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關(guān)鍵詞:綠色化學(xué) 無機(jī)化學(xué) 環(huán)保
一、論文的研究意義與背景
改革開放以來我國經(jīng)濟(jì)社會迅速發(fā)展,工業(yè)污染也隨之加重,大量化學(xué)產(chǎn)品的使用既給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染,也給人類帶來白色垃圾、環(huán)境致癌物質(zhì)、酸雨效應(yīng)、溫室效應(yīng)等一系列的環(huán)境問題。所謂綠色化學(xué),就是指把化學(xué)知識以及化學(xué)技術(shù)和化學(xué)方法應(yīng)用于化學(xué)產(chǎn)品以及化學(xué)過程中,目的是為了減小或者消除它對人類環(huán)境造成的不良影響。首先,筆者認(rèn)為加強(qiáng)中學(xué)生的綠色化學(xué)教育是我們國家可持續(xù)發(fā)展的必要選擇。綠色化學(xué)概念的提出從源頭上預(yù)防和消除了環(huán)境污染的影響因素,為可持續(xù)的發(fā)展提供了重要的方法和途徑。其次,素質(zhì)教育的基本要求之一就是要讓學(xué)生樹立綠色化學(xué)的意識,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。最后,綠色化學(xué)教育是現(xiàn)代中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革的需要,與學(xué)生的實(shí)際生活密切相連。
二、如何在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教學(xué)的理念
1.理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容貫穿綠色化學(xué)的概念
如何在化學(xué)教學(xué)的課堂中貫穿綠色化學(xué)的教學(xué)方法和理念,是每一個教育者都應(yīng)該考慮的一個問題。具體來說就是在進(jìn)行中職化學(xué)教學(xué)的同時,把綠色化學(xué)的知識內(nèi)容以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)不斷地滲透到課堂中去。比如在講到鹵族元素化學(xué)性質(zhì)的同時,以氯氣為例,氯氣與水反應(yīng)所產(chǎn)生的次氯酸具有強(qiáng)大的漂白和消毒作用,但是氯氣與自來水中的有機(jī)物作用會產(chǎn)生一些致癌物質(zhì),為了減少有毒化學(xué)試劑的使用,美國與日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)用二氧化氯來實(shí)現(xiàn)對飲用水的消毒處理。最近幾年以來工業(yè)廢水的隨意排放正在污染著人們的身心健康。可以在教學(xué)的過程中讓學(xué)生觀察硫酸生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)以及鋼鐵熔煉過程中廢水是如何產(chǎn)生的,系統(tǒng)地講解這些工業(yè)廢水將會對人們的日常生活造成怎樣的損害,通過使用哪些綠色化學(xué)技術(shù)可以降低工業(yè)廢水的排放。這樣將綠色化學(xué)教學(xué)的理念不斷滲透到課堂教學(xué)中去。
2.聯(lián)系生活實(shí)際,滲透綠色化學(xué)的教學(xué)理念
教師要時刻關(guān)注國內(nèi)外有關(guān)化學(xué)環(huán)境污染和環(huán)境治理方面的新聞和案例。比如前幾年比較流行的“白色污染”,就是使用了大量的聚乙烯塑料袋而產(chǎn)生的。通過這個案例可以讓學(xué)生首先了解聚乙烯這種物質(zhì)的危害性,其在燃燒的過程中,會產(chǎn)生大量的黑煙以及會導(dǎo)致溫室效應(yīng)的二氧化碳,另外在這些黑煙里還會有致癌物質(zhì)二惡英。如果將這些白色垃圾進(jìn)行掩埋處理,10年時間都不會被分解,反而會對土壤的性能造成嚴(yán)重的損害。為了應(yīng)對白色污染,2006年國家開始推廣可降解的白色聚合物塑料,可向?qū)W生具體介紹以淀粉、纖維素等天然可降解的有機(jī)聚合物,這些有機(jī)聚合物分解以后為二氧化碳和水。另外在講解廢舊電池的處理過程中,為了避免廢舊電池所造成的鎘污染,可以讓學(xué)生了解到廢舊電池還有大量的金屬元素,可以進(jìn)行回收再利用。
3.重新設(shè)計對環(huán)境友好的化學(xué)反應(yīng)途徑和產(chǎn)品
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中,對于一些產(chǎn)生有毒化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)可以采用其他途徑的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。比如在制備氧氣的化學(xué)反應(yīng)時,次氯酸鉀在二氧化錳作為催化劑的條件下會有部分氯氣產(chǎn)生,從而造成對環(huán)境和人體的污染。我們可以使用一些重金屬陽離子與一些單質(zhì)(木炭、碘粒、鐵絲)或者是一些金屬氧化物作為催化劑對過氧化氫進(jìn)行還原,進(jìn)而產(chǎn)生氧氣,而且化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物對環(huán)境并不會造成污染。比如在講解到一氧化碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)時,由于一氧化碳有劇毒,可以采用氫氣來進(jìn)行氧化銅的還原反應(yīng)。
隨著工業(yè)化社會的不斷發(fā)展,綠色化學(xué)的理想就是把傳統(tǒng)的污染治理轉(zhuǎn)變成對化學(xué)污染的預(yù)防,為人類的可持續(xù)發(fā)展提供一些有益的途徑與方法。筆者通過閱讀相關(guān)參考文獻(xiàn),并結(jié)合多年的化學(xué)教學(xué)實(shí)踐,對如何在無機(jī)化學(xué)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)教學(xué)模式進(jìn)行了相關(guān)研究,在介紹綠色化學(xué)概念的基礎(chǔ)上,筆者認(rèn)為可以從以下三個方面實(shí)施綠色化學(xué)教學(xué):一是,應(yīng)該把綠色化學(xué)的概念貫穿于理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中;二是,聯(lián)系生活實(shí)際,滲透綠色化學(xué)的教學(xué)理念;三是,重新設(shè)計對環(huán)境友好的化學(xué)反應(yīng)途徑和產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn):
[1]劉超.談化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)教育的滲透[J].泰安師專學(xué)報,2002.24(3).
[2]金前英.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計和實(shí)施中體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的初步實(shí)踐[J].化學(xué)教學(xué),2003(Z1).
綠色化學(xué),又叫清潔化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué),其實(shí)質(zhì)是讓反應(yīng)過程保持原子經(jīng)濟(jì)性,使整個反應(yīng)過程無污染,反應(yīng)物充分利用,達(dá)到提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和經(jīng)濟(jì)效益的目的。這對于預(yù)防污染,治理污染,保護(hù)環(huán)境,節(jié)約能源有著極其重要的作用。我國提出建設(shè)環(huán)境友好型社會,走可持續(xù)發(fā)展的道路,這與綠色化學(xué)的本質(zhì)不謀而合。大學(xué)生作為未來社會的接班人,就應(yīng)該具有建設(shè)環(huán)境友好型社會,實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展道路的意識。因此,他們應(yīng)該深刻理解綠色化學(xué)的理念,豐富綠色化學(xué)的知識,滿足社會發(fā)展的需求,為服務(wù)于社會做準(zhǔn)備。總而言之,在高職教育中普及綠色化學(xué),融入綠色化學(xué)十分重要。
2在高職化學(xué)教育中融入綠色化學(xué)的方法探討
隨著綠色化學(xué)概念的深入人心,各大高校紛紛對推行綠色化學(xué)教育做出舉措。但是由于綠色化學(xué)概念較為新穎,教學(xué)方式提出較晚,還有很多不足之處,下面就如何加強(qiáng)高職化學(xué)教育中綠色化學(xué)部分提出幾點(diǎn)建議。
2.1提高教師重視程度
由于教師質(zhì)量參差不齊,部分教師還未意識到綠色化學(xué)理念在化學(xué)教育中的重要性,更未關(guān)注綠色化學(xué)所獨(dú)有的教學(xué)方式的變化。作為高校教師,面對化學(xué)教育上的重大改革,首先應(yīng)端正態(tài)度,充分認(rèn)識綠色化學(xué)對社會和環(huán)境的重要作用,積極的學(xué)習(xí)和了解有關(guān)綠色化學(xué)的相關(guān)知識,做到讀書破萬卷,講課如有神的境界;其次,應(yīng)宣傳和推廣綠色化學(xué)理念,提高自身專業(yè)技能,更新知識體系,將講課內(nèi)容向綠色化學(xué)方面過渡,及時向?qū)W生傳達(dá)先進(jìn)知識;第三,要培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識,在此基礎(chǔ)上才能強(qiáng)化授課效果,并使學(xué)生對綠色化學(xué)有了清晰的認(rèn)識,從而再日后的學(xué)習(xí)中發(fā)揮主動性,積極拓展知識范圍。
2.2編寫綠色化學(xué)專用教材
教材是教學(xué)的基礎(chǔ),在教材中貫徹綠色化學(xué)理念,才能真正使其深入學(xué)生之心。教材的編寫,首先應(yīng)對傳統(tǒng)化學(xué)的反應(yīng)式進(jìn)行優(yōu)化,使其達(dá)到綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。例如接觸法制硫酸一節(jié)中,硫鐵礦燃燒后的殘渣富含鐵元素,可回收用于煉鐵工業(yè),廢氣中含有一定量的SO2,若直接排放會污染空氣,此時將其通過石灰乳或氨水,便可得到生石膏或亞硫酸銨,成功消除了污染并生產(chǎn)了副產(chǎn)品。再比如,CuCl2制備中,涉及到消除溶液中鐵和亞鐵離子的問題,若是使用教材所述的NaClO去除,則會產(chǎn)生新的雜質(zhì),增加了CuCl2制備的難度。若是從綠色化學(xué)角度思考,可采用H2O2做氧化劑,還原產(chǎn)物為H2O,不會造成污染,而且其分解產(chǎn)物為O2和H2O,亦沒有造成污染,因此是良好的氧化劑。再者,教材應(yīng)對綠色化學(xué)有一個系統(tǒng)的講解,以幫助學(xué)生了解該行業(yè)的作用,重要性及發(fā)展前景等。講解除了基礎(chǔ)的概念性質(zhì)外,還應(yīng)包括研究成果,作用原理,應(yīng)用方面等。尤其是其保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展道路的作用。
2.3優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分,在試驗(yàn)中貫穿綠色化學(xué)理念,也是化學(xué)教育中融入綠色的有效途徑。
2.3.1微型實(shí)驗(yàn)的開展
綠色化學(xué)倡導(dǎo)下,一種新的實(shí)驗(yàn)方式應(yīng)運(yùn)而生,這就是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)可以通過改良實(shí)驗(yàn)方式,用更少反應(yīng)原料、更小實(shí)驗(yàn)儀器、更短實(shí)驗(yàn)時間得到同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這樣便能有效降低污染,減少能耗,節(jié)約資源。高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不乏操作具有一定危險性,試劑具有一定污染性,藥品具有一定毒性的實(shí)驗(yàn),這時采用微型實(shí)驗(yàn)便是綠色化學(xué)的集中體現(xiàn)。例如2,4-二硝基苯肼與醛,酮進(jìn)行反應(yīng)時,可在井穴板上,用滴管取一至二滴進(jìn)行反應(yīng),即可觀察到明顯現(xiàn)象;再比如做氯氣取用實(shí)驗(yàn)時,用針管取用可有效防止氯氣外泄,并很好地控制了用量,避免了對人體的損害和對環(huán)境的污染。
2.3.2利用多媒體開展實(shí)驗(yàn)
對于一些危險性強(qiáng),安全性要求高,原料消耗巨大,對環(huán)境影響惡劣的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行污染大,浪費(fèi)大,操作難,并且效果可能并不理想。這時,可以采用多媒體的方式來教學(xué)。使用教學(xué)軟件可以準(zhǔn)確模擬出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,學(xué)生觀察多媒體設(shè)備也更直觀,更清晰,可以準(zhǔn)確快速的得出結(jié)論,有效避免了浪費(fèi)和污染,滿足綠色化學(xué)的教學(xué)理念。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:環(huán)境污染;治理;綠色化學(xué);滲透途徑
一、綠色化學(xué)的產(chǎn)生背景
20多年前,傳統(tǒng)的化學(xué)化工作為生產(chǎn)主力,秉承著“先污染后治理”的原則發(fā)展了多年以后,隨之而來的問題終于一發(fā)不可收拾,傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)在生產(chǎn)過程中排放了大量的有毒有害物質(zhì),企業(yè)已無法承受沉重的環(huán)保費(fèi)用,這需要國家大力研發(fā)從源頭上減少和消除污染的工具。因此環(huán)境保護(hù)和治理、社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、資源的有效開發(fā)利用和人類的健康安全等一系列問題迫切需要人類創(chuàng)新出新的理論和技術(shù)手段。綠色化學(xué)作為環(huán)境友好化學(xué),在解決環(huán)境污染問題上的作用是不容小覷的。在這種大背景下,在初中化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育對于學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和綠色化學(xué)理念的形成,是十分有必要的。
二、綠色化學(xué)的基本概念和具體特點(diǎn)
綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué),使用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或者消除有害物質(zhì)的生產(chǎn)和使用,按照綠色生產(chǎn)的原則,具有的特點(diǎn)是:(1)充分利用資源和能源,采用無毒、無害的反應(yīng)物;(2)操作反應(yīng)過程中使用無毒無害的反應(yīng)物以減少向環(huán)境排放廢物;(3)提高原料利用率,使所有原料在反應(yīng)中都被消納,實(shí)現(xiàn)“零排放”;(4)生產(chǎn)出對環(huán)境有保護(hù)作用、對社區(qū)安全的和對人體健康的產(chǎn)品。
三、初中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念的途徑
綠色化學(xué)理念的基本概念和綠色化學(xué)的特點(diǎn)應(yīng)用于初中化學(xué)教學(xué)中有哪些途徑?在化學(xué)課程中綠色化學(xué)理念怎樣得到滲透?針對現(xiàn)階段我國綠色化學(xué)教育的現(xiàn)狀,在本文中,將從化學(xué)課堂教學(xué)中的學(xué)習(xí)方法、化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的布置安排及課下習(xí)題等方面,對初中化學(xué)教學(xué)如何滲透綠色化學(xué)理念、通過什么途徑、采取何種措施等方面進(jìn)行探討。
(一)結(jié)合課本內(nèi)容,開展綠色化學(xué)教學(xué)
學(xué)生接受新知識的能力越來越強(qiáng),化學(xué)也是,這就要求教師對教學(xué)內(nèi)容精確把握,在課堂上將綠色化學(xué)理念穿插到每個知識點(diǎn)中。課上要理論聯(lián)系實(shí)際,針對現(xiàn)在大氣、土壤等方面存在的普遍問題對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo),灌輸綠色化學(xué)的理念,讓他們對空氣污染、溫室效應(yīng)、白色污染等問題有更生活化的認(rèn)識。培養(yǎng)學(xué)生善于思考和觀察的能力,引導(dǎo)他們關(guān)注社會環(huán)保問題,并將社會問題與日常知識點(diǎn)集合起來研究,激發(fā)學(xué)生的求知欲和解決實(shí)際問題的欲望。
(二)以“課上常提問,課下勤思考”的方式開展教學(xué)
為了加深學(xué)生對綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識,課上對學(xué)生提出化學(xué)相關(guān)的、生活化的問題,布置作業(yè)讓學(xué)生自行解決,無論是通過查閱資料還是求助親友的方式,目的是鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)化學(xué)知識的能力和善于發(fā)現(xiàn)解決問題的能力。例如:課上出題,日常生活中為什么要購買無磷洗衣粉?為什么農(nóng)業(yè)部禁止使用敵敵畏,BBT等仿效優(yōu)越的農(nóng)藥?日常生活中的廢電池該如何讓處理?第二節(jié)課再公布答案。這些問題學(xué)生通過查閱資料等方式基本可以解決,這樣一方面可以學(xué)習(xí)到許多前言東西,熟練掌握查閱技術(shù);另一方面,又可以從生活瑣事中獲得化學(xué)知識,了解使用無毒無害制劑,平常注意節(jié)約自然資源,防止環(huán)境污染,用所學(xué)知識來為保護(hù)環(huán)境打下良好基礎(chǔ)。
(三)在實(shí)驗(yàn)課中開展綠色化學(xué)教育
化學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),日常實(shí)驗(yàn)課程必不可少,實(shí)驗(yàn)的重要性包括(1)使學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶印象深刻,培養(yǎng)學(xué)生思考和動手能力,使學(xué)生扎實(shí)掌握化學(xué)知識。(2)反應(yīng)物是實(shí)驗(yàn)必需品,教導(dǎo)學(xué)生選擇過程中必須注意無毒無污染,從源頭控制環(huán)境污染(3)反應(yīng)過程可能會產(chǎn)生廢氣或者廢料,進(jìn)而造成的較嚴(yán)重的污染,這時候可對學(xué)生布置作業(yè),要求他們進(jìn)行更為環(huán)保的實(shí)驗(yàn)設(shè)計,引導(dǎo)他們掌握更多甚至是并未環(huán)境改造做出努力(4)實(shí)驗(yàn)盡量避免大型實(shí)驗(yàn),一方面可節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品,另一方面又可減少污染。
四、總結(jié)
環(huán)境污染的治理任重道遠(yuǎn),綠色化學(xué)的蓬勃發(fā)展作為最有效的方法,需要在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念才能夠取得持久進(jìn)步。學(xué)校可以在日常教學(xué)中及課外時間中將綠色化學(xué)的觀念慢慢滲透,可以通過組織綠色化學(xué)知識點(diǎn)答題賽、綠色化學(xué)主題征文或者傳統(tǒng)工業(yè)利與弊的辯論賽等多種方式增加學(xué)生的積極參與。作為人類靈魂的工程師應(yīng)該走在時代前沿為祖國的花朵引導(dǎo)方向,掌握更多的綠色化學(xué)在日常教學(xué)中的滲透方法為我國環(huán)境改善竭盡全力。
參考文獻(xiàn):
[1]田淑珍.在化學(xué)教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育[J].高等函授學(xué)報,2002,15(4):36-38
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn);綠色素質(zhì)
環(huán)境與發(fā)展問題,已成了當(dāng)代世界共同面臨的兩難選擇,成了對21世紀(jì)人類最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),人類不得不面臨新的環(huán)境問題。為了從根本上預(yù)防和治理環(huán)境污染,必須依靠近年在國際上引起極大關(guān)注的化學(xué)領(lǐng)域――綠色化學(xué)(Green Chemistry)。綠色化學(xué)又稱“環(huán)境友好化學(xué)”,是利用化學(xué)知識來防治污染的一門科學(xué)。綠色化學(xué)包括所有可以降低對人類健康與環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響的化學(xué)方法、技術(shù)與過程。綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)是在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。初中化學(xué)教學(xué)中我們通過不同途徑,可以讓學(xué)生對綠色化學(xué)有初步的印象。
一、化學(xué)教育工作者要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念
綠色化學(xué)有利于保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境、實(shí)現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。化學(xué)教育必須體現(xiàn)綠色化學(xué)的新內(nèi)容,要在課程教材中體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念,使綠色化學(xué)的思想和內(nèi)容貫穿于從基礎(chǔ)教育到高等教育的始終。教師在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)等方面,要始終貫徹綠色化學(xué)的思想;要讓學(xué)生了解綠色化學(xué),樹立起綠色意識,培養(yǎng)學(xué)生從事綠色化學(xué)研究與開發(fā)的能力。從綠色化學(xué)的角度來看,中學(xué)化學(xué)中許多物質(zhì)的制取反應(yīng)、化學(xué)工藝等等都是值得討論和重新考慮的。這給改革課堂教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力提供了良好的契機(jī)。綠色化學(xué)不但有重大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益,而且說明化學(xué)的負(fù)面作用是可以避免的,顯現(xiàn)了人的能動性。綠色化學(xué)體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)、技術(shù)與社會的相互聯(lián)系和相互作用,是化學(xué)科學(xué)高度發(fā)展以及社會對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的作用的產(chǎn)物,對化學(xué)本身而言是一個新階段的到來。作為新世紀(jì)的一代,不但要有能力去發(fā)展新的、對環(huán)境更友好的化學(xué),以防止化學(xué)污染;而且要讓年輕的一代了解綠色化學(xué)、接受綠色化學(xué)、為綠色化學(xué)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
二、在化學(xué)教學(xué)過程中,有效的開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中,要有效的創(chuàng)新化學(xué)原料的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方法、條件和目標(biāo)。在綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,要盡量減少使用和產(chǎn)生有毒物質(zhì)。比如在對我國燃料電池進(jìn)行研究和發(fā)展中,可以在很大程度上引出清潔燃料和綠色能源,尤其是在廢棄電池中,所包含的鉛、鎘以及汞等重金屬會對環(huán)境產(chǎn)生影響,因此不需要隨意丟棄電池,要進(jìn)行合理的回收利用。在開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)時,要盡量減少實(shí)驗(yàn)的時間和藥品,同時也可以降低污染環(huán)境,提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性。在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)時,通常會出現(xiàn)一些有毒氣體、液體和固體,這時,教師就要幫助學(xué)生學(xué)會處理和回收這些有毒物質(zhì)。另外,在實(shí)驗(yàn)時,采取全封閉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以此防止空氣出現(xiàn)污染。其次選用組合式化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)時,要重新組合各個實(shí)驗(yàn)之間的相關(guān)性,以此形成新的實(shí)驗(yàn)方案。
三、立足課外,提高綠色素質(zhì)
課堂教學(xué)是對學(xué)生進(jìn)行綠色教育的主陣地,但課外活動形式多種多樣,內(nèi)容豐富多彩,是課堂教育的很好補(bǔ)充。為了全面提高每個學(xué)生的綠色素質(zhì),組織學(xué)生積極參與課外社會實(shí)踐活動。
(1)、專題講座。對教材中講的少而對環(huán)保具有重大意義的內(nèi)容,可以專題講座的形式向?qū)W生介紹,如針對有的學(xué)生認(rèn)為環(huán)境污染主要是由于工業(yè)生產(chǎn)造成的,與自身沒有太大的關(guān)系。可舉辦家庭生活與環(huán)境污染講座。
(2)、課外實(shí)驗(yàn)。積極利用課外實(shí)驗(yàn)配合課堂教學(xué),開展環(huán)保教育。“河水、雨水酸堿性的檢測”、“模擬水體受硝酸汞、硫酸銅等污染的檢測及危害”、“干電池的收回河利用”等,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中既鍛煉動手能力又強(qiáng)化了綠色意識。
一、化學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)
1.1化學(xué)的形象正在被與其交叉的學(xué)科的巨大成功所埋沒
化學(xué)是一門中心科學(xué),化學(xué)與生命、材料等朝陽科學(xué)有非常密切的聯(lián)系,產(chǎn)生了許多重要的交叉學(xué)科,但化學(xué)作為中心學(xué)科的形象反而被其交叉學(xué)科的巨大成就所埋沒。化學(xué)這門重要的中心科學(xué)(centralscience)反而被社會看作是伴娘科學(xué)(bridesmaidscience)而不受重視。
1.2化學(xué)正被各種各樣的環(huán)境污染問題所困擾
化學(xué)的發(fā)展在不斷促進(jìn)人類進(jìn)步的同時,在客觀上使環(huán)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(rèn)識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環(huán)境事件多數(shù)與化學(xué)有關(guān),諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養(yǎng)化等;另一方面把所有的環(huán)境問題都?xì)w結(jié)為化學(xué)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(dāng)然與化學(xué)沒有樹立好自己的品牌有關(guān)系,在最早的化學(xué)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(xué)工藝都是會帶來環(huán)境污染的。現(xiàn)在,有些人把化學(xué)和化工當(dāng)成了污染源。人們開始厭惡化學(xué),進(jìn)而對化學(xué)產(chǎn)生了莫名其妙的恐懼心理,結(jié)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(fù)強(qiáng)調(diào)本產(chǎn)品不含有任何“化學(xué)物質(zhì)”。事實(shí)上,這些是對化學(xué)的偏見,監(jiān)測、分析和治理環(huán)境的卻恰恰是化學(xué)家。
二、綠色化學(xué)是應(yīng)對挑戰(zhàn)的必然
科學(xué)不但要認(rèn)識世界和改造世界,還要保護(hù)世界。化學(xué)也如此,為了應(yīng)對化學(xué)所面臨的挑戰(zhàn),提倡綠色化學(xué)是刻不容緩。
2.1綠色化學(xué)的概念
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(xué),是指化學(xué)反應(yīng)和過程以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個原料原子,在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)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(xué)。綠色化學(xué)不同于環(huán)境保護(hù),綠色化學(xué)不是被動地治理環(huán)境污染,而是主動的防止化學(xué)污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學(xué)是更高層次的環(huán)境友好化學(xué)。
2.2綠色化學(xué)的產(chǎn)生及其背景
當(dāng)今,可持續(xù)發(fā)展觀是世人普遍認(rèn)同的發(fā)展觀。它強(qiáng)調(diào)人口、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境和資源的協(xié)調(diào)發(fā)展,既要發(fā)展經(jīng)濟(jì),又要保護(hù)自然資源和環(huán)境,使子孫后代能永續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)正是基于人與自然和諧發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理論。在1984年,美國環(huán)保局(EPA)提出“廢物最小化”,這是綠色化學(xué)的最初思想。1989年,美國環(huán)保局又提出了“污染預(yù)防”的概念。1990年,美聯(lián)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(xiàn)了“綠色化學(xué)”一詞。1992年,美國環(huán)保局又了“污染預(yù)防戰(zhàn)略”。1995年,美國政府設(shè)立了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”。1999年英國皇家化學(xué)會創(chuàng)辦了第一份國際性《綠色化學(xué)》雜志,標(biāo)志著綠色化學(xué)的正式產(chǎn)生。我國也緊跟世界化學(xué)發(fā)展的前沿,在1995年,中國科學(xué)院化學(xué)部確定了《綠色化學(xué)與技術(shù)》的院士咨詢課題。
2.3綠色化學(xué)的核心內(nèi)容
原子經(jīng)濟(jì)性是綠色化學(xué)的核心內(nèi)容,這一概念最早是1991年美國Stanford大學(xué)的著名有機(jī)化學(xué)家Trost(為此他曾獲得了1998年度的“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”的學(xué)術(shù)獎)提出的,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物,實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性,認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結(jié)合到目標(biāo)分子中。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個顯著優(yōu)點(diǎn):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(dá)式是:
原子利用率=(預(yù)期產(chǎn)物的式量/反應(yīng)物質(zhì)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(fù)出并可循環(huán)使用。此反應(yīng)原子利用率為100%,體現(xiàn)了原子經(jīng)濟(jì)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(xué)的12項原則和5R原則
為了簡述了綠色化學(xué)的主要觀點(diǎn),P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出綠色化學(xué)的12項原則,這12項原則對我們今后從事綠色化學(xué)的研究具有一定的指導(dǎo)作用。
Ⅰ.防止——防止產(chǎn)生廢棄物要比產(chǎn)生后再去處理和凈化好得多。
Ⅱ.講原子經(jīng)濟(jì)——應(yīng)該設(shè)計這樣的合成程序,使反應(yīng)過程中所用的物料能最大限度地進(jìn)到終極產(chǎn)物中。
Ⅲ.較少有危害性的合成反應(yīng)出現(xiàn)——無論如何要使用可以行得通的方法,使得設(shè)計合成程序只選用或產(chǎn)出對人體或環(huán)境毒性很小最好無毒的物質(zhì)。
Ⅳ.設(shè)計要使所生成的化學(xué)產(chǎn)品是安全的——設(shè)計化學(xué)反應(yīng)的生成物不僅具有所需的性能,還應(yīng)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(dāng)不得已使用時,盡可能應(yīng)是無害的。
Ⅵ.設(shè)計中能量的使用要講效率——盡可能降低化學(xué)過程所需能量,還應(yīng)考慮對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的效益。合成程序盡可能在大氣環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行。
Ⅶ.用可以回收的原料——只要技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上是可行的,原料應(yīng)能回收而不是使之變壞。
Ⅷ.盡量減少派生物——應(yīng)盡可能避免或減少多余的衍生反應(yīng)(用于保護(hù)基團(tuán)或取消保護(hù)和短暫改變物理、化學(xué)過程),因?yàn)檫M(jìn)行這些步驟需添加一些反應(yīng)物同時也會產(chǎn)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(xué)計量數(shù)的反應(yīng)物更占優(yōu)勢。
Ⅹ.要設(shè)計降解——按設(shè)計生產(chǎn)的生成物,當(dāng)其有效作用完成后,可以分解為無害的降解產(chǎn)物,在環(huán)境中不繼續(xù)存在。
Ⅺ.防止污染進(jìn)程能進(jìn)行實(shí)時分析——需要不斷發(fā)展分析方法,在實(shí)時分析、進(jìn)程中監(jiān)測,特別是對形成危害物質(zhì)的控制上。
Ⅻ.特別是從化學(xué)反應(yīng)的安全上防止事故發(fā)生——在化學(xué)過程中,反應(yīng)物(包括其特定形態(tài))的選擇應(yīng)著眼于使包括釋放、爆炸、著火等化學(xué)事故的可能性降至最低。
為了更明確的表述綠色化學(xué)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(hù)產(chǎn)量的情況下如何減少用量,有效途徑之一是提高轉(zhuǎn)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(chǎn)物)排放量,必須排放標(biāo)準(zhǔn)以下。
Ⅱ.重復(fù)使用——Reuse重復(fù)使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學(xué)工業(yè)過程中的催化劑、載體等,從一開始就應(yīng)考慮有重復(fù)使用的設(shè)計。
Ⅲ.回收——Recycling回收主要包括:回收未反應(yīng)的原料、副產(chǎn)物、助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑。
Ⅵ.再生——Regeneration再生是變廢為寶,節(jié)省資源、能源,減少污染的有效途徑。它要求化工產(chǎn)品生產(chǎn)在工藝設(shè)計中應(yīng)考慮到有關(guān)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(fù)使用的毒副作用、污染作用明顯的原料,拒絕在化學(xué)過程中使用。
三、綠色化學(xué)的發(fā)展前景
3.1反應(yīng)原料的綠色化即反應(yīng)原料符合5R原則。
3.2原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)在基本有機(jī)原料的生產(chǎn)中,已有一些原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)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(shù)的重要組成部分。
3.4.提高反應(yīng)的選擇性———定向合成如不對稱合成。
3.5.環(huán)境友好催化劑例如在正己烷的裂解反應(yīng)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(jìn)化學(xué)反應(yīng)如微波引發(fā)和促進(jìn)DielsAlder反應(yīng)、Claisen重排、縮合等許多重要的有機(jī)反應(yīng)。
3.7.酶促有機(jī)化學(xué)反應(yīng)酶促有機(jī)化學(xué)反應(yīng)有高效性、選擇性、反應(yīng)條件溫和和自身對環(huán)境友好等特點(diǎn)。
3.8溶劑化學(xué)污染不僅來源于原料和產(chǎn)品,而且與反應(yīng)介質(zhì)、分離和配方中使用的溶劑有關(guān),有毒揮發(fā)性溶劑替代品的研究是綠色化學(xué)的重要研究方向。如超臨界流體、水相有機(jī)合成和室溫熔鹽溶劑等。
3.9.計算機(jī)輔助綠色化學(xué)設(shè)計和模擬在化學(xué)化工領(lǐng)域,計算機(jī)已廣泛用于構(gòu)效分析、結(jié)構(gòu)解析、反應(yīng)性預(yù)測、故障診斷及控制等許多方面。無疑,計算機(jī)在尋找符合綠色化學(xué)原則的最佳反應(yīng)路線、化工過程最優(yōu)化、產(chǎn)品設(shè)計等方面推動了綠色化學(xué)的更快發(fā)展。
3.10環(huán)境友好產(chǎn)品如可降解塑料、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料和CFCs替代物等。綠色化學(xué)為化學(xué)的發(fā)展注入了新的活力,在21世紀(jì)化學(xué)必將大有可為。
參考文獻(xiàn)
[1]王恩舉.漫談綠色化學(xué).大學(xué)化學(xué),2002,(4)
綠色建筑 綠色冶金技術(shù) 綠色經(jīng)濟(jì) 綠色發(fā)展論文 綠色化工論文 綠色金融論文 綠色消費(fèi)研究 綠色化學(xué)教育 綠色環(huán)保建筑設(shè)計 綠色低碳設(shè)計 紀(jì)律教育問題 新時代教育價值觀