时间:2023-06-25 16:23:20
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇绿色化学与工程,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)04-0044-02
绿色化学,也被称为环境友好化学,清洁化学或无污染化学,主要是指在化学品的设计、制造和使用过程中,利用一系列的原则来减少、甚至消除有毒有害物质的使用或在过程中的生成的化学。绿色化学的核心是“原子经济性”,基本原理是公认的十二原则。绿色化学是更高层次的环境友好化学,与环境保护不同,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,是从物质产生的源头控制废物的产生,减少对环境的污染。所以绿色化学对环境保护及社会的可持续发展具有重要的指导意义, 这与现代化工工业发展趋势相吻合。
一、绿色化学课程教学的意义
大学生是我国科学技术未来的生力军,在大学课程中开设绿色化学课程,通过相关的教学活动培养大学生的环境保护意识,有利于从根本上防止污染,有利于实现社会可持续发展。作为化学教育工作者,我们有责任和义务将绿色化学及相关知识引入高等教育知识体系中,并系统传授给学生。
随着对绿色化学科学研究的不断深入,绿色化学的思想和观念逐步为人们接受,并被引入高校教W活动中,很多高校都开设了绿色化学课程。绿色化学作为一门新的课程,具有涉及知识面广、综合性强的特点。与化学其他课程不同,绿色化学没有完善的知识体系和教学大纲,因此如何结合时代特点和专业知识,为大学生讲授绿色化学课程,是任课教师在教学过程中面临的主要问题。作者从2009年开始在江苏师范大学为环境工程专业学生讲授绿色化学课程,在教学过程中积累了一些经验,进行了一些有益的尝试。
二、绿色化学课程教学方法的探索
针对绿色化学的课程特点,我们对其教学方法进行了以下探索。
(一)精选教学内容 启发学生的兴趣
绿色化学是一门新兴的学科,发展很快,但没有较为成熟的教材,需要教师根据教学目标选取教学内容。这也为教师提供了一定的自由空间,教师可以结合自己的科研方向和学术思想、提供最新的学术动态。另一方面,绿色化学课程的教学内容与有机化学联系紧密,涉及很多有机合成反应的方法和条件,如果只进行抽象的讲解,学生容易感到枯燥乏味。因此在教学过程中,应适时地结合实际生活,用生动的实例充实课堂教学,展现绿色化学在现代生活中的重要作用,进而激发学生对这门课程的学习兴趣。例如,介绍“白色污染”及解决措施,这样学生就会对绿色化学有更加充分的了解,也能够加深学生对绿色化学在日常生活中的实用性和重要性的认识。
绿色化学是一门交叉学科,发展速度很快,而且涉及很多化学相关领域, 因此我们在满足教学基本要求的前提下, 采用灵活多样的教学形式,并经常对教学内容进行更新。比如在课堂教学中,根据学生的接受情况,将一些相关的具有应用价值的最新研究成果添加到教学内容中。另外,也可以利用学校的网络数据库资源来提供关于绿色化学的最新科研成果的链接,以便学生随时阅览、学习,让学生了解绿色化学的研究动态及最新进展,提高学生对该门课程的学习兴趣,增强他们对新问题的求知欲望,使学生获取更多的知识。
(二)多种教学方法结合使用,启发学生思考
传统的课堂教学主要是“讲解―接受型”教学模式,教师是教学信息的主动发出者,学生则是被动地接受知识,这种教学中师生的互动交流少,教学气氛沉闷,也阻碍了学生主动学习的积极性和创新能力的培养。相比之下,研究性教学是深受广大师生欢迎的教学方式,可以将课程的内容转变成生活、生产或科学中的实际问题,以学生为中心,在教师的引导下按照科学研究的模式来分析、解决这些问题,最终达到学生获取知识、提高能力的一种教学过程。
在研究性课堂教学中,教师作为指导者,在设定的问题情境中要引导学生主动思考问题, 帮助学生找到解决问题的办法,这种教学方式有助于培养学生的创新意识。如在讲授绿色溶剂技术这个章节时,我们让学生在课前查阅相关的文献资料,了解有关的科学前沿内容。在该章节的课堂教学过程中, 可以将这节课的10~15 分钟左右的时间留给学生介绍自己的学习体会,以及对绿色溶剂技术的理解,分组进行讨论,以提高他们的学习主动性,强化学生的科学思维方式。这种自主学习可以让学生体会到学习的乐趣,同时也锻炼了学生文献查阅和使用网络资源的能力。课堂教学和学生自主学习的有机结合可以有效地提高教学效果,有利于培养创新性人才。
作为一门专业课,绿色化学每节课要传递的信息量非常大,多媒体教学技术的运用大大提高了绿色化学课程的学习效率。但是,多媒体教学的缺点是容易导致学生一直处于抄笔记的状态,没有时间去消化和思考教师讲授内容,不能和教师互动,只能被动接受课堂内容。所以要改善教学效果,就应该结合本课程的特点以及学生的实际情况,合理地使用多媒体教学手段,注意不同教学手段间的配合使用。
课堂教学是学生学习绿色化学的主要场所,但丰富多彩和形式多样的课外活动是对课堂教学的良好补充,将二者有效结合起来,能够起到事半功倍的效果。为全面提高学生的绿色化学素质,我们一方面组织学生到学校的实习基地,有合作的化工厂或制药公司参观调查并进行交流。另一方面,通过课外实验教学来配合课堂教学进行绿色化学教育,让学生在具体的实验过程中进一步强化绿色化学观念,如在环境工程专业学生的研究设计性实验中分别采用有机溶剂和离子液体为反应介质合成一些有机化合物,让学生对两种合成方法进行比较。这样不仅能锻炼学生的动手能力,而且能使他们用理论联系实际,真正感受到环境污染带来的危害性,增加他们迫切保护环境的积极性。另外在毕业设计和课程设计中有意识按绿色化学要求进行,开展专题讲座,环保展览宣传等,让绿色化学融入人才培养全过程,增强学生的环保意识。
(三)建立合理的考核机制,注意与学生的互动和反馈
在教学过程中,我们发现一些学生上课听讲不认真,主动学习积极性低,部分学生为了获得更高的平时成绩,抄袭别人的作业。因此,提高学生的学习兴趣,优化考核体系显得尤为重要。
绿色化学课程的最终成绩包括课程论文成绩和平时成绩两部分。在每学期的授课中,我们通常在完成课堂教学任务前给出课程论文的具体要求,要求学生根据绿色化学课程的学习内容,结合课程论文的具体要求,查找和阅读有关的文献,综合运用所学知识,整理和撰写课程论文。考虑到学生的实际情况,在这个环节通常也会给出一些相关指导,如每个数据库的使用教程和视频等,课程论文的完成很好地培养了学生检索文献、阅读文献、分析问题和解决问题的能力,也为环境工程专业学生的毕业论文设计打下了良好的基础。
绿色化学的平时成绩一般由出勤率,作业和课堂表现构成。不同于其他化学类课程的考核方式,在绿色化学课程的考核中,我们将学生在课堂教学中的表现以及课后心得体会也计入平时成绩。如在某些章节的课堂教学前,对学生进行分组,给每组学生布置一些题目,课堂教学中,每组可派出代表对相关问题给出解答,组与组之间可以互相提问。学生通过这个环节的学习可以更好地了解相关教学内容的背景知识,更深刻地掌握教学知识点。教师根据每组学生的表现进行打分,并将这部分成绩计入平时成绩中。课程结束后,每个参与的学生都要总结该课程的学习心得体会,对课程进行简单的评价并给出自己的意见和建议,这部分内容也作为平时成绩的一部分。以上教学活动的开展,一方面可以提高学生的学习积极性,另一方面学生给出的意见和建议可以督促任课教师改进教学方法,提高教学水平。在这门课程中,部分评价意见如下:1.绿色化学这门课跟我们的生活关系密切,感觉很有用;2.课堂上老师举的例子很生动,学到了很多东西,扩展了知识面;3.通过准备课程论文,感觉自己查阅文献的能力提高了;4.喜欢老师的讲课,内容吸引人,但是有部分反应有机化学里没学过,能否多讲一些。
总的来看,学生对这门课程的关注程度高,总体满意程度也比较高。
三、结语
绿色化学是一门面向21 世o的高层次化学,它体现了化学、科学技术、社会之间的相互影响和联系。在绿色化学教学中,教师采用研究性教学的方式,能帮助学生获得相关的知识、技能和能力,有助于学生培养创造性思维,从而更好地理解人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系, 激发其社会责任感。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2006.
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[4] 仲崇立.绿色化学导论[M].北京:化学工业出版社,2000.
关键词:绿色;化学工程;工艺;节能;促进
随着我国的改革开放和现代化建设的不断深入,各大化工型企业建设也越来越多,各种化工原料的使用直接危害着人类健康,破坏着生态环境,而绿色化学工程与工艺的研究正是为了减少这些污染和损伤,并通过一种化学的方法使之得到改善和提高,达到促进化学工业节能目标的实现和发展。
1对绿色化学工程与工艺的开发与分析
绿色化学一直是我们的一个设想和梦想,它是要求化工企业在进行化学生产当中,不再使用那些对自然环境和人类有害的物质,不再产生“三废”的困扰,达到绿色生产的目的。从当前的现状来看,传统的化学工程与工艺不能从根本上解决和治理这些化学排放物,而且成本高,消耗大。而绿色化学工程与工艺则是通过对化学技术及方式的改变来达到促进化学工业节能目标,实现空气质量及社会环境的彻底治理。
1.1化学原料无毒性
原料是一切污染的源头,只有从源头上进行控制和改变,才能使化学污染现象从根本上得以根除,所以绿色化学工程与工艺要实现的第一个目标就是要禁止使用有毒害性的原料,把这些污染性强的原料换作一种可再生资源来代替,不仅节能环保,还可以为我国资源的节约创造条件。
1.2化学反应的选择性
大家都知道,化学反应中会产生出另外一些物质,比如说烃类选择性氧化不仅产生大量的热量,而且终产物也不稳定,可以说这种反应的选择性是最低的,而且从化学知识中我们还知道,一些产品还具有异构体的形式,要想得到更多的终产物,那么就要对其使用选择性较高的试剂,这样可以有效的降低成本,节省资源,减少污染。
1.3催化剂的高效无害性
在进行化学反应时常常会使用到另一种物质来作为反应中的催化剂,不仅可以提高其反应速度,还可以为企业创造更大的利润,便催化剂的使用也是一个重要的污染源,所以绿色化学工程与工艺中对催化剂的研究也在不断的深入,旨在开发一种既能够提高化学反应效率,更保护自然环境的催化剂。比如说分子筛催化剂、烷基化固相催化剂等等。
2绿色化学工程与工艺在化学工业节能工作中的应用及作用
2.1绿色化工技术的应用
绿色化工技术是一种没有污染性、没有毒害性、没有废物产生的技术,也可以叫做清洁生产技术,这种技术在我国的绿化化学工程研究中已经有了突破,比如说我们所常见的对城市垃圾的处理、农村用生活垃圾所建造的沼气池、风能、太阳能技术的使用等等。从清洁生产技术的范围上来看,有以下几种:生物工程技术、绿色催化技术、辐射加工技术、超临界流体技术等等,这些技术与传统的化学工程与工艺相比具有很明显的优点,对人类健康及环境保护都能起到很大的作用。
2.2生物技术的应用
生物技术也是从生物学的角度进行研究和开发的,它只要包括一些微生物、酶以及基因、细胞等方面的技术研究。从它在化学工业领域中的具体应用来看,主要有化学仿生学和生物化工。因为我们所提倡的绿化化学工程与工艺中的催化剂需要运用大自然中的一些无毒无害物质,比如说工业酶,它与其它化学催化剂相比,具有无污染、反应不强烈、终结物性能稳定、没有不良影响等等优点,所以在化学领域中的应用也得到了人们的认可和肯定。
2.3有利于环境保护的产品开发
在近年来我国的化学工程与工艺研究中,许多环境友好型的产品已经频频开发,不仅节能环保,而且具有良好的发展前景。比如说为了保护大气的臭氧层不被破坏而开发研究另一种产品来代替氟利昂;随着汽车用户的增多,控制汽油给大气带来的污染,而进行研究的无污染燃料二甲醚就是一个很好的例子,其它的诸如太阳能的使用及推广,无磷洗衣粉的上市等,都是绿色化学工程与工艺对化学工业节能的一种促进和提高,更是人类的一种进步。
2.4绿色生态产业链的打造
为了使绿色化学工程与工艺走上可持续发展之路,可以在化学工业生产上采取一些相对应的措施,打造绿色生态产业链,发展循环型经济带,这样可以进一步减少废物的排放量,实现节能环保的目的。
3结语
社会的进步需要经济发展来作为动力,但人类的健康则需要绿色环保来奠定基础,为了实现人类文明的不断升华,人民生活质量的不断提高,必须对环境资源保护问题加以重视和关注,而只有把绿色化学工程与工艺切实有效的实施下去,才能从根本上解决环境污染问题,达到节能减排、绿色生产,实现人类真正意义上的绿色低碳生活理念,推动社会的可持续性发展。
参考文献:
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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最佳选择,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最佳途径。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最大的工业国,“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,且反应完全无副产物,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。
关键词: 绿色化学理念 渗透式教学 渗透
二十一世纪的化学将是研究和创建绿色化原理与技术的科学,就化学的外延而言,与生命、材料、环境等领域的交叉也将受到高度关注。毫无疑问,随着可持续发展战略的实施,“循环经济”、“和谐社会”等概念的提出会更大地促进绿色化学在中国的发展。绿色化学这一“预防化学污染的新观点”逐步深入人心,绿色化学教育已经成为大势所趋。
化学教师要树立可持续发展的观念,将绿色化学的思想贯穿于整个化学教育的全过程,在课堂教学中要时时结合教学内容,渗透绿色化学理念。渗透式教学就是把绿色化学的基本思想、原理、工艺和技术等知识分散并渗透到现有的课程中。
1.结合课本内容,渗透绿色化学理念
实施绿色化学教育的任务应该是每个化学教师必须履行的义务和责任,目的是培养学生能自发产生防止环境污染的行为和意识,让学生认识到只有切断污染的根源,才能真正实现绿色化学。化学教师绿色意识的树立是绿色化学走向课堂的前提,教师的观念会在教学过程中潜移默化地传递给学生。因此,结合课本的教学内容,在课堂教学中有效地渗透绿色化学理念就显得极其重要。
例如在讲氯气的性质和用途时,可以对比过氧化氢和臭氧。在造纸工业中对于纸浆的漂白,过氧化氢、臭氧等绿色氧化剂将逐渐取代氯气。因为使用过氧化氢和臭氧做漂白剂,不会产生二英和其他有机氯化物等有毒致癌物。再如讲到CO温室效应及其引起的全球气候变暖,威肋着人类的生存和发展,就可以启发学生思考:如何解决温室效应呢?学生通过查阅大量的资料,亲身去经历,去了解当今社会发展的新动态,会激发学习兴趣,他们会发现解决温室效应实际就是减少CO的排放或将CO消除,将CO注入深海中消除CO的危害是当今世界最新的方法[1]。
又如在学生观看钢铁的冶炼等工业生产录像时,可以介绍最近美国匹兹堡大学新开发出一种无铅环保型“绿色钢材”。这种钢材是用锡代替铅,减少了含铅钢材制造过程中的环保监测费用,降低了生产成本,且与含铅钢材同样具有良好的机械加工性能。接触法制硫酸,黄铁矿的粉碎和鼓入过量空气,以及SO等原料气的“二次转化二次吸收”,等等,是从提高原料利用率出发设计工艺;而无氰电镀等则是从采用无毒原料出发来设计工艺,均体现了“绿色化学”特点的设计思想。通过教学,学生懂得,科学技术本身就具有生态价值,包含绿色化学在内的绿色科技,将使人类与自然在高层次上和谐共处。
再如固氮工程:(1)人工化学固氮(氨的工业制法);(2)豆科植物和苜蓿根部根瘤菌的生物固氮;(3)雷雨时的闪电固氮。人工化学固氮能耗高且工艺复杂,在生产过程中易产生大量“三废”而严重污染环境。故研究如何像植物根瘤菌一样不消耗能源,不需大量厂房和机械设备并对环境无污染的生物固氮,是化学家们不懈追求的“绿色化学”目标。
2.结合绿色化工原理,渗透绿色化学理念
绿色化学的“原子经济性”是指,在化学品合成过程中,合成方法和工艺能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多地转化到最终产物中。化学反应的“原子经济性”概念是绿色化学的核心内容之一,最早由美国斯坦福大学的B.M.Trost教授提出[2]。原子利用率不同于产率,原子利用率=期望产品的摩尔质量÷反应中按计量所得物质的摩尔质量×100%。
评价绿色化工的另一重要依据是“环境因子”,它是近几年受到关注的评价指标,它比原子利用率更便于评价某种工艺指标。环境因子可定义为:在一个化学反应过程中,所生成废物质量占目标产物质量的比值。相对于每一种化工产品而言,目标产物以外的任何物质都是废物;对于原子利用率为100%的原子经济性反应,环境因子为零。培养学生的绿色化工意识,引导学生根据绿色化学的原则,反思其原理的可行性与绿色性[3,4],是实行可持续发展的基本要求。
例如,治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分是Al(OH),引导学生用铝、稀硫酸、烧碱为原料,设计出制备Al(OH)的三种途径[5]:①2Al+3HSO=Al(SO)+3H,Al(SO)+6NaOH=3NaSO+2Al(OH);②2Al+2NaOH+2HO=2NaAlO+3H,2NaAlO+HSO+2HO=2Al(OH)+NaSO;③2Al+3HSO=Al(SO)+3H,2Al+2NaOH+2HO=2NaAlO+3H,Al(SO)3+6NaAlO+12HO=8Al(OH)+3NaSO。
分析、计算以上反应方程式中各个量列表如下:
由此可以看出,理论上制备相同量的目标产物Al(OH),方案①所用原料(HSO和NaOH)最多,产生的副产物(NaSO)最多,环境因子最大,方案最差。而方案③所用原料最少,产生的副产物最少,所以环境因子最小,因此,③是其中的最佳方案。
3.利用绿色化学习题,强化绿色化学意识
在化学教学中,培养学生的绿色意识,是社会可持续发展的基本要求。因此我们应有意识地选择体现绿色化学教育的试题,让学生通过解题潜移默化,逐步建立绿色意识。例题如下:
(1)据了解,我国兴建的三峡工程,将提供水力发电功率相当于2240万千瓦的火力发电站。因此三峡工程的建设将有助于控制(?摇)。
A.温室效应?摇B.城市污水的任意排放
C.白色污染?摇D.长江上游的洪涝灾害
(2)已知1克炭粉在氧气中完全燃烧放出热量32.8kJ(与1克原煤相当)。试写出相关的热化学方程式:?摇。
(3)若以火力发电,要达到2240万千瓦的功率,每年至少需耗原煤多少万吨?(每年按365天计,1千瓦小时=3.6×10焦)
本题既有选择,又有填空,还有计算,题型多样;既有化学知识,又有物理知识,综合性强。用水发电来节约煤炭资源,体现了绿色化学思想,围绕三峡工程提出问题,内容新颖,有时代感,能吸引学生的兴趣,有利于提高学生的综合素质,引导开创新能源的思考。
4.结语
绿色化学理念的渗透涉及到化学教育的许多方面,需要化学工作者不断付出艰辛的劳动,不断探索,不断完善,使绿色化学教育逐渐成为现实。化学教师必须重视这一问题,在积极整治污染的同时,大力开展绿色化学教育。当新一代人的绿色化学意识提高时,绿色化学的理念将充分地渗透,绿色化学的理论和成果将获得充分的发展。
参考文献:
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[4]曾小华,王红梅.浅议多媒体课件制作中的教学规律[J].中国高等医学教育,2009,(11):9-10.
[5]谢志刚,宋仲容,王家平.无机化学教学中绿色化学理念的渗透[J].化学教育,2006,(8):25-27.
关键词:绿色 化工化学 发展问题
中图分类号:O631 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)08(b)-0000-00
在现代化社会不断进步发展的背景下,传统形式的化工化学已经难以满足社会发展需求,从而带来了绿色化工化学的应运而生。从专业化角度出发,判断化工化学是否是绿色的,所涉及的评价范围相对较广,包括经济发展层面、生态环境层面以及社会影响层面等,不仅要综合考虑到污染物的排放与人体健康情况,还必须要考虑原材料的有效利用、再生情况等。我们应在清楚了解绿色化工化学定义的基础上,促进其健康发展。
一、绿色化工化学的基本优势
(一)节约能源
传统意义上的化学化工是从原材料当中提取所需要的物质资源,仅仅考虑到了最后的结果,而没有考虑到相应的生产过程,一般情况下还会为提炼原料的部分成分而放弃了材料中的其他可利用成分,在能源与材料利用率上相对较低,浪费严重。绿色化工化学可以有效避免以上问题,借助对物质分子结构的改变,充分保留物质特性,实施高选择性反应,其副产品相对来说是非常少的,甚至能够实现原子经济型,当原料当中的原子进入产品之后,可以提升原子利用率,有效避免资源浪费。这种情况下,就能够从源头上发挥保护环境的作用,而且绿色化工化学不需要在后期进行环境治理,节省了成本。
(二)促进无污染资源合理利用
与传统化工化学方式不同,绿色化学化工中所应用到催化剂与溶剂等都是无毒无害以及绿色无污染的,能够在一定程度上充分发挥原材料的实际价值,不会对环境造成破坏,减少了后期的环境治理,降低了化工化学应用期间的经济压力,降低了能源浪费。现阶段,充分利用绿色资源属于绿色化学化工发展期间的重要优势,不会对环境带来危害。
(三)减少废物排放
从之前化工化学生产角度出发,传统化工化学在实际生产过程中会排放大量污染物,从而对环境造成严重破坏。采用绿色化工化学,相关人员可以在反应开始之前对物质所具有的化学结构实施有效重组与改造,并对其中的相关有害成分实施科学化修复,其重组之后的物质不仅包含了化工化学生产期间所需要的化学成分,而且还避免了外界环境污染,力求避免排除任何废物或者是副产品,做到废物零排放,进而从源头上减少化学生产带来的危害。
二、绿色化工化学的发展问题分析
(一)加大宣传力度
从绿色化学化工发展历史上来看,尽管其已经兴起了很多年,而且也发展了相对较长的时间,然而社会各行各业在绿色化学化工认识程度上还不够深刻,严重阻碍了其在社会范围内的快速发展。目前,我国正在大力提倡生态文明建设,借助环保工艺以及绿色化学工艺的开发,做到化工生产全过程的绿色化。从原料到产品的整个过程实现绿色化,随着现代化科学技术的不断进步发展,关于绿色化工化学的基础性研究以及工业化发展已经获得了相对较大的进展。具体来说,在基础性研究层面主要包括高效化绿色催化、离子液体以及超临界等。从某种程度上讲,绿色化工化学获得的突破性进展为我国化工领域的迅猛发展提供了契机。此外,绿色化工技术以及科技产品的日益完善,将会借助“变废为宝”的方式做到“清洁化生产”,实现新兴化工领域工业园区经济的循环式发展。
(二)促进人才的培养
从绿色化学化工人才培养角度出发,当务之急在于有效落实国家的相关教育规划纲要。将社会主义核心价值体系合理化融入到教育全过程中。着力培养具有执著信念、思想道德水平高以及专业化素质水平相对较高的高素质创新型人才。从某种程度上讲,工科大学属于工程师培养的主阵地,积极培养卓越工程师可以更好地为创新型社会建设服务,同时也是历史所赋予的使命。因此,各大高校必须要不断创新人才的培养机制、教育管理机制以及办学体制等,对质量评价以及考试招生制度进行不断改革,促进教学内容、教学方法以及教学手段的大力改革,构建现代化的学校管理制度,充分发挥高校创新人才培养的优势,尤其是在绿色化工化学方面的创新人才。积极鼓励各大高校在国家区域创新、知识创新以及技术创新等方面做出应有的贡献。针对绿色化工化学类人才,高校必须要紧跟国际工程教育步伐,对专业化教学内容进行不断更新,打造绿色化工化学特色专业,从根本上实现绿色化工化学的可持续发展。
(三)追求绿色化工化学的创新发展
从专业化角度出发,绿色化学化工领域的发展不仅应依赖微观分析化学领域的发展,还必须要有强有力的化工技术作为支撑,实现两者之间的相辅相成。此外,为了确保绿色化学化工的相关生产方式可以合理有序的发展下去,国家应该尽快采取相应的实际行动,进一步建立起与绿色化工化学息息相关的实验基地以及生产基地等,从该领域的创新发展提供技术性平台。此外,国家应该针对这一系列的创新基地给予相关资金保障,大力鼓励创新,并且要建立健全相应的激励机制,积极拓展创新思维,提升创意水平。创新性的化工化学发展模式在行业发展与科学进步中发挥着非常关键的作用,对于绿色化学化工未来发展来说十分必要。
三 结语
总而言之,绿色化工化学的发展问题是一个非常重要的问题,直接关系到社会经济发展与生态文明建设。现阶段,在社会发展以及人口增长的背景下,人们在积极追求科技发展与进步的同时,备受环境污染的困扰。所以,各国也在加大环保科技发展的研究力度,绿色化学化工受到广泛关注。致力于绿色化工化学的快速发展,可以在一定程度上有效缓解社会环境问题,进一步为环境保护做贡献。为促进绿色化工化学健康发展,我们可以通过加大宣传力度、促进人才的培养以及追求绿色化工化学的创新发展等措施,为以后的绿色化学化工发展奠定良好基础。
参考文献
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【关键词】 化学工程 绿色化学技术 环境保护 绿色化学
1 绿色化学技术促使温室气体排放量减少
我们所谓的温室气体,主要指的就是二氧化碳。无论是以往的科技革命和工业革命之前的生产,还是现阶段科技含量高,日趋现代化、国际化的社会化大生产,这些工厂每年要向大气排放数万甚至数十万吨的二氧化碳。这些二氧化碳气体的排放,成为了造成全球性的温室效应的罪魁祸首。而在应对气候变化的法律法规出台之前的相当长的一段时期内,造成这一现象的那些工厂却不用为温室效应负担任何一点费用。
2 海水淡化工程的预处理过程中运用绿色化学技术
每个人的生活都不能离开水,水对于每个人的生命和整个社会的发展而言是绝对不能缺少的资源。而这种重要的资源,又具有这有限性、不可再生性等特点。随着社会和经济的迅猛发展,淡水的危机成为了世界性的环境难题。而我们中国,又是世界上最缺乏淡水资源的国家之一。因此,海水淡化技术的应用,就成了缓解我国淡水资源匮乏现状的一种有效的途径。随着近年来科技的快速发展,海水淡化所必须的成本也在逐渐的趋于大众化,使这一技术不再是那些经济发达的国家才使用的起得奢侈的技术。许多发展中国家也引进并采用了这一技术。
海水淡化技术指的就是一种利用物理上的或者化学上的方法将海水里面的盐和水进行分离的技术。在进行海水淡化技术的预处理进程中,任何影响环境状况的不良影响都没有产生。并且在获取海水资源的过程中,并没有继续对生态环境构成伤害。我们的党所提倡的可持续发展战略的思想,就是指要在满足自身生存发展的需要的同时,为子孙后代留下了可以继续发展的环境状况。因此,将绿色的化学工艺运用于海水淡化的过程中的这一举措至关重要。因此,将绿色的科学理念与化工产品的生产过程联系在一起,便成为了现代世界化的化工生产中的主要方向之一。在海水淡化构成的预处理过程中产生了一些氢氧化镁,成为了环保领域新的宠儿,这种物质具有成本低廉,工艺简单、不产生二次污染,处理效果良好的特点,具有非常广阔的发展前景。
3 绿色化学技术在我国传统香精香料工业中的应用
在日常化学产品的生产中,香精香料是不可缺少的添加剂之一。我国的香精香料产品在国际市场上的出口,是我国进出口贸易的一项重要组成部分。但是由于经济危机的影响逐渐加深,及全球性经济萧条的状况逐渐加剧,我国的香精香料出口产业收到了很大的打击,产品订单大幅度减少。
4 绿色化学使可持续发展战略任务逐步向前推进
传统的化工生产,给我们的生活创造了非常丰富的物质基础和能源。其在对人类历史的发展进步的工程中所做的贡献是不不忽略的。但是呢,又由于化工产品生产的原材料和生产过后的残余物中,存在着大量的有毒有害物质,这些物质又造成了很多环境污染问题以及生态平衡的失调。这样,就又阻碍了社会经济的继续发展。新世纪,面对严峻的环境污染所提出的挑战,可持续发展战略这种道路的选择,成为了历史的必然。
实现社会经济的可持续发展,已经成为了我国的一项基本的国策。作为社会经济的重要组成部分的化学工业,在这一基本国策的指导之下,最行之有效的实现可持续发展战略的方法便是绿色化学的开发和利用。绿色化学,不单单是指那些对环境产生的有害影响小甚至没有有害影响的化学生产过程,更重要的是包括那些行之有效的且作用明显的价格平民化的化学化工技术的研究以及应用。绿色化学的生产过程只产生非常少量的废物处理,或者不产生废物处理。其最主要的特点便是在生产的过程中,最大程度地充分利用资源,使原材料转化为产品,尽量不产生污染。有利于化学化工产业的发展以及可持续发展战略这一道路的切实执行。
参考文献:
【关键词】绿色化学 化学化工业
绿色化学是20世纪90年代国际化学领域兴起的领域性革命,其主要强调节约自然、防止污染。受经济发展程度的影响,近代中国一直强调以工业带动第一、第三产业的发展,长期的工业化发展大大降低了国家的各种能源的储备量,且对环境造成了极为严重的影响。自绿色化学革命以来,我国也逐渐将其引入到国家相关的化学化工业发展的指导思想体系中来,且相关院校也将绿色化学教育作为化工等专业教学的重点方向,以为我国化化学工业的绿色生态化发展培养出更多优秀人才。
一、绿色化学的基本原理
绿色化学即指通过各种作用实现化学物质反应后的污染“零排放”,其要求发展中遵循防止废弃物的产生、从污染源入手制止污染;遵循以最大的限度将参加反应的原子出成为最终的产物的原子经济性;确保设计、合成、催化等各道工序的无毒无害化反应;研究可降解的化学品,减少不必要的资源浪费等。绿色化学的原理为实现节能、减排、绿色、无污染的可持续发展提供了一条科学的发展路径。
二、发展绿色化学化工业的重要意义
(一)绿色化学化工业的发展可以降低环境污染,营造更健康的生活环境
传统化学工业发展中会造成严重的水、固体废弃物、噪音等污染,严重影响人们的身心健康。绿色化学化工业强调的是从污染源进行根本的制止,以最先进的技术加大各种能源作用时的利用率,减少各种能源的未充分反应而造成的污染;加大废水、废弃物的加工处理工序,禁止污染物的排放。以化学工业发展中对二氧化硫和二氧化碳的利用程度,二氧化硫漂浮到空气中会酸化空气,容易引起酸雨等危及人、动植物健康的现象,而二氧化碳是引起全球气候变暖的罪魁祸首,化学工业中引入两种气体时要强化对其的封闭性控制,确保其在反应的过程中不会泄露。有毒有害物质的精细化处理、防止各种污染为人们的正常生活创造了更为舒适的居住环境,有利于人们的身心健康。
(二)绿色化学化工业强调资源的充分利用,极大的降低了生产成本
绿色化学化工业在工具的选择上强调其循环利用功能,这样各种资源的利用率就达到了90%――100%,降低了废弃物排放对环境的影响外,节约了生产生本的投入,为化学工业的发展省却了一笔不小的生产成本。省却的生产成本可以进行更为科学严谨的化学工程试验,从而又推进了绿色化学化工业的进一步发展。
(三)绿色化学化工业在一定程度上可以避免不必要的自然灾害
诸如滑坡、泥石流、地震等地质灾害的发生主要原因虽是自然因素,但经济社会发展中对各种资源的不合理的开采、各种对自然环境有影响的工程施工在一定程度上讲都是灾难发生的诱因。绿色化学化工业的发展大大降低了对各种自然能源的开采和利用,社会发展对自然环境的依赖程度降低,将引发地质灾害的人为诱因降到最低值。
三、绿色化学化工业的发展前景
(一)绿色化学取代不可再生能源的消耗
当前有机化学品的主要成分来自于不可再生的能源,如煤和石油,降低了能源的储备量之外还对环境造成严重的污染。绿色化学化工业正在极力研制从可再生的地质能源和生物能源中汲取有效的成分以取代对不可再生能源的消耗。绿色的能源将成为未来社会发展的主要能源来源,有利于发展的可持续性。
(二)绿色化学革新制药领域
目前化学制药是我国重要的医药用品的来源,但化学制药工业发展中存在化学药品的品种多且更新快、制药过程的化学品反应步骤多、对制药的各种原材料的需求量大等状况,废水、废气、固体废弃物的排放量巨大,环境污染严重。且各种药品都是用化学品配置而成,含有不同程度的有毒成分,印证了“是药三分毒”的说法,人们长期的服用化学药品,对其身体各器官均会造成不同程度的损伤。绿色化学制药中虽仍采用各种化学物质,但由于提炼技术的更新,大大加大对有毒有害物质的提取程度,既降低了药品对人体的伤害,也强化了制造工艺的原子经济性。
(三)高效可降解材料作用于社会发展的各个领域
塑料袋、塑料管等塑料制品是一种难以降解、难以腐蚀的物质,其对自然环境的影响非常严重,绿色化学的普及后可以强化对生物、光等降解高分子的利用,加强对高效降解材料的研发。高效降解材料可以利用于塑料袋等生活用品的普及中,也可以利用到生物医学材料等领域,为人类造福。
(四)绿色化学化工业推进二次利用工程建设
生活中不可避免的会产生各种生活垃圾,生活垃圾的不合理处理便会对人们生活造成一定的影响,因而随着绿色化学化工业的发展各种科学处理并循环利用垃圾的方法逐渐全面化,无论是生活垃圾和建筑垃圾,均可以通过有效的途径进行处理。这样经过处理的垃圾被正常投入到利用中后便成为一种资源,这种资源与其他不可再生能源不同,后者只会越来越少,而其会随着生活的发展而不断的增长。绿色化学化工业对垃圾的处理和利用便推动了废弃物的二次利用,为社会节省发展成本的基础上降低了各种生活垃圾对人们的生活和自然环境的影响。
随着经济的发展和社会各方面的发展,原有发展模式的弊端愈加明显,制约着社会可持续发展的步伐。而绿色化学化工业对缓解资源紧缺、改变日益恶化的环境问题有积极的影响,且其可以极大的提升人们的生活质量,对保障人民和国家发展安全做出巨大的贡献。本文根据绿色化学的基本原理,分析并总结了发展绿色化学化工业的重要意义及其发展前景,呼吁政府、企业和个人加大对绿色化学化工业的关注和研究力度,以推进社会的可持续发展建设。
参考文献:
[1]刘珊珊.实行绿色化学工业 促进社会可持续发展[J].商情,2013,(25).
关键词:绿色化;有机化学实验;教学模式
1引言
有机化学实验是应用化学、化学工程、轻化工程、生物科学、食品科学、材料化学、动物科学、水产养殖等理工科专业一门重要的基础课,也是培养学生科学思维、动手操作和科研创新能力的重要组成部分。随着环境污染问题的日益加剧,人们的环保意识逐渐增强,实验教学中的污染问题逐渐受到大家的关注。在有机实验教学当中,每天会有大量的废液、废气、废渣未经处理直接排放出去,不仅对环境造成了严重的危害,同时也造成了严重的资源浪费[1-3]。因此,如何减少实验教学环节当中的排放和污染,实现有机实验教学绿色化改革,是我校乃至全国高校迫切需要解决的问题[4-9]。为此,对有机化学实验教学内容和安排进行了初步改革,对绿色化有机化学实验教学进行了探索。
2实验教学过程中培养学生绿色化学意识
实验室教学环节是培养学生绿色化学理念和意识的最关键的环节[10]。在实验教学过程当中让学生意识到化学实验的必要性与危害性,养成良好的实验习惯,培养学生绿色化学理念,提高学生的绿色环保意识。要求在学生实验之前,认真预习实验内容与步骤,查阅资料掌握所用试剂、药品、催化剂的基本性质,意识到其对身体健康及社会的危害性。培养学生良好的实验操作习惯和安全意识,规范学生基本操作,减少和避免取样过程中样品的挥发、泄露和洒落。实验之后,引导学生对每次产生的废液、废气、废渣按照要求进行分类回收处理,杜绝乱丢乱放的不良习惯。
3合理安排实验内容与顺序,开设串联反应和多步反应
传统有机实验是孤立的单个实验,实验的目的就是为了合成某个化合物,而且所合成的化合物没有实际用途,其处理和排放都会对环境带来负面的影响。我们通过合理的设计实验内容和调整实验顺序,将单个的实验内容串联成一个系列,或者开设多步反应,既能使得学生掌握基本实验操作技能,又使得每步反应产物都能用于下一个或者下一步反应,前一实验的产品成为后一制备实验的原料,提高药品的利用率。减少了药品购置成本,同时也减少了污染和排放。酯化反应是必须掌握的基本实验操作之一。在实验当中我们开设了苯甲酸乙酯的制备实验,此实验以浓硫酸为催化剂,苯甲酸和乙醇为反应原料。我们有计划地安排苯甲酸的制备、纯化实验,将实验系统有机地串联起来,巩固和加强各实验之间的联系,掌握各官能团之间的转化方法,实现教学效果和绿色环保的双赢。我们首先安排苯甲醛的歧化反应,在碱作用下,苯甲醛发生歧化反应得到苯甲醇和苯甲酸,掌握和理解了歧化反应的原理及其应用。将得到的苯甲醇用于微波条件下高锰酸钾氧化制备苯甲酸,掌握和巩固醇的氧化反应内容。前面两种反应所得到的苯甲酸一起用于苯甲酸的重结晶实验,不仅将所有的苯甲酸得以回收,同时掌握和理解了采用重结晶提纯固体化合物的方法和原理。将重结晶所得到的苯甲酸纯品继续用于苯甲酸乙酯的制备实验,实现了苯甲酸的回收利用,减少了其排放导致的污染,实施方案如图1所示。仲醇、叔醇主要采用格氏试剂与醛酮反应进行制备,其制备过程涉及诸多基本操作技能。我们开设了2-甲基-2-己醇的制备实验,采用丁基溴化镁格氏试剂与丙酮进行反应,再水解得到目标产物。因此我们先开设正丁醇制备正溴丁烷的实验,在正丁醇与溴化钠和浓硫酸进行反应得到正溴丁烷。将得到的正溴丁烷进行纯化、干燥后用于丁基溴化镁格氏试剂的制备,最后与丙酮反应、水解得到目标化合物。如图2所示,整个串联化实验过程中,掌握了格氏试剂的制备方法和无水实验操作原理和技能,避免了正溴丁烷的排放和处理,同时掌握和巩固了三级醇的制备方法。多步骤反应的开设是本科有机实验当中必不可少的环节,通过多步骤实验的训练,能够进一步巩固学生实验基本操作,提高实验操作技能,提升实验教学质量,减少和避免废弃物的排放。局部麻醉剂对氨基苯甲酸乙酯的制备实验涉及四步反应,如图3所示。第一步反应是将对甲苯胺用乙酸酐处理将其转变成相应的酰胺,避免在氧化过程中氨基被氧化。第二步是将对甲基乙酰苯胺中的甲基氧化成相应的羧基,得到相应的羧酸盐。第三步是将得到的乙酰氨基苯甲酸盐进行水解酸化得到对氨基苯甲酸,最后是将对氨基苯甲酸在浓硫酸催化下与乙醇发生酯化反应得到对氨基苯甲酸乙酯。整个反应过程涉及到氨基的保护,芳烃侧链的氧化,酰胺的水解及酯化反应,操作涉及步骤多,知识覆盖面广。长链烷基苯及其衍生物是重要的药物、光电材料及液晶材料中间体,长链烷基苯不能通过傅克烷基化直接进行制备,需要先傅克酰基化引入对应的酰基,再采用黄明龙还原法还原得到,具体制备路线如图4所示。这种教学模式使得每个每步反应产品都能得到回收利用,减少了药品购买开支和废弃物的处理与排放,也对学生操作要求更高。虽然是单个的实验,但一旦实验失败、产品量不足或产品纯度不够,后续实验可能无法进行,使得学生必须认真规范地对待每一个每一步实验。同时将所学理论知识系统地串联起来,充分调动了学生实验操作的积极主动性、探索性和严谨性,培养和增强了学生绿色环保意识。
4结束语
综上所述,通过绿色化有机化学实验教学模式的实施的尝试,培养了学生的绿色环保意识,减少和避免了废弃物的排放对环境的负面影响,同时在保证教学质量的同时,进一步激发了学生的创新思维能力和积极主动性。在今后的实验教学中,将结合教学形式、内容进一步不断研究和探索绿色化实验教学方法,从源头上杜绝污染物的排放,彻底实现有机化学实验的绿色化。
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1 绿色科技能有效减少温室气体的排放
目前主要造成温室效应的气体是二氧化碳,从工业革命以前人们开始应用含碳类的能源物质开始,无论是科技生产还是工业生产,知道现代的科技,即便是已经开始了全球化的大生产,每年都会由于生产而产生数十万吨的co2,这些气体被爱芳到大气中,就是造成温室效应禅城的最根本的原因。而过去并未有相本文由收集整理应的法律法规对此类问题进行规范,因此很长的一个时期,工厂对大气的这种破坏是无需承担任何责任的。
目前针对这一问题,很多化工企业都开始积极的开展新的技术,通过利用新技术以改善高co2气体排放的现状,随着投入的加大,这种现象得到了有效的控制。甚至目前已经在某些生产环节可以达到利用二氧化碳作为原料进行生产,以此降低其排放量。比如,尿素的生产过程中,化工企业就可以再生产中将co2进行收集通过一些反应进行利用。这一工艺每年就可以减排数十万吨的二氧化碳。
2 海水淡化预处理中绿色科技的应用
水是生命源泉,无论是生活还是生产,最基础的生存都离不开水。水作为社会发展的基础资源,本身有具有着有限性,尤其是淡水资源。而随着社会以及经济的发展,淡水资源曾经的利用毫无章法和度,因此世界开始面临了淡水危机这又一环境问题。中国虽然地大物博,但是相对于整个世界而言,是淡水资源最缺乏的国家之一,因此就需要寻找到可以解决这一难题的有效途径,海水的淡化技术的产生和应用不得不说是成为了解决这一问题的有效途径。海水淡化技术在初期研发阶段的应用成本较高,只有少数发达国家才有技术以及资金使用,称得上是奢侈技术,但是随着科技的发展,海水淡化的应用成本随之降低,其开始作为一种普通技术为一些发展中国家引用并应用。
淡化海水本质上就是通过一些物理方法或者是化学方法将海水中的盐分以及水分进行相互分离的过程。在对海水进行淡化的过程中不会对环境造成任何不良的影响,并且获取海水对生态也没有造成结构上的破坏,这一点和目前我国提出的可持续发展的思想十分吻合,即满足了自身的需要,同时也给后代留下了能够发展的资源以及环境。这一点就符合了绿色科技的基础理念,所以海水的淡化中的一个重要环节就是绿色化学工艺的应用。而将这种绿色科学的理念同化工相互联系的过程实则就是现代化工发展的重要方向之一。氢氧化镁在海水的预处理淡化中产生,这种物质不但环保可靠,并且成本较为低廉,具有简单的操作工艺,同时不会造成换进的二次污染,在海水的淡化效果上又十分的明显,因此应用前景十分广阔。
3 传统香精香料生产中的绿色化工的应用
香精香料不仅仅是我国日常添加剂之一,同时在国际市场上也是我国进行进出口的贸易组成主要内容。作为日常化学产品之一,香精香料也受到了经济危机的影响,由于这种影响的逐步加深,经济萧条的状况开始蔓延整个世界,因此,随着这一影响的加深,我国在香料香精的出动中,由于订单的减少,受到了一定程度的打击。
在深入地调查我国香精香料产品出口订单锐减现象的原因之后,不难发现,产品中有害杂质含量超标,是其真正并且主要的原因。造成有害杂质含量超标的原因则在于生产工艺方面的缺陷。例如提取原料的成分在产品中有残留以及包装材料的使用不当等原因。其中,提取原料的成分在产品中的残留的问题,可以通过研究和开发新的提取技术来改变。包装材料使用不当的问题,则应通过加强企业和工厂的监管力度,督促生产商家和企业反复试验,选取符合有害杂质含量标准的外包装物等方法来改善。还要牢牢掌握我国香精香料产品的优势方面,不断加强新技术的研究和其在实际生产中的应用,才能够满足生产出高质量、低能耗的香精香料产品的要求。
4 绿色化学使可持续发展战略任务逐步向前推进
传统的化工生产,给我们的生活创造了非常丰富的物质基础和能源。其在对人类历史的发展进步的工程中所做的贡献是不不忽略的。但是呢,又由于化工产品生产的原材料和生产过后的残余物中,存在着大量的有毒有害物质,这些物质又造成了很多环境污染问题以及生态平衡的失调。这样,就又阻碍了社会经济的继续发展。新世纪,面对严峻的环境污染所提出的挑战,可持续发展战略这种道路的选择,成为了历史的必然。
关键词:绿色化技术 传统化学 应用
一、绿色化技术在提高反应选择性问题的应用
在石油化工各项化学工艺中,会有许多强放热反应,例如烃类选择性氧化等。这类反应产生的目的产物性质大多极不稳定,很容易被进一步氧化,转化为为二氧化碳和水,其选择性较之其他催化反应相对较低。较高的选择性可以使具体工艺流程中进行产品分离和纯化操作的难度大大降低,节约了资源,大大降低了实际生产成本,并最大程度上减少了对环境的破坏,减少废弃物的数量,减轻环境负担。所以,为使更多原料最终转化成我们需要的产品,就必须使用选择性较高的试剂来尽可能的提高反应的选择性。在提高反应的选择性方面已有不少研发成果,绿色化技术在这方面的能力尤为出色。根据绿色化技术并充分考虑到各种烃类各不相同的氧化反应过程,开发出了许多新型催化剂,其选择性和载氧能力都较之以前有了较大大进步的;绿色化技术还根据各种催化剂的具体反应过程和自身特点,开发出了相应的反应容器及相关工艺。例如,在苯乙烯的生产问题上,传统的化学工艺生产方法是采用乙苯脱氢的技术。但采用绿色化的技术后,我们可以选择以丁二烯为原料,配合苯乙烯工艺来代替传统的乙苯脱氢工艺。在绿色化技术的工艺过程中,中间产物乙烯基环己烯的转化率得到极大的提高,可达到90%以上。另外,所用的催化剂将中间体氧化成苯乙烯单体的选择性也得到极大的提高,超过92%。另外,还出现了绿色化技术下新型甲苯歧化工艺,该技术对二甲苯的选择性大大增加,可达到98%以上,就是因为采用了新型的硅改性催化剂技术。
二、绿色化技术对无毒无害的绿色原料的提倡
生产一种化学产品首先对具体生产过程要用到的原料进行选择,具体过程中,使用原料的不同也直接导致了具体生产流程和方法的各不相同。绿色化技术下的化学工艺以不使用有毒有害的原料为基本目标,即便是采用化学物质作为原料,也要尽量做到无毒无害。因此,一些公司利用绿色化的新技术,成功开发出以无毒无害的二乙醇胺为原料的全新工艺流程。该技术中,二乙醇胺经催化,脱去氢离子,从而合成氨基二乙酸钠,与传统化学工艺中使用氨和盐酸,以及使用毒性较强的甲醛和氢氰酸作为原料的二步合成工艺有极大的不同,最大程度上减少了有毒、剧毒物的使用,对环境造成的影响极小,流程操作过程也更安全,对相关的工作人员伤害较小。而且,为了从源头上防止环境污染,绿色化技术还提倡积极选用各种可再生的自然物质作原料,尝试采用将各种农副产品的废弃物或野生纤维植物进行加工,最终得到我们需要的酸和酮以及醇类制品和糠醛等;另外,绿色化技术还可以把木质素氧为苯醌;乙酰丙酸或乳酸等也可以利用糖作物来进行生产。这些新兴的化学工艺,都是“绿色”原料的典型表现,体现了绿色化技术在实践当中的广泛应用。另外,针对目前资源短缺的实际情况,我们还可以积极采用绿色化的技术,使用各种生物质来替代石油品。对生物质的炼制可大大减少或有效避免各种氧化过程对环境的严重影响,并最终生产出具有环保功能的产品。例如,黄连术这种油料林木广泛分布于我国的绝大部分地区,其种籽中含有大量的油,含油量达高达42.46%,是制造绿色生物柴油能源的绝佳原料,且资源丰富,极具推广价值。
三、绿色化技术应用于绿色催化剂开发和应用
目前,大约90%以上的化学反应过程需要使用催化剂,以此提高其反应速率,从而实现大规模的工业化生产。于是,积极开发各种新型高效,且无毒无害的绿色催化剂也成为绿色化技术的重要研究方向之一。例如,在异丁烷与丁烯烷基化生产工艺流程中,传统的化学工艺中是使用氢氟酸或硫酸等液体类的酸来作为催化剂催化整个反应,反应过程会对各种设备产生严重的腐蚀作用,而且生产过程中产生的废液还造成严重的环境污染。因此,加紧对各种新型的烷基化固相催化剂的研制和开发是国内外相关行业的统一课题,经过不懈的努力和大量的实践工作,目前,一些公司已经开发了固体酸催化剂和碳酸盐/si02催化剂等新型催化剂。另外,分子筛催化剂技术也得到了较为深入的开发并开始投入到实际应用中来。例如,目前,把zsM一5分子筛催化剂用到乙烯与苯气相烷基化的具体工艺中去,最大程度提高反应效率,已经在实际生产工艺中得到广泛应用,实现工业化的大批量生产和应用;同样,在使用uSY分子筛催化剂进行反应催化的乙苯液相烷基化工艺中,uSY分子筛催化剂以其较高的选择性,使得乙苯的收率超过99.6%。另外,uSY分子筛催化剂还是一种绿色无害的催化剂,实际应用价值极高。近年来,合成氨工艺也取得了较大的发展,采用新的活化剂AcT-l与二乙醇胺共同进行使用,可以有效提高催化反应速度,可将净化气中的二氧化碳含量降至最低,达到只占总量的28%~85%;并能将碳酸钾溶液的再生能耗降低至5%~15%。另外,利用硫氧化碳水解催化进行脱硫的技术也得到较快较好的发展,以国产1-906型为例,其转化率在50℃以下时即可达到95%,在100℃以上时转化率更是高达可达99%。
四、总结
绿色化技术造传统化学工艺中的应用十分广泛,除了本文我们提到的在提高反应选择性问题上,以及对无毒无害的绿色原料的提倡和在绿色催化剂开发等的应用外,在有机化学、无机化学领域,以及各种化学工艺的改革和化工设备改进当中也都有较为广泛的应用。我们相信,随着各种技术和工艺水平的不断发展和提高,绿色化的化学技术将会更加受到人们的重视和欢迎,越来越多的被应用于传统化学各项工艺中,日益发挥出重要的作用。
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1有机化学的内涵
有机化学可以称为碳化合物的化学,是研究有机化合物的组成、性质、结构、制备方法与应用的科学,它的研究主要包括:高选择性反应,高效反应、合成方法学、绿色合成、新合成方法、试剂、复杂天然产物的合成、组合化学。迄今大约有2000多万个化合物,其中绝大多数是有机化合物。有机化学学科的发展,揭示了构成物质世界的有机化合物分子以及有机分子转化的规律,设计合成具有特定性能的有机分子。有机化学研究手段的发展经历了从手工操作到自动化、计算机化,从常量到超微量的过程。它能为的相关学科如生命科学、环境科学、材料科学等的提供了理论、材料和技术。有机化学是一系列相关工程的基础,包括在环境工程的应用。在能源、材料、信息、健康、环境等,在为推动科技发展、社会进步、提高人类生活质量,改善人类赖以生存的生态环境中发挥巨大作用。所以,有机化学是一门具有创新性的应用学科,它的化学研究主要包括新型药物、高效低毒农药、植物生长调节剂的研究和开发;具有潜在光、电、磁等功能的有机分子的合成和有序组装,进行物理化学方法得到新型具有光电磁性能的分子材料。为了保证可持续发展,有机化学的研究方向天然有机化学方面、绿色有机方面研究,它还面临着许多课题,在环境工程中,诸如环境中微量、超微量有机污染物的检测,有机污染物在环境中的反应变化和迁移等都是有机化学的一个研究方向,也是一项极大的挑战。
2有机化学在环境工程中的利弊分析
有机化学不仅在农作物改良、医疗研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且在日益突出的环境治理、环境保护的环境工程中得到广泛的应用,它的发展在污染治理和环境生物检测等方面发挥着越来越重要的作用。生态环境问题是一个多学科交叉的综合性大课题,化学在环境工程中起着至关重要的作用,化学给人类创造和维持了丰富多彩的物质生活,提高人们的生活质量。然而,人们要清醒的认识到有机化学是一把双刃剑,给人们提高生活质量的同时也造成了一些污染,不得不注意。农业生产中,为了增产人们使用化肥、农药,这些物质都是有机合成物质,对我们环境及人类健康都造成严重影响。例如,六六六和DDT具有很强的杀虫效果,同时也极难分解化合物,在农作物上大量的使用之后,它们不仅在土壤中残留,也进入了农作物并通过食物链进入人体或牲畜体内,目前,人们意识到这个危害性,这种含氯的农药被禁止使用;室内环境中,有机化学在室内环境的影响,就是人们在室内装修的装饰材料的影响,人们忽略了一些新颖的建筑材料含有的有害成分释放出来会给室内环境能够造成污染。比如:甲醛、氨气、笨、油漆、各种胶粘剂、放水材料等,都是有机化合物,如不重视,对人的身体健康有巨大的危害。自然环境中,汽车尾气的排放,汽车燃油是从石油的分馏、裂化等方式中得到的,正是有机化学的生成,有许多副产物,这些副产物对环境具有一定的破坏,因此,要控制化学副产物的产生,达到合理排放。虽然传统有机化学影响了生态环境,但是也可以改善生态环境。例如:今天使用的煤转化为清洁燃料,以减少在燃煤过程中产生的废气,达到排放标准,甚至达到零排放污染。这种手段就是利用化学原理,将煤中的元素原子100%转化成为人类有益的有机产物。在环境保护上提高能源的利用率。因此,开发绿色有机物对有机化学是一大挑战,有机化学就要担当起治理或减轻环境污染的重任。
3有机化学在环境工程中的具体应用措施
3.1充分调查,选择适宜的有机化学类型
我国在改革开放的三十多年中,经济和社会发展得到了显著的进步,但是,过于重视经济的发展,工业进程的加快,没有重视到化工业对自然环境造成的一定程度的污染和破坏。环境污染的污染源飞速增多,例如原油泄漏、燃煤烟尘、酸雨、汽车尾气、温室效应、有机氯农药、环境致癌物、雾霾、烟霾等。因此,在运用有机化学时,首要的任务就是对环境所存在的污染源进行准确识别。通过取样调查分析,明确污染源的类型和数量,制定准确的方案进行化学物质投放。做好对环境工程的调查,按要求选型可以应用的有机化学,这样,就可以规避污染源种类带来的危害,使化学制剂更具针对性。
3.2建立实验项目,准确把握有机化学的应用时效
有机化学在环境工程的应用上,需要从多方面进行考量。有机化学在不同的环境治理上有不同的特殊要求和局限性。环境科学问题是一项长期的任务,需要环境科学人员坚持动态观察的工作方法。根据各地区污染情况的差异,环境科学部门要建立实验机制,通过对有机化学的认识了解,采用实验的方式进行实验组合,在实验中得出有效的结论。有机化学在环保上的应用需要更加谨慎,以有利于与环境维护为基础标准。
3.3发展绿色化学,保障环保效果明显
从环境工程工业发展来看,绿色化学是有机化学应用于环保的进步。绿色化学采用绿色技术,旨在提高废物的利用率,降低废物的数量和毒性。绿色化学是化工也革命性的变化,能够继续推进绿色能源工业,绿色农业的发展。有机化学在应用过程中,需要从技术角度和专业化角度进行分析,通过实验得出结论,通过结论推广产生良好的环境治理效应。
4结语
关键词:污染;绿色施工;环境保护
【中图分类号】TU74【文献标识码】A【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.068
建筑行业是人类为占有生存空间而形成的行业,发展历史悠久,也是人们重要的社会活动、经济活动。结合建筑行业能源耗能特点来看,占用资源较多、耗损过大,并且产生较多的建筑垃圾[1]。随着人类社会不断发展,资源日益短缺,环境破坏问题十分严峻,建筑行业能源消耗特点显然不符合社会发展形势。我国建筑行业积极开始绿色、环保转型,探究绿色施工方式,减少建筑行业能源耗损,减轻对施工环境的破坏,控制施工过程中所产生的污染,尽量让建筑活动与周边环境相协调,现已经取得了不错的研究成果。由此可见,探究建筑行业绿色施工与环境保护措施是十分必要的。
1建筑行业常见环境破坏问题
1.1废气与粉尘污染
建筑行业在施工过程中消耗大量的水泥、白灰、黄土等建筑材料,在施工过程中会产生粉尘污染,危及人体健康,并对周边空气造成影响,影响局部生态平衡。此外,在施工过程中,材料热熔、炊事活动、燃煤活动都会排出废气,对空气造成烟尘污染。同时,施工现场中有大量的运输汽车,会在行驶过程中造成扬尘与空气污染。
1.2固体废弃物污染
建筑行业使用建筑材料类型多,产生大量的建筑垃圾,如塑料保障、石膏板、木质板材、残余水泥与钢筋等,废弃材料堆放问题一直比较严重。部分固体废弃物甚至有毒、有害,如果随意堆放后将对地下土壤、周边环境造成污染,形成长期的污染源[2]。如果固体废弃物无法及时处理,不仅会对环境造成破坏,也存在火灾风险,对日后工程开展造成阻碍。
1.3废水与废液污染
建筑材料在应用时会使用大量的水资源,用以材料搅拌、物体洗刷、墙体润湿以及生活使用等,因此废水、废液问题不可避免地会存在。在建筑行业施工过程中,如何控制用水量、强化水资源的使用效率、减少废水与废液污染一直是较为严峻的问题,建筑企业也希望能够通过废水与废液的控制,减少水成本支出,降低成本投入。
1.4噪声及光污染
建筑工程施工过程中会产生光污染、噪声污染,并随着建筑工程开展,长期对周边环境造成持续性的影响,也是建筑工程遭投诉的主要原因之一。建筑工程施工过程中大量使用机械设备,如电锯、振捣棒、钻孔机等,工作时产生刺耳声音,给周边居民生活带来影响。部分建筑为追赶工程工期,会选择在夜间继续施工,悬挂高亮度照明灯,导致施工现成周边范围内形成光污染区,给周边居民带来影响。解决建筑工程光污染、噪声污染是绿色施工的重点内容,减少建筑工程与周边环境的冲突。
1.5毒害化学物品
建筑行业施工过程中会使用涂料、汽油、涂膜等具有化学毒害性质的材料,如果不妥善进行处理,将会产生较为严重的环境破坏,甚至造成人员中毒事件。毒害化学品没有被妥善保管、处理,会对周边环境造成不可逆转的损害,甚至酿成重大安全事故,导致工程停产、停工。
2建筑行业环境保护与绿色施工措施
2.1空气污染控制措施
施工过程中,建筑企业需要从控制空气污染源产生与破坏两方面出发,降低建筑工程空气污染指数。具体措施如下:(1)转运垃圾:对于建筑施工过程中及时处理剩余材料,避免随意堆放、抛洒等。同时在运输过程中,采用专用容器装载,并从专用通道运载,控制空气污染范围;(2)降尘处理:施工现场容易产生粉尘,建筑企业需要安排专人及时洒水,防止粉尘扬起;(3)合格器材:使用的设备需要达到国家标准,减少尾气污染排放;(4)运载水泥等易产生粉尘的材料,要进行遮盖,避免运输超载,并放到库房中妥善保管。
2.2固体废弃物污染控制措施
固体废弃物主要是因为存放不当所造成的污染,因此建筑企业可以采取以下措施:(1)设置专门的垃圾存放地;(2)将所有固体废弃物牢记分类进行存放,并按照政府要求送至专门机构进行处理;(3)部分固体垃圾屋仍然具有一定的经济价值,可以视视情况回收使用。
2.3废水废液污染控制措施
建筑企业应该节约施工水资源,并对产生的废水废液分类使用、处理,强化其再利用性。具体措施如下:(1)将工业用水与生活用时分类,单独设置水源供应管道与废水废液处理管道,控制好水源流入与污染物流出;(2)设置简易分离措施,将废液进行隔油处理;(3)部分仍然具有使用价值的污水可以用于降尘使用等[3]。
2.4噪声与光污染控制措施
噪声污染与光污染主要与违背城市施工管理条例有关,在施工过程中需要采取以下措施:(1)夜间停止大型设备作业,严格按照城市管理条例控制噪声大小,白天施工时也要按照城市噪声管理上限施工,尽量在工厂完成材料加工与制作,减少现场作业行为;(2)将施工环境围起,防止闲杂人等进入,并控制光照源高度,采用部分施工地区照明方法,减少施工现场光源对于周边环境污染。
2.5毒害化学物控制措施