綠色化學的核心范文
時間:2023-06-22 09:49:05
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篇1
關鍵詞:綠色化學 綠色化學化工 綠色度定量化 綠色非綠
隨著全球范圍內人口的膨脹、能源和資源的短缺、環境污染問題的日益突出,世界各國政府以及人們在享受現代科學與技術給人們帶來的巨大便利和快樂的同時,也逐漸意識到人們未來面臨的巨大生存危機和困難。為了喚起人們對環境保護的重視和綠色產品和工程的關注,許多諸如可持續發展、循環經濟、綠色產品、綠色化學等詞匯大量涌現。盡管“綠色化學”這個詞的使用頻率非常之高,如政府、媒體、工廠、研究機構人員等均將其廣泛使用于政府報告、規劃、研究論文中。但是,象使用“納米”一樣,許多人只是更多將其作為一種“時髦”的詞在使用,而對其真正含義以及其中一些深層次的問題,卻不甚了解,甚至經常將其與環境保護、可持續發展以及循環經濟混為一談。這些問題不僅造成了綠色化學概念的濫用和混亂,而且還尚未引起人們,特別是學術界的普遍注意。基于這種情況,作者認為非常必要對綠色化學與化工的基本問題,諸如其定義、原理、它的本質、特征、研究范圍、對象等以及產品和過程綠色度的定量評價等,應該有一個清晰的界定。而對其存在的問題,如離子液體等研究中出現的“綠色非綠”等問題,應該有清醒的認識,并力爭去加以解決。
特別需要說明的是:“綠色化學”與“綠色化學化工”概念相同,使用“綠色化學化工”是為了強調“綠色化學”與“化工”的關系。為此,作者結合綠色化學以及綠色化工發展現狀及趨勢,從綠色化學化工的基本問題出發,從多個角度或多個層面來談談綠色化學與化工的基本問題,希望能引起學術界和政府部門的重視和討論,在大家討論和爭論的基礎上,最終達到正本清源的效果。
一、綠色化學化工基本問題的發展及研究進展
1984 年美國環保局首先提出“廢物最小化”,初步體現綠色化學的思想。而到1989 年美國環保局提出“污染預防”——綠色化學思想才初步形成,1990 年美國聯邦政府通過“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策之后,才第一次出現“綠色化學”這個詞匯。盡管這個詞出現至今已近17年,但其含義,也即其定義卻也在不斷的發展和變化。剛出現時,它更多的是代表一種理念、一種愿望。但隨著時間的流逝,它本身在不斷的發展變化中逐步趨于實際應用,且其發展與化工密切相關。實際上,綠色化學代表了化學和化工學科的共同發展趨勢和目標之一,即無論是化學還是化工,不僅要面對社會發展對環境、健康和能源等方面日益嚴格的要求,而且還要面臨來自其他新興學科前所未有的挑戰。而綠色化學在連接化學與化工中所起的橋梁作用就體現得越來越明顯。
二、綠色化學和化工的發展趨勢
按照技術領域作者提出了綠色化工產品設計、新型反應技術、溶劑的綠色化及綠色溶劑等幾個方面綠色化學和化工的發展趨勢。
1.綠色化工產品設計
綠色化工產品設計要求對環境的影響最小化,這包括設計過程中的生命周期分析和循環回收、回用設計等。如果一個產品本身對環境有害,僅僅降低其成本和改進其生產工藝對環境的影響是不夠的,化學工業需要思考更多的是產品全生命周期中的成本和收益,特別是要考慮社會和環境的成本。因此,國家在這方面的法律法規對于產品設計的綠色化具有很大的影響。其中發達國家對于化工產品“綠色化”的要求,以及發展中國家受到“綠色壁壘”的限制,使得化工產品設計的綠色化成為必然趨勢。在綠色化工產品設計時,要遵循全生命周期設計、再循環和再使用設計、降低原料和能量消耗設計以及利用計算機技術進行綠色化工產品的設計等原則。由于大多數人只考慮到他們直接控制的產品生命周期部分,造成化工產品全生命周期的想法尚不能深入化學工業界。另外,化工產品設計的綠色化并沒有成為企業發展的機遇,而更多的是企業被大環境所逼而致的。因此,綠色化設計的積極性急需提升。綠色化設計的標準和方法尚未建立也是其發展的重要障礙。還有新材料,如納米材料的安全性等方面的問題。
2.新型反應技術
迄今為止,化學家構筑了大量的化學反應,已有十幾年沒有新的人名反應出現,因此僅從化學反應本身開發新的反應已經難上加難。從綠色角度來看,由于很多傳統有機合成反應用到有毒試劑和溶劑,這些有毒試劑和溶劑的綠色替代物的開發給這些傳統反應的重新構筑提供了機遇。另外反應與生物技術、分離技術、納米技術等的結合使得開發新型反應路徑仍有空間。
3.溶劑的綠色化及綠色溶劑
篇2
【關鍵詞】 綠色化學 環境污染 環境治理
當今時代,化學真正成為了一門最有用的科學。化學科學的研究成果和化學知識的應用為推動人類的進步起到了決定性的作用。目前,化學及其制品已經滲透到人類生活、生產和國民經濟的各個領域。但另一方面,化學化工的發展為人類的生活改善提供了源源不斷的能源和物質基礎,但同時又造成了很多的能源和環境問題。“綠色化學”的出現,為人類最終從化學的角度解決環境和能源問題帶來了新的希望。
一、概念及核心內容
1.概念。綠色化學又稱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。
2.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。
二、滲透“綠色化學”思想
我國古代就有“不竭澤而漁,不焚林而獵”的保護自然環境的思想。今天,我們保護環境不僅要保護環境不受污染,而且要繼承古代環境保護的思想,合理利用資源,以保證資源的永續利用。我們應該懂得保護環境就是保護我們自己。為了更好地保護環境,許多國家正在廣泛地宣傳環境保護思想,制定相應的法律法規。我國于1979年9月頒布了《中華人民共和國環境保護法(試行)》,并在1983年底召開的全國第二次環境保護大會上將保護環境確立為我國一項基本國策。
白色污染是當今社會的一大公害,而且越來越受到公眾和政府的關注。塑料作為人工合成的高分子材料,由于它有良好的成膜性、絕緣性、成型性、耐酸堿、耐腐蝕,外觀鮮艷,而且它具有極其低廉的價格,隨著石油化工的發展迅速成為人類不可缺少的一種材料。然而隨著塑料的大量使用,廢棄塑料難于降解,嚴重污染了人們所居住的環境,還有的塑料會引起人類新的疾病的產生。如今,綠色蔬菜、綠色產品、綠色科技、綠色化學,還有現在所提倡的綠色飯店、綠色學校,都成為最時髦的名詞。綠色話題成為人類最具共識的話題。這種綠色意識,是人類重新審視自然的表現。只有培養人類真正意義上的“綠色意識”,才能實現對環境,對人類更友善的化學――綠色化學。
因此,人類在生產、生活中都應貫穿綠色化學的思想,在生活中對其廢棄物要妥善處理,決不能隨意傾倒,造成環境污染。
三、設計“綠色新工藝”
我國在環境資源、容量方面,總量雖大但人均擁有量很小。經濟生產的特點是工業技術水平整體不高,能源和資源消耗及污染排放量高,鄉鎮企業比重還是很大,“三廢”基本沒有經過任何處理就四處排放,污染十分嚴重。但是人們不能走“先污染破壞,后治理恢復”的道路,也不能走“邊污染,邊治理”的道路,而應該采取我國政府制定的“全面規劃,合理布局,綜合利用,化害為利,依靠群眾,大家動手,保護環境,造福人民”的環境保護方針,還要在化工工藝上采取更為綠色的、環保的工藝過程。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。
1.設計環保工藝。開展環境分析方法和標準化的研究,建立高靈敏度、高選擇性、快速、自動化程度高的監測方法;開發新材料、新能源、用綠色化學工藝代替經典工藝;在制定污染物向環境排放量標準的同時與其他手段相結合,積極開展處理和利用廢物的技術研究,變廢為寶。三廢的處理過程不應產生或少產生新的污染,這樣才能實現減少或消除污染。
2.開發和生產綠色產品。綠色產品是指產品在使用過程中和使用后不會危害生態環境和人體健康,產品具有合格的使用功能及使用壽命,產品易于回收、利用和再生,報廢后易于處理,在環境條件下容易降解。如日常生活中適用的包裝材料,用后可以進行再利用,如用再生紙作購物袋,用再生塑料制造各種容積,不但可節約寶貴的資源, 還可以減少固體廢棄物的排放。
四、綠色化學與環境治理
目前,隨著綠色化學作為學科前沿方向的逐步形成, 在很短的時間內,通向綠色化學的各種途徑已隱約可見。這說明綠色化學是有效的,也是有益的。從科學觀點認識,綠色化學是對傳統化學思維方式的更新和發展;從環境觀點認識,它是從源頭上消除污染;從經濟觀點認識,它合理利用資源和能源,降低生產成本,符合經濟可持續發展的要求。其目的就是要把現有化學和化工生產的技術路線從“先污染、后治理”改變為“從源頭上根除污染”。然而,必須指出的是, 綠色化學與環境治理是完全不同的概念。環境治理是對已被污染的環境進行治理,使之恢復到被污染前的面目; 而綠色化學則是從源頭上阻止污染物的生成,即所謂污染預防。因此,只有通過綠色化學的途徑,從科學研究出發,發展環境友好化學、化工技術,才能解決環境污染與經濟可持續發展的矛盾。另一關鍵問題是培養具有環境保護意識的人,樹立可持續發展的觀念。通過宣傳,強化公眾的環境意識。作為高等學校培養的各種層次的高素質人才,應努力學習有關知識,加強對保護環境,改善環境的責任感。創造一個清潔美好的生活環境是人類的共同愿望,給后代留下一個良好的環境,也是我們這一代人所必須履行的責任和義務!
相信隨著科學技術的進步和人們綠色意識的提高,只要我們用好綠色化學技術,搞好經濟,我們賴以生存的地球環境會變得更加美好。
參考文獻:
[1] 王恩舉.漫談綠色化學[J].大學化學,2002,(4).
篇3
關鍵詞:綠色化學;發展現狀;高中化學
一、什么是“綠色化學”
綠色化學(Green Chemistry)又稱清潔化學(Clean Chemistry)、環境友好化學(Environmentally Friendly Chemistry)、環境無害化學(Environmentally Benign Chemistry )。綠色化學的先驅、原美國綠色化學研究所所長、耶魯大學P.T. Anastas教授在1992年給出的“綠色化學”的定義是:“The design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances ”翻譯成中文即減少或消除危險物質使用和產生的化學產品和過程的設計。我們可以把綠色化學的核心內容理解為在化學工藝和反應中不再使用有毒、有害的物質,并力求反應中原子利用率達到100%,不再產生廢物,實現“零排放”。從而從源頭上根除污染,研究環境友好的新反應、新過程、新產品,實現化學與生態的協調發展。
二、“綠色化學”的起源和發展
綠色化學最初起源于美國。1984年美國環保局(EPA)提出“廢物最小化”,倡導減少產生廢物和回收利用廢物,從而達到廢物排放最少的目的。綠色化學的思想萌芽。
1989年美國環保局又提出了“污染預防”的概念,指出最大限度地減少生產場地產生的廢物,包括減少使用有害物質和更有效地利用資源,并以此保護自然資源。綠色化學的思想初步形成。
1990年,美國頒布了“污染防治”法案,將污染的防治確立為國策。該法案中第一次明確提出“綠色化學”一詞,并定義“綠色化學”為采用最小的資源和能源消耗,產生最低排放的工藝過程。
1991年,美國環保局污染預防和毒物辦公室啟動“為防止污染變更合成路線”的研究基金計劃,用以資助化學品設計與合成中污染預防的研究項目。1993年研究的項目擴展到安全化學品、綠色溶劑等方面,該計劃更名為“綠色化學計劃”。
同一時期,日本等其他很多國家的政府、學術界和企業也開始關注“綠色化學”的研究和開發。
1995年美國設立了“總統綠色化學挑戰獎”,1999年澳大利亞皇家化學研究所(RACI)設立了“綠色化學挑戰獎”,此外英國設立了“英國綠色化學獎”“綠色化工水晶獎”,并創辦了世界第一本名為《綠色化學》(Green Chemistry)的雜志。日本也設立了“綠色和可持續發展化學獎”。這些政府行為都極大地促進了綠色化學的蓬勃發展。
三、我國“綠色化學”的發展現狀
我國政府和學術界也很重視在綠色化學方面的研究。
1995年,中國科學院化學部開展了“綠色化學與技術”的院士咨詢活動,分析了國內外綠色化學的研究現狀和發展方向。
1996年,國家召開了“工業生產中綠色化學與技術”研討會,并出版了《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》。
1997年,國家自然科學基金委員會與中國石油化工集團公司聯合立項啟動了“九五”重大基礎研究項目“環境友好石油化工催化化學與化學反應工程”。中國科技大學綠色科技與開發中心在該校舉行了專題討論會,并出版了《當前綠色科技中的一些重大問題》的論文集。同年,香山科學會在北京召開了第72次學術研討會,閔恩澤院士、陳家墉院士等都做了有關綠色化學的重要報告。
1998年,合肥舉辦了第一屆國際綠色化學高級研討會,這些都加快了我國綠色化學研究的步伐。
四、“綠色化學”在高中化學中的滲透
1.“綠色化學”在高中化學新課標和教材中的體現
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學學科的很多重要知識、理論都是從實驗中發現并總結的。所以,綠色化學思想融入化學學科是必然趨勢。《普通高中化學課程標準》中已經明確提到了綠色化學的概念,比如,“實驗化學”模塊中提出“形成綠色化學的觀念,強化實驗安全意識”“樹立綠色化學思想,形成環境保護的意識”。
根據課程標準編寫的高中化學教材也有很多地方體現了綠色化學的概念。比如,必修2第四章第二節“化學與資源綜合利用、環境保護”里第二大點就是環境保護與綠色化學。用一張圖可以簡單明了地介紹綠色化學的特點。在緊接著的思考交流部分通過比較環氧乙醚制備的新舊工藝,介紹了原子利用率100%的反應是體現綠色化學的原子經濟性反應。
再如,選修1“生活與化學”第四章第三節垃圾資源化中治理白色污染的3R原則就源自綠色化學提出的“5R”原則:減量(reduction)、重復使用(reuse)、回收(recycling)、再生(regeneration)和拒用(reject)。
高中化學教材中最能體現“綠色化學”理念的是實驗內容,對現行人教版高中化學教材中的實驗內容做了簡單統計:
對上述實驗中涉及的會對環境造成污染的物質也做了簡單統計:
由上面兩個表可以看出人教版高中化學教材中實驗多、涉及的可能污染環境的物質也不少,因此高中化學實驗“綠色化”是高中化學教師必須關注和研究的問題。
2.“綠色化學”在高中化學實驗教學中的體現
(1)推廣微型化實驗
微型化實驗儀器的體積小,藥品的用量可以減至常規所需量的十分之一或更少。與常規實驗相比,微型化實驗的突出特點是實驗成本低、環境污染少、反應速度快、安全系數高、實驗效果好。尤其是藥品用量少、速度快、污染小的特點與綠色化學的理念完全一致,且十分適合中學實驗教學。
(2)利用多媒體模擬化學實驗
高中化學里有一些危險系數大或污染嚴重的實驗并不適合課堂演示實驗和學生實驗,比如,電解飽和食鹽水、氫氣在氯氣中燃燒等。我們可以從網絡上下載實驗視頻,或通過計算機軟件模擬真實實驗。這樣既使學生了解了實驗過程,加深了對相關知識的理解,同時實現了化學實驗的“零投入和零污染”,也是某種意義上的綠色化學。
3.“綠色化學”在高中化學試卷中的體現
近幾年的高考化學試卷都有濃厚的綠色化學色彩。例如,2013、2015年江蘇卷第一題選擇題就是直接考查保護環境的幾種做法;實驗流程題更是大多體現了變廢為寶,循環利用等綠色化學的思想。高考是有教育功能和導向作用的,高考試題對綠色化學的關注,勢必引導高中教學對學生環保意識的培養,從而引起全社會對綠色化學的關注。
我們要在實際教學中滲透綠色化學知識,提高學生的綠色化學意識,增強學生環境保護的使命感,讓綠色化學的理念在學生的頭腦中深深扎根,形成良好的社會環保氛圍,促使我國可持續發展戰略的實現。
參考文獻:
[1]R.布里斯羅.化學的今天和明天:一門中心的、實用的和創造性的科學[M].北京科學出版社,2001.
[2]朱清時.綠色化學與可持續發展[J].中國科學院院刊,1997(6):415-420.
[3]徐漢生.綠色化學導論[M].武漢大學出版社,2002.
[4]李進軍,吳峰.綠色化學導論[M].武漢大學出版社,2015(8).
篇4
如何在化學教學的過程中體現綠色化學理念,在潛移默化中對學生進行綠色化學理念的教育呢?
首先,教師在教學活動中起主導作用,只有教師形成綠色化學的理念,挖掘教材中體現綠色化學理念的部分,在分析教材內容設置及實驗教學時才能對學生形成引導,才能在實施環境教育過程中,向學生潛移默化地滲透綠色化學的觀念和要求,使他們樹立起防治污染,保證人類生存質量的責任感。其次,具體在化學教學中要滲透綠色化學的思想。
一、立足課堂,將綠色化學的理念滲透在日常教學中
化學課堂是教學的主陣地,也是向學生傳授環保知識的好場所。人教版高中化學教材內容的設置上就充分體現了綠色化學的思想。因此,在高中化學教學中處處都有綠色化學思想的體現,如,氯氣用于自來水消毒的利弊;明礬的凈水及其在食品中添加的安全性;硫和硫的化合物中的酸雨危害與防治;溫室效應的利弊等;氮族元素中對汽車尾氣的排放、氮氧化物造成的光化學煙霧;水中氮磷過多造成富營養化而形成赤潮等;幾種重要金屬中,鋁對人體的危害與應用等等,用綠色化學的理論指導我們的教學,通過滲透綠色化學教育,讓學生經常了解、關注身邊的、國內外的環境熱點,從而促進其深入了解的興趣,并將其所學知識運用到生活中去。
二、綠色化學的理念滲透在化學實驗教學中,增強學生的環保體驗
在中學化學課本的編制和修訂過程中,有關實驗內容安排也充分體現了綠色化學原理:①對藥品的取用給出了限量要求;②在教材修訂時刪除了許多有毒有害實驗;③強調了聞氣體的方法;④強調了實驗中常見的事故避免、應急處理等;⑤強調有毒氣體氯化氫、氯氣等在制備實驗中尾氣的處理辦法,等等。因此,在實驗教學中要盡量體現綠色化學實驗的新要求:省資源、無污染、無廢物、多循環、多利用。課堂教學過程中要嚴格規范實驗操作,盡可能減少污染。因此,化學實驗教學中要力求利用最少的實驗藥品,獲得最佳的實驗效果,最大限度地減少廢棄物;在實驗教學中采用“講―演―練―做”的模式;推行微型實驗;將有毒有害有危險實驗改成封閉實驗或利用實驗―投影放大或多媒體手段模擬實驗教學代替有毒有害有危險實驗。正確處理實驗廢液和剩余藥品。
三、在社會生活中也應貫穿綠色化學的理念,讓每位學生都應養成環境保護意識
設計研究性學習課題,鼓勵學生積極參與:調查廢舊電池是如何處理的以及回收廢舊電池的意義價值;調查常用洗滌劑的品種、主要化學成分、性能、價格、對環境的影響;調查周圍生活環境中“白色污染”的情況;通過這些調查讓學生轉變觀念和態度,認識到在生活中對廢棄物也要妥善處理,決不能隨意傾倒,造成環境污染,有的還可以變廢為寶。如不使用難降解的一次性飯盒,少使用、少廢棄塑料袋,不亂扔廢舊電池等。開展綠色化學專題活動,培養綠色化學意識。
篇5
[關鍵詞]微型化學實驗 綠色化學 素質教育
[中圖分類號]G4 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349(2013)09-0230-01
一、微型化學實驗
(一)定義
在微型化的裝置中進行的化學實驗,試驗藥品用量比常規實驗盡可能的少,但依然能獲取所需要的化學信息的實驗。它具有多、快、好、省、少等優點,即學生動手機會多,實驗時間短,實驗效果好,節約藥品,節省開支,大大減少環境污染。
(二)發展歷史
1925年,埃及E.C.Grey出版了《化學實驗的微型方法》,這是較早的微型化學實驗教材。
1979年,馬祖圣教授編著了《化學中的微型實驗操作》,對微型化學實驗的開展有很大的影響。1982年,美國的Mayo和Piko等以mmol級的試劑用量開展有機化學實驗,取得了成功,之后微型化學實驗便風起云涌,應用范圍學擴展到無機化學、分析化學實驗中。
我國在1989年將“微型化學實驗研究”列入高等學校化學教育研究中心的科研規劃。
二、綠色化學
綠色化學即用化學的方法和技術,并結合其他各種學科的知識去消滅或減少那些對人類健康、社會安全、生態環境有害的原材料、催化劑、溶劑、試劑、生成物、副產品等的生產與使用。
綠色化學從源頭上消除污染,不使用有毒、有害的原材料,不生產有毒、有害的產品,不產生廢物。
綠色化學的12條原則,并為國際化學界所公認,其內容如下:1.防止廢物產生比其生成后再處理或清除更好;2.設計的合成方法應使工藝過程中使用的所有物質最大限度地轉化到最終產品之中;3.設計合成方法時,應使使用的和生成的物質對人類和環境無毒或毒性很小;4.設計安全化學品;5.安全的溶劑和助劑;6.使化學過程所需的能量消耗越小越好,并應考慮其對環境和經濟的影響,如有可能,合成方法最好在常溫、常壓條件下;7.使用可再生原材料只要技術上和經濟上可行,應當使用可再生原材料;8.減少衍生物(reduce derivatives);9.應盡量使用無毒并且選擇性高的催化劑;10.應考慮所需產物在完成使用功能后,可降解為無毒的物質還原于環境之中;11.需要進一步開發在有毒物質生成之前的快速、在線監測與控制的分析方法;12.本身安全、能防止意外事故的化學(inherently safer chemistry for accident prevention)。
三、微型化學實驗與綠色化學
微型化學實驗符合綠色化學十二條原則中第六條和第十二條,即能量消耗越少越好,并考慮其對環境和經濟的影響;化學過程中使用的原材料、溶劑、助劑、催化劑等應考慮到盡量減少事故的潛在危險。
(一)微型化學實驗有助于培養綠色化學的意識
可持續發展是人類正在探索的既能保持經濟持續增長和社會持續發展,又能達到生態環境持續良好和自然資源持續利用的全新發展戰略,人類將從工業文明的發展模式轉向生態式的發展模式,而綠色化學正是在這一歷史背景下產生并成為實現人類社會可持續發展的重要技術手段。
微型化學實驗把消除、預防化學污染的思想貫穿于化學教育的過程之中,有利于對學生進行環保教育,良好的觀念與習慣的養成為后續綠色化學的開展打下了一定的基礎。
(二)通過微型化學實驗,堅定綠色化學信心
微型化學實驗是在綠色化學理念指導下用消除污染的思想、方法、技術對常規實驗進行改革和發展的結果,但微型化學實驗離綠色化學的核心理念還有一定距離。綠色化學是利用化學原理和新化工技術,從源頭上預防污染的化學,它使環境的治理從治標轉向治本,盡可能采用無毒無害的原料,革新工藝過程,開發綠色合成技術和清潔生產工藝,減少污染物,實現“零排放”,生產環境友好產品。
綠色化學具有“原子經濟性”,就是在化學反應過程中充分利用分子中的每個原子來重新組合形成新的分子,不浪費一個原子。因此,它既能充分利用資源,又能夠實現防止污染,因為沒有廢物產生。它是一種理念,一種理想,是人們應該傾力追求的目標,它是21世紀的科學。
綠色化學是集化學、物理、生物、材料、信息等科學的最新理論成果和技術于一身的新興邊緣學科,它一經提出,就帶有強烈的應用技術性及工程性。因此,不僅要求有深厚的化學功底,更要有廣博的其他相關學科的知識才能去實現它,要有勇于探索的精神,要有接受失敗考驗的承受力,要有具大的信心,因為我們要實現的是一項偉大、艱難、有利于人類可持續發展的工程。
篇6
【關鍵詞】高職高專 綠色化學教育
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2014)02C-0125-02
化學科學的研究成果使人們衣食住行各個方面都受益匪淺。但與此同時,隨著化學品的大量生產和廣泛應用,人類原本綠色平和的生態環境遭受著嚴重的破壞。面對生存危機,人類重新審視傳統化學,于20世紀90年代提出了綠色化學這一新的科學思想和發展戰略。綠色化學可以詮釋為環境友好化學,它的核心內涵是在反應過程和化工生產中盡量減少或徹底消除使用和產生有害物質,它從源頭上阻止污染物的產生。綠色化學的誕生,為人類最終從化學的角度解決環境污染的問題帶來了希望,讓越來越多的國家和人們認識到了其對社會進步、經濟發展及對化學界本身產生的巨大影響,而且它向人類展示了發展科學、造福社會卻不以犧牲環境為代價的新境界,為人類鋪設了一條可持續發展的道路。本文試分析高職高專院校開展綠色化學教育的必要性,并針對高職高專院校綠色化學教育中存在的問題,提出高職高專院校綠色化學教育的實施措施。
一、高職高專院校開展綠色化學教育的必要性
隨著社會公眾對環境保護及國民經濟可持續發展的日益關注,各國逐漸認識到對社會各階層,尤其是對大中學校的學生進行綠色化學教育至關重要。美國和英國等國家很早就開始在各類院校開展綠色化學課程教育或綠色化學思想、理念、原則的滲透性教育。我國綠色化學與教育基本上能跟上國際的步伐,目前,已有中國科技大學、清華大學、中山大學、四川大學、首都師范大學等國內知名本科院校開設了綠色化學必修課或選修課。然而,在大部分的高職高專院校中至今沒有開展綠色化學的相關教育。高職高專院校是以培養高等技術應用型專門人才為根本任務的,高職高專的畢業生應具備基礎理論適度、技術應用能力強、知識面較寬、素質高等特點。在高職高專院校中實施綠色化學教育,向學生傳遞綠色化學的科學思想和基本原理,介紹綠色化學的基本原則,讓學生認識綠色化學在可持續發展中的重要作用,能夠在未來的生產生活實踐中學以致用。一批批高職高專畢業生進入社會走上工作崗位,他們必將成為生產制造、社會服務等領域的主力軍,在這其中,只有接受過綠色化學教育,他們才能用綠色化學的思維方式來指導生產生活實踐,解決生產生活實踐中可能碰到的環境、資源、能源問題。況且當下,合理利用資源、減少能耗、保護環境,是企業得以生存和持續發展的根本保證。在這樣的前提下,企業就希望自己的員工具有環境意識和可持續發展的意識,以及具備較強的社會責任感。可見,在高職高專院校中實施綠色化學教育是必要的,符合企業行業的需求,符合社會可持續發展的需求。
二、高職高專院校開展綠色化學教育面臨的問題
(一)綠色化學教育師資隊伍薄弱
許多高職高專院校的化學化工類教師對綠色化學都不是太熟悉,這是綠色化學教育中面臨的最大問題。教育部門或院校本身可以通過進修班、研修班、研討會等形式對教師進行系統的綠色化學知識培訓,而教師本身也應該不斷收集了解綠色化學發展的最新動向、前沿信息。只有形成一支高素質的綠色化學師資隊伍,才能使綠色化學教育得到根本的保障。
(二)綠色化學教材缺乏
目前,針對高職高專學生編寫的綠色化學教材不多,使教師和學生的選擇受到限制,這也給綠色化學教育工作者提出了更大的挑戰。
三、高職高專院校綠色化學教育的實施措施
綠色化學教育的首要任務是建立一種新的綠色觀念體系,強調人類對環境與發展的責任感,培養學生以“科技與社會”之間和諧發展為基礎的道德、倫理和科學價值觀念。根據高職高專院校的培養模式和培養目標,高職高專院校開展綠色化學教育,可以從以下幾個方面著手:
(一)形成寬專業、多層次的教育體系
綠色化學的教學內容主要包括綠色化學的科學思想、綠色化學基本原理、綠色化學技術和綠色化學工藝等。其中,綠色化學的科學思想和基本原理是綠色化學的精髓,可以使人們形成綠色理念,是所有高職高專學生都應該了解和學習的,在教育方式上可以靈活多樣。綠色化學技術和工藝具有較強的專業性,只能向具備化學專業知識的學生開設,然而在大部分的高職高專院校中,雖然開設有化學化工或相關專業,但由于學生的知識水平及結構較本科生有限,培養目標也較本科生不同,綠色化學技術和工藝這些內容對于高職高專學生來說不一定需要掌握,可以考慮通過案例滲透的形式讓學生有所了解。也就是說在高職高專院校中,綠色化學的科學思想和基本原理才是學生們學習和了解的重點。針對不同的學習對象,綠色化學的教學目標、教學形式等也是有所區別的,可以通過表1體現高職高專院校綠色化學教育體系。
表1 高職高專院校綠色化學教育體系
授課對象 教學目標 教學內容 教學形式
除化學化工及相關專業外,各專業高職高專學生 了解綠色化學思想和基本原理,培養環境意識及基本科學素養 綠色化學的科學思想、基本原理、綠色原料、綠色化學品等 素養課、選修課、專題講座、主題活動、社團指導、主題宣傳
化學化工及相關專業高職高專學生 更全面理解綠色化學理論,常識性了解一些基本綠色工藝與技術 綠色化學的科學思想、基本原理、綠色原料、綠色溶劑、綠色催化、綠色資源綠色化學工藝與技術案例 限選課、選修課、專題講座、主題活動、興趣小組研究、專業實習實踐
鑒于高職高專學生的知識結構及能力結構特點,在實施綠色化學教育的過程中,要盡可能避免繁雜深奧的綠色化學原理及工藝技術,而應注重講授一些貼近生活、聯系生產實際、反映最新科技、體現環境保護的內容,同時介紹一些與化學科技發展相關的環境、倫理、道德、法律等人文社會方面的知識,如可持續發展理論、人類生存的地球、人與自然、清潔生產、綠色標志、美國“總統綠色化學挑戰獎”、日本“新陽光計劃”等。選擇這些易于被接受、實用性強的知識,既能激起學生學習綠色化學的興趣,促使學生樹立綠色意識,同時也與高職高專培養知識面較寬、素質高的高技能運用型人才這一培養目標相符合。
(二)在基礎課教學中滲透綠色化學
由于受教學課時及學生知識、能力結構的限制,在高職高專中專門開設綠色化學必修課的可行性不強,需要把綠色化學內容滲透到基礎化學教學中,使綠色化學的思想和內容貫穿于基礎課的教學。如用綠色化學的實例充實教學內容,使學生在潛移默化中受到綠色化學教育;再如化學實驗中,要求學生遵守實驗規則,規范實驗操作,盡可能降低實驗藥品濃度,減少藥品的損耗,預防環境污染。還可以指導學生優化實驗設計方案,使其成為綠色實驗。在基礎課教學中滲透綠色化學為改革課堂教學、培養學生的創新精神和創新能力提供了良好的契機。
(三)充分利用實習實訓開展綠色化學教育
在高職高專院校的課程設置中,專業頂崗實習實訓占據了將近一半的課時,如果能充分利用學生接觸社會的時機,讓學生開展一些綠色化學的研究性學習,勢必會取得較校內開展課堂教學更好的效果。綠色化學強調人類對社會的責任感,在學生進入實習階段之前,設置一些與社會息息相關的研究性課題,如地方空氣和水質污染情況、城市垃圾的處理、洗滌劑的合理使用、農藥的合理使用、汽車尾氣污染狀況及控制方法、農產品的綠色化、城市污水處理、綠色包裝等,讓學生利用實習實訓的機會開展調查、研究、分析、討論,最終形成結論,使他們意識到綠色化學的應用會帶來的社會效應,真切體會和感受到綠色化學與社會、與經濟、與環境之間的相互關系,從而改變舊有的思維方式,以科學的眼光來觀察社會中存在的矛盾和問題,形成綠色的理念,科學的價值觀。
(四)開展豐富多彩的課外活動,宣傳綠色化學
面對高職高專院校中種類繁多的專業群,要讓綠色化學得到普及,必須開辟課外活動這一陣地。專題講座、專題宣傳、主題論文大賽、校園論壇、社團、興趣小組等等,都是很好的開展綠色化學教育的途徑,而且這些豐富多彩的活動,還能變學生的被動學習為主動參與,提高學生對綠色化學的關注度。
總之,綠色化學不是一門獨立的學科,它是一種戰略、一種方針、一種指導思想、一種研究策略。將綠色化學思想和內容滲透給高職高專院校的學生,使學生具有較高的社會責任感和較高的環境意識,這對整個社會、經濟的發展都將起到積極的作用。
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一、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、清潔化學,是通過化學方法合成對環境無害或友好的物質的一門新興學科。其內涵就是研究和尋找并能充分利用的無毒害原材料,最大程度地節約能源,在各環節都實現凈化和無污染的反應途徑。是從源頭阻止污染或預防污染的化學,其過程為零排放和零污染。簡要概括,綠色化學的基本內涵體現在“5R”原則上。
(1)減量,即節省資源,減少“三廢”的排放,避免實驗過程中造成對環境的污染。
(2)重復使用,既是降低成本的需要,又是減廢的需要,如化學反應過程中催化劑、載體等,從一開始就應考慮有重復使用的設計。
(3)回收,可以有效實現“省資源、少污染、減成本”的要求,如回收未反應的原料、副產物、助溶劑、催化劑、穩定劑等非反應試劑,達到循環使用的目的。
(4)再生,即變廢為寶,節省資源、能源,減少污染,如離子交換樹脂、磺化煤等。
(5)拒用,指對一些無法代替,又無法回收、再生和重復使用、有毒副作用、污染作用的原料,拒絕在化學過程中使用。如全國查禁毒鼠強,停止使用含磷洗衣粉。
二、綠色化學思想的教育意義
1. 綠色化學思想的教育有助于培養學生的創新精神和社會責任感,是實施素質教育的重要途徑。綠色化學思想是一種戰略、方針、指導思想、研究策略。不久的將來,重大的綠色化學研究成果將會走進我們的生活。而且它所倡導的預防化學污染的新理念和新實踐正日益被人們認識、接受和重視。
2.把綠色化學思想貫穿在化學教學的全過程中,能夠培養學生強烈的環保意識。在中學化學教學中應該加強綠色化學思想的宣傳,使學生清除從社會上帶來的對化學的種種誤解和偏見,尤其要突出環保意識。
3.在化學教學中,滲透綠色化學思想,應用綠色化學的理念進行化學教學設計,并且還要著重介紹綠色化學在防治大氣污染、溫室效應,保護臭氧層,保護土壤、水質及生態環境中的重要貢獻,介紹化學產品對提高生活質量,保障人類健康和安全方面所起的作用,從而激發學生學習化學的興趣,明確化學學習的目的。
化學新課程教材中融入了綠色化學內容,舉例如下:
(1)實驗室制氯氣的實驗中,多余的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收,防止了尾氣對環境污染。
(2)在鎂的提取及應用中,強調氯氣循環利用生產鹽酸,節約資源,并減少污染。
(3)在二氧化硫的性質和作用中,介紹了硫酸型酸雨的危害。在濃硫酸與銅的反應中,多余的SO2用氫氧化鈉溶液吸收,防止了尾氣對環境污染。
三、綠色化學思想在中學化學教育中的實施
中學化學教材中涉及綠色化學知識的內容不多,這就要求教師在化學教學中注重對教材的二次開發和利用,挖掘教材中的隱含因素,在教學中不斷地滲透綠色化學教育理念。
1.在教學設計中滲透綠色化學思想。在教學設計中通過創設有效情境,滲透綠色化學思想。例如,在學習氮氧化物時,我們先講NO、NO2的毒性、性質、致毒原理、形成的危害:NO 直接結合血紅蛋白引起中毒,NO2 則刺激呼吸道引起中毒,NO、NO2相互作用并形成光化學煙霧等。再根據NO、NO2的性質,讓學生思考如何除去實驗室產生的NO、NO2尾氣。接著講述大氣中NO、NO2的主要來源,如汽車尾氣。然后介紹汽車尾氣中的NO、NO2的除去方法。通過在化學課堂上滲透綠色化學思想,既培養了學生的思維能力、創新意識,又加強了學生的環保意識。
2.在化學實驗教學中滲透綠色化學思想。在實驗教學中要盡量體現綠色化學實驗的新要求:省資源、無污染、無廢物、多循環、多利用。
(1)實驗操作規范化,妥善處理實驗廢棄物,減少對環境的污染。教師在演示實驗時,通過言傳身教,滲透綠色化學思想。教育學生實驗后的廢液、廢渣盡可能回收利用,不能回收利用的廢液、廢渣,則應倒在規定的地方,以便清理,減少環境污染。
(2)劑量最小化,最大限度減少污染。即改進實驗裝置,將常規實驗改成微型實驗。這樣既能降低實驗費用;又能降低排廢量,減少污染;更能縮短實驗時間且安全可靠。
(3)改進化學實驗,減少環境污染。即將有毒實驗改成封閉實驗。如氯氣的制備與性質實驗、二氧化硫的制備與性質實驗。
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關鍵詞:綠色化學,消除污染,環境治理
當今時代,化學成為了一門非常有用的科學。。化學科學的研究成果和化學知識的應用為推動人類的進步起到了決定性的作用。目前,化學及其制品已經滲透到人類生活、生產和國民經濟的各個領域。但另一方面,化學化工的發展為人類的生活改善提供了源源不斷的能源和物質基礎,但同時又造成了很多的能源和環境問題。隨著化學品的大量生產和廣泛應用,人類對全球性環境污染的加劇、能源的匱乏和資源的減少日益關注。人們逐漸發現, 僅依靠開發更有效的污染控制技術對改善環境是很有限的,而應該把注意力集中到原始污染的預防上則對消除污染更有效。“綠色化學”的出現,為人類最終從化學的角度解決環境和能源問題帶來了新的希望。
1.概念及核心內容
1.1概念
綠色化學又稱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。。
1.2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。
2.滲透“綠色化學”思想
我國古代就有“不涸澤而漁,不焚林而獵”的保護自然環境的思想。今天,我們保護環境不僅要保護環境不受污染,而且要繼承古代環境保護的思想,合理利用資源,以保證資源的永久利用。我們應該懂得保護環境就是保護我們自己。為了更好地保護環境,許多國家正在廣泛地宣傳環境保護思想,制定相應的法律法規。我國于1979年9月頒布了《中華人民共和國環境保護法(試行)》,并在1983年底召開的全國第二次環境保護大會上將保護環境確立為我國一項基本國策。
白色污染是當今社會的一大公害,而且越來越受到公眾和政府的關注。塑料作為人工合成的高分子材料,由于它有良好的成膜性、絕緣性、成型性、耐酸堿、耐腐蝕,外觀鮮艷,而且它具有極其低廉的價格,隨著石油化工的發展迅速成為人類不可缺少的一種材料。
因此,人類在生產、生活中都應貫穿綠色化學的思想,在生活中對其廢棄物要妥善處理,決不能隨意傾倒,造成環境污染,有的還可以變廢為寶。如使用環保節能電池;使用太陽能熱水器;使用節能燈;不食保護的野生動、植物等。如不使用難降解的一次性飯盒,少使用與廢棄塑料袋,不亂扔廢舊電池等。關注重大的綠色化學研究成果。。如環境友好的海洋生物防垢劑,新配方汽油,環境友好柴油等。使用具有綠色環保標志的產品如綠色電冰箱,無磷洗衣粉,太陽能熱水器等。當然我們要鼓勵大家多騎自行車,少用機動車。
3.設計“綠色新工藝”
我國在環境資源、容量方面,總量雖大但人均擁有量很小。經濟生產的特點是工業技術水平整體不高,能源和資源消耗及污染排放量高,鄉鎮企業比重還是很大,“三廢”污染十分嚴重。以2006年甘肅徽縣鉛錠冶煉廠鉛中毒事件為例,涉及村民2000多人,其中373人為兒童。這些兒童中,90%以上血鉛超標,最高者血鉛含量超標數倍,被診斷為重度鉛中毒,被診斷為重度鉛中毒年齡最小的孩子,只有1歲2個月。而成人中血鉛超標也很普遍。依次來看,人們不僅不能走“先污染破壞,后治理恢復”的道路,也不能走“邊污染,邊治理”的道路,而應該采取我國政府制定的“全面規劃,合理布局,綜合利用,化害為利,依靠群眾,大家動手,保護環境,造福人民的環境保護方針,還要在化工工藝上采取更為綠色的、環保的工藝過程。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。
3.1設計環保工藝
開展環境分析方法和標準化的研究,建立高靈敏度、高選擇性、快速、自動化程度高的監測方法;開發新材料、新能源、用綠色化學工藝代替經典工藝;在制定污染物向環境排放量標準的同時與其他手段相結合,積極開展處理和利用廢物的技術研究,變廢為寶。三廢的處理過程不應產生新的污染,這樣才能實現減少或消除污染。更有實際意義的是綠色工藝的設計。如粉煤加壓氣化技術:該氣化技術在高溫高壓下以粉煤為原料,純氧作氧化劑生產合成氣,氣化爐采用擁有自主知識產權的多噴嘴對置式爐型。其工藝過程的特點是消耗低、煤種適應性廣,碳轉化率高,熱效率高,適宜大規模放大等,是一項綠色的潔凈煤利用技術。探索污染物的防治、轉化、處理及綜合利用的途徑,積極改革舊工藝,探尋無污染或低排放的“綠色”新工藝。
3.2開發和生產綠色產品
綠色產品是指產品在使用過程中和使用后不會危害生態環境和人體健康,產品具有合格的使用功能及使用壽命,產品易于回收、利用和再生,報廢后易于處理,在環境條件下容易降解。如日常生活中適用的包裝材料,用后可以進行再利用,如用再生紙作購物袋,用再生塑料制造各種容積,不但可節約寶貴的資源,還可以減少固體廢棄物的排放。再如目前大量使用的聚苯乙烯發泡塑料快餐盒,使用后成為白色垃圾,在自然條件下,需數百年方能降解,對環境帶來嚴重的影響。為了加速它的自然降解,生產時可在其中加入光敏劑、化學助劑等,使其在使用后幾個月內即分解成無害物質。逐步推廣使用新配方汽油,減小由汽車尾氣中的一氧化碳以及烴類引發的臭氧和光化學煙霧等對空氣的污染。新配方汽油要求限制汽油的蒸汽壓、苯含量,還將逐步限制芳烴和烯烴含量,還要求在汽油中加入含氧化合物,比如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚。這種新配方汽油的質量要求已推動了汽油的有關煉油技術的發展。
4.綠色化學與環境治理
目前,隨著綠色化學作為學科前沿方向的逐步形成, 在很短的時間內,通向綠色化學的各種途徑已隱約可見。這說明綠色化學是有效的,也是有益的。從科學觀點認識,綠色化學是對傳統化學思維方式的更新和發展;從環境觀點認識,它是從源頭上消除污染;從經濟觀點認識,它合理利用資源和能源,降低生產成本,符合經濟可持續發展的要求。其目的就是要把現有化學和化工生產的技術路線從“先污染、后治理”改變為“從源頭上根除污染”。然而,必須指出的是, 綠色化學與環境治理是完全不同的概念。環境治理是對已被污染的環境進行治理,使之恢復到被污染前的面目;而綠色化學則是從源頭上阻止污染物的生成,即所謂污染預防。因此,只有通過綠色化學的途徑,從科學研究出發,發展環境友好化學、化工技術,才能解決環境污染與經濟可持續發展的矛盾。另一關鍵問題是培養具有環境保護意識的人,樹立可持續發展的觀念。通過宣傳,強化公眾的環境意識。作為高等學校培養的各種層次的高素質人才,應努力學習有關知識,加強對保護環境,改善環境的責任感。創造一個清潔美好的生活環境是人類的共同愿望,給后代留下一個良好的環境,也是我們這一代人所必須履行的責任和義務!
相信隨著科學技術的進步和人們綠色意識的提高,只要我們用好綠色化學技術,搞好經濟,我們賴以生存的地球環境會變得更加美好。
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關鍵詞:綠色化學 指導教學 實驗室
化學是一門以實驗為主的基礎科目,它與實驗密不可分。然而隨著化學實驗過程中大量的使用化學藥品,使周圍的環境造成極其嚴重的污染,對教師和學生的身心健康有著極其嚴重的影響。這就促使教師在化學的教學過程中引入綠色化學理念,使學生對環境污染的危害性以及對環境的保護措施引起高度的重視,使綠色化學走入高中課堂。
一、綠色化學思想
(一)綠色化學的概念
綠色化學又叫環境友好化學、環境無害化學、潔凈化學等。綠色化學是以實際技術、原理以及方法予以消除危害居民身心健康、對生態環境有害的各種原料、催化劑。溶解劑等有毒物質的產生,從根本上避免產生有害物質,并且將化學過程中對環境的不利影響降低到最小的化學。
(二)綠色化學的中心思想
綠色化學有以下幾點核心內容,第一,即原子經濟性,就是充分運用反應物的各個原子,從而使原子的利用率得到有效的提高,將反應物中產生的垃圾物盡可量的減少,從而減少了對環境的污染。第二,主要體現在減量、減少廢氣排放、重復運用等,例如催化劑和載體等,使成本得到有效的降低,減少廢氣的排放量。第三,主要體現在回收方面,可以達到節省資源、減少污染、降低成本的要求;第四,主要體現在再生方面,也就是將已廢氣的物質提取其身上的精華重復利用,既能節省資源,又能減少對空氣的污染;第五,主要體現在拒絕使用方面,具體指的是,對于一些無法取締,無法回收再利用,無法再生和有副作用較為明顯的原料,務必要拒絕在化學過程中使用,以避免造成空氣污染。
二、簡述高中化學實驗室現狀
現如今,許多高中化學實驗室設備不夠齊全,不具備良好的通風設備,安全設施也不夠權威,使教師和學生在實驗室做化學實驗時,得不到有效的安全保障。此外,化學教材中包含了較多演示實驗以及分組實驗,在這些實驗里包括了容易產生揮發、燃燒、有毒的反應物與生成物,還有一部分實驗無論從裝置的使用上還是藥品的用量上都存在著儀器過多,實驗過于繁瑣、藥品的用量過大等一系列問題。因而時常會有學生在做實驗時所取的藥品過多,易導致藥品嚴重的浪費現象。當實驗完成后,有的學生直接將生成物丟棄到垃圾桶內,不予以及時的處理等現象。尤其是對于極其難聞,有毒的氣體而言,由于設備不夠健全,使有毒氣體無法予以消除,對教師和學生的身心健康有著極大的影響。綜上所述,為了使教師和學生能在實驗室中順利的完成化學實驗,化學教師和學生應該以身作則,一同成為實驗室條件的有效改善者和提高者。所以,在化學教學過程中,教師要大力向學生傳達環境教育以及化學的教學信息,讓學生最深切的感受到綠色化學的研究內容和研究方向,使環境污染的程度達到最小。
三、在實驗室進行改進措施
在高中的化學實驗中,有許多化學反應需要大量的儀器,組裝起來相對較于復雜,導致所需藥品量過大,實驗不容易成功,而且所產生的廢棄物過多,環境污染十分嚴重。為了減少環境的污染并且大力推廣化學實驗迷你化,首先可以對部分實驗繼續進行簡易設置,讓需要用的儀器減少,組裝起來變得簡單可行,易于操作,與此同時,要將實驗室需要用的試劑以及藥品用量大幅度的減少。例如,在蔗糖脫水的實驗中,大多數教師都是在教室里在燒杯中進行實驗,需要用玻璃棒進行迅速的攪拌,所需要時間過長,并且反應出的SO2為有毒氣體,會在整個教室中難以消除,對教師和學生的身心健康有著極大的影響。如果改用在大氣管中進行實驗,并且配備橡膠塞和導氣管作為輔助工具,再與盛裝的品紅溶液相連接,不但可以檢驗出是否有SO2氣體生成,還能夠繼續和盛裝NaOH的尾氣處理裝置溶液相連接,以方便將多余的SO2進行及時的處理,經過初步改進的裝置,不但操作起來簡單可行,而且效果極其明顯,有效的避免了反應中產生的有毒SO2氣體對空氣造成污染。總而言之,需要在化學實驗室中完成的很多化學實驗都可以實施簡易的改進。
四、結語
隨著社會的不斷發展,環境問題已經成為人類所要面臨的巨大挑戰,綠色化學是維持自然和人類和諧的化學理念,是化學工作者必須要高度重視的一大重要課題。在高中化學中引入綠色化學理念,不但使環境污染得到了有效的保障,又節約了很多資源,并且可以讓學生充分認識綠色化學的重要性,使高中生樹立正確的科學發展觀以適應社會經濟的發展需要。
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由美國化學會(ACS)提出的綠色化學,目前已得到全球各國廣泛響應。其核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染;按照綠色化學的原則、最理想的化工生產方式是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。
20 世紀,化學取得前所未有的輝煌成就,并獲得社會的認可,但其飛躍發展在不斷促進人類進步時,也使環境污染問題日益嚴重,讓人們帶上有色眼鏡來看待化學,多數人把所有污染問題都歸于化學與化工。但是起決定性的因素是人,最終還是要靠人們不斷提升對綠色化學的認知來解決這個問題。目前我國綠色化學的研究發展剛起步,綠色化學教育相對滯后。
二、高中進行綠色化學教育的必要性
綠化學理念在以前的教材中并沒有明確的被提出,眾多教師都知之甚少,更不用說還處于知識發展階段的高中生了。以往的化學教學都只涉及物質的組成,結構,性質,應用等,而很少從環境保護角度去探究如何減少或消除化工生產造成的環境污染。綠色化學教學就是改變傳統教學方式,引導學生樹立綠色化學理念,從環境保護角度去學習,做實驗,探究如何生產綠色化學產品,避免有害物質產生的一種新教學方式。國民的環保意識淡泊及工業的快速發展,使得我國環境污染尤為嚴重。而綠色化學利于環境的可持續發展,利于消除學生對化學的恐懼和偏見,因此在化學教學中滲透綠色化學迫在眉睫。
三、綠色化學理念在高中教學中的滲透途徑
(一)在課堂教學中滲透綠色化學理念
結合現行教材內容,聯系現實生活,利用化學課堂教學滲透綠色化學理念。化學教材中涉及許多與環境保護相關的知識,教師結合這些知識點來滲透綠色化學知識,從化學角度出發,講明污染源的生成及危害原理,使學生知其然,也知其所以然,從原理上知道污染的原因及防護措施。化學來源于生活又服務于社會,化學知識早已融入個人生活和社會生活的各個方面。從生活點滴入手在課堂中滲透綠色化學理念是讓學生意識、感受綠色化學思想的一個重要方法。
化學習題教學是課堂教學的重要部分,是幫助學生掌握及鞏固化學知識和基礎技能的重要手段。探究型實驗試題是高考必考題型,多半都涉及物質生產途徑及有毒有害產物的回收處理等的探究,而這些都涉及綠色化學理念的運用。因此在習題教學中滲透綠色化學理念,使之貫穿整個課堂,使學生學以致用,形成良好的科學態度與情感價值觀,讓學生更深入的了解綠色化學的重要性。
(二)在化學實驗中滲透綠色化學理念
化學是一門以實驗為主的科學,現行初、高中教材有大約60%的知識通過實驗引入。要使綠色化學理念能在高中有效的開展,除了加強綠色化學理論教育外,很有必要從化學實驗著手,首先改造現行的一些污染較大的化學實驗,使之污染減少或者無污染,并讓學生自己實踐,操作無毒無害實驗,從中培養學生的環境保護和污染預防意識,培養學生可持續發展理念。將綠色化學理念滲透到化學實驗中,能使學生意識到保護環境的重要性,也能使實驗中三廢問題得到較好改善。
1.以綠色化學理念備課
備有關實驗課時,要設計好對學生進行綠色化學教育的內容,以及相關實驗的教學內容和方法,特別是在有毒氣體的實驗中,要做好毒氣泄漏的預防、處理、吸收及停止實驗的方法設計,實驗中廢棄物的處理、回收與再利用的方法設計等。
2.常規實驗無害化改進或重新設計
不用風險試劑和揮發性有機物,對轉化率不高的實驗進行改進,提高其轉化率,減少副產物。對實驗進行改進,減少實驗藥品的用量,使得實驗微型化,這樣自然有利于降低實驗的污染,體現綠色化學理念。
3.實驗產物或殘留物的無害處理及利用
化學實驗產物多有毒有害,一般產物經簡單處理即可回原狀態實現再生循環使用,不會對環境造成污染。一些實驗的產物或殘留物剩余量較大且有毒,在不造成二次污染的前提下對其進行吸收、燃燒、轉化,既消除污染又節約能源。
4.利用多媒體輔助模擬高危化學實驗
高危高毒化學實驗對師生人生安全和環境都會造成很大的影響不利于手動實驗。利用計算機模擬出整個實驗過程并播放,可讓學生通過多媒體工具來觀察實驗現象。這不僅是一種零污染的綠色化學實驗,同時對一些時間短暫或現象不明顯的實驗采取放大或回放技術更利于可讓學生觀察實驗現象。