【摘 要】绿色化学也可以称为环境无害化学或者是清洁化学,其对有害人类健康、生态环境的原料、溶剂及副产物等尽量少用或者是不用,绿色化学理念是不再使用有毒、有害物质,也不产生废物等等,从源头上阻止污染。有机化学实验教学与绿色化学关系紧密,许多高校的有机化学实验室教学存在一些问题,排放较多的污染物,污染了生态环境,应及时解决好这个问题,使绿色化学理念渗透其中。
【关键词】化工实验改革;绿色化学理念;环境污染;策略
1导言
近几年,我国的化工技术有了很大的发展,逐渐推出了许多新品种,产品生产技术和合成工艺都有很大的变化,国家、机构、人民更加注重把绿色化学理念应用在化工实验中。绿色化学是传统化学的升华,其最主要的特点就是源自经济性,即在获得新物质的化学实验过程中,更加充分地利用每个原子原料,实现真正的“零排放”,把传统化学的“粗放型”改变成现代化学的“集约型”,不仅是让资源的利用更加充分,更重要的是大大减少了化工污染。所以,绿色化学理念的根本作用就是节约资源和防止污染,重新审视、革新传统化学,从根本上解决化工多带来的污染问题。
2绿色化学理念在化工专业有机化学实验教学中的应用价值
实验是化学教学学习的基础,对于有机化学教学来说更是如此,有机化学实验中常常会用到一些酚类、芳香烃及醛等一些有害、有毒物质。学校的有机化学实验室空间较小,而做实验的学生较多,因此在其做实验时会产生并扩散较多的有害物质,这些物质会污染教学环境,不仅危害师生健康,也不能很好地培养学生的环境意识。此外,有机化学实验过程中会产生大量废气、废水及废渣,这些污染物如果不及时处理好就直接排放到自然环境中,会造成环境污染,实验室就会成为一个污染源,因此教师进行有机化学实验教学时应积极给学生渗透绿色化学思想,培养有绿色化学意识、理念的人才。
3化工专业有机化学实验教学贯彻绿色化学理念的必要性
应用化学专业是侧重于实验教学的专业,无机化学实验是应化专业的第一门专业必修实验课。无机化学实验具有以下两个显著的特点:一是前置性,它是应用化学专业的第一门实验课;二是基础性,无机实验的基本操作和实验方法是各后续实验课程的基础。它不仅验证了无机化学的大量理论知识,更是为后续的分析化学、有机化学、物理化学等实验打下了坚实的基础。学生对无机化学实验的掌握程度将直接影响今后的学习。因此,无机化学实验的教学值得我们不断地在教学理念、教学内容和教学手段上用心钻研,并进行探索和改革。
同时无机化学实验也是与绿色化学联系非常紧密、最为直接,培养学生树立绿色意识的首要阵地。目前高校的无机化学实验室每天都在排放着种类繁多的污染物,而且由于无机实验所用的试剂品种多,排放的污染物成份复杂,其中不乏有较大毒性的金属盐、溶剂及气体。如不加以注意,对生态环境造成的污染是巨大且长远的。学生在做无机实验时,由于实验室空间有限,实验操作学生较多,无机化学实验的试剂多样性强,而实验产生和扩散的有害物质,会污染教学环境,影响师生的健康,也不利于培养学生的环境意识。因此,在应化专业无机实验课中强化绿色化学理念已迫在眉睫。
4如何在绿色化学理念下完成化工实验
4.1改革化工实验内容,建立绿色化工理念
绿色化学理念是在化工化学领域的一种可持续发展的战略措施,更是受到了全世界的关注。绿色化工理念是在研究和设计过程中,科研与生产过程中实现没有或者非常小的环境污染问题,并且在经济、技术等方面进行化学的过程。总之,绿色化学理念是从根本上阻止化学所带来的污染。绿色化学预防化学污染的核心是“4R”,分别是不用危害品(reject)、减少用量(reduce)、循环使用(recycle)、收回重用(reuse)。为了把化学用品对人类和自然的危害降低到最低程度,充分发挥化学化工造福人类的作用,在现在化工实验过程中通常都是在不影响实验结果的前提下,尽可能选择那些合成路线毒性小、三废(废气、废水、废渣)污染少的实验。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如,根据表面活性剂结构与性能关系的研究成果,研究和改进分子结构,设计易生物降解、对人体温和的表面活性剂;在香料制作过程中用无环境污染的臭氧化反应来代替重铬酸盐氧化;在合成氨基甲酰咪唑类农药时,用安全的实际“双光气”(双光气,氯甲酸三氯甲酯的别称,化学式ClCO2CCl3)、“三光气”(三光气,又称固体光气,化学式为C3Cl6O3)等代替剧毒物“光气”进行酰基化,从而达到绿色合成的目的。
4.2突出微型化学实验作用,适应科学技术发展要求
所谓的微型化学实验(MicroscaleChemicalExperiment),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和技术。虽然微型化学实验试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一甚至几千分之一,但是其效果可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。这是近20年发展迅速的一种化学实验的新方法、新技术,其具有很多“微特征”,如仪器微型化、试剂微型化等,正常实验过程中微型化学实验用量要比常规化学实验节约90%以上。微型化学实验具有省原料、少污染、快速、安全且便携等特点,但并不是单单地缩减了常规实验试剂用量,而是要在微量化的条件下对化学实验进行重新设计、再表现,从而达到用最少的试剂来获得更多的化学信息的目的。
实践证明,在化工实验过程中,采用微型实验所带来的经济效益和环保效益是非常可观的。陈耀祖先生提出:“采用微型化学仪器可以节约试剂和时间,并得以训练学生细心操作的技巧,使教学者得以在有限学时之内、有限经费条件下完成实验教学的要求。所以,应该给予支持和鼓励,使之日臻完善,并加以推广。”从上述的讲话中可知,微型实验不仅仅能够促进经济、保护环境,更能给予学生进行化学实验提供帮助。
4.3将微波加热技术应用于化工生产中
微波加热技术,是微波能使物料中极性分子与微波电磁场相互作用的结果,在外加交变电磁场作用下,物料内极性分子极化并随外加交变电磁场极性变更而交变取向,如此众多的极性分子因频繁相互摩擦损耗,是电磁能转化为热能。这是20世纪80年代兴起的一项有机合成技术。传统的外来加热方法是由外来的热能的辐射、传导和对流来进行的,而微波加热技术是通过偶极分子旋转和离子传导两种机理来实现的,分子偶极是以每秒24.5亿次的高速旋转,在旋转过程中产生损耗、摩擦进而实现转变,因为分子偶极旋转是在物质内部进行的,所以也叫做内加热。内加热具有加热速度快、反映敏捷、受热表面均匀等特点。所以,无论对于有机干反应和湿反应,都可以大大提高反应效率。此外,现如今的反应装置简单,而且操作方便,具有反映速度快、出产率高、产物易纯化等优点。
4.4将化工实验与有机技术相结合
有机合成技术是指以农药、医药和一些功能性化合物为典型的化工用品,这些化工品具备结构复杂的有机化合物,化工产业的高效产量表明了化工有机化学积极作用,有机合成技术是获取相关化工物品最便捷的方式。有机合成技术和化工产业有着密切的联系,在化工有机合成的目的上和方向上,都是在一定程度的时间内,利用固定的资源和手段,以环保、经济、便捷为渠道,进而生产出价优、质优等化工产品。
4.5将生物催化技术引入化工实验中
生物催化技术具有选择性高、环境好、污染低等优势,生物催化技术是仅次于医药技术和农业生物技术,能做到化工实验过程绿色化和经济化的主要支撑,生物催化就是在绿色化学理念中孕育而生的,而且技术相对其他新的技术成熟,所以生物催化作为现如今化工实验主流技术之一。
5结束语
总之,绿色化学理念对保护生态环境、节约能源资源意义重大,教师在有机化学实验教学中,让学生明确绿色化学理念的重要性,并积极探索有机化学实验的绿色化模式,培养学生的绿色化学理念、逐步树立起环保意识,为环保工作作出贡献。
参考文献
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论文作者:李博
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/24
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