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【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué)技術(shù);環(huán)境污染;治理;應(yīng)用
引言
在二十一世紀(jì),如何有效預(yù)防環(huán)境污染,確保生態(tài)環(huán)境持久平衡發(fā)展,是人類面臨的重大難題,生態(tài)環(huán)境的破壞已經(jīng)達(dá)到了難以恢復(fù)的程度。針對我國當(dāng)前國情,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)放慢經(jīng)濟(jì)增長速度,將環(huán)境治理作為國家政府工作的重點(diǎn)。綠色化學(xué)是一門新型的化學(xué)種類,對污染物的處理基本實(shí)現(xiàn)了零排放,零污染,實(shí)現(xiàn)了廢物的最少排放。就目前形式來看,綠色化學(xué)技術(shù)有著十分廣闊的發(fā)展前景,國家政府需要加大研究力度,將綠色化學(xué)技術(shù)在全社會范圍內(nèi)廣泛推廣開來。
1 綠色化學(xué)技術(shù)簡介
綠色化學(xué)是指在設(shè)計研究過程中沒有或者只有盡可能小的環(huán)境負(fù)作用的、且在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上具有著很強(qiáng)可行性的化學(xué)品或者化學(xué)過程的學(xué)科,通俗具體地講,綠色化學(xué)就是利用化學(xué)的技術(shù)方法來減少消滅那些對人類健康、環(huán)境安全和生態(tài)過程有害的產(chǎn)物。所以綠色化學(xué)又叫做環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué)。綠色化學(xué)是實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的基本和重要的科學(xué)手段,包括合成、催化、分析等許多化學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容。綠色化學(xué)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)有毒有害物質(zhì)的零產(chǎn)生,零使用,是一門能夠在源頭上阻止污染的化學(xué)門類。
2 綠色化學(xué)技術(shù)的種類
總的概括,綠色化學(xué)技術(shù)主要包括以下幾種類型:
(1)生物技術(shù)。生物技術(shù)主要包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和微生物工程,其最大特點(diǎn)在于能充分利用生物質(zhì)資源,節(jié)約能源,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),并且實(shí)現(xiàn)一般化工技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的化工過程。
(2)膜技術(shù)。膜技術(shù)通常包括膜分離技術(shù)和膜催化技術(shù)。膜分離技術(shù)包含微濾、超濾、滲析、電滲析、納濾和反滲透、滲透蒸發(fā)、液膜等。膜分離技術(shù)具有成本低、能耗少、效率高、無污染、可回收有用物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn);膜催化反應(yīng)可以“超平衡”地進(jìn)行,提高反應(yīng)的選擇性和原料的轉(zhuǎn)化率,節(jié)省資源,減少污染。
(3)催化技術(shù)。催化劑是化學(xué)工藝的基礎(chǔ),是使許多化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵,酶的催化效率通常比無機(jī)化學(xué)催化劑高成百上千被,酶催化反應(yīng)溫和,控制比較容易,且環(huán)境污染小。
(4)高級氧化技術(shù)。高級氧化技術(shù)主要包括紫外線法、H2O2/Fe2+法、O3/H2O2法等,將有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解,完全轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
(5)超聲波降解技術(shù)。超聲波使液相分子瞬間爆炸,產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力,使所有的有機(jī)物在空化氣泡內(nèi)發(fā)生化學(xué)鍵斷裂、高溫分解或自由基反應(yīng)而使廢水中的有機(jī)污染物降解。
(6)等離子體技術(shù)。等離子體由最清潔的高能粒子組成,不會造成環(huán)境污染,對生態(tài)系統(tǒng)無不良影響,加上等離子體反應(yīng)迅速,反應(yīng)完全,使原料的轉(zhuǎn)化率大大提高。
(7)微波技術(shù)。微波技術(shù)能夠大大加快化學(xué)反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時間,而且操作簡單方便,產(chǎn)率很高。
3 綠色化學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)
綠色化學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)綠色化學(xué)技術(shù)從源頭上有效防止了污染,最大限度的減少了污染的排放,甚至實(shí)現(xiàn)了零排放,采用的是無毒無害的原材料。
(2)綠色化學(xué)技術(shù)需要在無毒、安全無害的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),對反應(yīng)條件的要求比較高。
(3)綠色化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)對于自然環(huán)境是無污染的,能夠有效地提高資源能源的循環(huán)利用效率。
4 綠色化學(xué)技術(shù)在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用
4.1 綠色化學(xué)技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用
大氣中的SO2 主要來自煤中含硫物經(jīng)燃燒產(chǎn)生的產(chǎn)物,綠色化的煤炭生物脫硫技術(shù)是今后脫硫技術(shù)的發(fā)展方向。常用煤炭生物脫硫方法有生物浸出法、表面處理浮選法和微生物絮凝法等。將煤炭生物技術(shù)與非生物乳化技術(shù)相結(jié)合,提出煤炭脫硫的生物非生物綜合新技術(shù),可縮短脫硫時間。在微生物菌種方面在基礎(chǔ)研究方面,一方面在采用馴化傳統(tǒng)菌種,另一方面還積極研究利用遺傳學(xué)技術(shù),對脫硫微生物進(jìn)行改良。
4.2 綠色化學(xué)技術(shù)在固體廢棄物污染治理中的應(yīng)用
當(dāng)前我國城市固體垃圾的處理主要是以無害化填埋和焚燒的方式來進(jìn)行,無害化填埋對于土地資源來說是一個十分巨大的浪費(fèi),而且會嚴(yán)重污染土壤環(huán)境,而焚燒則會產(chǎn)生大量的有害氣體,如果不能處理好,將會造成對環(huán)境的二次污染。當(dāng)前通過采用固體廢棄物電力氣化技術(shù),能夠有效解決固體廢棄物污染問題,而且運(yùn)行成本較低,能夠節(jié)約大量的資金,還能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用。
針對白色污染問題,通過燃燒等方法的處理會造成對空氣環(huán)境的污染,將綠色化學(xué)技術(shù)應(yīng)用到塑料生產(chǎn)過程中,改善塑料結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)可降解生物塑料的生產(chǎn)是未來發(fā)展趨勢。
4.3 綠色化學(xué)技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用
工業(yè)污水和城市生活污水是最重要的水環(huán)境污染源之一,利用綠色化學(xué)理念,實(shí)現(xiàn)對污水的零排處理,是未來的發(fā)展趨勢,當(dāng)前我國自主研發(fā)的熱水鍋爐零排污技術(shù)在對污水處理的過程中有效地避免了可再生廢鹽水、煮爐水、沖洗水等廢水的排放,實(shí)現(xiàn)了廢水處理零排放。在對化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液進(jìn)行處理時,利用綠色化學(xué)技術(shù),能夠?qū)U液進(jìn)行有效中和,產(chǎn)生易處理、無污染的生成物,有效地減少了對環(huán)境的污染。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥化肥對于自然水體的污染也十分地嚴(yán)重,通過采用新型的綠色農(nóng)藥,比如生物農(nóng)藥、光活化農(nóng)藥、現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)藥等,在保證使用效果的前提下能夠有效地減少環(huán)境污染,改善當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。
5 結(jié)束語
針對當(dāng)前我國環(huán)境污染日益嚴(yán)重的狀況,需要采取必要的治理措施,來改善自然環(huán)境,綠色化學(xué)技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢,在未來環(huán)境污染治理中會有很廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn)室;環(huán)境污染;防治措施
中圖分類號:X506 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)052-155-02
1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的污染
1.1 按污染性質(zhì)分
1.1.1 化學(xué)成分污染
有機(jī)物污染和無機(jī)物污染是化學(xué)污染的兩種主要污染形式。有機(jī)樣品污染和有機(jī)試劑污染是有機(jī)物污染的主要來源。不直接參與反應(yīng)的只起到溶劑作用的有機(jī)試劑一般都會排放到附近的環(huán)境中,但是排放的量也和試劑的消耗量差不多。常年累計下,排放量就會越積越多。有機(jī)樣品污染中有很多是有毒的有機(jī)樣品,如農(nóng)藥、亞硝胺、黃曲霉毒素等。無機(jī)物污染有重金屬污染、強(qiáng)酸強(qiáng)堿污染等。其中還有一些污染不僅毒性強(qiáng)而且在人體中積蓄性也很強(qiáng),比如汞、砷、鉛、鎘、鉻等重金屬。
1.1.2 生物性的污染
生物廢棄物污染和生物細(xì)菌霉素的污染是生物性污染的兩種主要污染形式。檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本和檢驗(yàn)用品都是生物的廢物,比如血、糞便、痰、尿等這些就屬于檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本,而那些細(xì)菌培養(yǎng)基和實(shí)驗(yàn)器材等就屬于檢驗(yàn)用品。很多高濃度的微生物培養(yǎng)基和培養(yǎng)液等有毒的物質(zhì)都是從生物實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的。
假如這些有害物質(zhì)沒有經(jīng)過滅菌處理直接外排,其后果可想而知。這種生物廢棄物對環(huán)境的污染也是非常嚴(yán)重的,因?yàn)楹芏嗟纳飶U棄物是無法分解的。如果是實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)措施沒有做好的話,不僅會對環(huán)境產(chǎn)生很大的污染,對于實(shí)驗(yàn)室中的工作人員的健康也是有很大的危害和隱患的。
1.1.3 放射性的污染
放射性標(biāo)記物和放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液等都屬于放射性物質(zhì)廢棄物。
1.2 按污染物形態(tài)分
1.2.1 廢水
剩余的樣品,剩余的樣品分析液體,過了保質(zhì)期的洗液和儲藏液等都是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)出的廢水。一般情況下,這些實(shí)驗(yàn)室的廢水幾乎每個實(shí)驗(yàn)室都會經(jīng)常產(chǎn)出。廢水之所以污染嚴(yán)重,主要是因其含有重金屬、很多有害的物質(zhì)以及難以溶解的物質(zhì)等。
1.2.2 廢氣
做實(shí)驗(yàn)的時候會有很多氣體從試劑和樣品中產(chǎn)出,這就是實(shí)驗(yàn)室的廢氣。通常情況下,做實(shí)驗(yàn)的時候,如果產(chǎn)出的氣體是有毒的,那么為了保護(hù)分析人員的健康都會在封閉的櫥窗內(nèi)進(jìn)行。但是這樣做的話,對環(huán)境的影響就非常大了。實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)出的廢氣有甲醛、笨以及有機(jī)的溶劑等。
1.2.3 固體廢物
剩余的樣品、分析后的產(chǎn)物等都是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)出的固體廢物。還有殘留或者失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物的成分非常復(fù)雜,生物污染物、化學(xué)污染物、特別是有些失效的化學(xué)試劑,一旦處理不妥當(dāng)?shù)脑?,對環(huán)境的污染是非常嚴(yán)重的。
2 防治措施
2.1 強(qiáng)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境污染的防治意識
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染的相關(guān)部門,一定要相互協(xié)調(diào)和配合,全面加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染的重要性,不管遇到任何困難和問題都不要回避,要想盡一切辦法去解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境污染的問題。這就需要充分了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)和難點(diǎn),從而因地制宜,對癥下藥,并且發(fā)動一切可以發(fā)動的力量,認(rèn)真分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)和難點(diǎn),提出可行性辦法和規(guī)范,并且做出相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn),讓有關(guān)部分充分的認(rèn)識到化學(xué)實(shí)驗(yàn)室最環(huán)境污染的嚴(yán)重問題并強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境污染的防范意識,從而更好的解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境污染的問題。
2.2 建立化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理制度
對于實(shí)驗(yàn)室而言,要有合理規(guī)范的管理制度,并嚴(yán)格要求每一個分析人員,這樣才能確保實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生出來的廢水、廢氣、固體廢物不會直接流向周邊環(huán)境。建立起嚴(yán)格的規(guī)章制度會對每一個分析人員和工作人員起到制約的作用。為了更好的執(zhí)行下去,可以把制度掛在墻上,讓工作人員和分析人員牢記在心里。這樣長期下去,會讓工作人員和分析人員養(yǎng)成一個特別好的習(xí)慣,就會盡量減少實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的污染。
2.3 全面做好化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的清潔工作
全面做好化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的清潔工作,就需要全面做好清潔分析和清潔的操作,要時刻保持實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生,并且要求在規(guī)定的時間里做好清潔的打掃,并且要做好實(shí)驗(yàn)室廢水、廢氣、固體廢物的分類放置和處理。
2.4 減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的排放量的方法
對化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的排放量做出重要的分析,以便減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的污染量。比如:COD分析如果采用快速烘箱法,污染要少得多,效率卻沒有降低。一般來說,采用傳感器、色譜儀等現(xiàn)代儀器分析要比化學(xué)法污染更少。對新儀器要充分熟悉其性能和使用方法,按規(guī)定要求進(jìn)行操作。在做未知物料或性能不明的試驗(yàn)時,應(yīng)從最小量開始,并采取一定的法治措施。
對化學(xué)實(shí)驗(yàn)室盡可能的縮小規(guī)模,從而減少對環(huán)境的污染問題,如果能想辦法在網(wǎng)上進(jìn)行虛擬的實(shí)驗(yàn)?zāi)蔷驮俸貌贿^了。
盡可能的廢物再利用,如果能用淘汰的機(jī)器或者剩余的樣品收集起來,為其他的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ),那就會減少實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的污染問題。
盡可能的避免購買用不到的產(chǎn)品試劑,這樣就從根本上杜絕了樣品和試劑的失效性,并且減少分析科研人員對試劑和樣品的用量。從而更好的減少實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境污染問題。
關(guān)鍵詞:有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化學(xué) 制藥工程
制藥工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生既具有一定的理論水平,又具備較強(qiáng)的專業(yè)技能,能夠適應(yīng)社會對高級制藥人才的需求。制藥工程專業(yè)的學(xué)生必須掌握化學(xué)制藥、生物制藥、中藥制藥、藥物制劑技術(shù)與工程的基本理論和基本知識,必須熟悉國家關(guān)于化工與制藥生產(chǎn)、設(shè)計、研究與開發(fā)的基本技能要求,從而使學(xué)生獲得很強(qiáng)的動手能力。隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,世界各國越來越重視環(huán)保問題,而有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的污染尤為被關(guān)注[1]。因此,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,人們提出了實(shí)驗(yàn)綠色化[2];實(shí)驗(yàn)綠色化的核心是從源頭上減少并消除污染,遵循5R原則,主要體現(xiàn)在:減量(Reduce),重復(fù)使用(Reuse),回收(Recycling), 再生(Regeneration),拒用(Rejection)[3]。本文結(jié)合5R原則,并且針對我校學(xué)生的特點(diǎn),通過對實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備綠色化、合理設(shè)計實(shí)驗(yàn)、采用微型實(shí)驗(yàn)、合理處理三廢、采用多媒體輔助教學(xué)等措施減少有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染。
1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備綠色化
1.1 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的整體改造
有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中通常會產(chǎn)生大量有毒有害的氣體,對教師和學(xué)生的身體以及環(huán)境有可能造成嚴(yán)重的影響,因此有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的改造對實(shí)施綠色化學(xué)尤為重要。我校新安裝的有機(jī)化學(xué)通風(fēng)系統(tǒng)是獨(dú)立的,每個實(shí)驗(yàn)臺都配備標(biāo)準(zhǔn)的通風(fēng)櫥,實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體通過通風(fēng)櫥排放,使有害物質(zhì)擴(kuò)散到大氣中,從而不會對室內(nèi)環(huán)境造成污染[4]。
1.2 儀器設(shè)備與試劑的綠色化
包括藥品的準(zhǔn)備、儀器的準(zhǔn)備的數(shù)量化和準(zhǔn)確化等。在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)上,按照實(shí)驗(yàn)人數(shù)的數(shù)量準(zhǔn)備設(shè)備及藥品,盡量做到資源使用的合理性,避免資源浪費(fèi)及環(huán)境的污染,當(dāng)然同時也得滿足學(xué)生使用要求。換句話說,實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程中,對使用的藥品數(shù)量和體積要精確;同時我們要注意實(shí)驗(yàn)儀器的新舊老化,以及使用前的校正問題,避免實(shí)驗(yàn)儀器因人工誤差,造成實(shí)驗(yàn)失敗。
2 合理設(shè)計實(shí)驗(yàn)
2.1 選擇毒性低的藥品及原料
根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,盡量選用毒性低的替代品,在達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的同時,盡量減少有害物質(zhì)的使用,可以降低實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染。
2.2 合理優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱,對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以調(diào)整
有效利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物,使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物循環(huán)利用,可以減少試劑的使用和廢物的產(chǎn)生。制藥工程專業(yè)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn),是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,要求學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能,通常需要合成、鑒定、分析。因此為了使實(shí)驗(yàn)更加合理,我們以組合實(shí)驗(yàn)代替單一實(shí)驗(yàn),使上一個實(shí)驗(yàn)的合成產(chǎn)物,成為下一個實(shí)驗(yàn)的原料;這樣可以減少傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中廢棄物的大量產(chǎn)生,從而提高試劑的利用效率,達(dá)到循環(huán)使用的效果。同時,在組合實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)中,每個部分既獨(dú)立又相互聯(lián)系,由于上一個實(shí)驗(yàn)的合成產(chǎn)物或者副產(chǎn)物就是下一個實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物,這樣就要求學(xué)生必須認(rèn)真對待每一個實(shí)驗(yàn)步驟,細(xì)心操作,以保證下一個實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。組合實(shí)驗(yàn)既減少環(huán)境的污染又培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真、耐心和細(xì)致的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。
3 采用微型實(shí)驗(yàn)、降低污染
微型實(shí)驗(yàn)即指在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下,滿足實(shí)驗(yàn)的目的,用最少的試劑,在較小的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)[5],特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)藥品微量化及實(shí)驗(yàn)儀器微型化,它能有效減少試劑用量,降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用,降低實(shí)驗(yàn)排廢量,減少環(huán)境污染,縮短實(shí)驗(yàn)時間,而且安全可靠。微型實(shí)驗(yàn)在綠色化學(xué)思想指導(dǎo)下,注重化學(xué)污染的預(yù)防和注重對常量實(shí)驗(yàn)的改革和發(fā)展;同時,由于微型實(shí)驗(yàn)儀器相對較小,對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作提出了更高的要求,這要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致地操作,才能順利開展實(shí)驗(yàn)。微型實(shí)驗(yàn)可以很好地改變傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式,使學(xué)生更好地了解實(shí)驗(yàn)儀器,并能更多地自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計;因此,它可以提高學(xué)生的觀察分析能力,也可以減少試劑的大量使用并降低因?qū)W生對設(shè)備不熟悉而導(dǎo)致的浪費(fèi)。
4 合理使用三廢
化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的大量廢棄物,如不及時處理隨意排放,久而久之會對環(huán)境造成污染,特別是有機(jī)污染物具有種類多、持續(xù)時間長、毒性大等特點(diǎn),對人體健康產(chǎn)生極大危害。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常需要的有機(jī)溶劑種類繁多,大多是易產(chǎn)生污染的試劑,雖然排放的污染量不算大,很多高校實(shí)驗(yàn)室的污染物直接排放,廢氣直接排放,廢液、廢渣大多數(shù)隨下水道流入江河,一方面造成藥品資源的浪費(fèi);另一方面造成嚴(yán)重的環(huán)境污染;在產(chǎn)生污染物之前應(yīng)該對后期的處理做好準(zhǔn)備,有的廢液可以回收利用,有的廢渣必須填埋,有的廢棄物必須隔離處理,等等。因此,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須重視對實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的三廢進(jìn)行處理。如,在1-溴丁烷的制備實(shí)驗(yàn)中,我們用水代替堿液作為吸收液,可以利用本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的吸收液與其他實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢堿液反應(yīng),從而減少有毒物質(zhì)的排放又節(jié)約了試劑,進(jìn)而遵循綠色化學(xué)理念。
5 多媒體輔助教學(xué)
所謂“多媒體”,從字面理解就是“多種媒體的綜合”。隨著教育改革的不斷深入,現(xiàn)代教育技術(shù)逐步走進(jìn)學(xué)校,計算機(jī)技術(shù)是今后每個領(lǐng)域的必需品,多媒體技術(shù)具有多維性、集成性和交互性,正不斷被廣大教師推廣應(yīng)用于課堂教學(xué)中,很多學(xué)校不遺余力地增添現(xiàn)代教育技術(shù)設(shè)施設(shè)備,以便在教學(xué)和管理中廣泛運(yùn)用多媒體進(jìn)行輔助教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化管理。在教學(xué)中,利用多媒體可以設(shè)計出多樣化學(xué)習(xí)的情景,可以將傳統(tǒng)教學(xué)中難以描述、難以突破的實(shí)驗(yàn)情景通過生動、形象的Flas展現(xiàn)出來,增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的可視性、時效性,保障演示實(shí)驗(yàn)的安全性,也可加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、創(chuàng)造性,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識的豐富性。因此,用多媒體輔助教學(xué)一方面可以減少有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來的污染問題,另一方面也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
6 結(jié)束語
綜上所述,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化研究是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的重要方向。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要求教師深入探究,不斷發(fā)現(xiàn)新方法、新措施,減少化學(xué)試劑的使用,從而減少有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來的環(huán)境污染。經(jīng)過幾年來對我校制藥工程專業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)
綠色化改革,實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的污染大大減少,也節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。
參考文獻(xiàn)
[1] 王繼業(yè),張軒,馮玉玲.己二酸的綠色合成探究―綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2011(11):101-103.
[2] 洪麗雅.漫談綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2007(5):86-87.
[3] 吳云新.化學(xué)實(shí)驗(yàn)清潔化的實(shí)踐[J].教學(xué)與管理,2009(10):53-54.
關(guān)鍵詞:高等環(huán)境化學(xué);教材;內(nèi)容;大綱
中圖分類號:G643.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)08-0202-02
一、前言
《高等環(huán)境化學(xué)》是北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程碩士學(xué)位點(diǎn)的學(xué)位課程,目前尚無一本統(tǒng)編教材,在教學(xué)過程主要是參考著名的教材和專著:葉常明等主編的《21世紀(jì)的環(huán)境化學(xué)》[1],戴樹桂主編的《環(huán)境化學(xué)進(jìn)展》[2],唐孝炎,張遠(yuǎn)航,邵編《大氣環(huán)境化學(xué)》[3]等,選取其中部分內(nèi)容進(jìn)行講授。因此有必要編著一本適合農(nóng)林高等院校相關(guān)專業(yè)的《高等環(huán)境化學(xué)》教材,并體現(xiàn)教材編寫組的最新教改成果,這樣將有助于高校研究生專業(yè)課程的建設(shè)以及專業(yè)人才的培養(yǎng),具有較高推廣和應(yīng)用價值。
二、教材建設(shè)內(nèi)容
1.教學(xué)內(nèi)容的確立?!陡叩拳h(huán)境化學(xué)》的教學(xué)團(tuán)隊進(jìn)行了大量的調(diào)研和文獻(xiàn)閱讀工作,借鑒了國內(nèi)外同行在該領(lǐng)域的最新科學(xué)研究成果。撰寫了大綱的初稿,并在不同級別的研究生培養(yǎng)計劃修訂會上進(jìn)行討論,集思廣益,從課程目的、教學(xué)內(nèi)容、授課方法等方面均進(jìn)行了深入的探討和分析,從而確定了該門課程教學(xué)大綱的相關(guān)內(nèi)容。主要包括:“張錫輝著,《高等環(huán)境化學(xué)與微生物原理及應(yīng)用》[4]中的1~4章”、“葉常明等主編的《21世紀(jì)的環(huán)境化學(xué)》[1]中的3.2~3.4,4.2、4.4節(jié)”、“陳景文等編著的《環(huán)境化學(xué)》[5]中的6~7章”等內(nèi)容作為適合環(huán)境類專業(yè)的“高等環(huán)境化學(xué)——污染物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及水污染化學(xué)、土壤污染化學(xué)方面”的教學(xué)內(nèi)容。選取唐孝炎等編寫的《大氣環(huán)境化學(xué)》[3]中的第3、4、7章作為大氣環(huán)境化學(xué)授課內(nèi)容。根據(jù)高等環(huán)境化學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),建設(shè)其教學(xué)輔助資源,培養(yǎng)研究生的科研興趣,擴(kuò)大他們的科研視野。
2.教材編寫大綱。《高等環(huán)境化學(xué)》立足于應(yīng)用現(xiàn)代化學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的新知識,對環(huán)境污染物的性質(zhì)、行為進(jìn)行更深層次的探討;主要應(yīng)用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)理論(宏觀結(jié)構(gòu)、幾何連接結(jié)構(gòu)、軌道電子構(gòu)型、綜合光譜結(jié)構(gòu)和量子化學(xué)結(jié)構(gòu)等幾個層次)在解析環(huán)境污染物的性質(zhì)、存在、遷移、轉(zhuǎn)化、毒理效應(yīng)等領(lǐng)域的應(yīng)用過程和特點(diǎn)。同時注重環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,介紹水環(huán)境、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、污染生態(tài)面臨的機(jī)遇、挑戰(zhàn)和典型成果。
其大綱內(nèi)容主要包括:污染物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與環(huán)境毒理學(xué)(結(jié)構(gòu)與基本性質(zhì)、傳質(zhì)遷移過程、環(huán)境毒理學(xué));環(huán)境化學(xué)進(jìn)展,包括各個領(lǐng)域的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(水污染化學(xué)大氣污染化學(xué)、土壤污染化學(xué)、污染生態(tài)化學(xué))
主要大綱內(nèi)容如下:
第一部分:污染物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)
第一章 污染物的結(jié)構(gòu)與基本性質(zhì)
第二章 污染物傳質(zhì)遷移過程
第二部分:環(huán)境毒理學(xué)
第三章 污染物結(jié)構(gòu)與環(huán)境毒理學(xué)
第三部分:環(huán)境化學(xué)進(jìn)展
第四章 水污染化學(xué)的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢
第五章 大氣污染化學(xué)的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢
第六章 土壤污染化學(xué)的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢
第七章 污染生態(tài)化學(xué)的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢
3.其他輔助教學(xué)資源建設(shè)規(guī)劃。在教材建設(shè)的同時,按照目前授課情況先后建設(shè)該課程的講義、多媒體課件、難點(diǎn)、疑點(diǎn)解析、最新研究進(jìn)展內(nèi)容、經(jīng)典高水平研究成果進(jìn)展以及圖表和圖片庫、期刊雜志、專著文章等。充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,作為教材的輔助材料發(fā)揮作用
三、教學(xué)過程探討
高等環(huán)境化學(xué)的講授內(nèi)容涉及環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性研究工作和最新進(jìn)展。在課堂教學(xué)方面,依據(jù)“污染物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)方面”的化學(xué)理論較為深入、公式較多的情況,一方面在課堂上給同學(xué)們講述清楚這些基本的原理,同時給他們介紹應(yīng)用這些原理研究相關(guān)科學(xué)問題的實(shí)例,尤其是授課老師在這方面的成果,讓同學(xué)掌握這些基本原理的應(yīng)用方法與途徑。在“環(huán)境毒理學(xué)”與“環(huán)境化學(xué)進(jìn)展”教學(xué)過程中采用“核心知識塊結(jié)合關(guān)鍵知識點(diǎn)”的教學(xué)結(jié)構(gòu)向?qū)W生傳授最新的知識。同時,又將這相關(guān)內(nèi)容關(guān)聯(lián)講授,做到承上啟下,知識學(xué)習(xí)具有連貫性。依據(jù)“水污染化學(xué)、土壤污染化學(xué)”方面綜述內(nèi)容較多的情況,通過課堂的細(xì)致講授,并輔助給同學(xué)介紹相關(guān)的英文文獻(xiàn),讓同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中不僅僅局限于別人的綜合出的研究成果,而是要求同學(xué)們探討這些成果是如何得出的,在這個綜述索源的過程中讓同學(xué)們熟悉和體會綜述性結(jié)論的獲取過程,注重科研思維的灌輸。
除此之外,通過課堂提問、討論、文獻(xiàn)解析等多種形式來調(diào)節(jié)課堂氣氛,并有針對性的讓學(xué)生了解在相關(guān)領(lǐng)域里頭的一些軼聞趣事,增加趣味性,最終實(shí)現(xiàn)課堂的啟發(fā)式、互動式教學(xué),提高學(xué)習(xí)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]國家自然科學(xué)基金委員會化學(xué)科學(xué)部,組編.葉常明,王春霞,金龍珠,主編.21世紀(jì)的環(huán)境化學(xué)[M].科學(xué)出版社,2004.
[2]戴樹桂.環(huán)境化學(xué)進(jìn)展[M].化學(xué)工業(yè)出版社(化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)出版中心),2005.
[3]唐孝炎,張遠(yuǎn)航,邵敏.大氣環(huán)境化學(xué)[M].高等教育出版社.
有機(jī)化合物是指含碳的化合物,有機(jī)化學(xué)又稱為含碳化合物的化學(xué),是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備的學(xué)科,是化學(xué)的一個重要分支。有機(jī)化學(xué)學(xué)科涉及到多方面的知識內(nèi)容,例如:人口和健康問題、材料應(yīng)用、能源、信息技術(shù)等,作為一種新型高科技術(shù)為社會的發(fā)展和科技的創(chuàng)新提供了動力,利用有機(jī)化學(xué)方法可以有效的解決國際性核心問題。
2有機(jī)化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系
2.1有機(jī)化合物對環(huán)境的污染
有機(jī)化合物與人類生活的衣食住行息息相關(guān),也是環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)?。隨著合成技術(shù)的成熟發(fā)展,有機(jī)化合物的種類越來越多,他們每天以驚人的速度排放在人們生活的環(huán)境當(dāng)中。目前環(huán)境中主要的有機(jī)污染物有金屬有機(jī)污染物,;烴污染物;含氮、磷有機(jī)污染物;含氧、硫有機(jī)污染物;含鹵素有機(jī)污染物、天然產(chǎn)物污染物。
2.2有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用是治理環(huán)境污染的重要手段
有機(jī)化學(xué)在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著主要的作用,而且隨著日益突出的環(huán)境問題,在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。雖然目前環(huán)境問題與化工行業(yè)有關(guān),但是有機(jī)化學(xué)的合理應(yīng)用對環(huán)境的保護(hù)作用也是顯而易見的。例如將煤中的元素原子100%轉(zhuǎn)化成對人類有益的有機(jī)產(chǎn)物,減少了煤燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣,也在環(huán)保的基礎(chǔ)上提高了利用率;有機(jī)化學(xué)研究出殘留時間段、藥效更專一的農(nóng)藥可以減輕對土地的污染等等。自20世紀(jì)90年代初,科學(xué)家們就提出了“綠色有機(jī)化學(xué)”的概念,旨在建設(shè)綠色的合成工藝環(huán)境,在增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時有效的保護(hù)了環(huán)境。
3在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生的環(huán)保意識
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生環(huán)保意識的措施具體包括以下幾個方面:
3.1在有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)中提升學(xué)生的環(huán)保意識
我們可以利用多媒體技術(shù)具有圖、文、聲并茂的特點(diǎn),直觀、生動、活潑的表達(dá)教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2],提高思想意識。例如在學(xué)習(xí)烴類化合物時,融入石油煉制有關(guān)能源危機(jī)的知識,介紹汽車尾氣是城市污染的主要污染源;講解烯烴時,介紹由塑料袋、一次性餐盒造成的白色污染;鹵代烴學(xué)習(xí)中,介紹臭氧層破壞的主要原因是冰箱和空調(diào)的使用的大量制冷劑氟利昂;教學(xué)芳香烴類時介紹目前多環(huán)芳烴類的苯并芘是一種強(qiáng)致癌物;酮類化合物的教學(xué)中,介紹室內(nèi)空氣污染的主要污染物甲醛等。這樣的講解有利于學(xué)生加強(qiáng)對環(huán)境污染的認(rèn)識并且可以增強(qiáng)環(huán)保的意識以及對化合物結(jié)構(gòu)的掌握。
3.2在有機(jī)化合物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)環(huán)保意識和方法
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)中必不可少的一部分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更要重視學(xué)生的環(huán)保意識的培養(yǎng),規(guī)范化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法,減少化學(xué)品的用量,有效處理實(shí)驗(yàn)結(jié)束后產(chǎn)生的廢棄物,以達(dá)到盡量避免污染環(huán)境的目的[3]。教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為,這樣才能達(dá)到環(huán)保教育的目的。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,教師必須教授正確的實(shí)驗(yàn)方法,指導(dǎo)減少實(shí)驗(yàn)中有機(jī)化學(xué)品的用量。要盡量遵循少利用資源,少產(chǎn)生廢物的原則,盡量利用新方法和新技術(shù),來預(yù)防和減少化學(xué)的污染。
3.2.1設(shè)計綠色化實(shí)驗(yàn)
所謂綠色化實(shí)驗(yàn),就是指在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)試劑的選用上進(jìn)行最優(yōu)選??梢赃x擇毒性小、污染低、現(xiàn)象明顯的項(xiàng)目,對于部分必須要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)路線的改革,采用污染小的原料進(jìn)行[4]。開展有機(jī)化學(xué)教學(xué)的教師應(yīng)不斷學(xué)習(xí)有關(guān)環(huán)境保護(hù)的多方面化學(xué)知識,掌握新的化學(xué)工藝和當(dāng)前社會發(fā)展的動態(tài),將這些新鮮的化學(xué)環(huán)保知識與課程結(jié)合起來,設(shè)置一些創(chuàng)新性的綠色實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣同時,增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識。如甲醇羰基合成法是制備醋酸的最佳合成路線,具有反應(yīng)的高選擇性和對環(huán)境的友好性,現(xiàn)已代替了傳統(tǒng)的乙烯氧化合成法路線。
3.2.2有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化是綠色化學(xué)的一個重要方面,微型化實(shí)驗(yàn)具有反應(yīng)時間段、現(xiàn)象明顯、節(jié)省實(shí)驗(yàn)用品和對環(huán)境污染小的特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)的過程中,使用微型儀器,既減少了藥品量也縮短了時間更減少了三廢的排放。一氧化碳催化偶聯(lián)合成草酸是一氧化碳在催化劑的作用下與亞硝酸酯偶聯(lián)反應(yīng)生成草酸二酯和氧化氮,草酸二酯水解得草酸和醇。反應(yīng)生成的氯化氮部分氧化為二氧化氮。氧化氮和二氧化氮生成三氧化二氮,三氧化二氨與醇酯化反應(yīng)生成亞硝酸酯,亞硝酸酯能夠循環(huán)使用,這種微型化的實(shí)驗(yàn)具有極好的環(huán)保效果。
3.2.3設(shè)置連續(xù)化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
可以設(shè)計有關(guān)聯(lián)的綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,將部分實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物或者廢棄物應(yīng)用到另一個實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,減少實(shí)驗(yàn)室廢棄物的排放量[5]。這樣既能避免各個實(shí)驗(yàn)孤立起來,也可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程的連續(xù)性和綜合性,使學(xué)生在掌握實(shí)驗(yàn)過程的同時增強(qiáng)了環(huán)保的意識,減少了環(huán)境的污染。苯胺的生產(chǎn)以前主要采用鐵粉還原硝基苯的工藝路線,這種路線的主要缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、操作維護(hù)費(fèi)用高、生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量鐵泥、廢渣和廢水,其中含有對人體危害極大的硝基苯和苯胺,現(xiàn)在主要采用硝基苯經(jīng)活性銅催化氫化制備,可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)污染小,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足,避免了實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi),兩種合成方法介紹如圖所示。
4結(jié)語
化學(xué)導(dǎo)論論文 化學(xué)工程期刊 化學(xué)專業(yè)導(dǎo)論 化學(xué)工程 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 化學(xué)科技論文 化學(xué)反應(yīng)工程 化學(xué)創(chuàng)新論文 化學(xué)科學(xué)論文 化學(xué)碩士論文 紀(jì)律教育問題 新時代教育價值觀