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绿色化学论文

发布时间:2022-03-15 08:55:56

绿色化学论文

绿色化学论文:绿色化学高中化学教育论文

一、绿色化学

我国是人口超级大国,同时也是资源丰富的国家。社会经济的高速发展,必然带来资源的高消耗,人口数量的不断提升,人们所能占有的资源也是屈指可数。我们可以清楚的看到,摆在我国面前最大矛盾就是:通过对生态环境的“牺牲”来换取经济的“腾飞”,还是更好的限制人均资源的消耗来保护目前的生态环境,最大限度的降低破坏。工业在我国占据了举足轻重的作用,关系到整个国民经济的发展,而其中我们所熟悉的化学工业为其他行业持续不断的提供更多的科学服务和产品支持。但是,我们不得不面对在追求经济高速发展的同时,整个大自然也受到了空前破坏的问题。生态失去平衡和环境受到严重污染制约了经济的发展,也影响了人类的日常生活、健康,不断加深社会各个领域的矛盾,出现更多的问题。面对这种现状就必须让我们通过改变研究模式来改变生产模式,将“绿色化学”的理念融入到化学工业中,将能从源头控制和防范污染。绿化化学无疑是“无害”为基础的环境化学,通过化学的先进技术和手段更大限度的消除或者降低有害于人类健康、生态环境的原料、产物、副产品、催化剂、溶剂等生产和使用。绿色化学的优秀理念是倡导不要使用有害、有毒的物质,更加不能产生过量的废弃物,不合理的处理废弃物。这是一门从源头加强防范和控制污染的化学,或者说这是一个更有层次的化学理念。从绿色化学的定义上我们就能看出它是以可持续发展为目标而产生的理念。绿色化学理念引导人们更加重视环境。早在1996年美国就以“总统绿色化学挑战奖”作为美国绿色化学挑战计划中的主要内容,通过这个奖项的设立,其目的是为了鼓励人们敢于探索绿色化学,积极使用和推行绿色化学的科研成果。在上个世纪90年代我国的主要力量还放在经济发展上,也在1996年举行过以“工业生产中绿色化学与技术”为主题的研讨会,通过这个小小的研讨会也体现了我国对环境保护的重视,对绿色化学工业成果研究和开发。后来的一年,在香山会议上宣布了我国以“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”为主题的研讨工作机构。从这些资料来看我们在进行高校化学教育的过程中,需要将这些思想体现出来,做到更好的借鉴。

二、绿色化学理念在高中化学教育中作用的研究

绿色化学理念在化学教育中有助于培养辩证统一的良好思想绿色化学以全新的方式颠覆了“先污染再治理”的思想,需要从源头抓起,才能避免污染和破坏,是一门以源头为基础进行治理的无害化学。而且要特别强调了,对绿色化学全新理念的推出并不是要全部否定传统的化学,而是以客观为基础,坚持唯物主义的观点,将传统化学的精华发挥的淋漓尽致,将对人类健康和生存环境有危害的因素消除,这才能更加突出绿色化学的优秀理念。

绿色化学理念有利于加强学生更加爱护生命最近几年,根据资料显示,我国食物中毒人数已经达到了4万人,而且这个数据只是所有发生事件中的一小部分。经过分析导致人们食物中毒的主要原因有:过量农药杀虫、剧毒残留等等。在高中化学教材中涉及到了部分农药,例如我们非常熟悉的DDT、六六六、有机磷农药等等,根据目前农业的快速发展,以实现绿色产物为目的,全方面的对农药进行评价。例如:六六六和DDT具有很高杀虫性的同时,也会严重的污染其环境,而且具有很高的毒性,对人类与牲畜都的健康具有很大的威胁。而这些具有危害性的农药正逐渐被植物生长调节剂与以内源性的昆虫激素等具有生态意义的农药所替代。这类新型的农药不但高效、而且不会污染环境,降低了毒性不会危害到人类和牲畜的健康。最大限度的避免了因为农药的滥用而出现大量鱼类、益鸟益虫的死亡的现象。为学生举出绿色化学具体教育实例,从而加强学生保护环境的意识,积极主动的去倡导和爱护我们生存的环境。绿色化学理念有利于培养正确的发展观

高中化学教育工作者要树立可持续发展的先进观念,将绿色化学的理念渗透到整个化学教育过程中去。在进行课堂教学的时候要重视对绿色化学原则进行体现,将绿色化学的相关知识做到更好的渗透。让学生知道在发展的同时不能以牺牲环境作为代价,地球上的能源和物质都是有限的,要善于应用和珍惜。例如:学习“烯烃与溴的亲电加成”相关知识时,以往基的烯烃与溴的加成反应逐渐连结吸电子所取代,在麦克尔受体的作用下烯烃在阳光引发下与溴进行自由基的加成反应。而这里的能源绿色化就体现在对太阳辐射能的直接利用,它为解决目前化学能源的污染性、有限性以及温室效应等能源问题开辟了更多的出路。通过以上绿色化学的实际例子进行教育,让学生明白和关心生态环境、珍惜能源等问题,逐渐加强学生的社会责任感。绿色化学理念有利于培养学生的创新意识绿色化学理念是对传统化学一次全新的改革。可以通过以化学理论课为基础,融入绿色化学理念培养创新意识,并得到实践和强化。例如:在高中有机化学教材中,介绍浓硫作为酸催化剂的时候,只介绍了酯化反应。但是浓硫酸作为催化剂的时候存在诸多问题:对设备进行腐蚀、产生大量的无机盐废弃物、收率低等。这样可以对学生进行引导从多个角度来提升产物收率的方法。学生进行资料手机和查阅提出了一些方案:一是用高效催化剂替代,可以用杂多酸、固体超强酸、无机路易斯酸等;二是建议使用绿色溶剂:三是用微型实验进行替代。从实际情况出发,鼓励学生敢于亲自动手操作进行验证,这样开拓了学生的研究,培养了学生的绿色化学意识,激发学生的创新精神。

绿色化学理念有利于培养适应经济发展的新型人才绿色化学的主要特点是通过对原子经济性反应的研究、选用净化原料、采用无害无毒的溶剂和催化剂等。让企业用于治理污染的费用集中用于研发绿色新成品,抓源头,将污染扼杀在摇篮中,这样才能让企业和社会呈现“双赢”的居民啊。在高中有机化学中,有很多的这类的教学重点,例如对氧化进行选择性反映,教材中通常会介绍使用大剂量的强氧化剂,如K2Cr2O7,但是在工业生产实际情况中采用的是催化氧化,如H2O2,O3也是氧化剂,用来进行催化反映是非常合适的,可以更好的进行清洁,而且产率极高,没有出现“三废”的现状。通过这些实际绿色教育实例,学生能明白,先进的科学技术具有市场竞争力。化学是一门长盛不衰的科学,它始终走在各个学科的前沿。绿色化学理念在高校化学教育中具有非常重要的意义。在化学以及相关专业学生的培养过程中不断渗透绿色化学理念的教育,才能加强学生爱护环境的意识,激发学生热爱化学的兴趣,提升创新能力。而且在一定程度上培养了高校学生的适应社会的能力。

作者:彭秀丽 单位:漳州师范学院

绿色化学论文:绿色化教学化学教育论文

1绿色化学概念

绿色化学是在环境友好化学的基础上发展起来的,它的优秀内容主要是讲在化学实验过程中,利用化学技术,尽量减少或者完全不使用有毒试剂和减少或避免有害物质的产生。绿色化学概念于20世纪90年代提出,它不同于传统化学,是以环境保护意识为指导,尽量避免污染环境的化学。绿色化学有以下特点:

(1)反应原料绿色化;即化学反应的原料为毒性低且可再生物质。

(2)化学反应绿色化;充分提高原子的利用率,减小副反应的发生。

(3)催化剂的绿色化;催化剂为无害的,如生物酶等。

(4)溶剂的绿色化;目前实验室采用的溶剂大多数有毒、易挥发、易燃烧,应该用对环境无污染的溶剂,如水,超临界流体等。

(5)产品的绿色化;化学反应所得到的产物必须为绿色产品,对环境不造成污染。

2实验过程中绿色化学的实施

绿色化学是“防”,环境保护是“治”,绿色化学是从根源上杜绝污染源。按照Anasta和Warner提出绿色化学12条原则和从化学品出发的5R原则:拒用(reject)危害品,减少(reduce)用量,循环利用(reuse),回收再利用(recycle),再生利用(regenerate),基于原子的最大化利用,采用以下方案来保证绿色化学的实行:

(1)设计符合绿色化学标准的实验

教师应精心设计对环境无污染的环保型实验来指导学生,如蒸馏、沸点和熔点的测定。

(2)按绿色化标准对现有实验进行改进

根据绿色化学的特点,教师可在下面几个方面进行修改:减少实验试剂的用量(采用半微量或微量实验);选择绿色催化剂;选择绿色溶剂;改进反应方法,尽量减少反应步骤;引进新的实验技术如微波辐射加热技术和计算机模拟技术等。

(3)对实验室的“三废”进行回收和处理

由于实验产生的大量有毒有害物质,实验室应制定相对应的回收处理方法,对实验室的“三废”进行回收和处理,减少化学实验对环境的污染。

(4)实验项目连续化

传统的化学实验多为“孤立型”实验,而实验过程中得到的产品需要进行处理,这样不仅造成了实验试剂的浪费,还对环境造成了不必要的污染。因此在设计实验项目时尽可能把各个单一的实验尽量联系起来,实现实验的连续化。此外培养学生的绿色化学理念也十分的重要,加强学生的环保意识,同时还加强对学生的实验室安全教育。可从下面几个方面对学生进行绿色化教育:(1)学校多开展关于绿色化学的专题讲座,树立学生的绿色化学观念。(2)在课堂上对学生进行绿色化学教育,培养学生的环保意识(3)在实验项目设计和具体实验教学中体现绿色化学理念。

3结论

采用上述措施,增强了师生的环保意识,减少化学实验室的“三废”和有毒害物质的排放,降低了化学实验对环境的污染,节约了实验室实验试剂的费用,保障了实验室和环境的安全,培养了学生的创新能力。绿色化学是一种以可持续发展为目的的理念,在有机化学教学中,贯彻绿色化学教学思想尤为重要。只有在学习过程中培养学生良好的环境保护意识,才能真正实现绿色化教学,所以绿色化学教育已然成为广大教育工作者十分关心的问题。

作者:彭东明 刘艳飞 帅海涛 李玲 王福东 阳华 卢茂芳 单位:有机化学实验中绿色化学教育的研究

绿色化学论文:化学工程工艺中绿色化工技术论文

1绿色化工技术

绿色化工技术是通过改进改良现有的化学技术及方法,对化学原理的应用和使用工程技术来减少甚至消除化工原料、催化剂、溶剂、化学废物或化工产品等能够污染环境的物质,实现废物零排放,减少其对人类健康和生态环境的危害,建立友好环境。用“资源-产品-再生资源”这种全新的循环物质流动过程替换掉过去的“资源-废物”方式排放的流动过程。利用先进的绿色化工技术,研究出新型环保产品,及绿色工艺技术的运用实现清洁生产,从而大幅度降低三废排放量【1】。21世纪,绿色化工技术已经被国际发达国家在化学有机合成、生物化学、分析化学、催化等领域列为主要的研究发展方向之一。在我国制定的“九五”发展规划中,绿色化学与技术在酿造、制药、造纸、印染、海水淡化等行业作为应逐渐补充及开发应用的重大研究项目。

2绿色化工技术的开发

2.1原料的选用

绿色化工科技的发展,如果不从化工污染、化学反应的源头着手,那么始终是治标不治本而且十分被动的措施。那么化工科技及工艺发展过程中,选择无毒害溶剂、原料、催化剂等化学原料来进行化工生产、制作化工产品可实现零排放、零污染的清洁生产和加工原则,有效防止和控制化学污染的产生。近年较为常见的无害化学原料为:野生植物、农作物等生产物质。将芦苇、树木等天然野生植物纤维,以及稻草、麦秸和蔗渣等农副产品的废弃物作为原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。还有利用生物质气化产生氢气等,都是绿色化工技术中原料选择应用的非常好的例子。

2.2无毒害催化剂的选用

在百分之九十的化工生产中催化剂是提高反应速率的必需品。然而在绿色化工科技的开发过程中,无毒害的烷基化固相催化剂是国内外研发工作的重点。南京大学徐国际【2】利用环境友好性绿色化合成过程对烯丙基醇类化合物作为烷基化试剂,在无溶剂的条件下对1,3-二羰基化合物进行直接烷基化反应,反应后处理步骤简单,且催化体系可以循环使用,四次催化循环后收率仍然能大于84%。

3绿色化工技术在化学工业中的应用

3.1清洁生产技术

清洁生产技术是无毒、无害、无污染、无废物排放的绿色化工技术,包括辐射热加工技术,绿色催化技术,临界流体技术等。在冶金工业、印染工业、煤气化、制甲醇、垃圾处理、海水淡化等行业都得到了很好的运用。此外先进的脱硝脱硫技术、垃圾制沼气技术、高效清洁的煤气化技术、利用风能太阳能等自然能发电技术等等这些都利用了清洁生产技术。例如,海水淡化技术的应用不仅解决了我国淡水资源匮乏的现状,还利用有效的化学方法将海水中的盐水分离,在海水淡化的预处理过程中不会产生任何对环境状况的不良影响,也没有对生态环境造成伤害。而且,在海水淡化预处理过程中所产生的氢氧化镁作为一种成本低廉、工艺简单、不产生二次污染的清洁化工产品,具有非常广阔的发展前景。

3.2生物技术

生物技术领域包含细胞、基因、微生物和酶等技术范畴,其主要应用在化学仿生学和生物化工两个方面。生物酶在作为一种在生物体内的催化剂,具有高效、转移性,可以参与到各个生物化工的合成过程中。另外,化学仿生学中的膜化学技术也是这一领域中广泛应用的生物技术。在绿色化工技术中采用生物技术,可以利用再生资源合成化学品。从早期来源于动植物中的有机化合物原料,到后来以石油和煤炭作为原料。例如,在绿色化学工程与工艺中,制备丙烯酰胺,利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,大大降低能耗,且没有污染环境副产物产生。由此可见,利用广泛存在于自然界中的酶当做催化剂,与工业酶及一般的化学催化剂相比,自然界中的酶具有无污染、反应条件温和、产物性质优良的特点。

3.3生产环境友好型产品

环境友好产品,指在产品的整个生命周期内对环境友好的产品,也称为环境无害化产品或低公害产品。它包括低毒涂料、节水、节能设备、生态纺织服装、无污染建筑装饰材料、可降解塑料包装材料、低排放污染物的汽车、摩托车、绿色食品、有机食品等。这些产品的生产工艺都要应用绿色化工技术,从而在生产过程中降低能耗、节约资源。总之,传统化工行业,为我们创造了丰富的物质基础和能源,但是化工产品在生产过程中的残余物,有毒有害物质等环境污染问题也日益显现。而今我国大力提倡开发绿色化工,并把它作为一项长期发展的基本国策,可见其对整个化工产业及环保事业的重要性。其中,绿色化工技术的开发和应用能大大的减少化工产品生产加工过程中的负面影响,从而真正实现绿色环保,节能减排等目的,是当今化学工业发展的重要环节。

作者:井博勋 单位:天津市化工设计院

绿色化学论文:绿色化学理念的初中化学论文

一、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,都最后都得到了混合物,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.

二、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.最后轻轻的振动烧瓶,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.

三、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理念的意识,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,少开一天车少排一点废气,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.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:绿色化学化工学论文

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:第一,最大限度地利用环保能源。较以往传统的生产方法不同的是,绿色化学化工可以最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,在生产使用时都会最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,又保证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,最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完全充分利用,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,最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,保证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,最大限度地将绿色化工化学进行全面推广与宣传,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学化工的相关学科课程,供感兴趣的学生进行学习。化学化工产业应该制定严格的培训体系,对相关从业人员进行培训,从而保障这一新兴产业的可持续发展。

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。

作者:王城 单位:哈尔滨师范大学化学化工学院

绿色化学论文:高中绿色化学教育论文

一、倡导高中生绿色化学教育

在传统的化学教育中,要求培养学生的社会责任感和创新精神。但是在课程标准改革后的绿色化学教育中,对绿色化学的学习提出了更高的要求。例如在进行化学实验时,要求学生在形成绿色化学观念的同时,还要加强实验的安全意识,树立良好的绿色思想,形成环境保护意识[2]。这些绿色化学观念在传统的化学教育中是没有的。随着新课改的提出,绿色化学这一概念也随着正式出台,在高中课堂中,对学生进行绿色化学指导培养学生的环保意识,是目前主要的教学目标,同时也标志着绿色化学教育正式在高中课堂中启动。

二、在高中课堂进行绿色化学教育

高中化学课堂是开展绿色化学的主要基地,是培养学生环保意识的摇篮。根据新课程标准改革编写的新化学教材,其内容包含了大量的绿色化学知识,并且充分体现了绿色化学观念,使之在高中化学课堂中可以充分利用。新课改中除了要对学生进行绿色化学知识的灌输外,还要对学生进行绿色化学的思想教育。教师可以通过实验让学生意识到资源的可循环利用,以及对环境污染问题的治理。此外还可以在教学中,多增加学生讨论的环节。例如在讨论如何减少大气污染物时,在涉及到的污染问题对学生进行重点的讲解,让学生体会化学对于环境保护的重要意义。还有在介绍全球气候变暖问题时,还可以重点介绍二氧化碳作为一种绿色的化学溶剂所带来的影响。要在对学生进行化学教学时努力挖掘绿色化学思想,在教学过程中适当的培养学生的绿色观念[3]。

三、深化绿色化学教育

在绿色化学课程标准被正是提出之后,高考对绿色化学的考察内容明显增多了。通过统计表明,体现绿色化学思想的内容多数体现在命题样式的多样化上面。例如燃料电池的使用,利用的正是绿色化学的高效、环保的原理,新型能源的开发,体现了可再生资源的绿色化学思想,近几年来,以新型能源作为主体的试题出现率都比较高。另外关于废气的减排处理与回收利用问题,也是近几年来我国绿色化学的主要研究对象。从固体废料中回收镁正是考察了学生对物质分离知识的掌握程度,这些都是体现了绿色化学的废气减排的实验理念。

四、培养高中生环保意识

响应新课改的要求,也就是现代科学化学的发展要求,在不同的实验教学活动中对学生进行化学思想教育,培养学生的可持续发展意识,将化学的可操作性发挥到最大,也是对学生进行绿色化学教育的最明显途径。高中化学强调的不止是增强学生的科学素养,在进行化学的实验操作的过程中,还要重视实验方案的设计,在整个设计的过程中贯彻落实绿色化学的思想观念。根据高中化学实验的固定模式,可以将实验进行绿色化设计[4]。化学实验的绿色化设计要具有明显的绿色环保特点,既要减少化学污染,又要有良好的安全性。对于一些实验成本较高且危险性较大的实验,可以考虑通过多媒体的手段呈现在学生面前,这种实验模式在一定程度上真正做到了无毒无害低成本,与真正意义上的绿色化学相吻合。这种做法虽然存在很大优势,但是不能取代真正的实际操作,因为这种做法不能为学生提供基本的技能训练,与提高学生综合素质的宗旨相违背。此外,通过对实验中剩余实验材料的回收利用,可以对学生进行尾气处理的知识教学,学习怎样防止大气污染。通过以上的种种做法,可以使实验教学渗入到绿色化学教学课堂中,这种做法也是培养学生学习环保知识的最佳时机。

五、结语

绿色化学教育是新课程标准改革下的新课题,化学在高考中占据着重要的部分,同时也对高中的化学课堂起着向导作用,高中教育对于绿色化学的重视已经成为课堂上不可或缺的一部分。现在的高中化学教学应该有效的结合绿色化学的新理念,将绿色化学的思想渗透于课堂上的各个环节中去,增强学生对绿色化学的重视,提高学生保护环境的意识,最终实现可持续发展战略的新要求。

作者:徐启还 单位:龙港第二高级中学

绿色化学论文:高中绿色化学教育论文

1.在课堂教学中渗透绿色化学教育。

高中化学课堂教学是渗透绿色化学教育的主渠道,教师要积极创造绿色化学教学条件,构建绿色化学知识体系,不断充实化学课本内容,培养学生的环境保护意识。在介绍化学史时,教师可从正反两方面渗透绿色化学思想教育。讲解放射性元素时,教师要对居里夫妇的精神及坚决反战的人格表示钦佩,但也要就海湾战争中使用贫铀弹对环境造成的危害提出批评。介绍环境问题时,教师可着重于介绍20世纪发生的公害事件,指明工业及传统化学是造成公害的主要原因,使学生明确绿色化学是解决环境问题的重要途径。通过在课堂教学中渗透绿色化学思想教育,激发起学生学习化学知识的兴趣,不断强化学生的环保意识、绿色意识。

2.在实验教学中渗透绿色化学教育。

在高中化学实验教学中,应最大限度地实现实验的绿色化,引导学生树立绿色化学思想和环境保护意识,具体教学策略如下:(1)改进化学实验。首先,采用无毒原料、溶剂、催化剂进行化学实验。例如,做完银镜反应后,可将清洗试管的硝酸替换为三氯化铁溶液,避免产生二氧化氮有害气体;在萃取碘单质实验中,可将四氯化碳替换为二氯甲烷作为萃取剂,消除刺激性气味,保证室内空气质量;在乙烯的制备实验中,可将硫酸替换为氧化铝作为催化剂,避免浓硫酸造成污染;其次,优化化学实验方法。又如,在海带碘元素的检验实验中,可将灼烧提取法改进为煮沸提取法,简化实验操作程序,缩短实验时间,减少因灼烧造成的室内空气污染;再次,改进化学实验装置。再如,利用密闭的装置减少实验敞开操作,可将注射器作为密闭的反应容器,进行铜和稀硝酸生成一氧化氮、二氧化硫制备与性质等实验,将污染物消除在密闭装置内。(2)开展微型化学实验。在高中化学实验中,可在保证实验教学效果的前提下进行微型化学实验,以达到降低实验成本、提高环保效益的目的。微型化学实验多采用点滴板、小试管、井穴板、多用滴管等微型化仪器,使用最小化的试剂用量,一般液体用量不超过1mL,甚至一些现象明显的定性实验可在试纸或滤纸上完成,如碘显色反应、溴水褪色、苯酚的检验、验证盐类溶液酸碱性等实验。(3)“三废”的绿色化处理。在高中化学实验中,要及时对必须使用的有毒、有害化学品和生成的污染物进行绿色化处理,从源头处控制“三废”对环境造成的污染。在废气处理过程中,可采用封闭的实验操作方法,减少有害废气的产生量,并对废气进行有效处理或用气囊收集。在废液处理中,可利用中和反应处理含酸碱的废液,使溶液pH值达到6.5~8.5之后再排放;也可用碳酸盐沉淀法、硫化物沉淀法等方法沉淀、分离含有重金属离子的废液。在废渣处理中,可回收一些化学实验中剩余或产生的金属进行再利用,如铜与硝酸反应剩余的铜片、银镜反应生成的银等。对于不能综合利用的固体生成物则要进行无毒化处理。(4)利用多媒体教学技术。在高中化学实验中,教师可利用现代多媒体教学技术辅助实验教学,尤其对于危险系数大、污染严重的实验而言,可通过电脑模拟、实验录像等对实验过程进行演示,实现废弃物的“零排放”。同时,教师也可利用多媒体教学技术模拟错误的实验操作,将不良的实验后果形象地展示给学生,让学生认清实验操作不规范带来的严重后果,以及实验室“三废”对环境造成的恶劣影响,加深学生对绿色化学的认识。

3.在课外实践中渗透绿色化学教育。

在高中化学教育中,教师要积极组织课外实践活动,让学生体验和感知传统化学对环境造成的严重危害,认清利用化学手段进行末端污染治理的局限性,引导学生关注绿色化学,理解绿色化学的重要意义。教师可根据化学教学内容,组织形式多样的课外实践活动,如实地调查、环保知识竞赛、探究性学习、文献研究等。在实地调查中,教师可带领学生参观污水处理厂、化工厂、无公害蔬菜生产基地、生态农业示范区等,对当地水资源、空气质量、环境污染情况进行调查;在探究性学习中,教师可开设相关课题,组织学生进行课题研究,如研究生物催化剂的优点、研究高效低毒农药等,培养学生实践能力和创新能力,达到课题研究的预设目标;在文献研究中,既可让学生利用图书馆馆藏资源和互联网资源,收集有关绿色化学和环境保护的文献资料,也可邀请有关专家学者来校进行讲座,使学生获取最新的科研信息。通过开展多样化的课外实践活动,促使学生更加关注绿色化学,能够运用已学的化学知识分析和解决生活中遇到的问题。

总而言之,随着绿色化学理念在高中化学课程标准中的渗透,绿色化学教育已经成为高中化学教育的重要组成部分,对化学教师提出了新的要求。为此,高中化学教师必须强化绿色化学意识,在课堂教学中融入绿色化学理论,最大限度地实现化学实验绿色化,并积极组织课外绿色化学实践活动,从而确保高中绿色化学教育目标的实现。

作者:魏华姬单位:福建省沙县第一中学

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,不仅有效保证了人们身体健康,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:绿色化学教育论文

1教师没有明确的绿色化学教育设计和目标

由于应试教育思想的根深蒂固,老师对于化学的教育目标是提高升学率,老师对学生的教育完全是停留在化学知识的教育层面上,而且,由于老师的教育方式方式或许陈旧和刻板,在课堂上只是一味的给学生传导化学理论知识,而不注重培养他们正确的价值观,也不去锻炼他们的实践能力,使得学生成为化学知识的被动接受者,他们没有很多自己动手设计并独立完成化学实验的机会和能力,也更不会去自己动手去实践绿色化学实验,更加不会关联到绿色化学于环境保护的重大意义。此外,目前,在很多师范院校,对学生的考核还只是停留在以理论知识为主的层面上,考核也不会涉及到有关化学科学的人文素养和环境素养,所以在教育中,对学生的应试教育和培养学生应考能力已成为一种很难改变的教育思想,虽然有关教学方案已经几经修订完善,但是老师重视理论,轻视实践的思想还是无法改变。

2提升我国绿色化学教育的措施

2.1改变老师化学教育的观念要想推行绿色化学的教育思想,首先必须改变老师的对于化学的教学观念,只有老师重视起来绿色化学的的教育,才有可能去引导学生加强绿色化学的思想意识。首先,学校应该对老师进行定期培训,让老师能够认识到绿色化学的重要性,并且培训老师实施绿色化学教育时应该侧重的点和有效实施绿色化学的措施,并且,学校也可以派遣有资历的老师去典型的学校进行沟通交流,学习人家绿色化学的有效方案,来更好的完善自己的教学理念和方案。老师自己也应该积极的去改变自己的教学观念,自己设定一套能够有效发展绿色化学教育的教学方案,并且明确自己的教学目标,以更好的开展绿色化学的教育工作。

2.2在化学教育的过程中给学生渗透绿色化学的知识教师在化学教育的过程中应该时不时的给学生渗透绿色化学的知识,首先,老师应该增加实验实践在化学教学中的比重,有些化学知识是必须通过实验实践学生才能够深刻的理解,通过实验,可以直观的观察到实验现象,这样很容易的就可以了解一些物质的性质,否则只靠干巴巴的说教,学生是不能够将这些知识理解透彻的。然后,在进行实验时,老师应该精心设计实验,尽量让实验方法精密,有些实验会产生有害气体,这时老师就应该让学生学会如何去除去这些有害气体,以免其散发到空气中去造成污染;而在生成某些产物的时候,有的方法会产生有害物质,而有的方法就不会产生,这时老师应该引导学生学会用最无害的方法去制产物;除此之外,老师要学会高效的整合实验,我们在验证某一物质的多种性质时,往往用数个单一的实验去验证,这样既耗时耗力,又浪费反应物,所以老师可以有效的将这些单一的实验进行有机组合,让反应物能够被高效的反应利用,从而发到绿色化学得目的,等等,这些都是绿色化学的例子,老师可以有效用这些绿色化学实验的例子,向学生渗透绿色化学的思想理念,让学生能够深切体会到绿色化学的重要性,进而深化认识到保护环境的保护环境的重要性,从而积极参与到保护环境的行列中去。

2.3适当的对化学教材进行改革或许是新课程得改革没有完全渗入到师范院校中,部分师范院校的化学教材的内容太过陈旧,所以,师范院校应该适当的对其化学教材进行改革,尽可能多的将绿色化学的思想融入到化学教材中去,让学生从根本上就可以接触到绿色化学的思想理念。

3结语

总之,在化学教育的过程中,老师应该充分利用教材中的绿色化学的知识模块,尽量给学生设置实践化学实验的机会,让学生能够自己切身的体验绿色化学的理念,同时,老师应该精心设计实验过程,想学生渗透绿色化学的思想,让学生能够真正领悟到绿色化学的积极意义,能够主动意识到绿色化学对于保护环境的重要性,从而积极参与到保护环境的行动中去。

作者:胡金陵单位:江西省吉安师范学校

绿色化学论文:化学工业节能与绿色化学工程论文

1绿色化学工程与工艺的发展

在我们以前普通的化学反应来看,对于反应后的副产物的处理是相当困难的,并且如果想处理,其治理成本是相当的高,所以以前那种普通的反应无法从根本上剔除化学工业中所带来的一系列危害。而我们所提到的绿色化学工程,就从根本上解决了上述问题。

1.1选择有益材料对于化学反应来说,最重要的还是选料的环节,它的好与坏直接影响着化学反应是否友好是否有益。有效的防范,以达到在过程以及结果的一种良性局面。

1.2采用高效高选择性的反应原料对于化学工业来说,化学反应是决定化学工业生产过程中生产成本和生产难度、充分利用化学资源等各方面的重要性因素。可以降低工业生产的成本,而且能够提高产物纯度,减少无效反应产物的排放,节约化学资源,在化学工业中,有机物的反应复杂,研究机制不确定,所以选择合适的反应原料,不断提高工业技术是对化学工业的发展有着重要的意义。

1.3使用绿色无公害的反应催化剂催化剂作为化学反应中能改变反应速率的的物质,在化学工业中应用广泛,绿色化学就是研究生产高效高质量的化学反应,不产生任何有害物质,无效产物可以做到循环利用,无公害。这项生产技术就是高度依赖化学反应过程中的催化剂,不断创新,不断推动绿色化学产业的发展,相关机构已经着手研究这些优良的催化剂.

2寻找高效绿色的化学催化剂对提升工业生产水平的作用

2.1化学工业中绿色化学的应用绿色化学的优秀就是要利用化学原理从源头消除污染,做到完全无公害无污染,因此它又被称为清洁化学,应用范围广泛,它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科。工业中化学反应发生的条件一般都是高温高压,在反应过程中,只有适宜的温度和压力才能使用现代化学工业的技术,另外加上绿色化学的高效催化剂,这项工程才得以不断发展。例如上文提到的低维材料碳纳米管,催化裂解反应中有很大的化学功效。

2.2化学工业中绿色化学和现代生物结合的应用。讲到了催化剂,这就涉及到另外的技术性学科生物技术。生物技术的就是高科技与高端专业知识结合的产物,学科内又分为细胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化学产业中主要应用于生物化学。在化学工业生产过程中,选取有机的生物材料,主要是动植物的原料,另外也会采用他们经过上千年演变的产物—地下的煤炭等。催化剂主要由人工催化剂和自然催化剂,分别由人工合成以及采用天然动植物的生物酶。这样能够满足现代化学工业发展的需要,同时也能切合可持续发展的指导思想,节约能源,维持现在生态平衡的状态,推动化学工业发展。

3结语

可持续发展在当今社会显得越来越重要,因此化学工业生产中也要遵循这个指导性思想,采用选择性高的原材料,节能减排,利用高新化学催化剂,最大程度的减少污染物排放,不断增高有效产物纯度,在资源有限的前提下,保护生态环境,维护现有的生态平衡。绿色化学在整个化学工业的发展中,有着实质性的意义,高新技术性产物催化剂的使用能改变现有产业结构和传统的生产过程,加速化学工业发展。

作者:乔昱单位:青岛科技大学化工学院

绿色化学论文:绿色化学实验论文

一、培养环保理念,倡导绿色化学

绿色化学是世界科学可持续发展的需要,自1995年,由中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题以来,我国的绿色化学也逐渐活跃起来。近几年,随着环境污染的日益加剧,生态环境的不断恶化,人们越来越关注污染问题,绿色化学观点的提出,让许多与化学息息相关的行业都积极响应。面对学术界绿色环保的方兴未艾,作为化学教育工作者,除了具有扎实的基础知识以外,还应将环境污染、保护、治理等作为自己的研究方向。将绿色化学的理念根植于心,牢固树立可持续发展的观念,“计利当计天下利,求名应求万世名”,正确处理可持续发展和绿色环保的关系,将绿色化学的十二条原则始终贯穿于化学教学实验全过程之中,从一点一滴入手,培养并传播绿色化学的理念,绿色化学强调的是原子经济性,即在获取新物质的化学原料中,充分利用每个原料原子,实现“零排放”,既充分利用资源,又从根本上解决污染物排放问题,让这种理念时刻伴随学生,随着知识的积累而得到传承和发展。在传授学生知识的同时,还要引导学生正确认识科技发展的负面性:若保护不好环境,发展也会受到严重制约。在课堂上,教师可以提出关注较为广泛的问题进行讨论,比如:40年代初期发生在美国洛杉矶市的“化学烟雾事件”。光化学烟雾是大量碳氢化合物和挥发性有机物在阳光作用下,与空气中其他成分起化学作用而产生的。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂。在1952年12月的一次光化学烟雾事件中,洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。由此引出我国社会关注度较高的问题——雾霾的成因。光化学烟雾主要为气态污染物,而雾霾则是大气颗粒物,然而光化学烟雾最终生成大量的臭氧,增加大气的氧化性,这导致大气中的二氧化硫、二氧化氮被氧化并逐渐凝结成颗粒物,从而增加PM2.5的浓度。也就是说,光化学烟雾可能成为雾霾的来源之一。因为这种讨论与我们每个人生活都息息相关,积极指导学生开展与化学相关的绿色环保行动,这既有利于知识的巩固,又能增强学生的环保意识,使学生明白,我们生活的地球处处需要保护环境。

二、尝试探索创新,推广绿色实验

众所周知,很多化学知识都是以化学实验引入并且加以验证的,实验是化学教学中的重中之重,如果能在基层教学过程中,大力推广绿色实验,势必会将绿色化学贯穿整个教学。传统化学实验所使用的实验药品,以及伴随实验所产生的各种废弃物,不但对环境造成污染,对师生的健康或多或少都会有一些影响。因此,在教学实验中,教师应严格把关,Anastas和Warner提出了绿色化学的12条原则,这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。

1.防止废弃物的产生,比先产生后治理要重要;

2.合成方法应设计尽可能将所有起始物嵌入到最终产物中去;

3.只要可能,合成反应应设计成反应中使用和生产的物质对人体和环境无毒或毒性很小;

4.设计的化学产品应在保证其应有功能的同时尽量使其无毒或毒性很小;

5.尽量不用辅助性物质(如溶剂、分离试剂等),当不得已使用时,也应使用无毒物质;

6.能量消耗应是越少越好,应能为环境和经济方面所认可,合成方法应在常温、常压下实施;

7.只要技术上和经济上是可行的,尽量选择可再生的原料;

8.应尽量避免不必要的派生过程;

9.尽量使用具有催化选择性的试剂;

10.化学产品中的设计应保留其功能,减少其毒性,当完成自身功能后不再滞留于环境中,使之降解为无毒的物质;

11.需要开发实时、跟踪监控的分析方法,预先监控有毒物质的形成;

12.化学物质及其在化工过程使用中的物态,应选择潜在化学随机事故(包括气体泄露、爆炸和着火)最小的,等等。从以上论点可以总结出,化学实验绿色化的内容包括:化学试剂、溶剂和催化剂的绿色化,尽量选择低毒和可再生资源,溶剂尽量选择水溶剂,避免采用有毒有害和挥发性溶剂,催化剂应首选采用无毒害、无腐蚀的物质;实验剂量绿色化,在保证完成化学反应的情况下,尽量使用最小剂量的试剂、溶剂和催化剂;对实验产生的“三废”进行无毒无害化处理,确保污染程度降到最低。

三、激发探究精神,完善绿色化学

(一)开展微型化学实验

微型化学实验,就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一,但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。近年来,在我国化学实验教学改革领域中,微型化学实验蓬勃发展,引起国内化学教育界极大关注。目前微型化学实验开展到分析化学、物理化学、医用化学和高分子化学实验的微型化探索,并取得了骄人的成绩,逐渐形成了具有中国特色的微型化学实验特点:微型仪器价格低廉且配套比较完整,在国际上具有很强的竞争力。此外,微型化学实验与传统实验相比,具有明显的绿色环保、节约药品和节省时间的特点。微型化学实验的优势已经在教学中呈现出来,受到了广大师生的欢迎。目前,国内已有800余所大、中院校开始采用微型化学实验。

(二)探究精神在绿色化学实验中的应用

化学是一门以实验为基础的自然学科,翻开化学的历史,从火的发现到陶器的发明,从兵器的锻造到白酒的酿造,都离不开科学探究,只要学生用科学探究的方式学习和研究化学,就一定能加强对科学本质的认识、提高科学素养,且在知识与技能,过程与方法等方面获得较大提升。可见,化学实验是进行科学探索的重要途径之一。探究化学实验的绿色化有以下几个重要的特点,首先就是以实验为基础,将环保理念贯穿始终,以试验为依托,分步骤实现绿色化;其次,在探究性试验时,教师以“变废为宝”“节约减排”等作为指导思想,引导学生独立进行试验、观察现象、分析结果,通过实验设置的优劣,进行绿色化,无害化处理等;再次,教师要牢牢抓住实验探究是针对问题来开展的一系列活动这一本质,有针对性地提出问题,在对问题探究的过程中,不仅要求学生具备一定的逻辑思维能力,还要求学生具有一定的想象力,敢于大胆地猜想、假设,甚至是质疑。这对于培养学生的创新精神和实践能力有重要的作用。另外,教师提供必要和及时的指导也显得尤为重要,在探究性试验中,教师是学生学习的引导者和支持者。探究实验成功与否,教师的科学引导、有效操作、深刻总结等方面,具有决定性的作用。所以,教师要在探究性实验中纵览全局,对细节的把握要丝丝入扣,对学生在探究阶段的引导要耐心、细致和科学。绿色化学是从维护生态环境角度出发,用低毒无害的绿色实验,逐渐代替易污染的传统化学实验。是化学发展的必然规律,实现这一目标的途径很多,如选择具有高的原子经济潜力的化学反应类型,达到不排放或少排放有害物质;控制实验步骤,防止污染发生;改变实验合成线路,实现“原子经济性”;建立无苯、无铅实验室,等等。综上所述,实验绿色化是化学发展的良好趋势,他不仅减少实验本身对环境的污染,也减少了对参与实验的师生健康的危害,通过对实验绿色化的不断推陈出新,化学教育事业的明日必将灿烂辉煌。

作者:刘晶晶单位:铁岭师范高等专科学校

绿色化学论文:绿色理念下化学实验论文

一、应用多媒体进行仿真化学实验

科技水平的不断提升加速了信息技术在教学中的广泛应用,在化学教学的过程中,教师可以采用多媒体等先进的科学技术手段,加强学生的绿色理念学习。在我们的现实生活中,可能会因为环境因素、实验器材制约问题等使一些实验无法进行,面对这种情况,化学教师可以通过课前在网络上查找一些仿真的绿色化学实验视频、录像等内容,以直观而生动的形式为学生呈现化学实验的过程,将传统的教学方法与先进的多媒体教学模式相结合,一边播放视频,一边为学生讲解实验的注意细节和实验的重点等内容,加强学生对实验的认识。例如在沪教版九年级第六章《溶解的现象》这一课的实验过程中,教师可以利用多媒体等信息技术手段进行实验指导。教师可以在课前设计一些PPT或者使用化学模拟实验软件,在电脑中,模拟高锰酸钾晶体放入500毫升的烧杯中,然后注入300毫升水并搅拌过后,会产生的化学效果,使学生没有通过实验,也能够直观的感受化学的变化和魅力。

二、应用先进的微型化学实验方法

微型化学实验方法是一种新型的化学实验方法,在国内外众多的化学教学中被广泛的应用,并取得了良好的效果。微型化学实验方法主要是在化学试验的过程中,使用的微型的化学仪器和装置进行实验,并且实验所使用的化学试剂用量严格控制在百分之一到百分之十之间,从而有效的减少实验废弃物和污染物质。这种微型化学实验方式在化学实验中植入绿色理念的重要表现,不仅减少了污染物质和资源浪费,同时也能够培养学生形成良好的绿色思维意识,推动化学实验教学的不断深入开展,充分提升学生的化学水平,达到保护环境、减少污染,科学教学的目的。例如在对沪教版九年级第8章《食物中的有机化合物》这篇课文的实验过程中,教师可以充分利用微型化学实验方法指导学生进行实验。在实验的过程中,在不影响实验效果的基础上,可以尽量使用较少的淀粉、蔗糖等材料,放到酒精灯上进行加热实验,根据物体燃烧的颜色变化判断食物中的有机化合物。

三、科学处理化学实验的废弃物品

在化学实验中,除了要指导学生树立良好的绿色观念,进行绿色实验之外,教师还要加强提升学生对化学实验废弃物品的科学处理能力。在化学实验过后,会产生大量的废弃物品或者化学试剂,教师要加强学生对这些物品或者试剂的客观认识,禁止学生对化学物品随意丢弃,根据物品或者试剂的种类、腐蚀性、有害性进行针对性处理,对于可以反复使用的物品要将其进行保留,放置于预定好的容器中并加以标注,以便于循环利用,最大程度的减少对环境的污染,倡导绿色、可持续的化学实验观念。化学是当前我国教学中一项重要的学科,社会的发展和人民思想素质的不断提升加速了在化学教学中绿色理念的应用。紧跟时代脉搏,在化学实验教学中灌输绿色理念,有利于培养学生树立节约、绿色的思想观念,为我国建造可持续发展的生态型社会奠定良好的基础。

作者:施捷单位:江苏省淮安市文通中学

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,再到最后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,就可以最大限度的减少安全事故的发生,确保把污染可能降到最低。

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片也不会完全溶解,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

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,全面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准确、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证。[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。

(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。

(五)计算机和多媒体技术帮助实现实验绿色化

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:绿色化学的现状及发展前景论文

当今,化学的发展非常迅速。在20世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285万多种,是此之前发现的所有化合物总数的41倍强。但“化学家太谦虚”,20世纪化学取得的辉煌成就,并未获得社会应有的认可。

一、化学所面临的挑战

1.1化学的形象正在被与其交叉的学科的巨大成功所埋没

化学是一门中心科学,化学与生命、材料等八大朝阳科学有非常密切的联系,产生了许多重要的交叉学科,但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。化学这门重要的中心科学(centralscience)反而被社会看作是伴娘科学(bridesmaidscience)而不受重视。

1.2化学正被各种各样的环境污染问题所困扰

化学的发展在不断促进人类进步的同时,在客观上使环境污染成为可能,但是起决定性的是人的因素,最终要靠人们的认识不断提升来解决这个问题。一些著名的环境事件多数与化学有关,诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化等;另一方面把所有的环境问题都归结为化学的原因,显然是不公平的,比如森林锐减、沙尘暴和煤的燃烧等。这当然与化学没有树立好自己的品牌有关系,在最早的化学工艺流程里面,根本没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围,因此很多化学工艺都是会带来环境污染的。现在,有些人把化学和化工当成了污染源。人们开始厌恶化学,进而对化学产生了莫名其妙的恐惧心理,结果造成凡是有“人工添加剂”的食品都不受欢迎,有些化妆品厂家也反复强调本产品不含有任何“化学物质”。事实上,这些是对化学的偏见,监测、分析和治理环境的却恰恰是化学家。

二、绿色化学是应对挑战的必然

科学不但要认识世界和改造世界,还要保护世界。化学也如此,为了应对化学所面临的挑战,提倡绿色化学是刻不容缓。

2.1绿色化学的概念

绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学,是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。

2.2绿色化学的产生及其背景

当今,可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展,既要发展经济,又要保护自然资源和环境,使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。在1984年,美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,这是绿色化学的最初思想。1989年,美国环保局又提出了“污染预防”的概念。1990年,美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词。1992年,美国环保局又了“污染预防战略”。1995年,美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志,标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿,在1995年,中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。

2.3绿色化学的优秀内容

原子经济性是绿色化学的优秀内容,这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖)提出的,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性,认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点:一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地减少了废物的排放。原子利用率的表达式是:

原子利用率=(预期产物的式量/反应物质的式量之和)×100%

如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采用乙基蒽醌法,即由氢和氧在2-乙基蒽醌和Pd为催化剂作用下直接合成,2-乙基蒽醌复出并可循环使用。此反应原子利用率为100%,体现了原子经济性,减少废物的生成和排放,是典型的零排放例子。

三、绿色化学的发展前景

3.1反应原料的绿色化即反应原料符合5R原则。

3.2原子经济性反应在基本有机原料的生产中,已有一些原子经济性反应的典范,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和从丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。

3.3高效合成法不涉及分离高效的的多步合成无疑是洁净技术的重要组成部分。

3.4.提高反应的选择性———定向合成如不对称合成。

3.5.环境友好催化剂例如在正己烷的裂解反应中,固体酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的选择性,更小的腐蚀性。

3.6.物理方法促进化学反应如微波引发和促进DielsAlder反应、Claisen重排、缩合等许多重要的有机反应。

3.7.酶促有机化学反应酶促有机化学反应有高效性、选择性、反应条件温和和自身对环境友好等特点。

3.8溶剂化学污染不仅来源于原料和产品,而且与反应介质、分离和配方中使用的溶剂有关,有毒挥发性溶剂替代品的研究是绿色化学的重要研究方向。如超临界流体、水相有机合成和室温熔盐溶剂等。

3.9.计算机辅助绿色化学设计和模拟在化学化工领域,计算机已广泛用于构效分析、结构解析、反应性预测、故障诊断及控制等许多方面。无疑,计算机在寻找符合绿色化学原则的最佳反应路线、化工过程最优化、产品设计等方面推动了绿色化学的更快发展。

3.10环境友好产品如可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料和CFCs替代物等。绿色化学为化学的发展注入了新的活力,在21世纪化学必将大有可为。

绿色化学论文:绿色化学研究论文

摘要建立绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点出发,重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标转向治本。为此,工业、农业、日常生活等采用无毒、无害并可循环使用的物料,化学反应的绿色化,是从“本”治理环境污染的重要途径。

关键词绿色化学环境保护生物技术

人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。

绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。

化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。

1采用无毒、无害并可循环使用的新物料

1.1原料选择

工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。

以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。

我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。

1.2溶剂的选择

大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。

1.2.1固相反应

固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。

1.2.2以水为溶剂的反应

由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。

水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。

1.2.3超临界流体作为有机溶剂

超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(31.10℃,7477.79KPa)以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。

1.3催化剂的选择

许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过99.6%,而且催化剂寿命长。

2化学反应的绿色化

为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。

3生物技术的应用

生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。

绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。

绿色化学论文:绿色化学实验研究论文

摘要:化学教学创新教育模式中,关键的一环是必须尽可能让学生在课堂上边学边做实验。绿色化学实验是化学教学中实施创新教育的重要内容和必要保证。

关键词:创新教育绿色化学实验

1999年6月13日颁布的《****中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出:实施素质教育是“以培养学生的创新精神和实践能力为重点”。化学创新教育是对学生实施素质教育的重要组成部分之一。

1化学教学中创新教育模式的研究

化学是一门以实验为基础的学科,在化学教学中,要把培养学生的创新精神和实践能力作为素质教育的重点,就要改革“填鸭式”的化学教学模式,积极实行启发式和讨论式教学,激发学生独立思考和创新的意识,切实提高教学质量。要让学生感受、理解化学知识产生和发展的过程,培养学生的科学精神和创新思维习惯,重视培养学生收集信息的能力、获取新知识的能力、分析问题和解决问题的能力。

培养学生的创新精神,必须遵循思维科学的规律。人的大脑两半球基本上是以不同的方式进行思维的[1],左脑倾向于对抽象材料(概念、数字、理论)形成概念、作出判断、用推理的方式进行抽象思维;右脑则通过对形象材料、表象的加工改造进行形象思维。一个人的思维分为三种:抽象(逻辑)思维、形象(直觉)思维和灵感(顿悟)思维。创造思维是思维的最高形式,创造活动是通过抽象思维和形象思维协同进行的。通过对创造过程四个阶段的研究结果说明,形象思维在创新过程中,起着关键的作用[2]。所以,我国著名科学家钱学森说[3]:“我建议把形象思维作为思维科学的突破口。”

可是在教学理论上,由于“左脑优势”理论的长期影响,多年来化学教学一直偏重于运用左脑的功能,而忽视了右脑的开发。长期以来在化学教学中对操作性知识,主要是由老师“代劳”(演示实验),理论知识是由课本和老师先入为主地描述给学生,这对右脑的开发和真正学好化学是无太大价值的,从而使化学教学失去了在对学生实施素质教育系统中别的学科不可替代的特殊作用。

在化学教学中实施素质教育,就要根据化学的学科特点,有意识的开发学生右脑智力,把两种思维有机地结合起来,这样才会使教育思想、教育方法、和教学过程发生深刻的变化。

化学教学的创新教育模式[4]中,关键的一环是必须尽可能让学生在课堂上边学边做实验。在教师引导下,学生自己做未知的实验(而不是由老师进行演示实验),强烈的好奇心和丰富多彩的实验现象,能激发学生认真地进行实验操作,仔细地观察实验现象,深入地分析和探索实验现象的本质。在这种生动活泼的启发式和讨论式教学中,大量的实验表象在学生的右脑里积累,能促进学生形象思维能力的发展;积极主动地对化学实验现象本质进行探索,能促使学生左脑抽象思维能力的提高。这种左右脑协调发展,创新思维能力得到提高[5],实践能力得到增强的化学课堂教学,是我们在实施素质教育过程中要探索的化学教学创新教育模式的重要组成部分。

2绿色化学实验是实施化学教学创新教育模式的重要保证

绿色化学(Greenchemistry)是一门从源头上阻止污染的化学[6],是可持续发展战略在化学领域里的体现。它是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质的使用和产生。把绿色化学思想贯穿在化学教学的全过程中,一方面是为了从小培养有强烈环保意识的人,另一方面绿色化学实验本身就是化学教学中实施创新教育的重要内容和必要保证。

让学生在课堂上边学边做实验,应该具备以下基本条件:

(1)有适合于学生在课堂上操作的小型、便携、易掌握、能快捷装配的实验仪器;

(2)取药品方便,实验安全,试剂用量少,产生的废液少,几乎没有毒气污染。

我们研制的“大学中学通用化成套微型化学实验仪器”为学生在课堂上边学边做实验提供了硬件实验设备。学生手提实验箱进入课堂,在没有通风设备并且坐得满满的课堂里边学边做实验,重要的问题之一,就是学习过程几乎得在没有毒气污染的环境中进行。所以,对绿色化学实验的研究,就成为我们在实施化学创新教育过程中必须认真研究的问题。

2.1绿色化学实验的研究

化学教学中绿色化学实验的研究,涉及到实验指导思想、实验内容选择、实验仪器研制、化学反应过程、实验装置和步骤的设计等实验各方面绿色化的研究。目前我们主要在以下方面进行了初步的研究与教学实践:

(1)研究新的绿色的化学实验:根据化学教学需要,发现、设计或选择没有污染和安全的实验取代那些污染严重或危险性大的实验。

(2)深入对微型化学实验的研究:在能获取所需化学实验信息的前提下,采用“尽可能少剂量实验”,以减少或消除实验废物。

其中,加强对无毒气污染实验的研究是绿色化学实验研究的一个重点,因为,消除了有毒气体的污染就是消除了基础化学实验中最大的污染源。我们在采用微型化学实验进行“化学教育中的创新教育模式”实验班的教学实践中,对绿色化学实验问题进行了初步的研究与实践,营造了较为良好的课堂实验教学环境。

2.2绿色化学实验研究实例

不同浓度的HNO3与Cu的反应,是证实不同浓度的HNO3氧化性不同的典型实验,在高中和大学的化学实验里都有。实验中,浓烈的有刺激气味的NO2毒气,弥漫在实验场所,严重地影响着师生的身体健康。为了能保留这一典型实验,又不污染环境,我们进行了无毒气污染的Cu与HNO3反应实验研究,并在贵阳清华中学高一年级57人的实验班中进行了教学实践检验。

绿色化学论文:化学教学绿色管理论文

绿色化学是新世纪化学发展的方向和议题。世界各国都在进行绿色化学的研究,并注重绿色化学的发展与教育。绿色化学是人类和自然和谐的化学,是面向新世纪提出的化学新概念,同时它也为化学教育教学提出了新的课题。在我国,化学工作者虽然做了大量与绿色化学要求相一致的工作,但绿色化学研究刚刚起步,绿色化学具有何种现代内涵,对人类社会发展有何种意义,仍不完全为广大化学工作者所了解。很显然,作为化学教育工作者,特别是中学化学教育工作者,如何面对绿色化学新概念、新思想、新要求,在实际教学中,结合当前素质教育,把绿色化学教育贯穿于中学化学教学的全过程之中,是一个新的研究课题。本文旨在通过绿色化学现代内涵的介绍,从绿色化学角度分析现行教材,提出中学化学教育教学新设想。

一、绿色化学的现代内涵

绿色化学(GreenChemistry)概念从一提出来,就明确了它的目标,是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大程度地节约能源,在各环节都实现净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放和零污染,具体内涵体现在五“R”上。

1、减量一Raduction“减量”是从省资源、少污染角度提出的,包括二层意思:(1)减少资源用量,在保证产量的情况下如何减少用量,有效途径之一是提高转化率,减少损失率;(2)减少“三废”排放量,主要是减少废气、废水及废渣(副产物)排放量,特别是排放废水量必须降低到一定标准以下。在我国的台湾,连实验室废水排放都制定有严格的标准。

2、重复使用一Reuse重复使用不仅是降低成本的需要,也是减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,从一开始就应考虑有重复使用的设计。

3、回收一Recycling回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求,回收包括:回收未反应的原料,回收副产物(含“三废”),回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。化学工业产生中的循环操作程序就是一种常见的回收方式。

4、再生一Regeneration再生是变废为宝、节省资源能源、减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在它设计的开始,就应考虑到有关原材料的再生利用,特别高分子材料的再生显得尤为重要。

5、拒用一Rejection拒绝使用是杜绝污染的最根本办法,它是指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的药品原料,拒绝在化学反应过程中使用。在学术界日益重视的绿色化学现代内涵已得到理解,绿色化学概念在工业上也已日渐得到认可,但它的概念与内涵在教学中也应得到贯彻,它的应用在实验中也应得到推广。特别是中学化学教育教学,面对的是接受启蒙化学教育的中学生,贯彻绿色化学内涵,推广绿色化学成果显得尤为重要。

二、现行中学化学教材的绿色化学观绿色化学,对我国广大化学工作者、化学教育工作者来说,或许还是一个新概念,但他们所从事的环境保护、环境教育工作,微型化学实验研究和用品开发工作,都做到了与绿色化学要求的高度一致,甚至在现行中学化学教材中也充分体现了绿色化学观。

1.建立了与绿色化学相一致的概念现行初高中化学教材从不同角度建立了与绿色化学内涵相一致的基本概念。从环境保护角度介绍了环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应(选学)等概念,在介绍概念的同时还分析了有关污染的成因和污染物的主要来源及危害。从减量、减废的角度介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念。

2.工业化学渗透了绿色化学观点中学化学教材中的工业化学内容虽然较为分散也不系统,但都不例外地合理渗透了绿色化学观点,这些观点主要体现在:(1)为了省资源、提高转化率和原料利用率,在工业合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸、侯氏制碱法等工艺流程中都采取了循环操作(氧化);(2)为了防止或减少环境污染的发生,氨氧化制硝酸、接触法制硫酸工艺中都设立了尾气处理装置,并介绍了尾气回收的方法及回收物的利用;(3)为了防止催化剂中毒,使催化剂重复使用,合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸都要求对原料气、炉气进行净化。另外,教材还介绍了电镀工业中采取无氰电镀,乙炔制乙醛中使用非汞催化剂的原因。

3.实验内容充分体现了绿色化学原理在中学化学课本的编制和修订过程中,有关实验内容安排也充分体现了绿色化学原理:(1)对常见实验的固液试剂的取用给出了限量要求;(2)在教材修订时删除了有一定危险或危害的硫化氢和苯磺酸制备实验;(3)介绍了闻气体的方法;(4)强调了实验中常见的事故避免、应急处理等;(4)介绍了特殊试剂的保存和使用原则及方法;(6)在新编初中化学课本中引入了减量、减废的微型化学实验;(7)NO、NO2等有危害的制备实验只安排在实验室中进行;(8)在氯化氢、氯气等制备实验中强调了尾气的处理办法。

4.有关物质的内容编排中,考虑到了绿色化学因素课本在有关元素化合物、有机化合物的内容编排中从绿色化学角度有重点地介绍了有毒物质的性质、使用、保存等:(1)介绍了氯气、硫化氢、氟气、氟化氢、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硝基苯、白磷、偏磷酸等有毒、剧毒物质的毒性及使用方法,甚至用黑体字写出加以强调;(2)在选学内容中安排了臭氧空洞的形成、合成洗涤剂的功与过介绍等。三、绿色化学与中学化学教育教学现代社会生活、经济发展呼唤绿色化学,绿色化学的新观点、新思想也需要及时向社会传播,中学化学教育工作者理当承担起这个义务与责任。

如何在中学化学教育教学的过程中体现绿色化学思想,在潜移默化中对学生进行绿色化学观点的教育呢?

1.在素质教育中体现绿色化学思想素质教育是全面的教育,中学化学教育也应是围绕全民族素质的提高进行的教育。在素质教育中体现绿色化学思想,既是传播绿色化学观点的需要,也是培养学生对社会、对将来的责任感的需要,更是培养创新精神的需要。(1)绿色化学与环境教育化工产品生产和化学实验产生的废水、废气和废渣都会对环境造成不容忽视的污染,这就需要在中学化学教育教学过程中进行环境教育,而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中,一方面要向学生阐明绿色化学的观点、要求,使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感;另一方面,结合绿色化学要求,教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。(2)绿色化学与创造性教育培养学生创新精神是素质教育的灵魂,绿色化学对化工生产,化学实验提出的新要求,无疑对学生进行创造性教育将起到积极的作用:首先,“减量、减废”的实验要求,可激发学生传统化学实验进行改革,培养学生创造能力;其次,“省资源、零污染”的化工生产要求,可鼓励学生对化学课本中的化工生产工艺流程进行质疑,培养学生创造性思维。

2.在实验教学中贯彻绿色化学观点,实验教学与绿色化学联系最为紧密、最为直接,在实验教学中贯彻绿色化学思想最为重要。因此,为了适应绿色化学新要求,中学化学实验必须进行改革。笔者认为:

(1)要大力推行微型实验,即要对常见实验仪器进行微缩,对常用试剂要给出限量,实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器,还可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等微型化。在微型化带来实验现象不明显时,可借助现代化辅助教学手段把实验结果放大。

(2)要努力改革实验方式,即要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性。有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行,如指示剂与酸或碱作用实验、Fe3+的显色实验等,有些定性实验可放在滤纸上完成,如电解饱和食盐水,检验醛基存在等。

(3)要设法删改有关实验,现行化学课本中有些实验仍有危险性,需要进行删改:考虑到硝基苯及苯的毒性,硝基苯、溴苯制备实验可以删去;考虑到NO、NO2、SO2的毒性,在NO与NO2制备、Cu与浓硫酸反应、C与浓硫酸和浓硝酸反应等实验中可以连接尾气装置;考虑到安全性,对H2和O2、Cl2与H2等的爆鸣实验可以进行改进。

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绿色化学是新世纪化学发展的方向和议题。世界各国都在进行绿色化学的研究,并注重绿色化学的发展与教育。绿色化学是人类和自然和谐的化学,是面向新世纪提出的化学新概念,同时它也为化学教育教学提出了新的课题。在我国,化学工作者虽然做了大量与绿色化学要求相一致的工作,但绿色化学研究刚刚起步,绿色化学具有何种现代内涵,对人类社会发展有何种意义,仍不完全为广大化学工作者所了解。很显然,作为化学教育工作者,特别是中学化学教育工作者,如何面对绿色化学新概念、新思想、新要求,在实际教学中,结合当前素质教育,把绿色化学教育贯穿于中学化学教学的全过程之中,是一个新的研究课题。本文旨在通过绿色化学现代内涵的介绍,从绿色化学角度分析现行教材,提出中学化学教育教学新设想。

一、绿色化学的现代内涵

绿色化学(GreenChemistry)概念从一提出来,就明确了它的目标,是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大程度地节约能源,在各环节都实现净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放和零污染,具体内涵体现在五“R”上。

1、减量一Raduction“减量”是从省资源、少污染角度提出的,包括二层意思:(1)减少资源用量,在保证产量的情况下如何减少用量,有效途径之一是提高转化率,减少损失率;(2)减少“三废”排放量,主要是减少废气、废水及废渣(副产物)排放量,特别是排放废水量必须降低到一定标准以下。在我国的台湾,连实验室废水排放都制定有严格的标准。

2、重复使用一Reuse重复使用不仅是降低成本的需要,也是减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,从一开始就应考虑有重复使用的设计。

3、回收一Recycling回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求,回收包括:回收未反应的原料,回收副产物(含“三废”),回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。化学工业产生中的循环操作程序就是一种常见的回收方式。

4、再生一Regeneration再生是变废为宝、节省资源能源、减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在它设计的开始,就应考虑到有关原材料的再生利用,特别高分子材料的再生显得尤为重要。

5、拒用一Rejection拒绝使用是杜绝污染的最根本办法,它是指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的药品原料,拒绝在化学反应过程中使用。在学术界日益重视的绿色化学现代内涵已得到理解,绿色化学概念在工业上也已日渐得到认可,但它的概念与内涵在教学中也应得到贯彻,它的应用在实验中也应得到推广。特别是中学化学教育教学,面对的是接受启蒙化学教育的中学生,贯彻绿色化学内涵,推广绿色化学成果显得尤为重要。

二、现行中学化学教材的绿色化学观

绿色化学,对我国广大化学工作者、化学教育工作者来说,或许还是一个新概念,但他们所从事的环境保护、环境教育工作,微型化学实验研究和用品开发工作,都做到了与绿色化学要求的高度一致,甚至在现行中学化学教材中也充分体现了绿色化学观。

1.建立了与绿色化学相一致的概念现行初高中化学教材从不同角度建立了与绿色化学内涵相一致的基本概念。从环境保护角度介绍了环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应(选学)等概念,在介绍概念的同时还分析了有关污染的成因和污染物的主要来源及危害。从减量、减废的角度介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念。

2.工业化学渗透了绿色化学观点中学化学教材中的工业化学内容虽然较为分散也不系统,但都不例外地合理渗透了绿色化学观点,这些观点主要体现在:(1)为了省资源、提高转化率和原料利用率,在工业合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸、侯氏制碱法等工艺流程中都采取了循环操作(氧化);(2)为了防止或减少环境污染的发生,氨氧化制硝酸、接触法制硫酸工艺中都设立了尾气处理装置,并介绍了尾气回收的方法及回收物的利用;(3)为了防止催化剂中毒,使催化剂重复使用,合成氨、氨氧化制硝酸、接触法制硫酸都要求对原料气、炉气进行净化。另外,教材还介绍了电镀工业中采取无氰电镀,乙炔制乙醛中使用非汞催化剂的原因。

3.实验内容充分体现了绿色化学原理在中学化学课本的编制和修订过程中,有关实验内容安排也充分体现了绿色化学原理:(1)对常见实验的固液试剂的取用给出了限量要求;(2)在教材修订时删除了有一定危险或危害的硫化氢和苯磺酸制备实验;(3)介绍了闻气体的方法;(4)强调了实验中常见的事故避免、应急处理等;(4)介绍了特殊试剂的保存和使用原则及方法;(6)在新编初中化学课本中引入了减量、减废的微型化学实验;(7)NO、NO2等有危害的制备实验只安排在实验室中进行;(8)在氯化氢、氯气等制备实验中强调了尾气的处理办法。

4.有关物质的内容编排中,考虑到了绿色化学因素课本在有关元素化合物、有机化合物的内容编排中从绿色化学角度有重点地介绍了有毒物质的性质、使用、保存等:(1)介绍了氯气、硫化氢、氟气、氟化氢、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硝基苯、白磷、偏磷酸等有毒、剧毒物质的毒性及使用方法,甚至用黑体字写出加以强调;(2)在选学内容中安排了臭氧空洞的形成、合成洗涤剂的功与过介绍等。三、绿色化学与中学化学教育教学现代社会生活、经济发展呼唤绿色化学,绿色化学的新观点、新思想也需要及时向社会传播,中学化学教育工作者理当承担起这个义务与责任。

如何在中学化学教育教学的过程中体现绿色化学思想,在潜移默化中对学生进行绿色化学观点的教育呢?

1.在素质教育中体现绿色化学思想素质教育是全面的教育,中学化学教育也应是围绕全民族素质的提高进行的教育。在素质教育中体现绿色化学思想,既是传播绿色化学观点的需要,也是培养学生对社会、对将来的责任感的需要,更是培养创新精神的需要。(1)绿色化学与环境教育化工产品生产和化学实验产生的废水、废气和废渣都会对环境造成不容忽视的污染,这就需要在中学化学教育教学过程中进行环境教育,而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。在实施环境教育过程中,一方面要向学生阐明绿色化学的观点、要求,使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感;另一方面,结合绿色化学要求,教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。(2)绿色化学与创造性教育培养学生创新精神是素质教育的灵魂,绿色化学对化工生产,化学实验提出的新要求,无疑对学生进行创造性教育将起到积极的作用:首先,“减量、减废”的实验要求,可激发学生传统化学实验进行改革,培养学生创造能力;其次,“省资源、零污染”的化工生产要求,可鼓励学生对化学课本中的化工生产工艺流程进行质疑,培养学生创造性思维。

2.在实验教学中贯彻绿色化学观点,实验教学与绿色化学联系最为紧密、最为直接,在实验教学中贯彻绿色化学思想最为重要。因此,为了适应绿色化学新要求,中学化学实验必须进行改革。笔者认为:

(1)要大力推行微型实验,即要对常见实验仪器进行微缩,对常用试剂要给出限量,实验中除了可使用已研制成功的井穴板等微型仪器,还可以把容量瓶、烧瓶、启普发生器等微型化。在微型化带来实验现象不明显时,可借助现代化辅助教学手段把实验结果放大。

(2)要努力改革实验方式,即要努力减少实验对玻璃仪器的依赖性。有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行,如指示剂与酸或碱作用实验、Fe3+的显色实验等,有些定性实验可放在滤纸上完成,如电解饱和食盐水,检验醛基存在等。

(3)要设法删改有关实验,现行化学课本中有些实验仍有危险性,需要进行删改:考虑到硝基苯及苯的毒性,硝基苯、溴苯制备实验可以删去;考虑到NO、NO2、SO2的毒性,在NO与NO2制备、Cu与浓硫酸反应、C与浓硫酸和浓硝酸反应等实验中可以连接尾气装置;考虑到安全性,对H2和O2、Cl2与H2等的爆鸣实验可以进行改进。