時間:2023-07-11 16:20:11
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇綠色化學與工程范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
在我們以前普通的化學反應來看,對于反應后的副產物的處理是相當困難的,并且如果想處理,其治理成本是相當的高,所以以前那種普通的反應無法從根本上剔除化學工業中所帶來的一系列危害。而我們所提到的綠色化學工程,就從根本上解決了上述問題。
1.1選擇有益材料對于化學反應來說,最重要的還是選料的環節,它的好與壞直接影響著化學反應是否友好是否有益。有效的防范,以達到在過程以及結果的一種良性局面。
1.2采用高效高選擇性的反應原料對于化學工業來說,化學反應是決定化學工業生產過程中生產成本和生產難度、充分利用化學資源等各方面的重要性因素。可以降低工業生產的成本,而且能夠提高產物純度,減少無效反應產物的排放,節約化學資源,在化學工業中,有機物的反應復雜,研究機制不確定,所以選擇合適的反應原料,不斷提高工業技術是對化學工業的發展有著重要的意義。
1.3使用綠色無公害的反應催化劑催化劑作為化學反應中能改變反應速率的的物質,在化學工業中應用廣泛,綠色化學就是研究生產高效高質量的化學反應,不產生任何有害物質,無效產物可以做到循環利用,無公害。這項生產技術就是高度依賴化學反應過程中的催化劑,不斷創新,不斷推動綠色化學產業的發展,相關機構已經著手研究這些優良的催化劑.
2尋找高效綠色的化學催化劑對提升工業生產水平的作用
2.1化學工業中綠色化學的應用綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染,做到完全無公害無污染,因此它又被稱為清潔化學,應用范圍廣泛,它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科。工業中化學反應發生的條件一般都是高溫高壓,在反應過程中,只有適宜的溫度和壓力才能使用現代化學工業的技術,另外加上綠色化學的高效催化劑,這項工程才得以不斷發展。例如上文提到的低維材料碳納米管,催化裂解反應中有很大的化學功效。
2.2化學工業中綠色化學和現代生物結合的應用。講到了催化劑,這就涉及到另外的技術性學科生物技術。生物技術的就是高科技與高端專業知識結合的產物,學科內又分為細胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化學產業中主要應用于生物化學。在化學工業生產過程中,選取有機的生物材料,主要是動植物的原料,另外也會采用他們經過上千年演變的產物—地下的煤炭等。催化劑主要由人工催化劑和自然催化劑,分別由人工合成以及采用天然動植物的生物酶。這樣能夠滿足現代化學工業發展的需要,同時也能切合可持續發展的指導思想,節約能源,維持現在生態平衡的狀態,推動化學工業發展。
3結語
[關鍵詞]化學工程 綠色化學 節能
中圖分類號:O6 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)25-0032-01
近些年來,我國的總體經濟得到了很大的發展,但在發展經濟的同時也對環境造成了很大的危害。現在人們也都已經意識到了環境污染的問題,現在人們更加提倡綠色低碳的生活理念。綠色化學工程主要是以化學工程工藝為基礎,然后在其進行生產的過程中,使用一些相應的技術來加入綠色環保的理念,最終達到節能環保、綠色生產的目標,從真正意義上實現節能減排、低碳生活的目的。
一、化學工程中綠色化學工程工藝開發的分析
1.1 綠色化學工程工藝開發的意義
相對于之前傳統的化學工藝而言,綠色化工工藝更加注重低碳以及對環境的保護。在使用傳統化工工藝的過程中,對大對數有毒污染物的處理并不夠徹底,還具有非常明顯的滯后性。而且,很多化學工藝都是有針對性地對一些污染物進行處理,這樣雖然在一定程度上節約了處理的成本,但是也會導致一些污染物的處理不夠徹底,從而對環境造成一定的危害,根本不能夠從真正意義上達到處理的效果。例如:對于一些化工廠對煙塵的處理,看起來是采用了一定的措施對煙塵進行凈化,但實際上所處理得并不夠徹底,一些類似于一氧化碳等氣體可以通過一定的方式轉化為其它的一些污染物,如果再使用一道相應的程序進行一定的處理,這樣在很大程度上增加了處理的成本。在進行化工藝生產的過程中,對化學原料的選擇也是非常重要的,化學原料是整個化工工程生產的基礎,從原材料出發進行加工再結合綠色化學工藝對其進行一定的處理,不僅僅可以降低污染,還能夠提高資源的利用率。
1.2 綠色化學工程工藝開發的重要性
在進行化學反應的過程中,需要在一定程度上使用選擇性相對比較高的的試劑來進行相關的一些工作,以促進綠色工藝的合理利用。例如石油化工,在進行相關化工品加工生產的過程中,會產生很多的氫化物,這類化學產物的生成物質相對而言比較活躍,可能會與其它對的一些物質相結合,產生一定地化學反應,這類反應大多都為放熱反應,而且整個反應的過程是非常不穩定的,不僅僅需要使用一些相應的技術作為基礎,還需要使用更多的程序對這些污染物進行一些相應的處理。那么這個時候,綠色化學工程的使用就顯得十分有必要了,就當前的化工工程工藝的就是來看,無公害、無污染始終都是放在整個生產領域的第一位,推行綠色化工工程工藝也是當前建立環境友好型和資源節約型社會的一個重要體現。
二、化學工程節能中綠色化學工程工藝的促進作用
2.1 綠色化學工程工藝的應用
就當前社會而言,節能、綠色、環保是當前社會發展建設的一個特色,綠色化學工藝的使用對實現節能減排有著十分重要的意義,綠色化工工藝的使用不僅僅能夠體現出全國乃至全社會對于綠色環保、節能減排的重視,這也是全世界一直在努力的一個目標。在過去的一百多年的時間里,不論是經濟、科技、工藝、文化等各個方面都得到了很大的進步,但是在進行社會發展的過程中,人們只注重經濟的發展,卻忽視了對環境的保護,最終走上了“先污染,后治理”的道路,不僅僅對環境造成了嚴重的污染,還造成了一些資源的枯竭,最終導致生態失衡,并對人們的生活造成了一系列的問題。而現在,人們面臨著資源缺乏、環境污染、人口加劇等一系列的問題,人們也深刻意識到節能環保、綠色生活的重要性,也意識到化工生產所造成的污染是導致環境惡化的非常關鍵的一個部分,但是在進行整個社會發展的過程中,化工工藝生產優勢一個必不可少的一個產業。由此而建,在進行化學工程生產的過程中,對綠色化工工藝的生產是非常重要的一個選擇。
2.2 綠色化學工程工藝的促進作用
就當前的環境而言,我們雖然在提倡也在實行綠色環保的生產生活理念,但是環境仍然處理一個正在惡化的狀態。目前我們所提倡的綠色環保理念、,主要是從以下的幾點來進行的:(1)要開發新的技術。現在社會發展非常迅速,為了能夠跟上時展的步伐,化學工藝生產的過程中也需要開發一些新的技術,來提高化工工藝的生產效率;(2)從源頭上來對污染進行一定的控制。這也是控制污染的一個非常好的方法,由此可見,對材料的選擇就顯得十分關鍵了;(3)打造可循環的綠色生態產業鏈。為了能夠順應現在綠色生活的理念,化工工藝生產也需要采取一些應對措施,以走上可持續發展的道路;(4)發展循環經濟。從綠色化工工藝的角度來說,發展循環經濟對于實現節能減排來說,也是十分關鍵的一步。綠色化學工程不僅僅能夠在化工生產領域中得到了一個非常好的發展,而且還能夠在其他的一些生產領域中得到非常有效的應用,從而創造出一個資源節約型、環境友好型的社會。例如:清潔生產技術、生物技術、創造環境友好型這三個方面的技術,就可以通過一定的方式,應用到其他的一些生產領域當中,這樣不僅僅可以促進化學工程工藝生產領域的發展,還可以促進社會的共同進步。
三、結語:
就目前我國的化工工藝生產的狀況來看,綠色環保的生產理念以及相對技術得到了非常好的應用。本文主要通過對綠色化學工程工藝的開發和促進作用進行了一定的分析,在化工工藝生產的領域,綠色化工技術的應用是必然的一個選擇,這不僅僅可以在很大程度上促進人們的生產和生活,還有助于社會走上可持續發展的道路。由此可見,綠色化工工藝的應用和發展使十分有必要的。
參考文獻:
[1] 蔡永宏,淺論綠色化學工程與工藝,創建高效、節能、清潔的未來化工廠[J],化工管理,2013,14(24):142-143.
一、綠色化學工程與工藝的開發
在傳統化學的生產過程中,在有毒、有害物質的處理上存在較為嚴重的滯后性,因此導致化學工藝一直處于被動生產。應用這樣的化學工藝對污染物進行處理無法取得理想的效果,資源優化也無法得到有效實現。化學工藝的應用不但導致化學生產污染物成本提高,還導致污染物處理效率嚴重下降。綠色化學工程的應用可有效彌補傳統化學工程中存在的缺陷,其通過對相關科學技術及先進方法的利用,對化工生產相關污染物進行除塵、脫硫等處理。綠色化學工程與工藝具體實施方法主要有以下幾種。
(一)采用綠色化學原料
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染/,!/污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
(二)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。
(三)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,不僅有效保證了人們身體健康,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。
關鍵詞:綠色化學;研究發展;環境保護;應用
1、綠色化學的基本概念
綠色化學是利用化學原理來防止污染的一門學科,也稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學,在綠色化學基礎上發展起來的技術稱為綠色技術、環境友好技術或清潔生產技術。綠色化學的化學反應過程,實現“零”排放,不產生污染。綠色化學對生產過程來說,包括節約原材料和能源、淘汰有毒原料、減降廢物的數量和毒性。 綠色化學通過改變化學品或生產過程的內在本質,來減少或消除有害物質的使用或產生,是非常科學的,是化學工業可持續發展的基礎。
2、綠色化學的原則
綠色化學經過先驅者10多年的研究與探索,總結出了綠色化學的一些理論和原則,為綠色化學的今后研究工作奠定了墓礎。P.T .A nastas和J.C. W aner提出的12條綠色化學的原則目前為國際化學界所公認,它反映了近年來在綠色化學領域中所開展的多方面的研究工作內容,同時也指明了未來發展綠色化學的方向。
3、綠色化學主要研究內容
綠色化學的研究主要是圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化開展的,具體包括:新合成方法和路線的研究,特別是新型催化劑和催化過程的研究;新化學原料的研究,包括生物質資源的沽凈轉化和綜合利用;新反應條件及過程的研究,包括對超臨界流體、環境無害的介質等的研究;綠色產品的設計和研制的研究。
4、綠色化學的主要研究對象
4.1 原料的綠色化
現有的化工生產中,仍有不少產品在生產過程中使用著劇毒原料。為了確保環境安全和人類的健康,尋找無毒、無害的原料來生產人類所需的化工產品,是十分必要的。
4.2 化學反應的綠色化
提高化學反應效率符合化學反應綠色化的要求,化學反應的綠色化包括 (1)原子經濟性。即最大限度地利用原料和最大限度地減少廢物的排放,減少環境污染。 (2)反應的選擇性。化學反應的選擇性包括位置選擇性、化學選擇性和立體選擇性。
4.3 產品的綠色化
產品的綠色化是綠色化學的關鍵部分,其實質就是大力研制并且提供人身更安全的環境友好型化工產品,如新的海洋生物防垢劑、THPS殺菌劑、滅火制冷劑、二酰基肼殺蟲劑等。可降解塑料、環境友好農藥、綠色燃料、綠色涂料、CFCs替代物等等都是很有發展前景的綠色產品,隨著技術的進步,越來越多的產品將會取代原來的對環境有害的產品。
4.4 催化劑的綠色化
目前在許多化學反應和化學工藝中,常采用對設備腐蝕較大,污染環境、危害人體健康和社會安全的化學原材料作為催化劑,目前圍繞催化劑的綠色化展開的研究主要有:仿酶催化劑、固體酸催化、水溶性有機金屬配合催化劑及多相催化體系。
4.5 溶劑的綠色化
溶劑在化學品生產過程中,廣泛的用做反應分離的介質或用做清洗劑。當前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物(VOC),其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成,有的會引起水源污染。
4.6 化學設計的綠色化
化學設計的綠色化是利用計算機進行輔助的綠色化學設計。其做法是:首先建立一個盡可能全的化學反應的資料庫,利用計算機進行可能的化學反應的組合;其次確定目標產物和可能采用的原料;第三讓計算機找出能生產目標產物的反應及所需原料,第四以上一步的原料為目標產物再做搜尋,找出該目標產物的合成反應原料,直到得出預定的原料;最后比較各條可能的反應路線的經濟技術性及環境效應,從中選出最佳途徑。
4.7 合成技術的綠色化
合成技術的綠色化是近年來發展起來的,其宗旨是要減少有毒有害物質的使用,該技術采用一些特別的非傳統的化學方法,獲得多種環境效果,改善產品的選擇性,降低單位產品的能耗。其中電化學發是新世紀潔凈技術的重要方法,該方法在化學反應中無需使用有毒有害試劑,而且還可以使反應在常溫、常壓下進行,所以,電化學方法在潔凈合成中個有獨特的魅力。
5、綠色化學的新技術和新工藝
5.1 催化技術
催化劑,不僅可以加速反應的過程,極大地改善化學反應的選擇性和提高轉化率,提高產品質量、降低成本,而且能從根本上減少或消除副產物的產生,減少污染,最大限度地利用各種資源,保護生態環境,這是綠色化學研究所追求的目標。
5.2 生物技術
生物技術被認為是21世紀最具有發展潛力的產業之一,是當代科學的高新技術,生物技術在醫藥、食品、能源、冶金、化工、精細化學品的制造等方面具有廣泛的應用。它的最大特點在于能充分利用生物質資源,節約能源,易于實現清潔生產,而且可以實現一般化工技術難以實現的化工過程。生物技術主要包括:基因工程、細胞工程、酶工程和微生物工程。
5.3 超聲技術
超聲技術,即聲化學,它是聲學和化學的交叉滲透而產生的一門新興交叉學科。聲化學能改變反應的進程,提高反應的選擇性,增加化學反應的速率和產率,降低能耗和較少廢物的排放,因此聲化學技術作為一種安全無害的“綠色技術”,在合成化學中具有廣泛的應用。
美國在20個世紀90年代將污染防治的問題提出,并在基本國策中添加了防止污染這一項,相繼有污染防止法案出臺,并在90年代中期國家環境技術戰略向公眾宣布。在幾年之內,根據綠色化學研究性問題,美國化學會成立了專門討論會等一系列相應的措施,并設立了一系列與綠色化工、環保相關的獎項,如總統綠色化學挑戰獎等。顯示出了美國對綠色化學的重視程度。國內在國外的綠色環保化學進行得轟轟烈烈時,經過院士的多次討論,最終確定了“綠色化學與技術”作為最后的議題,中國科學院化學部也授權同意議題。討論會“工業生產中綠色化學與技術”于1996年首先召開,《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》也在同一時間出版。“環境友好石油化工催化化學與化學反應工程”科研項目,也是中國具有代表性意義的基礎項目,通過自然科學基金和中石油化工公司共同資助,于1997年啟動。20世紀末在合肥,首次國際綠色化學高級論壇展開活動;并有雜志積極響應大會精神支持大會工作,如《化學進展》。還相繼出版了“綠色化學與技術”專題報告等。在21世紀,我國不斷的有可持續綠色化工議題被提上日程,這一領域有無數的研究者參加研究,進行交流學習,也取得了驕人的成績。
2.綠色化工的技術動態
簡單來說綠色化工技術就是通過對化學原理的應用和使用工程技術來減少甚至消除能夠污染環境的物質,實現廢物零排放,并建立友好環境。摒棄粗放的化工生產模式是化工企業的全新出路,即綠色化工,用“資源-產品-再生資源”這種全新的循環物質流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。增加節水措施,提高誰的重復利用率等。通過對先進技術的應用,使環保型產品被研究出來,實現清潔生產,使三廢排放量得到最大限度的降低。落后的生產工業要被逐步淘汰;使原材料消耗降低;通過提高化工廢水處理設備質量、使設備成套化,來使得到化工環保產業技術和裝備水平提高。“化學的綠色化”已被美國化學界列為邁向21世紀化學進展的主要方向之一,綠色化工也在一定程度上涉及到化學方面,例如化學的有機合成、生物化學、分析化學催化等。釀造、制藥、造紙、印染等行業在滾動修訂“九五”發展規劃時,在規劃中應逐步補充進綠色化學與技術的內容,我國國家科技部組織應該為此做詳細的調研。使“九五”基礎研究規劃中含有綠色化學與技術研究工作,并在同一時間內將科研工作安排恰當。以國家自然科學基金委員會與中國石化總公司聯合支持開展了“環境友好石油化工催化化學與化學反應工程”重大基礎研究項目為例,這是一種把導向性基礎研究與技術創新相結合較好的組織形式。
3.綠色化工的研究方向
對清潔硝化和還原技術展開研究,主要以污染問題嚴重的重要染料的關鍵生產過程為主要研究對象,如紅色基RG、紅色基G等。清潔新工藝研究的開展、開發與工業化應用,使傳統硝化與存在于硝基還原工藝中的重污染問題得到減少甚至消除,在技術方面支撐我國染料合成化學工業的可持續發展,向傳統硝化和清潔化生產硝基還原工藝作出示范。環境友好性的催化技術,使以化學催化和生物催化在內的環境友好性催化技術為主要內容的研究與開發得到開展,與一些重要性藥物關鍵中間體的生產相結合,使一些重要藥物中間體在生產過程中的產生的重污染問題得到減少或消除,使擁有自主知識產權的環境友好手性催化技術得到發展,使手性技術國家工程研究中心得到建立,使我國手性技術的產業化得到不斷發展,為以手性藥物的發展為代表的我國藥物合成工業做出貢獻。清潔催化氧化新技術的研發,開展新工藝研究,主要方向為空氣、氧氣或雙氧水為清潔氧化劑,發展新的體系與新的工藝,主要內容為:以空氣、氧氣或雙氧水為氧化劑的清潔催化氧化,使傳統工藝中的重污染問題得到解決,使以此為基礎的系列精細化學品和藥物合成的清潔化生產新工藝的應用得到良好的影響。對綠色化學農藥的創制研究,使以綠色新農藥創制為主要方向的篩選平臺得到建立,使中科院化學口研究所的潛力得到充分的發揮,使具有自主知識產權的農藥先導化合物得到開發,大力發展新農藥品種的開發,以具有明確應用對象和開發前景的新化合物為優先選擇。
關鍵詞:有機化學實驗 綠色化學 制藥工程
制藥工程專業的培養目標是使學生既具有一定的理論水平,又具備較強的專業技能,能夠適應社會對高級制藥人才的需求。制藥工程專業的學生必須掌握化學制藥、生物制藥、中藥制藥、藥物制劑技術與工程的基本理論和基本知識,必須熟悉國家關于化工與制藥生產、設計、研究與開發的基本技能要求,從而使學生獲得很強的動手能力。隨著社會和經濟的發展,世界各國越來越重視環保問題,而有機化學實驗過程中產生的污染尤為被關注[1]。因此,在化學實驗過程中,人們提出了實驗綠色化[2];實驗綠色化的核心是從源頭上減少并消除污染,遵循5R原則,主要體現在:減量(Reduce),重復使用(Reuse),回收(Recycling), 再生(Regeneration),拒用(Rejection)[3]。本文結合5R原則,并且針對我校學生的特點,通過對實驗準備綠色化、合理設計實驗、采用微型實驗、合理處理三廢、采用多媒體輔助教學等措施減少有機化學實驗對環境的污染。
1 實驗準備綠色化
1.1 有機化學實驗室的整體改造
有機合成實驗中通常會產生大量有毒有害的氣體,對教師和學生的身體以及環境有可能造成嚴重的影響,因此有機化學實驗室的改造對實施綠色化學尤為重要。我校新安裝的有機化學通風系統是獨立的,每個實驗臺都配備標準的通風櫥,實驗過程中產生的有毒有害氣體通過通風櫥排放,使有害物質擴散到大氣中,從而不會對室內環境造成污染[4]。
1.2 儀器設備與試劑的綠色化
包括藥品的準備、儀器的準備的數量化和準確化等。在準備環節上,按照實驗人數的數量準備設備及藥品,盡量做到資源使用的合理性,避免資源浪費及環境的污染,當然同時也得滿足學生使用要求。換句話說,實驗準備過程中,對使用的藥品數量和體積要精確;同時我們要注意實驗儀器的新舊老化,以及使用前的校正問題,避免實驗儀器因人工誤差,造成實驗失敗。
2 合理設計實驗
2.1 選擇毒性低的藥品及原料
根據實驗要求,盡量選用毒性低的替代品,在達到實驗目標的同時,盡量減少有害物質的使用,可以降低實驗對環境的污染。
2.2 合理優化實驗教學大綱,對實驗內容加以調整
有效利用實驗產物,使實驗產物循環利用,可以減少試劑的使用和廢物的產生。制藥工程專業的有機化學實驗,是一門實踐性很強的學科,要求學生掌握基本實驗技能,通常需要合成、鑒定、分析。因此為了使實驗更加合理,我們以組合實驗代替單一實驗,使上一個實驗的合成產物,成為下一個實驗的原料;這樣可以減少傳統實驗教學過程中廢棄物的大量產生,從而提高試劑的利用效率,達到循環使用的效果。同時,在組合實驗各環節中,每個部分既獨立又相互聯系,由于上一個實驗的合成產物或者副產物就是下一個實驗的反應物,這樣就要求學生必須認真對待每一個實驗步驟,細心操作,以保證下一個實驗的順利進行。組合實驗既減少環境的污染又培養了學生認真、耐心和細致的實驗態度。
3 采用微型實驗、降低污染
微型實驗即指在現有的實驗條件下,滿足實驗的目的,用最少的試劑,在較小的實驗設備中進行的實驗[5],特點是實驗藥品微量化及實驗儀器微型化,它能有效減少試劑用量,降低實驗費用,降低實驗排廢量,減少環境污染,縮短實驗時間,而且安全可靠。微型實驗在綠色化學思想指導下,注重化學污染的預防和注重對常量實驗的改革和發展;同時,由于微型實驗儀器相對較小,對學生進行實驗規范操作提出了更高的要求,這要求學生必須認真、細致地操作,才能順利開展實驗。微型實驗可以很好地改變傳統灌輸式教學模式,使學生更好地了解實驗儀器,并能更多地自主進行實驗設計;因此,它可以提高學生的觀察分析能力,也可以減少試劑的大量使用并降低因學生對設備不熟悉而導致的浪費。
4 合理使用三廢
化學實驗產生的大量廢棄物,如不及時處理隨意排放,久而久之會對環境造成污染,特別是有機污染物具有種類多、持續時間長、毒性大等特點,對人體健康產生極大危害。有機化學實驗常需要的有機溶劑種類繁多,大多是易產生污染的試劑,雖然排放的污染量不算大,很多高校實驗室的污染物直接排放,廢氣直接排放,廢液、廢渣大多數隨下水道流入江河,一方面造成藥品資源的浪費;另一方面造成嚴重的環境污染;在產生污染物之前應該對后期的處理做好準備,有的廢液可以回收利用,有的廢渣必須填埋,有的廢棄物必須隔離處理,等等。因此,有機化學實驗必須重視對實驗過程中產生的三廢進行處理。如,在1-溴丁烷的制備實驗中,我們用水代替堿液作為吸收液,可以利用本實驗產生的吸收液與其他實驗過程中產生的廢堿液反應,從而減少有毒物質的排放又節約了試劑,進而遵循綠色化學理念。
5 多媒體輔助教學
所謂“多媒體”,從字面理解就是“多種媒體的綜合”。隨著教育改革的不斷深入,現代教育技術逐步走進學校,計算機技術是今后每個領域的必需品,多媒體技術具有多維性、集成性和交互性,正不斷被廣大教師推廣應用于課堂教學中,很多學校不遺余力地增添現代教育技術設施設備,以便在教學和管理中廣泛運用多媒體進行輔助教學和網絡化管理。在教學中,利用多媒體可以設計出多樣化學習的情景,可以將傳統教學中難以描述、難以突破的實驗情景通過生動、形象的Flas展現出來,增強演示實驗的可視性、時效性,保障演示實驗的安全性,也可加強學生實驗操作的規范性、創造性,提高學生實驗知識的豐富性。因此,用多媒體輔助教學一方面可以減少有機化學實驗帶來的污染問題,另一方面也激發了學生的學習興趣。
6 結束語
綜上所述,有機化學實驗的綠色化研究是有機化學實驗發展的重要方向。在實驗教學中,要求教師深入探究,不斷發現新方法、新措施,減少化學試劑的使用,從而減少有機化學實驗帶來的環境污染。經過幾年來對我校制藥工程專業有機化學實驗
綠色化改革,實驗中產生的污染大大減少,也節約了實驗經費。
參考文獻
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[2] 洪麗雅.漫談綠色化學實驗[J].中國現代教育裝備,2007(5):86-87.
[3] 吳云新.化學實驗清潔化的實踐[J].教學與管理,2009(10):53-54.
關鍵詞:普通化學;綠色化學教育;環境保護;滲透
化學在人類歷史發展的長河中起著十分重要而積極的作用。化學讓當今人類社會的生活變得豐富多彩的同時,也給人類帶來了不容忽視的環境和生態危機。全球的十大環境問題包括大氣污染、臭氧層破壞、海洋污染、土地退化和沙漠化、淡水資源緊張和污染、生物多樣性減少以及環境公害等都直接與化學和化工產品的化學物質污染有關[1]。化學面臨人類可持續發展、環境保護等的巨大挑戰,綠色化學正是在這一背景下應運而生的。綠色化學可以詮釋為環境友好化學,綠色化學是開發從源頭解決污染的一門科學,對環境保護及社會的可持續發展具有重要的意義[3]。
一、開展綠色化學教育的必要性
1.開展綠色化學教育是社會發展的需要。普通化學課程是高等工科院校非化工專業學生的一門必修課,也是唯一的一門化學類課程。由于沒有其他化學類后續課程,普通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選修課所能比。綠色化學是按照防止污染的思想發展起來的,是履行防止污染的最首要的和最根本的工具,也是提高人們物資再生產能力的技術的工具,綠色化學倡導采取綠色和環境友善結果的開展模式,從本源上防止污染的發生,可以克制污染在時間上延長和空間上增加,為人們的可繼續發展起到調試和限制的維護作用。當今人類早就深刻地認識到,假如不從源頭上防止污染的發生,實際地解決化學的污染,這樣,就不可以真正地處理環境污染這個全國性的問題。建立綠色化學計劃,可以防止化學污染,有助于環保,讓人們與環境和平相處。將綠色化學思想滲透到普通化學的教學中,不僅豐富了教學內容,使學生了解和關心生態、環境、能源等方面的問題,而且有利于激發學生的學習興趣,培養學生的創造力,增強學生的環保意識,使學生樹立綠色化學的思想和環境保護的意識,培養社會責任感。
2.開展綠色化學教育是素質教育的需要。素質教育是現代教育所提倡的,素質教育包含知識素質、身體素質、心理素質等,而大學學生的綠色化學教育恰是知識素質的關鍵內容,同時又是別的素質的全面表現。幫助學生樹立綠色意識,形成綠色化學觀,促進學生養成良好的科學素養,以回歸自然、與自然和諧相處為己任。每一個國家,每一個人假如只想取得而不懂得保護和節省,到最后都會因為隔離綠色化學這個科學的方法而將遭到大自然隨意地懲罰,而今威脅人們生存的四大全球性問題——資源短缺與能源危機、環境污染和生態失調。青年一代,尤其是青年大學生作為未來社會的棟梁、未來社會的決策者,其意識、倫理、知識、信念都將從極大程度上決定世界的未來,這就需要從普通化學教育中逐漸侵入到綠色化學的文化中,對學生開展綠色化學教育,讓同學們建立綠色化學的思維和環境保護知識。唯有堅定不移地將綠色化學這一個信念深入地浸透到各個同學的大腦中去,我們的環境和能源狀況才可以出現改善的曙光。
二、在普通課堂教學滲透綠色化學教育
1.結合教材內容和生活實際。老師也可利用化學課的環境保護學識,采取各種各樣的辦法解說環境保護情況,逐漸讓學生知道污染環境的現狀,開拓同學們保護環境的意識,且每時每刻體現美化化學的原則,到處夾雜著美麗的化學教育,從此讓學生建立綠色化學的思維。要把綠色化學的理念貫穿到整個化學教育之中,化學教育必須體現綠色化學的新內容。將教學內容涉及的綠色化學知識,較為系統地滲透、融入普通化學課程的教學內容中,并積極跟蹤科研成果的新進展、新動向及相關的新信息,不斷豐富、深化和改進綠色化學的教學內容。就是在化學的教學的過程中,對教學實質觸及的有綠色化學知識的方面,及時地、恰當地加大知識創新及思路開拓。如在第一章“熱化學”中,介紹了能源,引出了清潔燃料、綠色能源-風能、太陽能,并介紹了我國燃料電池研究和發展的趨勢,并從環保的角度介紹廢棄電池不能隨意丟棄,應該分類回收。在講“化學反應速率”一節時介紹原子利用率、綠色催化劑的概念。在教學過程中培養學生的環保意識,使學生懂得科學技術本身就具有生態價值,包含綠色化學在內的綠色科技,將使人類與自然在更高層次上和諧共處。將綠色化學教育融入普通化學教學中,不僅密切了化學和工程的實際聯系,改變了以往普通化學課程教學內容單調、陳舊的面貌,而且大大激發了學生的求知欲和學習的熱情,極大地提高了普通化學的教學效果。
2.結合多媒體。教學手段現代化是化學教育適應高層次的綠色化學教學需要的必要條件。只有采用現代化教學手段(投影、幻燈、錄像、光盤等)和信息教育手段(包括上網、使用多媒體等),才能更直觀、更形象地體現綠色化學內容,更易于為學生所接受,取得更好的教學效果。近年來,多媒體技術已廣泛應用于各個教學領域,對提高教學質量發揮著重要的作用。例如,在學習第二章“化學反應原理”時,在多媒體的屏幕上出現飛馳的、冒著濃濃尾氣的汽車,然后畫面出現了霧霾天氣,自然而然地引出了空氣污染的治理與防范。我們知道汽車尾氣中含有大量的NO和CO,這兩種氣體都是大氣污染物,如果在NO和CO在排放到大氣前經過化學反應,能夠生成N2和CO2,就可以大大降低汽車尾氣對環境的污染。那么NO和CO的反應能夠發生嗎?如果該反應能發生,能否進行得完全?該反應的快慢程度?這樣,很自然地把本章所要講授的知識——化學反應的方向和吉布斯自由能變、化學平衡與平衡的移動以及化學反應速率介紹給學生,激發了學生的學習興趣。在講授化學基本知識的同時,把與之相關的綠色化學知識傳授給學生,使學生在潛移默化中受到良好的綠色化學教育,增強學生的環保意識,提高學生的綜合素質。
三、結語
高等教育的培養目標已不再是單純的專業技術人才,而是要有高度的社會責任感、優秀的專業技術素質、較高的環境意識、能把工程問題置于社會環境中綜合考慮的高素質人才。
這就讓我們自覺地要掌握寬廣的化學知識和才能,充分地認識綠色化學的必要性,還要籠統地學習綠色化學的思想和嶄新的研究成績,主動參加有關的商討和教學的實施,把延續綠色環境知識作為自己義無反顧的任務,用客觀的知識充實著我們的教學內容,按照范例所涉及的知識點,把綠色化學知識自然、生動地滲透到普通化學教學中。通過我們的教學使學生牢固樹立綠色化學和環境保護的意識,讓他們成為以后主動保護環境的“綠色化學家”。
參考文獻:
[1]朱清時.綠色化學與產業革命[J].現代化工,1998,(1):4.
[2]謝年明.淺論綠色化學教育在化學教學中的滲透[J].化學工程與裝備,2011,(8):224.
[3]劉根起,韓玲,張誠,程永清.非化學化工專業開展綠色化學教育的改革實踐[J].化工高等教育,2004,(3):24.