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綠色化學是以綠色思想為基礎,通過化學分析理論和研究原則,分析綠色化學研究的相關內容,明確綠色未來的發展趨勢和方向。加強綠色化學產業技術人才的培養,配置良好的技術研發團隊,不斷提升綠色化學應用發展效果,盡可能的提升綠色化學的應用,改善化學技術的研發過程,提升綠色化學應用效果,完善資源的循環理論標準,提升污染物的排放和綠色處理,加強與國外技術的相互交流水平,向優秀的綠色化學研究技術方式學習,引進優秀的綠色化學研究技術方法,實現本國中綠色化學生產工業水平的快速提升。[2]
綠色化學是以化學反應、溶劑、催化劑等反應技術,通過綠色方式,提升新合成技術的研究效果。特別是催化過程。新化學研究中包含生物資源的轉化、新反應條件的利用,無公害介質資源的研究等等。根據綠色化學產品的設計,逐步提高研制技術水平。
二、綠色化學的研究趨勢對象
1.原材料的綠色化研究
綠色化工研究生產是降低產品中的毒性問題,改善安全環保效果,完善人類的安全生活環境,提升化工產品的無公害生產水平。
2.化學反應綠色化應用
化學綠色反應的管理需要服務綠色需求標準,根據經濟原子性標準,即最大限度的提升廢物的排放效果,改善周圍環境水平,以良好的選擇標準價值,提升選擇規范性效果,實現在綠色化學選擇上的立體規范性。[3]
3.生產產品的綠化發展
生產產品需要綠化發展模式,逐步提升人身基本安全建設,完善化工產品的安全水平。例如,采用降解劑、除垢劑、殺蟲劑等,使用可以降解的塑料制品,綠色燃料、綠色涂料等。隨著現代科技的快速發展水平,越來越多的存在污染性化工產品被取代,綠色產品受到現代綠色環保化工發展的需求。目前,化工生產中,常常使用具有腐蝕性的化學材料作為催化劑,催化效果較好,但會對環境產生嚴重的腐蝕性問題。而采用仿酶催化劑、水溶催化劑可以有效地達到催化的目標,減少催化后造成的各種腐蝕問題。
4.溶劑的綠化作用
溶劑的綠化發展是以有效分離為技術標準,通過介質作為分離,提高溶劑的有機合成效果。但在反應過程中會產生有機化合物,引發臭氧的形成,造成水資源污染環境的產生。需要對溶劑進行研究,加強綠化溶劑的研究分析。
5.化學綠化的設計
利用計算機應用完成化學綠化的輔助設計,首先需要建立良好的化學反應資料庫標準,利用計算機化學反應組合方式,確定實際原材料使用方式和標準,搜尋產物的目標反應結果,利用計算機模擬分析化學綠色反應結果,確定適合的化學綠色反應效果。根據目標產品的基本原則,準確的分析產物實際的化合原料,確定預定的原料標準內容,對相關反應路線和實際環境效應進行準確的分析,從中選取最佳途徑進行分析。
6.綠化技術的合成
根據實際綠色化學合成技術,準確的分析有毒害物質的有效使用效果。采取合理的非物質化學方式,利用多環境效應,逐步改善化學產品的實際選擇效果,降低產品的整體能耗。按照實際常溫水平,常壓標準,分析電化學實際潔凈中的各種優勢,確定綠化技術合成效果。
三、綠化技術的新技術和新工藝方式
1.催化技術
催化技術是不斷加強實際有效反應效果,大力加強化學反應的高效應用選擇性,對實際的轉化率水平進行合理的分析,逐步提升產品的整體質量,降低成本的同時消除產品的副作用,減少可能出現的各種污染,最大限度的完善各種資源的保護水平,實現對生態有效環境的保護作用,這是綠色化學整體研究的重要方向。
2.生物化學技術
生物化學技術利用現代生物科學技術應用,逐步提升高新技術水平,大力開展生物技術的食品、藥品、能源、化工技術的整體應用效果。按照最大有效特征性水平進行綜合生物資源的快速利用,實現生物化學的有效節能,改善清潔生產水平,實現化工技術的整體生物化工過程。生物化工過程中包含基因化工技術、細胞化工技術、酶化工技術和微生物加工技術。
3.超聲化工技術的研究
超聲化工是利用現有的化學試劑,準確的分析聲學、化工學的相互融合效果。通過分析聲學技術的變化原理,準確的分析實際有效提升整體反應的選擇過程,增加化學整體反應速度,加強化學反應速率和生產率,實現能好的有效降低,實現整體廢物的快速排放,改善化工綠色的多元化技術分析,實現化學超聲技術的廣泛性應用。
4.膜工程化工技術
膜工程化工是利用膜分離技術、膜催化技術,通過分離的方式,實現成本低的化工工程,工程能耗較低,效率較高,污染小,有良好的回收效果。膜催化反應往往是超出整體平衡的反應,可以有效地提升整體反應的選擇效果,提升原材料的實際轉化作用,節約了資源成本,降低了污染。磨技術的快速應用是具有廣泛應用價值的。在化工產業、石油產業、環保產業、電子產業、醫藥技術產業等多種行業中進行發展和分析,提升高新化工綠色產業的快速發展。
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,最大限度地將綠色化工化學進行全面推廣與宣傳,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學化工的相關學科課程,供感興趣的學生進行學習。化學化工產業應該制定嚴格的培訓體系,對相關從業人員進行培訓,從而保障這一新興產業的可持續發展。
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.
1.1化學的形象正在被與其交叉的學科的巨大成功所埋沒
化學是一門中心科學,化學與生命、材料等朝陽科學有非常密切的聯系,產生了許多重要的交叉學科,但化學作為中心學科的形象反而被其交叉學科的巨大成就所埋沒。化學這門重要的中心科學(centralscience)反而被社會看作是伴娘科學(bridesmaidscience)而不受重視。
1.2化學正被各種各樣的環境污染問題所困擾
化學的發展在不斷促進人類進步的同時,在客觀上使環境污染成為可能,但是起決定性的是人的因素,最終要靠人們的認識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環境事件多數與化學有關,諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養化等;另一方面把所有的環境問題都歸結為化學的原因,顯然是不公平的,比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等。這當然與化學沒有樹立好自己的品牌有關系,在最早的化學工藝流程里面,根本沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍,因此很多化學工藝都是會帶來環境污染的。現在,有些人把化學和化工當成了污染源。人們開始厭惡化學,進而對化學產生了莫名其妙的恐懼心理,結果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎,有些化妝品廠家也反復強調本產品不含有任何“化學物質”。事實上,這些是對化學的偏見,監測、分析和治理環境的卻恰恰是化學家。
2綠色化學是應對挑戰的必然
科學不但要認識世界和改造世界,還要保護世界。化學也如此,為了應對化學所面臨的挑戰,提倡綠色化學是刻不容緩。
2.1綠色化學的概念
綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學或清潔化學,是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現污染預防的科學手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭阻止污染的化學。綠色化學不同于環境保護,綠色化學不是被動地治理環境污染,而是主動的防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學是更高層次的環境友好化學。
2.2綠色化學的產生及其背景
當今,可持續發展觀是世人普遍認同的發展觀。它強調人口、經濟、社會、環境和資源的協調發展,既要發展經濟,又要保護自然資源和環境,使子孫后代能永續發展。綠色化學正是基于人與自然和諧發展的可持續發展理論。在1984年,美國環保局(EPA)提出“廢物最小化”,這是綠色化學的最初思想。1989年,美國環保局又提出了“污染預防”的概念。1990年,美聯邦政府通過了“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策,該法案條文中第一次出現了“綠色化學”一詞。1992年,美國環保局又了“污染預防戰略”。1995年,美國政府設立了“總統綠色化學挑戰獎”。1999年英國皇家化學會創辦了第一份國際性《綠色化學》雜志,標志著綠色化學的正式產生。我國也緊跟世界化學發展的前沿,在1995年,中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題。
2.3綠色化學的核心內容
原子經濟性是綠色化學的核心內容,這一概念最早是1991年美國Stanford大學的著名有機化學家Trost(為此他曾獲得了1998年度的“總統綠色化學挑戰獎”的學術獎)提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應的原子經濟性,認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結合到目標分子中。綠色化學的原子經濟性的反應有兩個顯著優點:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地減少了廢物的排放。原子利用率的表達式是:
原子利用率=(預期產物的式量/反應物質的式量之和)×100%
如無公害氧化劑過氧化氫的制備可采用乙基蒽醌法,即由氫和氧在2-乙基蒽醌和Pd為催化劑作用下直接合成,2-乙基蒽醌復出并可循環使用。此反應原子利用率為100%,體現了原子經濟性,減少廢物的生成和排放,是典型的零排放例子。
2.4綠色化學的12項原則和5R原則
為了簡述了綠色化學的主要觀點,P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出綠色化學的12項原則,這12項原則對我們今后從事綠色化學的研究具有一定的指導作用。
Ⅰ.防止——防止產生廢棄物要比產生后再去處理和凈化好得多。
Ⅱ.講原子經濟——應該設計這樣的合成程序,使反應過程中所用的物料能最大限度地進到終極產物中。
Ⅲ.較少有危害性的合成反應出現——無論如何要使用可以行得通的方法,使得設計合成程序只選用或產出對人體或環境毒性很小最好無毒的物質。
Ⅳ.設計要使所生成的化學產品是安全的——設計化學反應的生成物不僅具有所需的性能,還應具有最小的毒性。
Ⅴ.溶劑和輔料是較安全的——盡量不同輔料(如溶劑或析出劑)當不得已使用時,盡可能應是無害的。
Ⅵ.設計中能量的使用要講效率——盡可能降低化學過程所需能量,還應考慮對環境和經濟的效益。合成程序盡可能在大氣環境的溫度和壓強下進行。
Ⅶ.用可以回收的原料——只要技術上、經濟上是可行的,原料應能回收而不是使之變壞。
Ⅷ.盡量減少派生物——應盡可能避免或減少多余的衍生反應(用于保護基團或取消保護和短暫改變物理、化學過程),因為進行這些步驟需添加一些反應物同時也會產生廢棄物。
Ⅸ.催化作用——催化劑(盡可能是具選擇性的)比符合化學計量數的反應物更占優勢。
Ⅹ.要設計降解——按設計生產的生成物,當其有效作用完成后,可以分解為無害的降解產物,在環境中不繼續存在。
Ⅺ.防止污染進程能進行實時分析——需要不斷發展分析方法,在實時分析、進程中監測,特別是對形成危害物質的控制上。
Ⅻ.特別是從化學反應的安全上防止事故發生——在化學過程中,反應物(包括其特定形態)的選擇應著眼于使包括釋放、爆炸、著火等化學事故的可能性降至最低。
為了更明確的表述綠色化學在資源使用上的要求,人們又提出了5R理論:
Ⅰ.減量——Reduction減量是從省資源少污染角度提出的。減少用量、在保護產量的情況下如何減少用量,有效途徑之一是提高轉化率、減少損失率。②減少“三廢”排放量。主要是減少廢氣、廢水及廢棄物(副產物)排放量,必須排放標準以下。
Ⅱ.重復使用——Reuse重復使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學工業過程中的催化劑、載體等,從一開始就應考慮有重復使用的設計。
Ⅲ.回收——Recycling回收主要包括:回收未反應的原料、副產物、助溶劑、催化劑、穩定劑等非反應試劑。
Ⅵ.再生——Regeneration再生是變廢為寶,節省資源、能源,減少污染的有效途徑。它要求化工產品生產在工藝設計中應考慮到有關原材料的再生利用。
Ⅴ.拒用——Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法,它是指對一些無法替代,又無法回收、再生和重復使用的毒副作用、污染作用明顯的原料,拒絕在化學過程中使用。
3綠色化學的發展前景
3.1反應原料的綠色化即反應原料符合5R原則。
3.2原子經濟性反應在基本有機原料的生產中,已有一些原子經濟性反應的典范,如丙烯氫甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和從丁二烯和氫氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法不涉及分離高效的的多步合成無疑是潔凈技術的重要組成部分。
3.4.提高反應的選擇性———定向合成如不對稱合成。
3.5.環境友好催化劑例如在正己烷的裂解反應中,固體酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的選擇性,更小的腐蝕性。
3.6.物理方法促進化學反應如微波引發和促進DielsAlder反應、Claisen重排、縮合等許多重要的有機反應。
3.7.酶促有機化學反應酶促有機化學反應有高效性、選擇性、反應條件溫和和自身對環境友好等特點。
3.8溶劑化學污染不僅來源于原料和產品,而且與反應介質、分離和配方中使用的溶劑有關,有毒揮發性溶劑替代品的研究是綠色化學的重要研究方向。如超臨界流體、水相有機合成和室溫熔鹽溶劑等。
3.9.計算機輔助綠色化學設計和模擬在化學化工領域,計算機已廣泛用于構效分析、結構解析、反應性預測、故障診斷及控制等許多方面。無疑,計算機在尋找符合綠色化學原則的最佳反應路線、化工過程最優化、產品設計等方面推動了綠色化學的更快發展。
3.10環境友好產品如可降解塑料、環境友好農藥、綠色燃料、綠色涂料和CFCs替代物等。
綠色化學為化學的發展注入了新的活力,在21世紀化學必將大有可為。</P><P>參考文獻
2提升我國綠色化學教育的措施
2.1改變老師化學教育的觀念要想推行綠色化學的教育思想,首先必須改變老師的對于化學的教學觀念,只有老師重視起來綠色化學的的教育,才有可能去引導學生加強綠色化學的思想意識。首先,學校應該對老師進行定期培訓,讓老師能夠認識到綠色化學的重要性,并且培訓老師實施綠色化學教育時應該側重的點和有效實施綠色化學的措施,并且,學校也可以派遣有資歷的老師去典型的學校進行溝通交流,學習人家綠色化學的有效方案,來更好的完善自己的教學理念和方案。老師自己也應該積極的去改變自己的教學觀念,自己設定一套能夠有效發展綠色化學教育的教學方案,并且明確自己的教學目標,以更好的開展綠色化學的教育工作。
2.2在化學教育的過程中給學生滲透綠色化學的知識教師在化學教育的過程中應該時不時的給學生滲透綠色化學的知識,首先,老師應該增加實驗實踐在化學教學中的比重,有些化學知識是必須通過實驗實踐學生才能夠深刻的理解,通過實驗,可以直觀的觀察到實驗現象,這樣很容易的就可以了解一些物質的性質,否則只靠干巴巴的說教,學生是不能夠將這些知識理解透徹的。然后,在進行實驗時,老師應該精心設計實驗,盡量讓實驗方法精密,有些實驗會產生有害氣體,這時老師就應該讓學生學會如何去除去這些有害氣體,以免其散發到空氣中去造成污染;而在生成某些產物的時候,有的方法會產生有害物質,而有的方法就不會產生,這時老師應該引導學生學會用最無害的方法去制產物;除此之外,老師要學會高效的整合實驗,我們在驗證某一物質的多種性質時,往往用數個單一的實驗去驗證,這樣既耗時耗力,又浪費反應物,所以老師可以有效的將這些單一的實驗進行有機組合,讓反應物能夠被高效的反應利用,從而發到綠色化學得目的,等等,這些都是綠色化學的例子,老師可以有效用這些綠色化學實驗的例子,向學生滲透綠色化學的思想理念,讓學生能夠深切體會到綠色化學的重要性,進而深化認識到保護環境的保護環境的重要性,從而積極參與到保護環境的行列中去。
2.3適當的對化學教材進行改革或許是新課程得改革沒有完全滲入到師范院校中,部分師范院校的化學教材的內容太過陳舊,所以,師范院校應該適當的對其化學教材進行改革,盡可能多的將綠色化學的思想融入到化學教材中去,讓學生從根本上就可以接觸到綠色化學的思想理念。
一、綠色化學理念實踐必要性
1.原因。近年來,環境污染加重,并且生態系統完整性遭受破壞,這對人類賴以生存的家園產生了不利影響。為了改變這一現狀,引導化學工業良性發展,務必滲透綠色化學理念,加強綠色化學教育。在高中化學實驗教學中潛移默化滲透綠色化學理念,以此擴大傳播范圍,推動化工產業綠色發展,能夠形成人與自然和諧共處關系,這對社會持續發展有積極影響。2.意義。首先,能為綠色化學研究提供支持,促進綠色化學研究工作深入、持續推進。其次,強化學生綠色化學意識,規范學生化學實驗行為。例如,學生在綠色化學理念引導下,嚴格遵守化學實驗操作要求,化學實驗完成后,妥善處理化學試劑及設備,以免產生污染。第三,落實科學發展觀,學生能夠正確認識人與自然和諧發展的重要性,進而學生能夠主動學習化學知識,掌握化學實驗操作技能,為生態環境保護貢獻力量。例如,學生學習SO2性質、掌握SO2用途后,實驗過程中正確拿取試劑、存放試劑,工廠實習期間,按照相關要求完成SO2排放任務,以免對自然環境產生污染。
二、高中化學實驗教學中綠色化學理念應用分析
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,在第一節緒論課里,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,其最大的優點就是“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絕對不能忽視。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。
二、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.最后輕輕的振動燒瓶,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.
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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,綠色化學完全沒有涉及。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。