是课堂教育的很好补充。我们利用学校组织、举行的许多大型环保活动,如“废旧电池的回收”、“拒绝一次性筷子”、“告别贺卡”、“不使用修正液”等等;鼓励学生利用假期,到一些工厂进行参观考察和调查,了解这些工厂处理工业“三废”过程中,尚有哪些不足?怎样改进?然后总结,撰写论文并且评出论文给予奖励。从而使学生意识到环境保护是我国的一项基本国策,认识到保护环境的意识是一个大学生、一个公民的基本素质,破坏环境是一种不道德、违法的行为。科学技术是靠人才来推动的,作为一名化学工作者,让年轻一代了解绿色化学,接受绿色化学,为绿色化学做出应有的贡献,将是我们义不容辞的责任。当前,我国的绿色化学研究和开发刚刚起步,化学教育要承担起普及、宣传的作用,这是21世纪化学教育所面临的时代挑战,也是有机化学教育发展的一大机遇。绿色化学作为一种全新的概念,是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统有机化学,对人类与环境友好的化学,与单纯的环境保护不同。高等教育的培养目标已不再是单纯的专业技术素质,较高的环保意识,而是能把工程问题置于社会环境中综合考虑的高素质人才。绿色化学教育正是从这点出发,在培养和提高人才的素质和综合能力上起着积极作用。
作者:曾艳侠 单位:辽宁锦州北镇高级中学化学组
绿色化学论文:绿色化学理念下初中化学论文
一、结合教学内容渗透绿色化学
自然环境的变坏与人们的行为有着千丝万缕的关系.空气质量的下降、酸雨的形成等教学内容中无不显示着人们对环境的破坏,教师可以结合这些学生关心的问题进行绿色化学的渗透,引导人们认识到对环境破坏所造成的危害,从而树立“从小做起,从我做起”来保护环境的思想.例如在学习“空气构成”时,教师就可以结合当前人们最关心的“雾霾”天气,展开对现在空气中粉尘和有毒气体的讨论,随着经济的日益发展,人们高质量的生活来源于大自然的馈赠,然而我们回报给自然的是什么?通过图片或视频让学生观看工业废气和汽车尾气的排放,大量的粉尘和毒气在空气中形成,使我们周围的PM2.5逐渐增加,导致着人们呼吸困难、喘不过起来,这样的情境时学生意识到人们所犯下的错误.教师看就可以进一步导入相关的化学知识,工业的废气、废水、废渣的任意排放,还形成了酸雨,腐蚀掉了人们伟大的建筑、污染了人们赖以生存的水源、酸化了生长禾苗的土壤,如果我们不及时的治理,在短暂的幸福生活背后必然是走向灭亡,这是我们破坏大自然的恶果.这些内容的学习激起了学生强烈的环保意识,主动提出解决空气污染的方法.通过这样的课堂渗透,让学生深入地了解了相关环境的知识,建立了学生对环境的关注和急切想要治理的意识,同时培养了学生“从我做起,保护环境”的思想,认识到保护环境的必要性和紧迫性.
二、选择化学试剂遵守绿色化学
化学试剂是化学课堂的基本元素,是学生认识自然的小缩影.有些化学药品或试剂会带了一定的污染,教师可以组织学生展开讨论,利用化学知识分析药品的性质,结合“绿色实验”的原则,来选择污染小、可循环使用的化学试剂,使学生处处见了绿色.例如在学习“氧气的制备”时,教师就可以组织学生对“氧气的制法”进行讨论,让学生认真的分析高锰酸钾、氯酸钾和二氧化锰、双氧水和二氧化锰这三种制取氧气的方法,从中选择简单合理的方法来,这个问题有效的激发了学生的主动性.学生很快的进入了讨论的环节,纷纷的说出自己方法的优点,教师鼓励学生之间的相互比较、自评和互评,使得学生在相互的讨论中,认识到自己思考上的不足,借用其他学生的优势来突破自己的思维,讨论进行的非常激烈.最终,学生利用列表的方式,将这三种方法的有缺点进行对比,得到这样的结论:使用高锰酸钾和氯酸钾这样两种方法制取氧气,都都得到了混合物,且较难做分离处理;而使用双氧水来制取氧气,不仅操作简单,而且二氧化锰很容易的就可以回收.通过学生的积极讨论对比,学生深入的理解了制取氧气的三种方法,在选择的基础上渗透了;绿色化学的理念,从小小的试剂选择上建立了学生的节俭意识,同时也激发了学生有没有更好的制取氧气方法的探索,诱导了学生向更好、更科学的高峰迈进.
三、改进实验装置创新绿色化学
演示实验或学生实验用到的试剂量都比较少,有时会忽略污染物质对空气的排放和污染.教师就要抓住实验当中的这一点,和学生一起探索更好的实验器具、步骤,来改进实验的装置,从而使学生的绿色化学落在实处、落在具体的实验中,感觉绿色环保就在我们身边.例如在学习“一氧化碳还原氧化铜”的实验时,由于一氧化碳的排放有毒,而且操作时间也比较长、现象不是很明显,教师就可以组织学生积极思考,设置环保、快捷的实验,在教师的引导和提示下,学生设计了如下实验:在一个底部有少量澄清石灰水的烧瓶中,充满一氧化碳,并用橡皮塞盖住,橡皮塞的上面插入一根较粗的呈螺旋状的铜丝.首先将铜丝拿出在酒精灯上将红色的铜丝表面灼烧成黑色的氧化铜,然后迅速的将生成黑色氧化铜的一端顺着橡皮塞插入烧瓶中,大家会很明显的看到黑色的氧化铜变为了红色的单质铜.轻轻的振动烧瓶,底部澄清的石灰水变浑浊.实验进行的非常顺利,现象明显、所用的时间短,学生兴奋的鼓起掌来.通过实验的改进,激发了学生的兴趣,避免了有毒气体对环境的危害,也给学生上了一堂生动的绿色环保的课,使学生充分的意识到只要我们肯思考、勤动脑,就一定能够找出更好、更高效的方法来保护我们的环境,提高了学生的动脑意识,整个课堂取得了非常满意的效果.
四、结合实际问题应用绿色化学
化学来源于生活,最终还要应用于生活,帮助我们和大自然和谐相处、互助互利.在教学中,教师可以充分的利用化学与生活的紧密联系,利用第二课堂让学生多接触生活中的化学,培养学生的绿色化学的意识,用自己化学知识来解决生活中的问题,领悟绿色化学的魅力.例如在“世界环境保护日”之前,让学生收集相绿色化学的资料,组织一次“环境保护、从我做起”的宣传活动,学生的积极性很好,分别从网络、书籍、报刊上查找相关的知识和新闻,了解到了二氧化碳对环境造成的“温室效应”;有毒气体的泄露给人们来到的危害,震惊的“博帕尔事件”造成了几千人的丧生;废气的排放造成危害健康的雾霾天气;著名的“日本水俣病事件”,激发了学生对水资源的保护.等等许多相关环境的资料和鲜活的事实面前,学生被深深的触动了,学生自发的准备了环保的宣传手册,指导和建议人们如何保护我们的环境:拒绝使用塑料袋,拒绝使用一次性的筷子,少开24小时车少排一点废气,倡导人们使用无公害的、节能的产品,倡导人们保护自己的环境,爱护树木,做种一棵树、多留一片绿.通过学生的这次活动,使学生感受到保护环境需要从我做起、从小事做起,保护环境是每个人的事情,学生充分的意识到了这一点,使得绿色信念渗透到了学生的行为中去,整个活动学生的积极性很高,环保意识也大为增强.
五、结语
绿色化学的倡导给学生的学习带来了一股清新的空气,体现了人与自然关系的转变.广大的教师只要秉着绿色化学的理念,在教学、器材和实验中渗透绿色化学,就可以帮助学生从小树立环保意识,在改造自然的同时尊重自然、保护自然,从而为自己、为大家、为整个自然创造一个和谐健康的大环境,还世界一片绿色的天空。
作者:陈淼 单位:江苏省无锡市阳山中学
绿色化学论文:绿色化学理念下大学化学论文
1实行绿色化学教学的必要性
大学化学是工科院校非化学化工专业所设置的一门基础课,对绝大多数的大学生来说也是的一门化学类课程。现在的大学生将是建设国家未来的工程师,由于没有其他化学类后续课程,因此可以说大学化学教学效果的好坏直接关系到国家未来的工程师们的整体素质。由于大学化学直接面向非化学化工专业学生,因此,大学化学课程对学生进行绿色化学教育有着得天独厚的条件,其影响面之大、教学效果之明显远非其它课程所能比。如何把绿色化学融合于大学化学教学内容中,使绿色化学成为21世纪化学教学的重要组成部分,促进大学化学教学绿色化,对化学工作者来说是一个崭新的课题。但是,当前绝大多数的绿色化学教育都局限于化学化工专业。对非化学化工类学生进行绿色化学理念普及教育还远未引起教育界的重视。鉴于绿色化学对人类可持续发展、环境保护等重要领域都有重要的深刻意义,本文分别从理论教学和实验教学两个方面进行绿色化学理念的构建。
2绿色化学理念在理论和实验教学中的构建
2.1绿色化学理念在理论教学中的构建
要在理论教学中进行绿色化学意识的构建,必须十分关注国内外有关绿色化学进展的各项报道,注重对国内外相关资料的收集和整理,并对已有的资料加以消化和吸收。在此基础上,将绿色化学的重要内容较为系统地整合到教学内容中,并积极跟踪科研成果的新进展、新动向及其相关的新信息,不断丰富、深化和改进绿色化学的教学内容。例如,在及时节绪论课里,在给同学们讲述化学前沿技术时,特别提到了2005年诺贝尔化学奖的绿色化学内涵。该年度的诺贝尔化学奖授予三位有机化学家———法国学者YvesChauvin和美国学者RichardR.Schroch、RobertH.Grubbs,以表彰他们在烯烃复分解反应研究方面做出的贡献。烯烃复分解反应,被诺贝尔奖委员会主席佩尔.阿尔伯格幽默地比喻为“交换舞伴的舞蹈”,对化学工业、制药工业、合成先进塑料材料以及未来“绿色医学”的发展都起着革命性的推动作用,其较大的优点就是“绿色、高效”。该项研究使得人们向绿色化学又向前迈进了一大步,它大大地减少了有害废物对人们的危害。在电化学一节,讲述了原电池的原理和应用。为了迎合信息化时代的到来,锂电池等以高速的形式发展。那么电池在给人们生活带来方便之时,同时也给环境带来了污染,连生产电池的一线员工也未能幸免于难。如无锡的某个外资电池厂所发生的员工“镉”中毒事件,以及广东一些电池厂的员工所发生的“镉”中毒事件等。电池的使用涉及到千家万户,废电池的回收处理,需要每一个人的努力。通过理论教学,让同学们了解重金属对人体的严重危害。如,镉被人体吸收后,将在体内形成镉硫蛋白,它首先使肝脏受损,继而引起骨软化症。该病以疼痛为特点,疼痛性质为刺痛,始于腰、背,继而波及肩、膝、髋关节,并逐渐扩至全身。活动时,这种疼痛会加剧,轻症患者,咳嗽或轻微外伤即可引发病理性骨折;重症患者,其四肢可屈曲变型,身高比健康时缩短10-30厘米。通过详细地讲解,让同学们更加深刻地认识到电池的利与弊,为科学合理地使用电池打下了理论基础。在水体现状和水体保护一节时,给大家介绍了近几年发生在我国国内重大的水体污染事件,如2005年的松花江水体污染事件,还有太湖的蓝藻的爆发等,让更多人意识到环境对人类可怕的报复。在讲到水体保护时,不是泛泛讲述工业废水和生活污水的一般处理方法,而是结合现代污水处理技术,以某个污水处理厂为例,通过实地拍摄图片,讲述了活性淤泥法处理污水的工艺流程。通过污水处理的讲解,不仅让同学们学到了很多有用的知识,而且也提高了同学们的科技人文素质。
2.2绿色化学理念在实验教学中的构建
化学是一门以实验为基础的科学,化学实验是训练学生动手能力的重要手段。但学生在做实验时,一般会给环境带来不同程度的污染,因此,每个化学实验室就像一个小型污染源。虽然每次实验排放污染物的量较小,但是其积聚起来的污染效应不能忽视。因此,化学实验的绿色化是一个非常迫切和亟待解决的问题。很多高校化学实验室通过微型化实验、减少使用有毒试剂和仿真模拟等一系列措施,进行绿色化实验的改革,并取得了很好的效果。近几年来,化学实验室按照绿色化学的理念和要求,改变和重新设计了部分化学实验的过程和方法,改进了实验仪器和装置,进行了微型实验的研究、重要反应过程的“绿色化”。具体做法是:①尽量避免使用或尽可能少用有毒试剂和溶剂(如盐酸羟胺等);②对污染严重的实验进行彻底改造,使之尽量少的产生或不产生污染物,或用绿色化学新实验取代之;③采用微型实验,注重对实验产物或残留物的处理、回收、再生与利用。实验中绿色化学教学的开展,不但减少了环境污染,保护了师生健康,而且增强了师生的环境意识和学生的社会责任感。另外,微型实验的开展,在减少环境污染、节省实验经验、时间的同时,也为实验内容的充实与改革提供了条件。
3结语
在大学化学教学中渗入绿色化学教育是切实可行的:一方面可以扩大学生的知识面,提高学习兴趣,加深对化学的认识,同时使他们能够触摸到最前沿的绿色化学知识,增强他们的时代感和使命感;另一方面,通过对绿色化学发展过程的进一步认识,使学生能更深刻地理解“化学和所有其它科学一样是一把双刃剑,本身无对错,功过全在人”,引导学生能用辨证的观点看待科学技术与人类社会发展的关系,达到对学生进行思想与观点的教育,使学生牢固地树立起绿色化学和环境保护的意识,而这正是素质教育的任务所在。
作者:姚雪霞 李小林 戴存礼 赵艳艳 单位:南京农业大学工学院
绿色化学论文:高等学校绿色化学实验论文
1完善实验教学内容,树立绿色化学理念
对于污染较大并且对于学生的启发作用较小的实验进行删除,这部分实验可以通过网络教学给学生进行演示性实验,让学生了解实验现象或是实验的具体操作就可以,减少实验过程中有毒有害物质的使用,尽量选择一些在实验中所用的药品对环境污染较小的实验,在实验内容的选择上我们尽量选择“绿色化”实验教学内容,如将原有性质实验中易产生有毒有害气体的实验删除,根据理论教学的特点加入了与理论教学密切相关的配位平衡实验,在性质实验上做到了绿色、环保。在物理化学实验中,将萘的燃烧热测定实验改为葡萄糖的燃烧热测定实验,在原料上降低了对环境的污染,而同学们通过实验依然能够掌握物质燃烧热的测定方法。在综合设计性实验中,我们也尽量采取实用性强、绿色化和与生活密切相关的实验,如我们选择了《橘皮中果胶的提取》以及《鸡蛋壳中氧化钙含量的测定》等实验,这些实验在实验的过程中均能做到对环境不产生污染。我们通过对内容的删选基本实现了从源头起实现实验的“绿色化”,为实现“实验教学绿色化”打下了基础。
2加强实验设计,更新实验教学手段
加强实验设计、更新实验教学手段是促进基础化学实验教学绿色化的重要途径。教师和实验员定期开展教研活动,对实验中心所开设的全部实验进行细致的了解,认真研究各个实验,优化实验操作和实验教学手段。通过对各个实验的合理设计,充分利用在实验中所得到的产物或是实验过程中大量生成的废弃物,将实验产物或废弃物进行提纯后用在其它实验教学项目上,不仅可以节约大量实验药品还能促进学生绿色化学理念的形成。
如在《橘皮中果胶的提取》实验中,由于使用了大量的乙醇,我们将乙醇废弃物进行回收,在进行蒸馏,将蒸馏后的乙醇用于酒精灯的使用,这样不仅可以节约实验的开销,而且也避免了大量的乙醇废液倒入下水对环境造成污染。在实验的过程中,多注意每个实验之间的联系,也就是实验药品的循环使用。我们不仅仅只关注对学生所开设的实验,还要认真了解学校老师所进行的科研工作,与教师科研相联系,将部分实验所得产品进行认真提纯后用于教师的科研工作,如在综合设计性实验中我们设计了《三氮唑的制备及检测》,该实验的产品可以为一些老师科研提供辅助配体,做到了药品试剂的优化处理。在实验操作技能训练中尽量用水或无毒、价廉的药品代替实验药品,采用微型实验,药品用量微量、半微量化实验代替原有实验,减少在实验中药品的使用量。
3加强现代化建设,构建实验教学网络平台
重视实验资源的网络化与信息化建设,构建实验教学的网络教学平台,为学生提供广阔的实验教学网上信息。网络课堂是现阶段教学改革非常重视的一个手段,我们将网络教学引入到实验教学中,通过制作模拟实验动画及实验演示录像等数字化实验教学资料,讲一些基础性实验和实验仪器的使用等部分通过网络教学进行展示,这样不仅可以节省大量的教学时间,而且由于可以加入一些动画效果,提高了学生的学习兴趣,也可以获得很好的教学效果,为培养学生自主获取新知识的能力、终身学习的能力、创新的能力提供了辅助的环境和条件。在网络上建起模拟实验室和模拟实习基地,形成功能强大的网络课堂。使学生无需下厂,在模拟实习基地既可以进行仿真实验,了解在化工厂中的一些具体操作。部分实验学生可以不用进行具体实验,观看老师在网络上提供的实验视频,观察实验现象。网络信息的提供既满足了学生对知识的需求,也减少了进行实验所带来的环境污染,对实现实验教学“绿色化”具有巨大贡献。
4结语
化学实验教学会带来大量的污染废弃物,学校要通过对实验教学内容的完善、实验教学手段的更新、实验废弃物妥善处理和实验教学网络化的建设防止对环境造成严重污染和危害。因此,加强高校实验室化学废弃物安全管理,提高高校所有人员的环保意识,构建绿色化学实验室,促进学校成为环境友好的研究型大学,具有十分重要的意义。
作者:罗亚楠 于丽颖 于晓洋 单位:吉林化工学院
绿色化学论文:绿色化学教育论文
1在理论教学过程中开展绿色化学的教育
首先,在理论教学中老师应以身作则,通过查阅文献、书籍,观看视频、纪录片等方式,培养自己的环保意识,加强绿色化学的教育,丰富自己的知识储备。在教学过程中结合专业的特点逐渐渗入绿色化学的知识,面对新知识学生们积极性会比较高,但缺乏耐心。所以需要老师认真、耐心的进行讲解,同时可以才有一些辅助教学方法,例如观看环保视频、举办环保讲座等,培养学生的学习积极性,逐渐培养学生的环保意识。其次,在条件允许的情况下,可以对教材进行改革,结合专业特点在新的教材中添加国内外在绿色化学方面的理论知识、研究进展和研究成果,以及先进案例。但是教材内容在一定时期内具有局限性,并不能及时展现当今的发展现状,这就需要老师们在授课过程中将的、完整的、及时的绿色化学发展情况补充完。
2改革实训教学,开展绿色化学的教育
2.1原料和试剂的绿色化
在实验过程中尽量使用绿色环保的试剂和原料。要求学生节约耗材,进行三废的环保的处理,杜绝有机溶剂和废液不经处理直接排入下水道。酸碱溶液应该中和后在丢弃,有机溶剂要做好回收,循环利用可以减少有机溶剂的消耗,废液的产生也会相应减少。尽量使用无毒、低毒的试剂,例如水,水是自然界中最丰富的溶剂,安全、经济、无毒、无污染,但是使用过程中应节约使用,例如冷凝水可以串联使用,循环使用。既可以降低成本,又增加实验的安全性,都充分体现绿色思想教育。
2.2实训项目的绿色化
在不影响正常教学的前提下,可以对实训项目进行改革。例如芦丁的提取方法有碱提酸沉法和水提法两种。碱提酸沉法利用芦丁具有酸碱两性的特点,水提法利用芦丁在热水和冷水中的溶解度差异。实验过程中,可以对学生进行分组,一组采取碱提酸沉,一组采用水提法。一方面能够减少酸碱溶液的使用,减少环境污染;另一方面能够提高学生的学习积极性,增加对实验原理的理解。
2.3实验仪器先进化
随着科学技术的发展,先进仪器的出现,为绿色化学提供了技术支持。在天然药物化学实训中,微波、超声等先进仪器陆续被使用。超声利用超声波的空化作用,提高提取效率,减少有机溶剂的使用,具有耗能低、污染小、辐射少等优点。
2.4多媒体仿真教学
多媒体仿真实验可以减少药物、试剂的使用,特别是一些毒性大、消耗大、污染大的实验,仿真实验可以很好地避免这些问题,安全环保。多媒体仿真实验是绿色化学教育中重要的手段,同时采用多媒体仿真实验可以引起学生学习兴趣。
3结论
绿色化学是人类可持续发展战略的重要组成部分,在高校教育中开展绿色化学的教育是非常必要的。作为高校教师,应该从自身做起,提高自身素质,培养自己的绿色化学观念,养成良好的环保意识。同时教书育人,在理论教学和实训教学中,采取合适的教学方法,融入绿色化学的教育,培养学生的环保理念。
作者:杨宇婷 单位:漯河医学高等专科学校药学系
绿色化学论文:高职绿色化学教育论文
1绿色化学的概念及重要性
绿色化学,又叫清洁化学、环境友好化学,其实质是让反应过程保持原子经济性,使整个反应过程无污染,反应物充分利用,达到提高反应转化率和经济效益的目的。这对于预防污染,治理污染,保护环境,节约能源有着极其重要的作用。我国提出建设环境友好型社会,走可持续发展的道路,这与绿色化学的本质不谋而合。大学生作为未来社会的接班人,就应该具有建设环境友好型社会,实现我国可持续发展道路的意识。因此,他们应该深刻理解绿色化学的理念,丰富绿色化学的知识,满足社会发展的需求,为服务于社会做准备。总而言之,在高职教育中普及绿色化学,融入绿色化学十分重要。
2在高职化学教育中融入绿色化学的方法探讨
随着绿色化学概念的深入人心,各大高校纷纷对推行绿色化学教育做出举措。但是由于绿色化学概念较为新颖,教学方式提出较晚,还有很多不足之处,下面就如何加强高职化学教育中绿色化学部分提出几点建议。
2.1提高教师重视程度
由于教师质量参差不齐,部分教师还未意识到绿色化学理念在化学教育中的重要性,更未关注绿色化学所独有的教学方式的变化。作为高校教师,面对化学教育上的重大改革,首先应端正态度,充分认识绿色化学对社会和环境的重要作用,积极的学习和了解有关绿色化学的相关知识,做到读书破万卷,讲课如有神的境界;其次,应宣传和推广绿色化学理念,提高自身专业技能,更新知识体系,将讲课内容向绿色化学方面过渡,及时向学生传达先进知识;第三,要培养学生的绿色化学意识,在此基础上才能强化授课效果,并使学生对绿色化学有了清晰的认识,从而再日后的学习中发挥主动性,积极拓展知识范围。
2.2编写绿色化学专用教材
教材是教学的基础,在教材中贯彻绿色化学理念,才能真正使其深入学生之心。教材的编写,首先应对传统化学的反应式进行优化,使其达到绿色化学的标准。例如接触法制硫酸一节中,硫铁矿燃烧后的残渣富含铁元素,可回收用于炼铁工业,废气中含有一定量的SO2,若直接排放会污染空气,此时将其通过石灰乳或氨水,便可得到生石膏或亚硫酸铵,成功消除了污染并生产了副产品。再比如,CuCl2制备中,涉及到消除溶液中铁和亚铁离子的问题,若是使用教材所述的NaClO去除,则会产生新的杂质,增加了CuCl2制备的难度。若是从绿色化学角度思考,可采用H2O2做氧化剂,还原产物为H2O,不会造成污染,而且其分解产物为O2和H2O,亦没有造成污染,因此是良好的氧化剂。再者,教材应对绿色化学有一个系统的讲解,以帮助学生了解该行业的作用,重要性及发展前景等。讲解除了基础的概念性质外,还应包括研究成果,作用原理,应用方面等。尤其是其保护环境,实现可持续发展道路的作用。
2.3优化实验教学方式
化学实验是化学教学中的重要组成部分,在试验中贯穿绿色化学理念,也是化学教育中融入绿色的有效途径。
2.3.1微型实验的开展
绿色化学倡导下,一种新的实验方式应运而生,这就是微型化学实验。这种实验可以通过改良实验方式,用更少反应原料、更小实验仪器、更短实验时间得到同样的实验结果,这样便能有效降低污染,减少能耗,节约资源。高职化学实验中不乏操作具有一定危险性,试剂具有一定污染性,药品具有一定毒性的实验,这时采用微型实验便是绿色化学的集中体现。例如2,4-二硝基苯肼与醛,酮进行反应时,可在井穴板上,用滴管取一至二滴进行反应,即可观察到明显现象;再比如做氯气取用实验时,用针管取用可有效防止氯气外泄,并很好地控制了用量,避免了对人体的损害和对环境的污染。
2.3.2利用多媒体开展实验
对于一些危险性强,安全性要求高,原料消耗巨大,对环境影响恶劣的实验,在实验室内进行污染大,浪费大,操作难,并且效果可能并不理想。这时,可以采用多媒体的方式来教学。使用教学软件可以模拟出实验现象,学生观察多媒体设备也更直观,更清晰,可以快速的得出结论,有效避免了浪费和污染,满足绿色化学的教学理念。
3结语
总而言之,通过改变教学观念,编写专用教材,优化实验教学等措施,就能给学生们灌输绿色化学的含义,在潜移默化中使他们理解、记忆并重视绿色化学的应用。我相信,通过以上措施,绿色化学便能在学生中有效的推广开来,在今后的国家建设事业中发挥举足轻重的作用。
作者:刘静 单位:襄阳职业技术学院
绿色化学论文:绿色化学理念化学教学论文
一、化学实验中应用绿色化学理念
化学是以实验为基础的课程.在化学实验教学中,要严格落实绿色理念,严格遵守规范要求.在实验课前,学生要认真学习操作规范,严格按照步骤要求进行化学实验的各项操作,控制废物的产生量,并对废水、废渣、废气做好回收和利用工作,避免污染周围环境.实验结束后,要引导学生将废弃液和剩余的固体药品倒入指定的容器内,提高学生的环保意识,对回收的废液进行处理之后再排放.还要做好仪器的清洗工作,并将仪器摆放到原来的位置,培养良好的实验卫生习惯,落实绿色化学理念.例如,在做“硫在氧气中燃烧”实验时,燃烧所生成的二氧化硫会带来污染,为避免污染问题发生,实验时应该严格控制硫的使用量,在瓶中事先放入少量碱溶液,实现吸收二氧化硫的目的,从而避免燃烧产生的二氧化硫对空气带来污染.另外,可以设计微型实验,尽量选用无毒无害的绿色实验材料,实验后利用中和、分解、深埋、回收等方式,对生成物进行严格处理,以保护好周围环境,避免带来环境污染问题.
二、课外活动中应用绿色化学理念
在初中化学教学中除了要培养学生的绿色理念,还要注重对绿色理念的应用,将其合理应用到课外活动中,让学生养成良好的习惯,更好地开展各种活动.合理组织课外活动,也能提高学生的知识应用能力.这是落实绿色化学理念的重要平台.教师可以组织兴趣学习小组,开展化学知识竞赛等活动,以所学的初中化学知识为基础,介绍生物系统的物质循环和能量流动等,学习人类活动与大气、水体、森林、植物之间的关系,学生通过学习之后更加明白环境保护的重要性.同时,学习环境保护、新能源利用、食品卫生保健等,提高学生的环保意识,让学生利用所学化学知识指导自己的实际行动.还可以采用课外宣传、讲座等形式,介绍人们所关注的环境问题,丰富学生这方面的知识,进一步提高学生的环保意识,将所学知识有效应用到日常生活之中,从而提高学习效率,同时提高初中学生的化学知识应用能力.
三、考试练习中应用绿色化学理念
在考试和练习过程中,适当增加绿色化学理念方面的内容,有意识地加强训练,指导学生的日常行动.在布置习题和练习时,要结合教学内容和课要求,精心设计习题,合理设置环境保护方面的练习,提高学生的环保意识.例如,在讲“水的组成”后,教师可以设置习题:水资源保护,节约用水的主要对策有哪些?在做“硫在氧气中的燃烧”实验时,为降低对周围环境的污染,可以采取哪些有效的环境保护对策?这些习题和练习与环境保护息息相关,也是培养学生环保意识的重要策略.通过这些习题和练习,能够培养学生的环保意识,使学生将绿色化学理念的相关理论熟记在自己脑海中,并落实到自己的实际行动中,在日常生活中积极采取相应对策,加强对周围环境的保护工作.
四、调查研究中应用绿色化学理念
通过调查研究,让学生关注身边的环境保护问题,提高知识应用能力,提高环保水平.因此,教师要组织学生开展调查研究活动.可以以农村饮水安全问题、沼气池建设、造纸厂排污等为题,让学生结合当地实际情况,撰写调研报告,分析存在的环境污染问题,并提出相应的改进和完善对策.例如,在进行农村饮水安全调查前,教师可以先列出以下问题:家乡水井坐落在什么地方?是否受到污染?应该采取哪些改进和完善对策?学生带着这些问题进行调查研究,分析饮水安全存在的问题,并提出改进对策.如,有些水井坐落在池塘边,农田旁,受到农药和化肥的污染.有些地方几百人共用一口井,没有井盖,垃圾、杂物等容易落入井中.通过这样的调查活动,让学生对农村饮水安全有更为的了解,培养学生观察社会、分析问题,解决问题的能力,有利于学生增强环保意识.
作者:赵晓茂单位:江苏如东县新光初级中学
绿色化学论文:绿色化学教学论文
一、绿色化学教育理念的意义
1.素质教育需要绿色化学教育理念当前社会推崇一种化学教育模式即绿色化学教育.通过绿色化学教育理念,引导学生关心社会热点问题,了解社会对化学的某些误解,相信化学有着美好的未来,增强学生学习化学知识的兴趣.绿色化学教育可以引导学生尊重大自然、热爱大自然,使学生成为未来社会中的绿色人才.
2.化学新课程中渗透绿色化学教育模式人类与大自然想要得到和谐,需要通过绿色化学理念去完成.绿色化学教育是一种全新的教育模式,虽然绿色化学对大部分从事化学工作的人来说是一种全新的概念,但是化学工作者在工作中的诸多方面已经做到了将绿色化学融入到实际操作中.在化学教学中,由于多方面的原因,绿色化学教育理念的渗透还不到位.
二、化学教学中渗透绿色化学教育理念
1.利用课堂教育渗透绿色化学理念化学教师需要心怀绿色化学理念是一种持续发展的理念,将绿色化学的内容贯穿到化学教育整个过程中,让学生认识到绿色化学对化学发展的重要意义以及绿色化学在未来发展中对社会的影响与作用.化学教师需要结合课本知识将绿色化学理念融入到整个教学过程中.例如,在讲“硫酸的工业制法”时,教师可以设计以下问题:工业生产过程中有哪几个主要的生产阶段?为什么要将硫铁矿粉碎?为什么要在沸腾炉旁安装“废热”锅炉?为什么要在接触室中央安装热交换器?为什么要用98.3%的硫酸吸收SO3?为什么要将SO2和O2循环使用?通过让学生解决问题的方式,渗透绿色化学倡导的“较大限度地利用原料、能源,尽可能减少污染物的排放”的理念.又如,在讲“烯烃的加成反应”时,教师应让学生明白“原子经济性”的重要性;在讲“烯烃的聚合反应”时,教师应让学生了解聚乙烯、聚氯乙烯等塑料引起的“白色污染”和给环境造成的压力,提倡使用纸包装或可降解塑料包装.
2.通过化学习题渗透绿色化学理念社会的绿色可持续发展建立在化学教学的过程中,教师要引导学生加强绿色化学意识.选择绿色化学习题,让学生通过解题,逐渐产生绿色意识.例如,这样一个题目:甲、乙、丙三个学生设计制备Cu(NO3)2的实验方案.甲:Cu与稀HNO3反应;乙:Cu与浓HNO3反应;丙:Cu先在空气中灼烧生成CuO,再跟HNO3反应.试评价三个实验方案的优劣.该题就是需要学生从原子利用率高、副产品对环境污染小、试剂用量少的角度评价实验方案的优劣.
3.将绿色化学理念渗透到生活中化学是一门应用性和实践性较强的科学,化学知识已经大面积渗透到社会生活以及个人生活当中,化学变化、化学物质以及化学现象相当贴近生活.因此,绿色化学理念的重要思想需要融入到生活和社会中.在教学中,化学教师应该从日常生活着手,通过身边的事例引导学生学习并运用绿色化学理念.
4.宣传绿色化学理念组织学生在校外开展绿色化学理念的宣传活动,在市区环保局或小区内义务做宣传,尽量将宣传材料分发给市民,创办知识咨询处.在宣传活动中主要针对可持续发展、清洁生产、人与大自然、环境、绿色标志等进行宣传.在咨询过程中,通过案例分析,采用绿色化学理念与技术,将社会与大自然联系起来,在人文与化学科学之间搭建桥梁,让学生和居民认识到社会与化学、经济与化学、环境与化学之间的关系,改变传统思维方式,以科学为基础分析社会中的问题.通过学生和教师对绿色化学理念的掌握,让居民改变对化学工业的误解,对化学工业产生新的认知,对化学产生浓厚的兴趣.在日常生活中用绿色化学的手段可以间接地帮助解决化学与大自然产生的污染.
作者:洪丹玉单位:江苏金坛市金沙高级中学
绿色化学论文:实验绿色化教学有机化学论文
1.绿色化学概念的提出与有机化学实验的污染现状
伴随着工业科学技术的日益发展,环境污染已成为人类生活中不可忽视的重要问题之一。据统计,目前传统化学产业每年制造的有害废物已达3—4亿吨,一些重金属及其化合物酚类和氰类污染造成的鱼贝类中毒,一氧化二氮和甲烷等温室气体造成的全球气温升高等现象层出不穷,严重威胁着人类生存环境的清洁健康,于是“绿色化学”的概念应运而生并伴随着环保观念的流行而渐入人心。“绿色化学”,其核心内容为提高对原料的有效利用,尽量消除和避免使用有毒和危险试剂,并争取将反应物的原子全部转化为期望的最终产物。在高校化学教学过程中,有机实验是基础课程中不能忽略的重要一环,但是因开设相关实验的高校多、项目繁杂,且存在药品浪费严重,甚至随意处理废气废液等现象,难免聚沙成塔累积效应,无形中给实验室及外部环境带来负面影响。因此,我们应该采取有效手段加以预防和解决,将有机化学实验的绿色化作为一个崭新的课题加以探讨研究。
2.实现有机化学实验“绿色化“教学目标的若干措施
2.1绿色化学意识的树立与培养若想树立学生的绿色化学意识要求教师能够率先把握环保低碳理念,并积极实施环境无害化学实验管理模式。为此,应首先将绿色化学的相关概念及原则融入到课堂管理中,并进行科学指导。例如,在课前预习阶段积极引导学生以查找资料的方式初步了解相关实验试剂的毒性及其对环境产生的损害和影响,并鼓励学生不拘泥于教材,通过改良步骤或运用技术手段减少对生态环境有害的原料、催化剂的使用,并有针对性地降低有害副产物的产生和排放。再如,应密切关注实验整体的进行情况,及时纠正一些因意识疏忽而造成的装置安装问题,阻止因其导致的仪器损害或有毒物质泄漏现象的出现。通过教学过程,潜移默化地影响学生,使之在观念上重视化学实验绿色化,在学习中掌握更新实现绿色化学目标的方法途径。另外,可在教学过程中将能否贯彻绿色化学意识、积极实施对环境友好举措作为考核项目之一,杜绝学生在实验过程中不慎造成的药品浪费、随意丢弃废物等现象的发生。
2.2实验试剂的选用与教学内容的革新完善在有机化学实验中,难免使用一些易燃易爆、有毒或有腐蚀性的原料,这些试剂不但用量大,而且存在危险和污染,如果能勇于突破定性思维和教材,在保障实现原有教学目标的同时,有针对性地选取低碳无害试剂,也能起到推广“绿色化学”的目的。比如在原料与催化剂的革新方向上,可用无毒高效原料代替有毒原料,用新型催化剂取代腐蚀性严重的催化剂。在此试举两例:在利用硝酸氧化环己醇和环己酮制备1.6—己二酸的实验中,传统教科书一般选用高锰酸钾作为氧化剂。高锰酸钾具有放热强烈、有毒等不良特性,并不符合低碳环保标准,但若改用过氧化氢做氧化剂,则副产物是水,其污染程度不会随反应的进行而增加,部分实现了绿色化学目标的达成。又如,在乙酸正丁酯制备过程中,将具有腐蚀性、易产生碳化异构化等副反应的催化剂浓硫酸,改为固体催化剂一水合硫酸氢钠,不但能够降低实验过程中“三废”的生成量,还能将产品率由70%提高到90%,起到了事半功倍的效果。另外,可选用学生熟悉的天然食品代替有机药物完成教学任务,如在利用茶叶提取咖啡因的过程中使学生掌握索氏提取器的用法;采用橘皮改良过去使用的苯甲醛完成水蒸气蒸馏实验,而蒸馏得到的柠檬烯又具有光学活性,可将其进一步用作测定旋光度的原料。在教学设计环节,应使实验内容及实施方式趋向低碳环保。内容低碳化主要反映在合成路线的设计上,可用综合性较强、合成路线较复杂的实验代替目的过于单一的项目。如仅选取溴乙烷的制备这一个实验,就能够学习吸收有害气体、蒸馏、分液、萃取、干燥等重要方法,可大大降低实验项目无意义的重复性。另外,可适时设计一些具有连续性的实验,使回收到的产物作为反应物而被重新利用。如在甲基橙的制备实验中得到的产物可作为重结晶实验的主要试剂而被循环使用,将制备好的乙酰水杨酸用于阿司匹林原料药的检验等。这样设计的优势还在于,因前一产品质量的优劣将影响后续实验的进行,可提高学生对结果真实性与性的感悟,通过连续的实验过程,培养其环保节约意识。实施方式的低碳化主要在剂量的半微量或微量化过程中得以体现。将一些污染较严重实验的规模进行相应的缩小处理,是运用预防化学污染的新方法新技术对常量实验进行改革的必经之路。例如在茶叶提取咖啡因的实验中,将乙醇用量从150ml降低至70ml即能提取到产物咖啡因,再如环己酮的制备及苯乙酮的制备实验中,可将有害原料环己醇和乙酸酐用量减少到原量的1/5,除提高实验绿色化外又能有效地提高产率。由此可见,微量实验值得推广的原因在于节约能源减少污染,降低有机实验的危险性,同时减少了因处理“三废”带来的压力。除此而外,微量及半微量实验的规模更接近于科研现状,它的安全性和低成本大大促进了开放式实验教学项目的开出率,提升了学生的动手能力和胆大心细的实验态度,因此,在教学过程中采取常量和微量实验交替配合的模式,将更有利于化学实验绿色化目标的实现。
2.3合理进行三废处理在有机化学实验中,若不将“三废”进行合理有效的处理而直接排放,将会对环境和人体产生一定的污染和伤害。因此在实验过程中应结合以下几点有效提高实验室中对“三废”的处理效率:
(1)废气的处理:实验中应合理使用通风橱,并在尾气排出装置处安装气体净化装置。对于在实验进行过程中产生的有害气体应用专门的吸收装置进行吸收。
(2)废液的处理:可将废液分类为酸碱及有机试剂进行分别处理。酸碱可混溶中和并调节pH值在6.5—8.5之间,并用水将其稀释后排放;对于乙醇、乙酸乙酯等有机试剂,可在积攒到一定体积后进行重蒸提纯,并作为反应物应用于后续的实验中。对于一些在学校条件内无能力进行处理的废产品,切不可直接将其倒入下水道或排放到大气中,应定期送到专门地点进行生化处理。
(3)废渣的处理:有机实验所产生的废渣一般为有毒易燃易爆的固体,应统一回收并将其埋于地下固定地点。尤其需要注意的是特殊但常用试剂的处理方式,如在破损温度计洒落的微小汞珠上撒上硫粉,使其合成毒性较小的硫化汞,减少环境损害等。
2.4将节约意识与绿色化学观念相结合建设节约型社会是赢得国际竞争优势的重要战略之一,作为未来化工行业的主流人才,我们有必要在化学实验的学习过程中重视资源意识和节约意识的养成。除去精简实验项目,控制原料使用量外,也要注意水电的使用,从小处做起,才能将此观念深植于学生的头脑之中。比如在蒸馏回流等步骤中,冷凝装置一组组相连的搭建方法即可大大降低自来水的用量。
2.5科学技术的引入与完善科学技术的不断发展为实验室实现绿色低碳目标提供了技术支持和保障,在教学过程中适当引用微波技术、多媒体技术已成为实践教学的大势所趋。
(1)微波技术。微波作为一种新能源,可用于多种化学实验之中,已成为一种加速有机反应的经典技术。它具有极大提高有机反应时间,使受热体系升温均匀、控制方便、产率高和产品易于纯化等特点。如在合成肉桂酸的实验中,将苯甲醛等反应物的加热时间由回流1.5小时缩短为微波辐射条件下的20分钟,在此条件下可降低副产物产量,随之而来的分离提纯步骤减少,基本实现了“零排放”目的。据目前研究表明,利用微波技术的化学反应,可减少甚至不用溶剂,对环境污染极低。酯化反应、重排反应、偶联反应、酯交换反应及有机金属反应均可利用微波技术实现反应速度的较大化。
(2)多媒体技术。采用多媒体技术模拟实验进程是“绿色化学”理念下值得重视和使用的科学技术之一。在有机教学中,存在一些污染严重却又不得不要求学生掌握的实验项目,此时借助于计算机技术呈现真实完整的反应过程,可以弥补因实验条件不足带来的负面影响。学生也可学会在接受传统课堂教学的方式外,充分利用网络资源,展开多方位学习,有利于其自主性及创新意识的提高。
3.结语
绿色化学因其符合对环境友好的目标,将会被越来越多的人们所重视,可以说,它是工业及实验室化学发展的必由之路。面对新世纪日益严峻的环境恶化现状,高校教学部门不但要提高教师素质与环保意识,调整课程设置,优化课程体系,设计安排更多污染小、废弃物低排放的低碳化学实验,还要从思想意识上让学生接受绿色化学观念,理解并掌握绿色化学的精髓,更要培养其对科学方法及前沿技术的操作及创新能力。
作者:戴鸣辉单位:长春工业大学人文信息学院
绿色化学论文:绿色节能化学工程论文
1.绿色化学工程工艺的开发
传统化学工程使用处理工艺对有毒污染物的处理滞后性较强,通常是在污染物产生之后再另外做针对性处理,不仅增加了处理成本,且治标不治本。比如传统工艺烟气除尘,虽然净化了气体,但是污染物直接转化为废渣废水,还需要另一道工序做清洁处理,无疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。绿色化学工艺的介入,可以直接在生产或排放阶段就完成清洁使命,通过化学反应达到预防、控制和消毒污染的目的。
化学原料是化学工程的源头,原料决定了生产流程和工艺的选择,绿色工艺的介入可以从源头上改变原料生产带来的各类化学污染,同时绿色工艺与化学工程的结合还可高效利用各类自然资源,实现深度开发利用,兼顾无污染、节能、环保的生产方式必然会掀起一轮新的工业革命。绿色原料的典型开发应用比如甘蔗渣、稻草、麦秆以及木屑、树枝、芦苇等可加工成为酮类、酸类与醇类化学品。
在化学反应中使用选择性高的试剂也是绿色工艺应用的一个途径。以石油化工为例,生产过程中烃类选择性氧化反应较为普遍,作为一种强方热性反应,具有生成物不稳定、易进一步氧化等特征,所以,催化反应中此反应并非选择,生成物的不稳定也不利于提取最终产物,所以,为改善这种情况,使用选择性高的试剂是途径。如此一来,不仅可以降低成本,节约资源,还能够降低分离产品的难度提升纯度,无疑实现了提升效益和减少污染的双赢,所以,绿色化学工程在这方面的研究实践也非常热门。随着越来越多的化学反应被应用到工业生产中,催化剂对提升反应速率效果显著,所以目前化学工艺领域积极研究无毒无害的高效催化剂成为主流发展方向不一,不仅有利于工业的发展,对于推动化学分子深入研究也有助益,分子筛催化剂和烷基化固相催化剂就是其中较为典型的代表。
2.绿色化学工程工艺应用
分析绿色化学工艺是实现节能减排的重要途径,对绿色工艺的重视与开发也彰显了当前世界范围内节能减排的重要性。长达两百余年的工业化路程,使得人类活动对自然资源环境的危害越来越大,尤其中国作为当前世界较大的工业国,“三废”问题十分突出,PM2.5问题也成为了悬在人们头上的一把利剑,将资源枯竭、环境污染、生态失衡、人口问题等推到了台前更加显著的位置。大型化工企业作为与人们生存发展息息相关的企业,石油化工与煤炭除去提供能源之外,还提供多种衍生化工产品为人们衣食住行服务,生产过程中产生的废水废渣废气、消耗的大量原材料都警示着当前必须积极发展绿色化工工艺,以达到节能减排、实现可持续发展的目的。就目前而言,节能减排的实现途径主要以下几种:研发新科技、新工艺全过程控制污染;利用先进清洁工艺从源头控制污染;利用技术和工艺创新打造可循环绿色生态产业链;发展循环经济等。绿色化学工程与工艺作为节能减排目标得以实现的重要保障,广泛应用于多个领域,就目前来说,主要以三种表现为主,分别是清洁生产技术、生物技术的应用及生产环境友好型产品。
绿色化学工程与工艺使用生物技术服务可再生能源的合成,像有机化合物原料的应用经历了从动植物到石油煤炭的发展过程,现如今已经开始广泛应用各类再合成的有机化合物。在绿色化工中,所使用的催化剂多以工业酶和自然界中存在的酶,酶与其他化学催化剂相比,具有反应条件温和、生成物优良、污染少等优势,对于当前化工领域而言,生物酶的利用和研发就成为了绿色化工的重要发展方向。像丙烯酰胺的制备,最早使用丙烯晴,在环城生物酶催化后,不仅能耗与成本大幅度减低,且反应无副产物,对工业生产而言有多重积极意义。
除此之外,绿色化工工艺还广泛应用于生产环境友好型产品领域,生活中有众多具体应用实例。比如空调制冷多使用氟利昂,会造成臭氧层空洞、紫外线增多、温度升高,目前正积极寻求替代品且朝着低能耗方向发展,无磷洗衣粉减少对河流水域污染和人体健康的危害,可降解塑造制品对土地、水源危害都将进一步减轻,清洁汽油的使用可对大气污染降低,以上种种尝试都说明了在生产环境友好型产品领域,绿色化工工艺所发挥的积极作用。尤其是近年来无污染汽油的研发与应用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不仅经济环保,发展前景好,且制备生产对自然资源的消耗、对环境的危害都不断降低,证实了绿色工程化工应用的优越性。
3.总结
综上所述,绿色工程化工作为建设资源节约型社会、实现可持续发展目标的关键,对生产生活益处多多,应当积极鼓励绿色化工介入工农业生产,以贯彻节能减排目标。
作者:田胜龙单位:江汉大学化学与环境工程学院
绿色化学论文:绿色化学工程论文
一、绿色化学工程与工艺的开发
(一)提高化学反应的选择性在化学工程的物质反应中,化学反应作为必不可少的重要组成部分存在。所有化学原料的转化均是需要化学反应才能得以实现。在化工生产过程中,合理选择有效的化学反应形式可有效促进化学工程生产效率及质量得到提高[2]。对化学反应产生影响的因素有很多种,反应原料、环境、时间、特点等均会对化学反应产生不同程度的影响。在化学生产过程中应用最为普遍的反应形式为氧化反应。在氧化反应过程中会有大量的热产生,所有化学原料均会在热的催化作用下发生变质,因此会大大降低化学品的生产质量。在绿色化学工程中,应用新型的反应形式,这种新型反应形式为烃类氧化反应。这种反应形式的应用不仅可促进催化物反应催化能力得到提高,同时还可有效促进生产物同分异构反应时间增加。
(二)使用无毒无害催化原料随着化学工业发展速度的不断加快,将化学反应合理的应用于化工生产过程中已经成为促进工业可持续发展的重要前提之一。在化学反应过程中均离不开催化剂的使用。将催化剂应用于化学反应过程中,可有效加快反应速度,缩短法宁时间。所以,在化工生产过程中使用无毒无害的催化原料成为推动绿色化学工程与工艺不断深入发展的重要前提条件之一。目前,我国相关部门已经高度重视对催化原料的选择及应用进行深入研究。越来越多的催化剂得到开发和研制,化学反应过程中使用的催化原料不断得到改善,分子筛除催化剂等优良催化原料在化工生产过程中的应用越来越广泛。无毒无害催化原料的应用可有效提高化学反应效率,降低能源消耗量,同时也可减少环境污染。
二、绿色化学工程与工艺对化学工业节能产生的促进作用
目前,在各工业产业的生产过程中均已广泛应用到绿色化学工程与工艺。该工程中具有的应用性能不仅可有效改善化工产业发展过程中存在的资源浪费和环境污染问题,同时还可有效促进化工生产的结构不断得到优化。绿色化学工程与工艺在化工产业中的应用主要表现在如下几点。
(一)清洁生产技术的应用清洁生产技术是一种具有较高价值的绿色技术,该种技术主要是通过对化工原料进行无害、无毒、无废处理,实现原料利用率得到提高,进而促进化学工程的生产质量得到提高。在清洁技术中,应用最为普遍的技术分别为脱硝和脱硫两种技术。应用该两种技术对存在较为严重的污染的化学废物、生活垃圾等进行绿色处理,经过相关技术的处理后,生活垃圾可有效转化为沼气。应用自然发电技术来代替传统发电技术。太阳能、风能的开发和应用是清洁生产技术飞速发展的重要标志。在生物工程中合理应用清洁生产技术,可有效促进细胞及基因工程的发展效果得到显著提高。在辐射加工中应用清洁生产技术,可促进催化剂的作用得到显著提高。
(二)与生物技术相互结合的应用在生物技术领域中,其技术范畴具体包含细胞、微生物、基因、酶等多种技术。其在各化工生产中的应用主要包含有生物化工合化学仿生学两个方面的内容。在生物体内,生物酶作为催化剂存在,其具有显著的专一性和高效性,在生物合成的每个过程中均无法脱离酶的作用。在绿色化学工程与工艺中对生物技术进行合理应用,通过相关技术处理,可使再生资源转化为相应的化学品。早期所应用的有机化合物原料大部分是直接源自动物和植物,后来才逐渐发展为将煤炭、石油作为原材料使用。在绿色化学工程与工艺中,通常情况下均是应用工业酶或存在于自然界中的酶作为催化剂。将酶与通常应用的化学催化剂进行比较,酶在应用过程中的优点主要表现为无污染、产物性质好、反应条件温和等。例如通常情况下均是应用丙烯腈进行丙烯酰胺制备,当使用酶作为催化剂后,能耗消耗量大大降低,反应具有彻底性,并且在反应过程中无任何副产物产生。
(三)生产环境友好型产品绿色化学工程与工艺的主要发展目的之一即为为社会生产处环境友好型产品,如清洁汽油、磷洗衣粉等无毒无害产品。通过绿色化学工程可以生产出与社会、自然环境发展相符合的友好型产品。绿色化学工程生产的出现在很大程度上起到了保护环境的作用。在社会生产、生活中,人们的购买的产品均为绿色产品,不仅有效保障了人们身体健康,同时也可促进社会健康、和谐发展。因此,在化工生产过程中,如能够促进绿色化学工程与工艺对的优势得到充分发挥,可有效降低生态环境的染污,促进国家自然环境和社会经济得到可持续发展,对国家的长远发展及社会的进步具有重要意义。
三、结束语
在绿色化学工程与工艺中,应用无毒、无害的物质作为原材料,使用节能减排的生产工艺,应用清洁生产的技术,可有效降低化学工业生产过程中能源消耗,减轻生态环境污染,促进人与社会和谐发展、产品与生态互补得以实现。因此,对绿色化学工程与工艺进行开发和研究是对当代化学工业的发展产生严重影响的主要因素之一,是促进化学工业可持续发展的重要前提条件。
作者:李世英单位:内蒙古蒙西建设集团有限公司钢结构分公司
绿色化学论文:绿色化学教学下的化学实验论文
一、转变观念,将绿色化学的理念引入化学实验教学
化学是一门实践性很强的学科,化学实验教学又是化学教学过程中的重要环节,实验教学对学生科学思维、动手能力、创新意识的培养起着重要的作用。但绝大多数化学实验不可避免地对环境造成了污染。[4]以大学无机化学实验教学为例,使用到的化学药品有100多种。其中不乏各种毒性较大的物质:如钡盐、铅盐、镉盐、铬盐等各种金属盐类;硫化氢、氯气、二氧化氮、二氧化硫等有刺激性或有毒气体;四氯化碳、乙醚、丙酮等各种有机溶剂。[5]因此,对传统化学实验进行绿色化改革,推行绿色化学实验乃大势所趋。绿色化学实验是以绿色化学为指导思想,用预防化学污染的新思想和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法。它的具体内涵体现在使用化学品遵循的“5R”原则上:[6-9]1.Reduction—减量(减少试剂用量,提高转化率,可减少“三废”排放量);2.Reuse—重复使用(催化剂、载体等,应有重复使用的设计,可降低成本、减少废弃物);3.Recycling—回收使用(回收未反应的原料、副产物、催化剂、稳定剂等非反应试剂);4.Regeneration—再生利用(变废为宝,是节省资源,减少污染的有效途径);5.Rejection一拒用(拒绝使用无法回收、无法替代的毒副作用、污染作用明显的原料,是杜绝污染的最根本方法)。具体来说,就是化学试剂、化学反应、途径、产物、剂量等等的绿色化。
二、改革教学内容和手段,将绿色化学的理念
渗透入实验过程作为高校化学教师,应不断地改进实验教材和教学内容,将绿色化学的理念融入到化学实验教学中,培养具有绿色化学意识的化学人才,实现化学实验的绿色化。主要的改进手段有以下几点。
(一)反应试剂绿色化
不管是无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验还是物理化学实验,都多多少少要使用到有毒有害的反应试剂。反应试剂的调整对实验绿色化进程意义重大。如无机元素化学实验中将鉴定Br-、I-时使用的氯水改为双氧水,既可以省去制备氯气的烦琐操作,避免氯气、氯水对环境及健康造成的不良影响,又可以让学生灵活运用学过的知识。[10]有机化学实验中“苯乙酮的制备”要用大量苯,此实验可用生理毒性比苯小得多的甲苯代替”;[11]传统的“己二酸的制备”实验,现有有机化学实验教材是以环己醇为原料、用硝酸作为氧化剂的传统工艺,硝酸是危险、有强腐蚀性的物质,副产的NO会破坏臭氧层,而且该反应为强放热反应,极易飞速升温而失控。“己二酸的制备”可以采用绿色合成工艺,即以环己烯为原料,以H2O2为氧化剂合成己二酸,该工艺以绿色氧化剂H2O2代替HNO3,反应条件温和,易于控制。[12]
(二)常量实验微量化、半微量化
尽管很多实验经过改进以后,所用原料毒性很小或基本无毒,但排放量大了仍会造成污染。应此,实验的微量化和半微量化不仅是减少试剂用量的简单问题,也是走绿色化学之路的必然选择。自从20世纪80年代美国科学家在基础有机化学的微型制备实验研究中取得成功后,微型化学实验的探究与应用就成为一种趋势。微型化学实验是以尽可能少的反应物质来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然其试剂用量一般只是常规实验用量的1/10乃至更少,但其效果却可以达到、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。采用微型化学实验技术,可以大大减少试剂用量、缩短实验时间、降低环境污染,也有利于强化学生的动手操作能力,培养学生的创新思维和环保意识。[5]如在无机性质实验中,对不用加热和不需要沉淀分离的实验,改在点滴板上进行,试剂用量可减低到原来的1/2~1/5。有机实验中的如乙酸乙酯的制备、从茶叶中提取咖啡因等实验改成半微量实验后产品产率和质量仍能得到一定保障。[11]
(三)实验模式循环化
传统实验是“原料—产物—废弃物”的单向线性系统,特征是原料的高消耗性以及产物对人和环境的高污染性,随着资源的短缺甚至枯竭,人类生存环境的不断恶化,这种传统实验模式正在受到前所未有的挑战,人们越来越清楚地认识到它的种种缺陷和不足。“循环实验”的根本在于“循环”两字———充分利用实验产物,绿色化处理实验废物。循环实验模式一般有两种:[13]1.原料—产物(原料)—产物(无毒、低毒废物);例如:乙酰水杨酸的制备~提纯—含量分析(酸碱滴定法)。本实验的反应物为乙酸酐和水杨酸,常温条件下生成乙酰水杨酸,在下一轮乙酰水杨酸的提纯及含量测定实验中作为样品使用。2.原料—产物(原料)—产物—原料。例如:以配位连续滴定法测定混合液中的Bi3+和Pb2+离子,是分析化学实验教学中的一个重要实验内容。按照传统的试验方法,供学生测定的混合试液几乎都是由分析纯的硝酸盐试剂配制而成。以前在学生完成分析实验之后,含有Bi3+和Pb2+废液也就随下水管排掉。这些废液如不回收,既污染环境又浪费资源。在该实验过程中,如以硫化钠为沉淀剂处理含Bi3+和Pb2+的废液,则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,并通过硝酸用量的控制,使再生后试液的酸度恰为滴定所需的pH值,这样就可供学生在实验中反复使用。[14]
(四)实验技术(仪器)更合理化
在物理化学实验中,U型管水银压力计和贝克曼温度计使用频率曾经很高。但这两种仪表都含有汞,容易造成实验室汞污染。可将U型管水银压力计改换为压力传感器,不仅能达到无汞的目的,而且还使压力测量读数更准、更快;传统的贝克曼温度计也可换为“SWC-Ⅱ型数字贝克曼温度计”,既省时又安全,效果也很好。[15]而在有机化学实验中,微波辐射法的运用也为实验绿色化开辟了一条新的道路。与常规加热法相比,微波辐射促进合成方法可以显著地节能,提高反应速率,缩短反应时间,减少污染,且能实现一些常规方法难以实现的反应。微型实验、小量一半微量实验可以据以有选择地改造为微波化学实验。微波化学反应直接或间接地减少了环境污染。作为一种新技术,应大力研究和推广,使之形成新的实验体系。[5,16]
(五)计算机和多媒体技术帮助实现实验绿色化[2,4,13,17]
利用计算机多媒体技术对化学实验进行辅助教学是近年来新兴起来的一种实验教学手段。化学实验属于消耗性实验,常规的、传统的化学实验不可避免地会消耗许多药品和大量的水资源。计算机辅助教学模拟化学实验(仿真实验)是一种化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”的特殊实验方式,特别适合于演示实验。我们利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真,用文字、声音、图像、动画的效果,让学生在计算机屏幕上所做实验达到身临其境的感受,如在直观的情景中“实验”。如醚的过氧化物爆炸、有毒溶剂的燃烧、砷化物的相互转化、胶体的电泳、硫化氢的性质与制取等。学生可以反复地操作练习,重现实验内容和实验现象,观察实验的现象变化。实验软件本身就带有较高的趣味性和游戏性,既可以大大提高学生对实验课的学习兴趣,充分调动学生的积极性和主动性,又可以减少环境污染和实验危险。
三、培养学生环保意识,妥善处理实验室“三废”[18,19]
在实验教学中,教师必须适时灌输绿色化学思想,让学生充分理解和接纳绿色化学知识;教导学生依据“5R”原则来考虑和解决化学实验中出现的污染问题,做到实验药品的减量化、循环或回收再利用,选择污染少、装置简单、产物易分离、安全性高的实验方法,在无法避免使用或产生有毒有害物质时,必须采取有效的保护和消害处理措施;引导学生观察和认识生活、生产中的绿色化学现象,巩固和加深绿色化学知识。同时,实验室要积极创造条件,对实验后的“三废”进行无害化处理。如无机实验室首先要对废液收集桶中的各种酸碱和金属溶液进行预处理,有针对性地加入一些中和剂和沉淀剂。预处理后的废液可通过专用管道排到指定处作无害化处理。有机实验室更应对各种废液分类收集后处理。玻璃废渣、废瓶、或有毒废渣集中存放后可由学校统一收集处理。实验室内应装有通风橱、排风机等,有条件的还可安装正压送风系统。正压送风系统采用从天花板送风口压入新鲜空气,可以把实验室中的烟雾从门、窗或是实验室墙角专用的出风口中压出,能更有效的处理实验过程中产生的烟雾。
作者:殷馨王海文工作单位:华东理工大学化学与分子工程学院化学实验教学中心
绿色化学论文:构建绿色实验课堂的高中化学论文
一、严格规范实验操作
化学实验是一门高度严谨的科学活动,在实验过程中,任何一个微小的差错,轻则造成污染加大,重则会发生安全事故。因此,说到绿色化学实验的开展,首先要从最基础的实验操作技能入手。在化学实验中,教师要教给学生规范的操作方式,从实验前药品、实验器具的检查,到实验装置的安装、药品的称量、试剂的取用,再到的实验废弃物的处理,每一个环节都要严格按照实验操作守则的规定,这样既可以节约不必要的药品、试剂、能源的耗费,又能够在实验过程中减少污染物的排放。例如,在开始前,要认真检查制备气体装置的密闭性是否合格,以避免在实验操作中由于气体泄漏而造成的污染和对人体的危害;在实验过程中,需要闻气体的时候,不能太用力去吸气;选择容器的时候,不能选择敞开的容器口等等。这样,在实验中的每个环节都按规操作,就可以较大限度的减少安全事故的发生,确保把污染可能降到低。
二、尽量选择对环境污染小的反应物
在发生化学反应的过程中,释放一些污染环境的物质有时不可避免,这个时候,我们只能采取“两害取其轻”的方式,尽量选择一些对环境污染比较小的反应物。例如,氯气的制取实验,按照传统的方式,氯气产生的量很大,即使教师用装置把氯气收集起来,但最终还是会释放出去,难以从根本上解决问题。有没有什么方法能够让污染量尽量减少一些呢?如今,很多教师尝试着用医用高锰酸钾片,也就是我们常说的PP片与浓盐酸发生反应来制取氯气,由于PP片的密度很高,即使浸泡几个小时以后,PP片也不会溶解,这样作为固体的PP片与浓盐酸发生反应的接触面要远远小于液体与液体的接触面,从而导致反应的强度要明显减弱,而产生的氯气量也会大大减小,使得实验过程变得相对来说更加环保。由此可见,选择恰当的反应物,是实现绿色实验的有效手段。
三、积极推广微型实验
微型实验在世界上一些发达国家的发展已经比较成熟了,而在我国,微型实验还处于一个起步阶段。所谓微型实验,不仅是在化学实验中简单的减少试剂、药品的用量,而是包括微量药品、微型实验仪器在内的一系列微型化条件下开展的实验活动。在微型条件下,运用远远低于常规用量的药品开展化学实验,不仅可以降低实验成本,同时,反应生成物的量也会大大减小,这样自然提升了实验的绿色性。当然,与常规实验相比,微型实验的反应现象往往不够明显,这就给学生的实验观察带来了一定的难度。为了解决这个问题,教师可以利用投影仪等工具对实验现象进行放大处理,这样就可以解决实验可观性的问题了。
四、努力在实验中做到废物利用
循环利用是环保理念中一个十分重要的方法和理念。在化学实验中,除了想办法减少污染物的排放,努力做到废物的循环利用也是实现绿色课堂的一个重要途径。例如,在银镜反应中生成的银,通过Ag和稀HNO3进行加热反应可以得到AgNO3,这样就可以用于下一次的实验。除此以外,在我们身边,随处可见的一些废旧物品,经过简单的加工改造,也可以变成化学实验器具,例如,我们可以用一次性针筒来替代量筒,也可以用随处可见的塑料吸管来代替移液管等,利用这些废旧物品自制实验仪器,不仅体现了环保思维,同时,这种随处可见、随处可用的自制仪器还可以增加实验的机会和实验的便利性,并且学生在自制仪器的过程中,还能培养一定的动手实践能力,可以说,是一个一举多得的有效之举。
五、妥善处理实验废弃物
化学实验本身的性质就决定了无论采用什么手段,一些实验都会不可避免的产生一定的污染,这时候,如何妥善地处理这些实验废弃物就显得格外重要了。教师在开展实验教学的时候,一定要让学生养成正确处理实验废弃物的习惯和能力。在对实验废液进行处理的时候,一定要让学生按照要求把废液倒入专门的废酸槽或者废碱槽,对于一些不能直接排放的废液,可以采取一定的手段进行处理,如搁置一段时间,或者进行一些化学反应处理,然后再进行排放。对于实验废气,在实验过程中要注意对尾气的收集,在实验结束后再对尾气进行吸收或者回收。绿色化学是人类与自然和谐相处的化学科学,是未来化学学科乃至人类本身可持续发展的必然要求。因此,努力减少化学实验污染,推进化学实验的绿色化设计是我们每个化学教师都应当重视的问题。作为教师,我们要努力把绿色化学理念自始至终地贯彻于化学实验教学的各个环节,让学生在化学课堂上养成环保意识,形成环保能力。
作者:郭德明单位:江苏省扬州市邗江区瓜洲中学