化学化工教育中的绿色可持续化学渗透教育研究

时间:2020-09-25 10:44:47 教育毕业论文 我要投稿

化学化工教育中的绿色可持续化学渗透教育研究

  一、引言

化学化工教育中的绿色可持续化学渗透教育研究

  每次产业革命中,化学工业都扮演着十分重要的角色。化学作为分子科学的一门基础学科,它对动植物和人类生存的物质世界产生了深远的影响。如果化学工业在世界上消失,那么现代的通信业、交通业、医学等便不会存在。任何事物都有两面性,化学工业在为人们生活带来便利的同时,也对全面的环境问题产生巨大的负面影响。而从反面来讲,要解决这些环境生态问题,又离不开化学工业的支持,只有采取新的化学技术、开发新型的产品,才会提高环境质量,缓解生态问题。比如,研究成功的固定C02技术,可以将C02转化成具有使用价值的产品和可用能源。所以,为了化学工业的发展,专家学者提出绿色可持续化学理念。

  绿色化学为可持续发展提供了一种重要的方法。20世纪,技术创新是发展化学工业的动力;进入2l世纪,绿色化学可持续发展理念成为化学工业发展的新希望。在21世纪,只有遵循绿色化学可持续发展理念发展现代化的化学工业,化工产品才会在国际市场中占有一席之地。因此,在化学化工教育中要渗透绿色可持续化学理念,培养学生的绿色化学意识,促进经济、环境、资源、社会等要素的和谐发展。

  二、绿色化学所遵循的原则

  为了实现绿色化学的预期目标,在化学化工中需要遵循一定的原则。John C.Warner及Paul T.Anastas编写的Green Chemistry: Theory and Practice一书中提出12条绿色化学原则,为绿色化学提供了评定标准,为化学家开发绿色化学产品提供了指导。

  1)预防:最好预防产生化学废物,减少产生后处理的麻烦。

  2)原子经济性:最终生成的产物中最好包含所有反应物,因此,在设计合成方法时要考虑将全部起始物质嵌入至最终产物中。

  3)设计较安全的化学物:设计化学品时,在达到预期效果的情况下,尽量降低它们的毒性。

  4)有节能效益的设计:化学过程中应尽量减少能量消耗,合成方法尽可能以外界压力和温度为导向。

  5)低毒害化学合成:化学合成时,采用的原料和生成的化学产物尽量无毒或者是毒性较低。

  6)使用的辅助剂和溶剂比较安全:尽量降低分离试剂和溶剂等的使用量,并且尽量使用无毒的化学试剂。

  7)应用可再生反应物:只要满足经济和技术的要求,反应物原料采取可再生资源,避免使用真正耗尽的原材料。

  8)催化剂:使用高效催化剂,而不是靠提高反应物配料比。

  9)减少运用衍生物:避免或者是减少不必要的衍生过程,因为衍生过程可能会产生废物,浪费资源,影响环境。

  10)及时分析,预防污染:进一步研究开发分析方法,在有害物质生成之前进行控制。

  11)设计可降解产物:化学产物应设计成使用后可降解,生成的降解产物对环境无毒害。

  12)安全化学,预防危险:在化学过程中,考虑使用的物质及物质形态,提高安全性,降低化学事故发生概率。

  三、在化学化工教育中渗透绿色可持续化学理念的必要性

  高校化学化工教育肩负着培养绿色化学开发人才的重要责任。只有学生充分理解和接受了绿色可持续化学理念,才能促进绿色化学的发展,在今后的工作中充分贯彻实施绿色化学开发,降低能源损耗和对环境的破坏,促进人类社会的'可持续发展。在化学化工教育中,由于涉及很多产品生产途径和过程安全等问题,只有内容新颖,并和实际的化学工程紧密相联,才能提高学生的学习兴趣。所以,化工教育要不断进行教学改革,丰富教学内容。将绿色化学的最新理念和最新研究成果引入化工教育中,能够补充教学内容,增强环保意识,提高学生的综合素质。开展绿色可持续化学教育,能够让学生了解化学和社会的密切关系,培养可持续发展理念,促进我国资源友好型社会的建设。

  四、教学中绿色可持续化学理念的培养

  在化学基础教育中,学生已经对绿色化学有了初步的了解。高中化学课程建设目标中已经明确指出,要突出绿色化学思想,让学生充分理解化学对于社会发展和科技进步的重要作用;并且在实验教学中也明确提出“以绿色化学理念为指导进行实验研究,提高实验安全意识”“一定要以绿色化学为指导,提高环境保护意识”。在高校化学化工教育中,树立绿色可持续化学理念是社会发展的必然趋势。形成绿色可持续化学理念主要有以下途径:

  1)开设绿色化学选修课;

  2)开展绿色可持续化学专题讲座;

  3)在教学中潜移默化地贯彻绿色可持续化学理念。

  在教学中贯彻绿色可持续化学理念的措施主要有三方面:催化剂、化学反应原料、溶剂。

  1)催化剂的绿色化主要是指贯彻研究高效催化剂理念,提高原子利用率,避免产生副产物。

  2)化学反应原料的绿色化主要指采用无毒、无害和可再生资源作为原料。例如,学生知道95%以上有机化学反应原料为石油,但是石油是不可再生资源,所以,目前有机化学合成研究的重点是怎样利用再生物质为原料,生产人类必需的化学品。

  3)溶剂的绿色化就是设计或者是寻找无毒、对环境无害的绿色有机溶剂。目前,已经设计的绿色溶剂有碳酸l,2-丙二醇酯、乳酸酯、N-甲基-2-吡咯酮(NMP)、双丙酮醇。

  此外,在化学实验设计中也能够贯彻绿色可持续化学理念。比如以上述绿色化学原则为指导,和传统的化学实验方法相比,让学生充分理解实验改进过程中包含的绿色可持续化学理念。例如:用环乙做原料乙二酸的绿色合成和重结晶实验,体现了反应原料的选择、催化剂的高效催化作用、试剂的再利用等绿色化学理念;改进后的1,2一二苯乙的绿色溴化应用了安全溶剂和原子经济性等绿色化学理念。

  化学实验的微型化也是绿色化学中的一部分,节约环保,安全高效。我国已经开展了20年的微型化学实验研究,并取得一定的研究成果。但是微型化学实验也存在一定的问题,如效率较低、操作不规范、安全性较低。所以,在化学化工教育中既要采用微型化的实验,也要采用常规实验,二者结合,贯彻绿色化学可持续理念。

  除了上述方法措施,还可以通过其他措施构建绿色可持续化工教育实验体系,比如在化工教育中实施化学实验清洁化或者是开展化学仿真实验。化学实验清洁化,主要是采取一些可行措施,尽量降低化工实验对环境的污染程度;而化学仿真实验是利用先进的科学技术演示化工实验,不使用化工原料、无污染、无毒,这和绿色化学可持续思想一致。

  五、结语

  本文主要分析了化学化工教育中绿色可持续化学理念的渗透,通过分析可知,该理念是实现人类社会可持续发展的必然趋势。为了化学化工的可持续发展,一定要尽量采用可再生资源作为原料,降低生产过程中废物的产生量,提高原子经济性,降低环境污染。因此,绿色可持续化学是实现可持续发展战略的重要组成部分。作为高校化学化工教师,要将绿色化学知识自然、生动地渗透到化学教学中。

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