綠色化學(xué)反應(yīng)范文
時間:2023-11-28 18:10:51
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關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);研究發(fā)展;環(huán)境保護;應(yīng)用
1、綠色化學(xué)的基本概念
綠色化學(xué)是利用化學(xué)原理來防止污染的一門學(xué)科,也稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué),在綠色化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)稱為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)或清潔生產(chǎn)技術(shù)。綠色化學(xué)的化學(xué)反應(yīng)過程,實現(xiàn)“零”排放,不產(chǎn)生污染。綠色化學(xué)對生產(chǎn)過程來說,包括節(jié)約原材料和能源、淘汰有毒原料、減降廢物的數(shù)量和毒性。 綠色化學(xué)通過改變化學(xué)品或生產(chǎn)過程的內(nèi)在本質(zhì),來減少或消除有害物質(zhì)的使用或產(chǎn)生,是非??茖W(xué)的,是化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
2、綠色化學(xué)的原則
綠色化學(xué)經(jīng)過先驅(qū)者10多年的研究與探索,總結(jié)出了綠色化學(xué)的一些理論和原則,為綠色化學(xué)的今后研究工作奠定了墓礎(chǔ)。P.T .A nastas和J.C. W aner提出的12條綠色化學(xué)的原則目前為國際化學(xué)界所公認(rèn),它反映了近年來在綠色化學(xué)領(lǐng)域中所開展的多方面的研究工作內(nèi)容,同時也指明了未來發(fā)展綠色化學(xué)的方向。
3、綠色化學(xué)主要研究內(nèi)容
綠色化學(xué)的研究主要是圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開展的,具體包括:新合成方法和路線的研究,特別是新型催化劑和催化過程的研究;新化學(xué)原料的研究,包括生物質(zhì)資源的沽凈轉(zhuǎn)化和綜合利用;新反應(yīng)條件及過程的研究,包括對超臨界流體、環(huán)境無害的介質(zhì)等的研究;綠色產(chǎn)品的設(shè)計和研制的研究。
4、綠色化學(xué)的主要研究對象
4.1 原料的綠色化
現(xiàn)有的化工生產(chǎn)中,仍有不少產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中使用著劇毒原料。為了確保環(huán)境安全和人類的健康,尋找無毒、無害的原料來生產(chǎn)人類所需的化工產(chǎn)品,是十分必要的。
4.2 化學(xué)反應(yīng)的綠色化
提高化學(xué)反應(yīng)效率符合化學(xué)反應(yīng)綠色化的要求,化學(xué)反應(yīng)的綠色化包括 (1)原子經(jīng)濟性。即最大限度地利用原料和最大限度地減少廢物的排放,減少環(huán)境污染。 (2)反應(yīng)的選擇性。化學(xué)反應(yīng)的選擇性包括位置選擇性、化學(xué)選擇性和立體選擇性。
4.3 產(chǎn)品的綠色化
產(chǎn)品的綠色化是綠色化學(xué)的關(guān)鍵部分,其實質(zhì)就是大力研制并且提供人身更安全的環(huán)境友好型化工產(chǎn)品,如新的海洋生物防垢劑、THPS殺菌劑、滅火制冷劑、二酰基肼殺蟲劑等??山到馑芰?、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料、CFCs替代物等等都是很有發(fā)展前景的綠色產(chǎn)品,隨著技術(shù)的進步,越來越多的產(chǎn)品將會取代原來的對環(huán)境有害的產(chǎn)品。
4.4 催化劑的綠色化
目前在許多化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工藝中,常采用對設(shè)備腐蝕較大,污染環(huán)境、危害人體健康和社會安全的化學(xué)原材料作為催化劑,目前圍繞催化劑的綠色化展開的研究主要有:仿酶催化劑、固體酸催化、水溶性有機金屬配合催化劑及多相催化體系。
4.5 溶劑的綠色化
溶劑在化學(xué)品生產(chǎn)過程中,廣泛的用做反應(yīng)分離的介質(zhì)或用做清洗劑。當(dāng)前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機化合物(VOC),其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成,有的會引起水源污染。
4.6 化學(xué)設(shè)計的綠色化
化學(xué)設(shè)計的綠色化是利用計算機進行輔助的綠色化學(xué)設(shè)計。其做法是:首先建立一個盡可能全的化學(xué)反應(yīng)的資料庫,利用計算機進行可能的化學(xué)反應(yīng)的組合;其次確定目標(biāo)產(chǎn)物和可能采用的原料;第三讓計算機找出能生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)及所需原料,第四以上一步的原料為目標(biāo)產(chǎn)物再做搜尋,找出該目標(biāo)產(chǎn)物的合成反應(yīng)原料,直到得出預(yù)定的原料;最后比較各條可能的反應(yīng)路線的經(jīng)濟技術(shù)性及環(huán)境效應(yīng),從中選出最佳途徑。
4.7 合成技術(shù)的綠色化
合成技術(shù)的綠色化是近年來發(fā)展起來的,其宗旨是要減少有毒有害物質(zhì)的使用,該技術(shù)采用一些特別的非傳統(tǒng)的化學(xué)方法,獲得多種環(huán)境效果,改善產(chǎn)品的選擇性,降低單位產(chǎn)品的能耗。其中電化學(xué)發(fā)是新世紀(jì)潔凈技術(shù)的重要方法,該方法在化學(xué)反應(yīng)中無需使用有毒有害試劑,而且還可以使反應(yīng)在常溫、常壓下進行,所以,電化學(xué)方法在潔凈合成中個有獨特的魅力。
5、綠色化學(xué)的新技術(shù)和新工藝
5.1 催化技術(shù)
催化劑,不僅可以加速反應(yīng)的過程,極大地改善化學(xué)反應(yīng)的選擇性和提高轉(zhuǎn)化率,提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本,而且能從根本上減少或消除副產(chǎn)物的產(chǎn)生,減少污染,最大限度地利用各種資源,保護生態(tài)環(huán)境,這是綠色化學(xué)研究所追求的目標(biāo)。
5.2 生物技術(shù)
生物技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一,是當(dāng)代科學(xué)的高新技術(shù),生物技術(shù)在醫(yī)藥、食品、能源、冶金、化工、精細(xì)化學(xué)品的制造等方面具有廣泛的應(yīng)用。它的最大特點在于能充分利用生物質(zhì)資源,節(jié)約能源,易于實現(xiàn)清潔生產(chǎn),而且可以實現(xiàn)一般化工技術(shù)難以實現(xiàn)的化工過程。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。
5.3 超聲技術(shù)
超聲技術(shù),即聲化學(xué),它是聲學(xué)和化學(xué)的交叉滲透而產(chǎn)生的一門新興交叉學(xué)科。聲化學(xué)能改變反應(yīng)的進程,提高反應(yīng)的選擇性,增加化學(xué)反應(yīng)的速率和產(chǎn)率,降低能耗和較少廢物的排放,因此聲化學(xué)技術(shù)作為一種安全無害的“綠色技術(shù)”,在合成化學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用。
篇2
國際化學(xué)研究的前沿內(nèi)容即綠色化學(xué),該研究主題受到世界各國的廣泛關(guān)注?;瘜W(xué)不僅能夠為人們生活提供保障,還可以保護自然環(huán)境,使化學(xué)工業(yè)處于有利競爭地位?;瘜W(xué)知識以及研究成果的應(yīng)用為人們?nèi)粘I顜砀R簦谝?、食、住、行上均得到了有效?yīng)用。但是,伴隨化學(xué)品的生產(chǎn)和應(yīng)用,在一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境,污水、廢物、煙塵等給人們身體健康和生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅,應(yīng)引起廣泛關(guān)注。對于此,我們應(yīng)充分認(rèn)識到綠色化學(xué)的重要意義和價值,這也將作為素質(zhì)教育的重要內(nèi)容之一。
1 綠色化學(xué)的概念與原則
1.1 概念
綠色化學(xué)是指基本原則為原子經(jīng)濟性的化學(xué)過程和化學(xué)反應(yīng),即在化學(xué)反應(yīng)中對每個參與反應(yīng)的原料因子進行充分利用,在獲得新物質(zhì)的同時確保零排放,使資源得到充分利用,且不會造成環(huán)境污染問題。同時通過無毒害的催化劑、助劑以及溶劑等,生產(chǎn)出對人體健康、環(huán)境保護有積極作用的環(huán)境友好型化學(xué)產(chǎn)品。綠色化學(xué)的核心是通過化學(xué)原理使污染在源頭上得到消除。綠色化學(xué)與環(huán)境化學(xué)之間存在差異,環(huán)境化學(xué)作為一門科學(xué),其主要研究對象是污染物,研究內(nèi)容包括污染物存在形式、分布特點、遷移與運行、對生態(tài)環(huán)境造成的影響等。綠色化學(xué)是從開始階段就通過化學(xué)原理預(yù)防污染,這也是其最大特點,所以綠色化學(xué)的過程及其終端才能夠?qū)崿F(xiàn)零污染與零排放。綠色化學(xué)又被稱為環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué),針對傳統(tǒng)化學(xué)中對環(huán)境產(chǎn)生破壞的反應(yīng),綠色化學(xué)將通過新環(huán)境友好反應(yīng)將其取代。
1.2 原則
綠色化學(xué)的應(yīng)用需要遵循一定原則,只有遵循應(yīng)用原則才能將綠色化學(xué)的實際意義充分發(fā)揮出來。綠色化學(xué)應(yīng)用原則概括起來主要包括以下內(nèi)容:第一,從廢物產(chǎn)生上進行預(yù)防,避免產(chǎn)生之后再進行處理。第二,化學(xué)反應(yīng)應(yīng)盡量控制能量消耗,以經(jīng)濟條件和生態(tài)環(huán)境可接受為準(zhǔn)。第三,化學(xué)反應(yīng)中盡量避免分離試劑、溶劑等輔物質(zhì)的應(yīng)用,若有涉及應(yīng)選擇無毒的輔物質(zhì)。第四,化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計不僅要將原功能保持,還應(yīng)盡量減少毒性或做到無毒。第五,化學(xué)反應(yīng)所涉及的物質(zhì)應(yīng)盡量減少毒性甚至做到無毒,避免給人體健康和生態(tài)環(huán)境造成影響。第六,在最終產(chǎn)物中嵌入、并入所有起始物質(zhì)是合成方法設(shè)計的重中之重。第七,化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)將產(chǎn)品本身性質(zhì)考慮在內(nèi),當(dāng)其功能發(fā)揮之后不能在環(huán)境中滯留,應(yīng)降解成為無毒、無害的產(chǎn)物。第八,針對衍生中一些不必要的過程應(yīng)盡量避免,如臨時修改化學(xué)過程、物理過程等。第九,盡量選擇具備高選擇性的催化劑,而非依靠反應(yīng)物配料比的提高。第十,如果經(jīng)濟條件和技術(shù)條件允許應(yīng)使用可再生原材料。第十一,深入研究并開發(fā)綠色化學(xué)的分析方法,使其實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控和實時監(jiān)控,避免有害物質(zhì)產(chǎn)生。第十二,化學(xué)過程中涉及的物質(zhì)應(yīng)盡量避免著火、爆炸等危險事件的存在。
2 綠色化學(xué)的研究內(nèi)容和方向
2.1 研究內(nèi)容
通常情況下,化學(xué)反應(yīng)容易受以下幾方面因素影響:第一,起始物或原料性質(zhì)。第二,合成路線或試劑特點。第三,反應(yīng)條件。第四,目標(biāo)分子或產(chǎn)物性質(zhì)。這一系列因素之間存在著密切聯(lián)系,在一定條件下可產(chǎn)生關(guān)聯(lián),所以這些方面也是綠色化學(xué)的主要研究內(nèi)容。
綠色化學(xué)研究內(nèi)容的重點在于:第一,重新設(shè)計化合物,保證人體健康和生態(tài)環(huán)境,這也是研究綠色化學(xué)的重要內(nèi)容。第二,探索更安全、更新、更利于環(huán)境友好的生產(chǎn)工藝與合成路線,這部分內(nèi)容的研究可以從起始化合物以及原料的變換、新試劑引入上著手。第三,不斷改善并突破化學(xué)反應(yīng)條件,使其對人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害降低,廢棄物排放減少。綠色化學(xué)追求更安全的理念,不僅體現(xiàn)在人體健康方面,還體現(xiàn)在整個生命周期影響下的動物、植物等方面。在考慮直接影響的同時,不能忽視代謝物毒性等間接影響。
2.2 研究方向
綠色化學(xué)以原料、溶劑、化學(xué)反應(yīng)、催化劑、產(chǎn)品為中心展開研究,主要包括以下方面:第一,對綠色反應(yīng)進行開發(fā),使原子利用率得到提升。第二,選用無毒害原料。第三,在催化劑選擇上應(yīng)注意無毒害。第四,在溶劑選擇上應(yīng)注意其無毒、無害。第五,發(fā)展綠色工藝技術(shù)。第六,開發(fā)綠色產(chǎn)品。
3 綠色化學(xué)教育實施的方法和意義
3.1 實施方法
首先,通過化學(xué)知識滲透綠色化學(xué)意識。綠色化學(xué)的相關(guān)教育是中學(xué)化學(xué)教育工作的重點內(nèi)容。由于中學(xué)化學(xué)課程中包括了化工生產(chǎn)相關(guān)知識,這是滲透綠色化學(xué)意識的素材,在傳授知識過程中可通過實例講解、對比的方式逐漸滲透給學(xué)生,使學(xué)生建立綠色化學(xué)意識。例如:可通過三個途徑固定氮:一是人工化學(xué)固定;二是苜蓿與豆科植物根部瘤菌固定;三是閃電固定。其中人工化學(xué)固定的方式工藝復(fù)雜且能源消耗較高,生產(chǎn)過程會影響環(huán)境。而植物根部瘤菌固定的方式不僅不會造成能源消耗,還不需要機械設(shè)備等,同時不會污染環(huán)境,此種固定氮的方法體現(xiàn)了綠色化學(xué)。其次,通過化學(xué)實驗滲透綠色化學(xué)意識。在綠色化學(xué)應(yīng)用原則中要求化學(xué)過程中涉及的物質(zhì)應(yīng)盡量避免著火、爆炸等危險事件的存在。這可以在化學(xué)實驗中得到體現(xiàn),進而引起學(xué)生思考。例如:在化學(xué)實驗中,藥品取用應(yīng)定量化,部分藥品的取用需要通過微型化操作或取最小量;在氫氣、乙烯、甲烷等物質(zhì)點燃之前應(yīng)先檢驗其純度;在銀氨溶液配置過程中,應(yīng)做到隨配隨用,不能長時間放置等;稀釋濃硫酸過程中應(yīng)謹(jǐn)防其爆沸等。最后,通過社會實踐活動中滲透綠色化學(xué)意識?;瘜W(xué)教育除具備知識性特點之外,還具備社會性、開放性特點,因此可由學(xué)校組織,帶領(lǐng)學(xué)生進入造紙廠進行參觀,對其污水排放給環(huán)境帶來的影響進行深入了解,讓學(xué)生在參觀過程中親身體驗到綠色化學(xué)的重要意義,豐富學(xué)生感受,增強學(xué)生意識。
3.2 實施意義
伴隨著環(huán)境污染越發(fā)嚴(yán)重,人們對環(huán)境問題的關(guān)注程度也隨之提升。在化學(xué)工業(yè)方面,人們提出了諸多質(zhì)疑,懷疑化學(xué)的科學(xué)性。人們認(rèn)為環(huán)境污染嚴(yán)重的根本原因是化學(xué)。對于此,化學(xué)研究者除堅信化學(xué)屬于中心科學(xué)之外,還應(yīng)做好宣傳工作。首先,應(yīng)面向?qū)W生進行宣傳,將化學(xué)在人們生活質(zhì)量提升、身體健康、社會發(fā)展等方面的積極影響介紹給學(xué)生,并宣傳化學(xué)在科學(xué)技術(shù)中的關(guān)鍵性地位。其次,在化學(xué)研究方面應(yīng)做好反思工作,積極總結(jié)前人的經(jīng)驗教訓(xùn)并努力改進和完善,以綠色化學(xué)應(yīng)用的基本原則為依據(jù),對合成路線進行深入研究,對生產(chǎn)工藝和技術(shù)進行認(rèn)真檢討,探索出新反應(yīng)條件,使原子合成路線得到突破,開發(fā)并生產(chǎn)出更新、更安全的化學(xué)物,讓化學(xué)工?I成為綠色工業(yè)。為社會發(fā)展提供更多、更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)材料,同時實現(xiàn)環(huán)境友好。
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一、綠色化學(xué)概念分析
所謂綠色化學(xué),就是指對于環(huán)境沒有破壞性的化學(xué),與我國環(huán)境友好型社會目標(biāo)相一致的化學(xué),也可以說是清潔化學(xué)。綠色化學(xué)的原則是在化學(xué)反應(yīng)的過程中,要堅持原子的經(jīng)濟性。換言之,綠色化學(xué)就是指在為了獲得新興物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中,要對參與到化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中的每一個原料的原子進行充分有價值的利用,在化學(xué)反應(yīng)開始時,從根本上杜絕化學(xué)污染的產(chǎn)生。最終目的是實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的零污染與零排放目標(biāo)。化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中所用到的催化劑與助劑等,都要達(dá)到無毒無害的環(huán)保要求。綠色化學(xué)的目的就是杜絕化學(xué)反應(yīng)為環(huán)境帶來的污染,將化學(xué)污染問題發(fā)現(xiàn)與解決在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生之前。綜合來講,綠色化學(xué)就是從源頭上杜絕污染現(xiàn)象產(chǎn)生的化學(xué)方法與理念。
二、在高職化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)的重要性分析
在傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)中,許多教育者只注重化學(xué)活動在社會經(jīng)濟活動中的經(jīng)濟效益,而忽視了環(huán)境污染問題,使得我國的化學(xué)教育一直背離我國資源友好型社會建立的理論,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染后果。而綠色化學(xué)則不同,作為我國化學(xué)專家與化學(xué)教育者關(guān)注的課題,將綠色化學(xué)融入日常的教育行為當(dāng)中,不僅可以幫助學(xué)生樹立起正確的化學(xué)理念,還助力于我國,甚至世界的環(huán)境保護工作,更是提高未來國家化學(xué)人才綜合素質(zhì)的重要手段。
三、在高職化學(xué)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念的對策分析
1.優(yōu)化高職化學(xué)教材。綠色化學(xué)是一個全新的研究課題,所以,傳統(tǒng)的教材已經(jīng)不能滿足高職化學(xué)教育的需要。而教育的質(zhì)量對于綠色化學(xué)教育的成效有著重要的影響。各高職院校應(yīng)當(dāng)以本校的教學(xué)能力與教學(xué)實際情況為依據(jù),進行教材的重新選擇,使綠色化學(xué)教材得到優(yōu)化與升級?;瘜W(xué)教育者更應(yīng)當(dāng)定期對自己的綠色教學(xué)現(xiàn)狀進行分析與總結(jié),對教材的教學(xué)內(nèi)容進行合理的調(diào)整,使其更適合學(xué)生的能力水準(zhǔn)。在我國高職院?,F(xiàn)有的化學(xué)教材當(dāng)中,綠色化學(xué)理念的體現(xiàn)點十分少見。所以為了建構(gòu)學(xué)生正確的綠色化學(xué)知識體系,使學(xué)生的頭腦知識含量跟上時代的步伐,各高職院校應(yīng)當(dāng)加大資金投入,對教材進行創(chuàng)新與改革。只有這樣,才能方便教師將綠色化學(xué)的理念綜合性地融入日常教學(xué)與化學(xué)應(yīng)用當(dāng)中去。
2.提高教育者素質(zhì)。在高職院校的化學(xué)教學(xué)當(dāng)中,教育者的個人素質(zhì)與價值觀對于學(xué)生價值觀的形成有著直接的影響。因此,學(xué)校要注重教育者個人素質(zhì)的提高,培養(yǎng)教育者的綠色化學(xué)理念與可持續(xù)發(fā)展觀,使其能夠?qū)⒕G色化學(xué)理念靈活地運用到日常教學(xué)活動當(dāng)中去。只有這樣,學(xué)生才能在日常的化學(xué)學(xué)習(xí)過程當(dāng)中認(rèn)識到環(huán)境對于人類生存與發(fā)展的重要性,認(rèn)識到化學(xué)對于人類生存環(huán)境的直接影響。另外,教師應(yīng)改變實驗方式,放棄粗放型的化學(xué)實驗,進行綠色化學(xué)集約型實驗??偠灾處熓菍W(xué)生的引路人,只有教師的素質(zhì)提高了,學(xué)生綠色化學(xué)理念的建立才能有希望。
3.規(guī)范教師實驗行為?;瘜W(xué)實驗是化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容。化學(xué)實驗演示的操作者是化學(xué)教育者,因此,其在進行化學(xué)實驗演示時的行為規(guī)范對于學(xué)生未來的化學(xué)實驗規(guī)范度有著很大的影響。教師在進行化學(xué)實驗演示之時,要嚴(yán)格要求自己實驗的每一個細(xì)節(jié),將綠色化學(xué)理念融入其中。只有教師的實驗行為規(guī)范了,才能使學(xué)生在潛移默化中受到正確的指引。
4.加強高職課外實踐活動的“綠色性”。課外活動的實踐性對于高職院校的化學(xué)專業(yè)學(xué)生實踐能力的提高有著重要影響,因此,高職院校的化學(xué)教育者應(yīng)該充分利用好課外實踐活動的機會,將綠色化學(xué)理念融入實踐活動中,以此來提高學(xué)生在化學(xué)實踐中的環(huán)保意識。比如說,引導(dǎo)學(xué)生進行廢舊電池的回收,鼓勵學(xué)生杜絕一次性用具。還可以在假期組織學(xué)生到化工廠進行參觀,了解未來的工作環(huán)境,重視綠色化學(xué)理念在未來化學(xué)道路上的作用。
篇4
關(guān)鍵詞:綠色化工工程;化工工業(yè);節(jié)能;促進作用
對于化工來說,其是促進社會和物質(zhì)文明發(fā)展的關(guān)鍵,并且為人類做出了非常大的貢獻。與此同時,環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重,這樣就需要采取相應(yīng)的措施進行解決。而綠色化學(xué)工程與工藝是利用科學(xué)有效的方法和材料等進行處理,不僅大大提升了生產(chǎn)的利用效率,還很好的解決了存在的污染問題,因此,其對化工節(jié)能就有很大的促進意義。
1綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)
1.1采用綠色化學(xué)原料
在進行化工生產(chǎn)的過程中,原材料是一個重要的影響因素,針對傳統(tǒng)化工生產(chǎn),使用的原材料絕大部分都是不可再生能源,這樣促使我國不可再生能源消耗大大提升,也造成污染物質(zhì)的排放量有了很大增加,從而導(dǎo)致污染問題日益嚴(yán)重。而采用綠化化學(xué)原材料,例如:蘆葦、苞米桿等,可以促使它們轉(zhuǎn)化為酮、醇以及酸類等多種類型的化學(xué)產(chǎn)品,并且在進行轉(zhuǎn)化的整個過程中,原材料既會產(chǎn)生一定含量的氫氣,又不會生成有毒和有害的物質(zhì)。因此,在化工生產(chǎn)中,綠色化學(xué)原材料得到了非常廣泛的應(yīng)用。
1.2提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性
對于化學(xué)工程,物質(zhì)反應(yīng)是非常重要的一個部分,一切化學(xué)原材料的轉(zhuǎn)化都需要通過化學(xué)反應(yīng)才能夠?qū)崿F(xiàn)。同時在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中要對反應(yīng)形式進行合理的選擇,這樣就能確保生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到很大提升。但是影響化學(xué)反應(yīng)的因素有很多,例如:反應(yīng)原材料、環(huán)境以及時間等,其中最常見的反應(yīng)形式是氧化反應(yīng),然而在氧化反應(yīng)中會產(chǎn)生很多熱量,就促使所有化學(xué)原材料在熱能的催化作用下出現(xiàn)了質(zhì)量的變形,進而就造成生產(chǎn)質(zhì)量有了很大降低。此外,對于綠色化學(xué)工程來說,運用這種新型的反應(yīng)形式(烴類氧化反應(yīng))既可以促使催化能力有很大提升,又能夠確保同分異構(gòu)的反應(yīng)時間有所增加。
1.3使用無毒無害催化原料
從目前的現(xiàn)狀來看,伴隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展,合理運用化學(xué)反應(yīng)成為了化工行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵,而在進行化學(xué)反應(yīng)的時候,催化劑的使用是非常關(guān)鍵的,既可以對反應(yīng)速度進行加快,也可以對反應(yīng)時間進行縮短,那么在進行化工生產(chǎn)中,要想確保綠色化工工程和工藝得到快速的發(fā)展,就要使用沒有毒害的催化原材料。同時現(xiàn)在我國有關(guān)部門對催化原材料的選擇和應(yīng)用已經(jīng)給予了高度重視,并且催化劑的開發(fā)、研究和制作在不斷增多,從而就促使在進行化學(xué)反應(yīng)的時候,催化原材料有了很大的改善。此外,使用沒有毒害的催化原材料還能夠大大提高化學(xué)反應(yīng)的效率,對能源消耗含量進行降低,也能夠很大程度減少環(huán)境的污染。
2綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進作用
2.1清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用
要想確?;どa(chǎn)中達(dá)到節(jié)能的目的,應(yīng)該將清潔生產(chǎn)作為主要的步驟。所謂清潔生產(chǎn)就是說,要盡可能少使用或者不使用有毒害的原材料,并且采用廢物量排放少或者是沒有廢物量排放的新工藝和設(shè)備,并且對通常采用的生產(chǎn)工藝進行改進;在生產(chǎn)過程中,還要盡可能減少各種危險,例如:高溫、高壓以及易爆等;還要采用簡單化和可靠化的生產(chǎn)工藝進行操作和控制。例如:在進行鉻酸酐生產(chǎn)的時候,對綠色化的改造;環(huán)氧丙烷的清潔生產(chǎn)以及二氯苯胺的清潔生產(chǎn)等,這些都對化工節(jié)能具有非常重要的促進作用和意義,與此同時還可以確保綠色化工的實現(xiàn),從而就可以對生態(tài)環(huán)境進行很好的保護,也能促使人們的身體健康得到保障。
2.2與生物技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用
對于化學(xué)工業(yè),在生產(chǎn)的過程中,經(jīng)常將這種技術(shù)與綠色化工工程與工藝相結(jié)合,就是使用生物煉制將可以再生的資源轉(zhuǎn)化成化學(xué)原材料,這樣就可以制作出人們需要的化學(xué)品。同時與普通的工業(yè)原材料相比較,這種技術(shù)生產(chǎn)出來的原材料具有很好的反應(yīng)效果和催化效率,并且污染物質(zhì)和廢棄物質(zhì)也比較少,這樣就促使其具有沒有污染、高效率以及節(jié)能的特征。此外,生物技術(shù)是一種具有創(chuàng)新特征的技術(shù),采用生產(chǎn)能源、材料與化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品相結(jié)合的模式,例如:采用生物技術(shù)對全部作物進行煉制的時候,以大豆、玉米作為主要的原材料,并且進行發(fā)酵和基因組合的方法,在氧氣的作用下生產(chǎn)丙二醇。
2.3環(huán)境友好型的化學(xué)品的應(yīng)用
在化工中,對綠色化工工程與工藝的應(yīng)用,不僅能夠生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)品,同時還能促進社會和自然環(huán)境更加健康的發(fā)展。例如:采用三氟碘甲烷來對傳統(tǒng)制冷氟利昂進行替代,這是通過聯(lián)合國審批的新一代環(huán)境保護制冷劑。同時因為這種產(chǎn)品可以對臭氧層不造成嚴(yán)重的損害,這樣就可以大大減輕溫室效應(yīng),并且對環(huán)境的破壞力也比較小。
3結(jié)語
總之,在開展化工生產(chǎn)的過程中,要以綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)作為主要的切入點,這樣才能促使化工行業(yè)得到健康穩(wěn)定的發(fā)展,從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。
參考文獻:
[1]紀(jì)紅兵.佘遠(yuǎn)斌.綠色化學(xué)化工基本問題的發(fā)展與研究[J].化工進展,2012(33):418-419.
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【關(guān)鍵詞】 化學(xué)實驗 綠色化 污染 措施
化學(xué)是一門實驗性學(xué)科,其化學(xué)實驗是高?;ぁ⑸?、材料、師范類化學(xué)等專業(yè)的必修課程。化學(xué)實驗室在履行其實驗和試驗功能的同時也向環(huán)境排放著大量的污染物質(zhì),這就帶來了額外的化學(xué)環(huán)境問題,環(huán)境污染的加劇其因素之一是化學(xué)品引起的危害。因此,改善環(huán)境的迫切任務(wù)就使得“化學(xué)實驗綠色化”應(yīng)運而生?;瘜W(xué)實驗綠色化是以綠色化學(xué)的理念和方法為核心和基本原則對化學(xué)實驗進行改進,使得化學(xué)實驗過程達(dá)到綠色化的方法。
1. 綠色化學(xué)的概念
1984 年美國環(huán)保局( EPA ) 提出廢物最小化, 基本思想是通過減少生產(chǎn)廢物和回收利用廢物達(dá)到廢物最少, 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, 它是指最大限度地減少生產(chǎn)場地產(chǎn)生的廢物, 包括減少使用有害物質(zhì)和更有效地利用資源, 并以此來保護自然資源。至此, 綠色化學(xué)的思想初步形成。1990年美聯(lián)邦政府通過防止污染行動的法令, 第一次使用綠色化學(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)辦第一份國際性綠色化學(xué)雜志, 日本也制定了以環(huán)境無害制造技術(shù)等綠色化學(xué)為內(nèi)容的新陽光計劃, 綠色化學(xué)很快成為國際化學(xué)科學(xué)的前沿。
綠色化學(xué)( Green Chemistry) 又稱環(huán)境無害化學(xué)( Environmental Benign Chemistry), 是指從污染預(yù)防的基本思想出發(fā), 在化學(xué)品生產(chǎn)的始端就采用預(yù)防的科學(xué)手段, 整個過程和終端均為零排放或零污染, 它研究的中心問題是使化學(xué)反應(yīng)及其產(chǎn)物具有以下特點: (1) 采用無毒、無害的原料;(2) 在無毒、無害的反應(yīng)條件( 催化劑、溶劑) 下進行; (3) 具有原子經(jīng)濟性, 即反應(yīng)具有高選擇性, 極少副產(chǎn)品, 甚至實現(xiàn)零排放; (4) 產(chǎn)品應(yīng)是對環(huán)境友好的; (5) 滿足物美價廉的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。
2. 大學(xué)化學(xué)實驗綠色化的主要內(nèi)容
化學(xué)實驗綠色化主要內(nèi)容包括: (1) 化學(xué)試劑綠色化。應(yīng)選擇無毒或毒性較小的試劑及利用可再生資源( 如生物質(zhì)作試劑) 。(2) 溶劑綠色化。應(yīng)盡量選擇水作溶劑, 避免有毒有害和揮發(fā)性有機溶劑的使用, 特別是鹵代烴類溶劑的使用。(3) 催化劑綠色化。應(yīng)采用無毒無害無腐蝕性的物質(zhì)作催化劑。(4) 反應(yīng)條件綠色化。應(yīng)選擇無有毒副產(chǎn)物生成或有毒副產(chǎn)物生成最小化的反應(yīng)條件。(5) 化學(xué)反應(yīng)綠色化。應(yīng)選擇不產(chǎn)生“三廢”的原子經(jīng)濟反應(yīng)。(6) 反應(yīng)產(chǎn)物綠色化。反應(yīng)的生成物( 產(chǎn)物和副產(chǎn)物) 應(yīng)無毒無害, 是環(huán)境友好產(chǎn)品。(7) 劑量綠色化?;瘜W(xué)反應(yīng)所需試劑、溶劑、催化劑的用量在保證實驗效果的前提下, 要達(dá)到實驗劑量最小化。( 8) 末端處理綠色化。對實驗產(chǎn)生的“三廢”進行無毒無害化處理,確保污染最小化。即化學(xué)反應(yīng)全過程綠色化。
3. 大學(xué)化學(xué)實驗綠色化的途徑
3.1實驗項目的選擇
本著從源頭制止污染, 而不是在末端治理污染的原則, 盡量選擇低毒、污染較小且后處理容易的具有環(huán)保型的實驗項目。在高?;瘜W(xué)實驗中, 性質(zhì)實驗是別人已設(shè)計好的驗證性實驗, 綜合操作技能的要求不如制備實驗要求高, 化學(xué)實驗過程中消耗化學(xué)試劑種類繁多, 成本較高, 每看完一個實驗現(xiàn)象, 就要棄去這批用過的試劑, 其中不乏一些有毒、有害物質(zhì), 這樣不僅造成大量的浪費, 而且對環(huán)境造成一定的污染, 這與綠色辦學(xué)理念相悖。因此提倡將性質(zhì)實驗進行壓縮, 選取具有代表性的、低毒的性質(zhì)實驗來鍛煉學(xué)生的基本操作技能。選擇與環(huán)境保護密切相關(guān)的實驗, 如硫酸銅提純中產(chǎn)品的回收、水的總硬度的測定以及廢舊電池的回收和利用等, 讓學(xué)生了解有害物質(zhì)對人體和環(huán)境的危害, 學(xué)習(xí)有害物質(zhì)的鑒定、分離、提純和回收利用等方法, 這是培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境保護意識和能力的重要手段。
3.2分析方法的選擇
測定同一物質(zhì)含量的方法常常有多種, 可以選擇使用無毒或低毒、污染小的試劑方法來進行同一目的的實驗。
3.3替代性試劑的尋找
綠色化目標(biāo)是將化學(xué)過程危害性降至最小。實驗中要盡可能不用或少用危險化學(xué)品, 如易燃、易爆、有毒、刺激或有腐蝕性的, 特別是劇毒物質(zhì)。要研究取代危險化學(xué)品特別是劇毒化學(xué)品的方法,盡可能地選擇對人體和環(huán)境危害小的藥品, 做到低毒化。即使無危害物質(zhì)也應(yīng)盡可能減少使用, 因為任何化學(xué)物質(zhì)過多時都會污染環(huán)境。通過化學(xué)實驗中用到的有毒、有害、易腐蝕藥品, 使人們明白這些藥品對環(huán)境、對人類健康的影響, 感覺到有毒有害物質(zhì)在人們身旁, 體會到保護環(huán)境就是保護人類自己。
3.4密封儀器的使用
用密封的成套儀器來完成有毒的化學(xué)實驗, 使儀器和藥品循環(huán)使用, 不存在污染毒害。
3.5推廣微型化學(xué)實驗
被譽為化學(xué)實驗的革命的微型化學(xué)實驗是近20年來發(fā)展很快的一種化學(xué)實驗方法、新技術(shù)。它是在微型化的儀器裝置中進行的化學(xué)實驗, 其試劑用量比相應(yīng)的常規(guī)化學(xué)實驗節(jié)省90% 以上, 是公認(rèn)的以盡可能少的試劑來獲取所需化學(xué)信息的實驗原理與技術(shù)。微型化學(xué)實驗室是綠色化學(xué)的組成部分, 它既能從源頭上節(jié)約原材料和時間, 減少污染, 又具有安全、便捷、高效等優(yōu)點, 是化學(xué)實驗教學(xué)改革中的一個重要方面。
3.6引進微波、超聲波技術(shù)
微波作為一種新型能量形式, 其促進化學(xué)反應(yīng)速度可比傳統(tǒng)的加熱技術(shù)快數(shù)倍及至數(shù)千倍,具有反應(yīng)條件溫和、操作方便、時間短( 節(jié)能) 、產(chǎn)率高、產(chǎn)品易純化、減少用量或不用溶劑、加熱時微波設(shè)備本身幾乎不輻射能量, 可避免環(huán)境高溫, 改進工作環(huán)境, 對環(huán)境友好等優(yōu)點。在化學(xué)實驗中引入微波、超聲波技術(shù), 如微波輔助提取、微波消化、微波灼燒、超聲催化, 不但能減少環(huán)境污染, 節(jié)約能源,是實現(xiàn)化學(xué)實驗綠色化的一個重要方法。
3.7研究對基礎(chǔ)化學(xué)實驗廢液的處理
化學(xué)實驗要產(chǎn)生大量的廢棄物, 如做完實驗,把廢液往水池中一倒, 自來水一沖, 不及時處理隨意排放, 久而久之不僅對環(huán)境造成污染, 而且會淡化人們的環(huán)保意識, 養(yǎng)成不良的習(xí)慣。廢液絕不可以倒入下水道, 應(yīng)該設(shè)有廢液缸, 作統(tǒng)一回收處理。
放棄有污染的傳統(tǒng)化學(xué)實驗, 探索傳統(tǒng)化學(xué)實驗的綠色化改造, 是化學(xué)實驗工作的必然趨勢。實現(xiàn)大學(xué)化學(xué)實驗綠色化的途徑還很多??傊鎸崿F(xiàn)化學(xué)實驗綠色化的道路還很漫長, 這期間, 不但需要對化學(xué)實驗教學(xué)進行綠色化改革, 更需要高?;瘜W(xué)教育工作者對化學(xué)實驗綠色化的方法進行深入的研究與探索, 推動整個高等化學(xué)教育質(zhì)量的提高。
參考文獻:
[1] 朱清時. 綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展[J] . 中國科學(xué)院院刊, 1997( 6) : 415-420.
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關(guān)鍵詞: 高中化學(xué)教學(xué) 綠色化學(xué)思想 滲透建議
1.引言
綠色化學(xué)不但是我國建設(shè)環(huán)境友好型社會的重要體現(xiàn),而且是當(dāng)代高中化學(xué)教學(xué)的重要思想和課題。高中的化學(xué)教學(xué)中,不論是對相應(yīng)課程模式的設(shè)計還是對內(nèi)容的設(shè)計都要充分體現(xiàn)出綠色化學(xué)的思想理念,逐步引導(dǎo)學(xué)生增強綠色化學(xué)的觀念意識。而綠色化學(xué)的思想如何在高中化學(xué)教學(xué)中得到充分滲透也成了當(dāng)代高中化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的重要課題。
2.對于綠色化學(xué)思想的概述
2.1綠色化學(xué)思想的主要內(nèi)容
所謂綠色化學(xué),主要是指對于環(huán)境不會造成污染并且屬于清潔型的化學(xué)。綠色化學(xué)的思想主要是針對無毒害的原材料進行的具體研究和實際利用,盡可能地做到對能源的節(jié)約,使得在每一個化學(xué)反應(yīng)中都能夠?qū)崿F(xiàn)清潔無污染。在實現(xiàn)綠色化學(xué)的過程中,要在保證轉(zhuǎn)化率的條件下再對化學(xué)反應(yīng)物的使用量上盡量減到最少,并且要注意盡可能減少度廢棄物的排放量;對于化學(xué)反應(yīng)中常用的催化劑,可以進行重復(fù)使用,這樣就能夠有效降低使用的成本費用,并有效降低廢棄物的排放量;對于化學(xué)反應(yīng)后可以回收的可利用資源要進行充分回收,重復(fù)利用;盡可能采用具有再生性的原材料。
2.2綠色化學(xué)思想的重要影響
綠色化學(xué)的思想觀念旨在有效降低化學(xué)污染,降低或者消除有害的污染物質(zhì)。通過對可再生原材料的循環(huán)使用有效減少化學(xué)反應(yīng)所造成的環(huán)境污染,進而有效實現(xiàn)環(huán)境保護。綠色化學(xué)的思想對于高中的化學(xué)教學(xué)具有重要的積極引導(dǎo)作用,通過綠色化學(xué)的主要內(nèi)容和觀點理論結(jié)合化學(xué)教學(xué)中的化學(xué)原理與方法,既能夠保證化學(xué)教學(xué)的有效性,又能夠有效地做到環(huán)境保護。綠色化學(xué)思想對于當(dāng)代高中化學(xué)教學(xué)具有重要的影響,學(xué)生可以通過化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容充分地了解綠色化學(xué)的思想理念,進而能夠有效提高學(xué)生的環(huán)境保護意識,這也是我國建設(shè)環(huán)境友好型社會的重要發(fā)展條件。
3.綠色化學(xué)思想在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透建議
3.1在化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中進行綠色化學(xué)的滲透
高中化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容不但包含基本化學(xué)教學(xué)的知識和理論,而且包含綠色化學(xué)的思想內(nèi)容。所以,高中化學(xué)教師在化學(xué)教學(xué)過程中,要針對化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中的綠色化學(xué)思想觀念進行充分展示,并且要把實際化學(xué)教學(xué)的知識理論和綠色化學(xué)的思想內(nèi)容有效結(jié)合,不斷將綠色化學(xué)的思想在高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中進行滲透。這樣在化學(xué)教學(xué)過程中,教師就能夠有效針對綠色化學(xué)的思想內(nèi)容對學(xué)生進行全面引導(dǎo)和教育。除此之外,教師還應(yīng)該針對化學(xué)教學(xué)中的具體內(nèi)容開展各種形式的綠色化學(xué)思想化學(xué)教學(xué)活動,有效促進學(xué)生在活動中充分了解綠色化學(xué)的思想理念。教師在化學(xué)教學(xué)過程中,對于涉及反應(yīng)污染物的時候,要逐漸引導(dǎo)學(xué)生進行環(huán)境清潔型反應(yīng)物質(zhì)的思考和討論,這樣就使得學(xué)生在思考和討論的過程中能夠?qū)G色化學(xué)的思想進行充分了解和滲透。
3.2在化學(xué)實驗中進行綠色化學(xué)思想的滲透
對于高中化學(xué)教學(xué)而言,不但包含重要的化學(xué)理論知識,而且包含眾多的化學(xué)實驗。高中化學(xué)教學(xué)的重要組成就是化學(xué)實驗,因此,要想使得綠色化學(xué)思想在高中化學(xué)教學(xué)中得到全面滲透,就要在高中化學(xué)實驗中滲透綠色化學(xué)思想。這就要求化學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生化學(xué)實驗的過程中結(jié)合綠色化學(xué)思想的主要內(nèi)容,不斷培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護意識。對于高中的化學(xué)實驗而言,實驗的設(shè)計方案與實驗的結(jié)果評價是主要的內(nèi)容,因此,教師應(yīng)該針對高中化學(xué)實驗的具體內(nèi)容,將綠色化學(xué)的思想融入到具體化學(xué)實驗的設(shè)計方案中,在保證化學(xué)實驗正常進行的前提下做到保護環(huán)境和節(jié)約資源。教師還可以通過對學(xué)生的積極引導(dǎo),逐步引導(dǎo)學(xué)生進行綠色化學(xué)思想的化學(xué)實驗方案的設(shè)計。通過讓學(xué)生自己親自動手完成融入綠色化學(xué)思想的實驗,有效提高了學(xué)生綠色化學(xué)的觀念意識,并且有效地加深學(xué)生對于綠色化學(xué)思想的理解。
3.3通過不同形式的教學(xué)方案實現(xiàn)綠色化學(xué)的有效滲透
對于高中化學(xué)教學(xué)而言,教學(xué)內(nèi)容知識相對較多并且相對復(fù)雜,因此要使得學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識進行有效掌握,化學(xué)教師就要針對學(xué)生的具體情況進行化學(xué)教學(xué)內(nèi)容制定。在此過程中,教師要針對不同形式的化學(xué)知識理論進行教學(xué)形式的不同設(shè)計,這樣就能夠有效提高學(xué)生對于化學(xué)知識學(xué)習(xí)的積極性,并且在不同形式的化學(xué)教學(xué)方案中,滲透綠色化學(xué)思想,這樣不但能給有效促進學(xué)生對于高中化學(xué)知識的掌握,而且能夠有效增強學(xué)生對于綠色化學(xué)思想的了解。教師在化學(xué)教學(xué)過程中,可以通過利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)手段增強化學(xué)教學(xué)形式和內(nèi)容的趣味性,并將綠色化學(xué)的思想觀念充分滲透。這樣不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識理論的興趣,而且在潛移默化中促進學(xué)生對綠色化學(xué)思想觀念的掌握。除此之外,教師還可以通過開展具體的實踐活動提高學(xué)生學(xué)習(xí)高中化學(xué)知識和理論的熱情,學(xué)生在具體的實踐活動中能夠充分掌握綠色化學(xué)的重要思想理念。
4.結(jié)語
綠色化學(xué)思想的出現(xiàn)受到了教師的廣泛關(guān)注,并且綠色化學(xué)在高中化學(xué)的教學(xué)領(lǐng)域中獲得了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用,只有將綠色化學(xué)的思想充分融入到高中化學(xué)教學(xué)中,才能夠使綠色化學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮重要作用。學(xué)生通過學(xué)習(xí)融入綠色化學(xué)思想的高中化學(xué)教學(xué)課程,能有效地提高環(huán)境保護意識。
參考文獻:
[1]王小東.綠色化學(xué)思想在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透[J].中學(xué)生導(dǎo)報(教研周刊),2012.
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關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);大學(xué)化學(xué);教學(xué)策略
一、了解綠色化學(xué),與時展相隨
綠色化學(xué)有著很廣的范圍,它涉及到了有機合成、催化反應(yīng)、生物化學(xué)等多種化學(xué)領(lǐng)域的實驗。綠色化學(xué)保證了從一開始的無污染到最后反應(yīng)完成后對環(huán)境也不會造成不良影響。目前,世界很多國家都在提倡“綠色化學(xué)”的理念。綠色化學(xué)在這個時代很有發(fā)展前景,這就更需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中充分學(xué)習(xí)綠色化學(xué)。
二、提出綠色化學(xué)理念,明白綠色化學(xué)重要性
當(dāng)今社會面臨著重大的問題就是環(huán)境污染問題,隨著科學(xué)技術(shù)的提高自己化學(xué)水平的飛速發(fā)展,許多企業(yè)以及工廠利用大量化學(xué)品生產(chǎn)各種產(chǎn)品,各種毒氣尾氣沒有經(jīng)過任何處理隨意排放,這給環(huán)境帶來了很大的負(fù)擔(dān),環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。國家也在努力進行環(huán)境問題的治理。老師要在日常的教學(xué)中給學(xué)生們滲透嚴(yán)峻的環(huán)境形勢,讓學(xué)生們知道環(huán)境污染問題迫在眉睫。所以,要讓學(xué)生們認(rèn)識到綠色化學(xué)在實際生活中的重要性。學(xué)生們要在日常的學(xué)習(xí)中充分認(rèn)識綠色化學(xué),盡量做到不浪費,無污染,不對環(huán)境有害。只有日常的學(xué)習(xí)中做好了,以后才會更加的注重綠色化學(xué)。
三、了解相關(guān)知識,應(yīng)對環(huán)境問題
在教學(xué)的過程中老師要適當(dāng)?shù)臐B透一些環(huán)境知識,明白了一些污染成因之后就能對環(huán)境污染有一定的認(rèn)識,綠色化學(xué)就能在日常學(xué)習(xí)中進行滲透,從而解決一些環(huán)境問題。例如,光化學(xué)煙霧的形成:光化學(xué)煙霧是由于大量的汽車排出的尾氣和工廠排放出污染物的碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化物(NOx)等污染環(huán)境的氣體在陽光(紫外光)照射下所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)從而生成二次污染物,污染環(huán)境的氣體和在化學(xué)反應(yīng)下生成的二次污染物進行混合(其中包括空氣中的膠質(zhì)和大量懸浮物)所形成的煙霧污染現(xiàn)象,它是一種由碳?xì)浠衔镌谧贤饩€作用下生成的有害淺藍(lán)色煙霧。光化學(xué)煙霧的流動性很強,它能隨著空氣流動好幾百公里,正因為光化學(xué)煙霧的這種特點,光化學(xué)煙霧也能深深的影響到遠(yuǎn)離城市的鄉(xiāng)村,使各種莊稼也收到不良影響。光化學(xué)煙霧一般在陽光強烈溫度較高的夏季特別常見,夏天陽光比較強烈,光化學(xué)反應(yīng)進行的較快,在高溫的催化下化學(xué)反應(yīng)不斷進行,生成的光化學(xué)煙霧越來越多,約在3-4h后達(dá)到最大值。光化學(xué)煙霧對于環(huán)境來說有著十分惡劣的影響,光化學(xué)煙霧不僅僅影響到了人和動物以及各種植物,還對建筑物有著很大的不良影響,光化學(xué)煙霧影響了建筑物,人們的能見度大大降低,給人們出行造成了一定的影響。多講解一些污染知識讓學(xué)生們認(rèn)識到環(huán)境污染問題就在我們身邊,我們在學(xué)習(xí)過程中要充分利用綠色化學(xué)理念來減輕對環(huán)境的污染。學(xué)生會對各種污染問題有一定的了解,學(xué)生們對環(huán)境問題有了更深刻的理解之后,就能更加理解綠色化學(xué)的重要意義。
四、進行實際講解,舉出具體實際
綠色化學(xué)在各種實驗中的應(yīng)用有很多,如微波實驗。微波實驗是在1970年的英國Harwell實驗室首次應(yīng)用的,此實驗中首次應(yīng)用微波爐處理了實驗過程中產(chǎn)生的核廢料,從此微波技術(shù)被廣泛應(yīng)用。有人發(fā)現(xiàn)在微波中進行的4-氰基酚鹽與苯甲基氯的反應(yīng)很快,它是普通的加熱回流反應(yīng)的240倍,這樣更加的節(jié)約資源。這一發(fā)現(xiàn)引起了人們對微波技術(shù)在化學(xué)合成應(yīng)用方面的興趣。經(jīng)過人們大量對于微波實驗的研究發(fā)現(xiàn),把微波技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)化合反應(yīng)中去會比一般的加熱反應(yīng)進行的更快,在整個實驗過程中微波技術(shù)節(jié)約了大量的能源,并且沒有造成任何環(huán)境的污染。在實際的生活生產(chǎn)中也有好多應(yīng)用到了綠色化學(xué)的理念,如孟山都公司的乙二醇胺催化項目,這項技術(shù)就是在生產(chǎn)中充分地應(yīng)用到了綠色化學(xué)的理念。該公司生產(chǎn)的諾恩朵普是一種廣泛使用的廣譜無選擇性除草劑,對環(huán)境沒有特別大的不良影響。在其中起關(guān)鍵作用的中間體由亞胺乙二酸鈉須用氨、甲醛、氫氰酸為原料合成。但是,這個合成路線有三個很嚴(yán)重缺點:氫氰酸劇毒;反應(yīng)過程中會釋放大量的熱量,在實驗過程中可能會產(chǎn)生實驗失控從而造成危險污染環(huán)境等。但是在技術(shù)人員的長期研究以及實驗后,孟山都公司研究出了可以將乙二醇胺用瑞尼銅催化脫氫來生成上面所說的中間反應(yīng)物,這樣一來減少了上述實驗中的一大部分缺點,二來回收率得到了大大提高,回收率能達(dá)到95%。讓同學(xué)們多了解一些有關(guān)綠色化學(xué)在生活中的應(yīng)用,同學(xué)們就能在一定程度上理解綠色化學(xué)的意義,讓學(xué)生們能在日常學(xué)習(xí)中應(yīng)用綠色化學(xué),讓綠色化學(xué)深入人心。
五、總結(jié)
綠色化學(xué)在整個化學(xué)領(lǐng)域中是十分重要的,學(xué)校應(yīng)該以正確的方式將綠色化學(xué)的觀念傳授給學(xué)生。當(dāng)今世界都在關(guān)注環(huán)境治理問題,綠色化學(xué)理念正好符合世界的發(fā)展。學(xué)校應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識,從而培養(yǎng)出適合學(xué)生順應(yīng)時代的發(fā)展。
參考文獻:
篇8
傳統(tǒng)化學(xué)工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強,通常是在污染物產(chǎn)生之后再另外做針對性處理,不僅增加了處理成本,且治標(biāo)不治本。比如傳統(tǒng)工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉(zhuǎn)化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學(xué)工藝的介入,可以直接在生產(chǎn)或排放階段就完成清潔使命,通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到預(yù)防、控制和消毒污染的目的。
化學(xué)原料是化學(xué)工程的源頭,原料決定了生產(chǎn)流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產(chǎn)帶來的各類化學(xué)污染,同時綠色工藝與化學(xué)工程的結(jié)合還可高效利用各類自然資源,實現(xiàn)深度開發(fā)利用,兼顧無污染、節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)方式必然會掀起一輪新的工業(yè)革命。綠色原料的典型開發(fā)應(yīng)用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦?shù)瓤杉庸こ蔀橥?、酸類與醇類化學(xué)品。
在化學(xué)反應(yīng)中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應(yīng)用的一個途徑。以石油化工為例,生產(chǎn)過程中烴類選擇性氧化反應(yīng)較為普遍,作為一種強方熱性反應(yīng),具有生成物不穩(wěn)定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應(yīng)中此反應(yīng)并非最佳選擇,生成物的不穩(wěn)定也不利于提取最終產(chǎn)物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節(jié)約資源,還能夠降低分離產(chǎn)品的難度提升純度,無疑實現(xiàn)了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學(xué)工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學(xué)反應(yīng)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中,催化劑對提升反應(yīng)速率效果顯著,所以目前化學(xué)工藝領(lǐng)域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發(fā)展方向不一,不僅有利于工業(yè)的發(fā)展,對于推動化學(xué)分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2。綠色化學(xué)工程工藝應(yīng)用
分析綠色化學(xué)工藝是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發(fā)也彰顯了當(dāng)前世界范圍內(nèi)節(jié)能減排的重要性。長達(dá)兩百余年的工業(yè)化路程,使得人類活動對自然資源環(huán)境的危害越來越大,尤其中國作為當(dāng)前世界最大的工業(yè)國,“三廢”問題十分突出,PM2。5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業(yè)作為與人們生存發(fā)展息息相關(guān)的企業(yè),石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產(chǎn)品為人們衣食住行服務(wù),生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當(dāng)前必須積極發(fā)展綠色化工工藝,以達(dá)到節(jié)能減排、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。就目前而言,節(jié)能減排的實現(xiàn)途徑主要以下幾種:研發(fā)新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術(shù)和工藝創(chuàng)新打造可循環(huán)綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈;發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟等。綠色化學(xué)工程與工藝作為節(jié)能減排目標(biāo)得以實現(xiàn)的重要保障,廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域,就目前來說,主要以三種表現(xiàn)為主,分別是清潔生產(chǎn)技術(shù)、生物技術(shù)的應(yīng)用及生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品。
綠色化學(xué)工程與工藝使用生物技術(shù)服務(wù)可再生能源的合成,像有機化合物原料的應(yīng)用經(jīng)歷了從動植物到石油煤炭的發(fā)展過程,現(xiàn)如今已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業(yè)酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學(xué)催化劑相比,具有反應(yīng)條件溫和、生成物優(yōu)良、污染少等優(yōu)勢,對于當(dāng)前化工領(lǐng)域而言,生物酶的利用和研發(fā)就成為了綠色化工的重要發(fā)展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環(huán)城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應(yīng)完全無副產(chǎn)物,對工業(yè)生產(chǎn)而言有多重積極意義。
除此之外,綠色化工工藝還廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品領(lǐng)域,生活中有眾多具體應(yīng)用實例。比如空調(diào)制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發(fā)展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品領(lǐng)域,綠色化工工藝所發(fā)揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發(fā)與應(yīng)用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經(jīng)濟環(huán)保,發(fā)展前景好,且制備生產(chǎn)對自然資源的消耗、對環(huán)境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應(yīng)用的優(yōu)越性。
篇9
關(guān)鍵詞:化工生產(chǎn);工藝流程;詳細(xì)分析
我國已經(jīng)逐漸的進入到小康社會,在經(jīng)濟迅速發(fā)展下,需要對化工生產(chǎn)行業(yè)更加的重視,化工市場的前景也十分的廣闊,現(xiàn)在社會的生產(chǎn)效率是極高的,在短時間內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)就有了突飛猛進的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展,產(chǎn)品更新的速度也在加快,在這樣的情況下,化工生產(chǎn)工藝流程就變得越來越重要。
1 原料的前期準(zhǔn)備工作
化工生產(chǎn)過程主要是以化學(xué)反應(yīng)為加工的核心,只有化學(xué)反應(yīng)是科學(xué)的,化工生產(chǎn)才能夠滿足化工行業(yè)的基本要求。在化學(xué)反應(yīng)之前,需要對相應(yīng)的原料進行處理,只有將化學(xué)反應(yīng)的原料準(zhǔn)備好,才能夠達(dá)到化學(xué)生產(chǎn)的基本條件。在化學(xué)生產(chǎn)的過程中,無論是產(chǎn)前、產(chǎn)中還是在產(chǎn)后,都要將材料中的雜質(zhì)處理好,正確的按照相關(guān)的工藝進行提純處理,這樣就能夠?qū)㈦s質(zhì)的數(shù)量最大限度的減少,從而提高參與化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量。有些化學(xué)反應(yīng)后會存在著很多的原料,這些參與的原料可以重新的作為下一輪化學(xué)反應(yīng)的原材料投入到化學(xué)生產(chǎn)中,還要對原材料進行充分的調(diào)整,在殘余的原材料下還可以加入其它的原材料,這樣產(chǎn)生多余的材料就能循環(huán)的再利用,不會出現(xiàn)浪費的現(xiàn)象。在化學(xué)反應(yīng)之前就對原材料進行基本的處理,這是化工生產(chǎn)之前需要做的準(zhǔn)備工作,將準(zhǔn)備工作做好就可以提高生產(chǎn)的效率。因此在化工生產(chǎn)的過程中,要想提高原材料的利用率,就要對原材料進行預(yù)處理,避免在化學(xué)反應(yīng)的過程中,出現(xiàn)反應(yīng)效率下降的情況。
2 化工生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)
在化工生產(chǎn)的過程中,化學(xué)反應(yīng)必須要根據(jù)反應(yīng)的特點和條件將化學(xué)反應(yīng)進行分類,可以分為不可逆反應(yīng)和可逆反應(yīng)、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)的差異對化學(xué)條件的要求也是不同的,在同一個化學(xué)反應(yīng)中,不同的化學(xué)反應(yīng)與環(huán)境和溫度有著關(guān)系,在反應(yīng)速度上也有著一定的差別?;瘜W(xué)反應(yīng)在發(fā)生的過程中,需要通過具體的反應(yīng)才能夠知道能否達(dá)到化工生產(chǎn)的基本要求,這也是化學(xué)研究的重點之一。不同的化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)的過程上也有著明顯的差異,因此在實際的生產(chǎn)中,需要根據(jù)具體的化學(xué)反應(yīng)進行調(diào)整,在反應(yīng)環(huán)境中添加適量的催化劑,這樣能夠幫助原材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),或者是使化學(xué)反應(yīng)更加的劇烈,面對這樣的化學(xué)實驗,就要使用比較安全的反應(yīng)器皿。在化學(xué)反應(yīng)的過程中,一定要將具體的化學(xué)流程充分的了解,科學(xué)的把握每一個流程,詳細(xì)的了解化學(xué)反應(yīng)的每一個步驟,使化學(xué)反應(yīng)可以達(dá)到最佳的反應(yīng)效果?,F(xiàn)在的化學(xué)反應(yīng)有很多,原材料在處理方式上也不同,因此會出現(xiàn)各種各樣的變化,除此之外,在化學(xué)工藝流程上也有著顯著的差異,盡管是同一種化學(xué)產(chǎn)品,在化學(xué)生產(chǎn)的過程中,對雜質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量也是不同的。
3 化工生產(chǎn)工藝流程的配置
在化學(xué)生產(chǎn)的過程中,工藝流程的配置是應(yīng)該重點關(guān)注的問題,也是整個化工生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),在產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中,按照產(chǎn)品的具體生活參需要,對各個單元操作和單元過程進行充分的了解,選擇正確的操作工具、組合方式和設(shè)備的使用順序,還要以圖解的形式表示出生產(chǎn)全貌的過程。包括工藝路線技術(shù)先進、生產(chǎn)操作安全可靠、經(jīng)濟指標(biāo)合理有利在滿足產(chǎn)品性能和規(guī)格的要求下,要采用先進的生產(chǎn)技術(shù)選用的工藝路線必須具備現(xiàn)代化生產(chǎn)條件,反映在生產(chǎn)過程中應(yīng)體現(xiàn)出物料損耗少、循環(huán)量小、能量消耗低,備投資少、生產(chǎn)能力大、生產(chǎn)效率高物料和能量利用充分、合理。
在配置流程時,要從四方面來把握:首先要盡量提高原料的轉(zhuǎn)化率和主反應(yīng)的選擇性采用先進的技術(shù)、合理的單元、有效的最適宜的工藝條件和高效的催化劑,再有就是要充分利用分離、回收等措施循環(huán)使用未反應(yīng)物料,以提高總轉(zhuǎn)化率反應(yīng),副產(chǎn)物也應(yīng)加工成副產(chǎn)品。第三,在流程配置中要對冷熱物流合理匹配,充分利用自身熱能和冷量減少外部供熱或供冷,以達(dá)到節(jié)能的目的;第四,要盡力構(gòu)筑物質(zhì)和能量的閉路循環(huán),盡力實現(xiàn)綠色生產(chǎn)過程;單元操作適宜,要根據(jù)單元反應(yīng)過程的需要,正確選擇適宜的單元操作,確定每一個單元操作中的流程方案及所需設(shè)備的型式,合理配置各項操作與設(shè)備的先后順序。同時還要考慮整個工藝流程的操作彈性和各個設(shè)備的利用率,并通過調(diào)查研究和生產(chǎn)實踐來確定操作彈性的適應(yīng)幅度,盡可能使各臺設(shè)備的生產(chǎn)能力相匹配,以免造成不必要的浪費。
4 生成產(chǎn)物的分離與提純
從原料開始,物料流經(jīng)一系列設(shè)備的加工,包括物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的加工,最后得到預(yù)期的產(chǎn)品。如果在加工過程中采用的加工方法或工藝路線出現(xiàn)混雜,就會造成產(chǎn)品中有著不同數(shù)量的雜質(zhì)與副產(chǎn)品使化工產(chǎn)品的質(zhì)量相應(yīng)下降,降低化工廠的利益。產(chǎn)物的分離與提純可以說是化工生產(chǎn)過程中的一大要點。再有副產(chǎn)品不一定就是沒用的雜質(zhì),也可以經(jīng)過加工變廢為寶,提高原料的利用率。生產(chǎn)過程可以通過綜合化、產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化管理使資源和能源得到充分合理的利用,將副產(chǎn)物和廢料轉(zhuǎn)化成有用產(chǎn)品,可以將副產(chǎn)物和廢料作為另外的化工原料經(jīng)過合理規(guī)劃在化工廠自身在建造過程中形成一條從基本原材料到能將材料完全利用的完整生產(chǎn)體系,實現(xiàn)真正的零排放生產(chǎn)流程,這樣對化工行業(yè)的發(fā)展是極為有利的,有利于化工行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,對生態(tài)環(huán)境也是極為有利的,在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的過程中,分離和提存是非常重要的兩個環(huán)節(jié),任何的化學(xué)生產(chǎn)中,涉及到分離和提純工藝都是極為復(fù)雜的,但是這一環(huán)節(jié)也是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié),在化學(xué)生產(chǎn)的過程中是極為關(guān)鍵的。
結(jié)束語
化工生產(chǎn)是一個復(fù)雜的流程,在其生產(chǎn)過程中不光能得到所需產(chǎn)品,可能得到許多副產(chǎn)品,所以在實際的生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)廠家要堅持走可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的道路,實現(xiàn)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的綜合化、產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)新技術(shù)、新工藝,同時也要盡可能的保證化工產(chǎn)品的綠色環(huán)保,能夠盡可能的將廢物充分利用,形成化工生產(chǎn)的零排放。運用先進的、有自身特色的化工生產(chǎn)工藝流程來為自身贏得更大的優(yōu)勢。
參考文獻
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篇10
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程;節(jié)能;綠色化學(xué);工程工藝
中圖分類號:TE08 文獻標(biāo)識碼: A
前言:進入21世紀(jì)以來,環(huán)境問題越來越嚴(yán)重,而且,隨著人口的繼續(xù)增加,能源的持續(xù)減少,不可再生資源已經(jīng)臨近枯竭,生活垃圾核工業(yè)污染物也在無情的破壞著生態(tài)環(huán)境,人與自然的矛盾就這樣不斷被激化。在化學(xué)生產(chǎn)過程中,通過不再使用有毒、有害的物質(zhì),不再產(chǎn)生以及處理廢物,生產(chǎn)無污染無傷害的目的正是綠色化學(xué)的設(shè)想。這雖然只是設(shè)想,但通過改進化學(xué)技術(shù)和方法,是可以達(dá)到減少有危害的化學(xué)產(chǎn)物的,綠色化學(xué)工程與工藝正是為了保證人類健康、生態(tài)環(huán)境,為促進化學(xué)工業(yè)節(jié)能目標(biāo)而實施的。
一、綠色化學(xué)工業(yè)的概念
總結(jié)我們前面所闡述的,我們可以把其定義為無污染化學(xué),所以在進行綠色化學(xué)工藝的過程中所產(chǎn)生的某種手段就是綠色化學(xué)工業(yè)技術(shù),利用其原理從根源對普通化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的破壞進行整治。就綠色化學(xué)的特點來說,有以下兩點,第一,綠色化學(xué)的本質(zhì)就在于適中保持人與自然的和諧相處,近幾年的快速發(fā)展而導(dǎo)致的環(huán)境破壞也就加速了綠色化學(xué)的快速發(fā)展;第二呢,綠色化學(xué)形成的結(jié)果是對環(huán)境友好的,綠色化學(xué)可以漸漸對付各種環(huán)境中產(chǎn)生的不利人類和自然發(fā)展
的因素。
但是究其根基,綠色化學(xué)是對環(huán)境的保護以及防范;而我們所說的環(huán)境化學(xué)就是對預(yù)防之后而無法達(dá)到效果的環(huán)境進行進一步的革新和處理,所以綠色化學(xué)和環(huán)境化學(xué)在起點和終點都是不一樣的。那么在其反應(yīng)過程中,對于有害物質(zhì)進行擯棄,就可以制止不利產(chǎn)物的生成,但是在當(dāng)前發(fā)展來看,這種想法只停留在表層,但是我們相信,通過科學(xué)家們的不斷努力,這種想法終究會實現(xiàn)的。
二、傳統(tǒng)化學(xué)與綠色化學(xué)的根本區(qū)別
化學(xué)可以理解為是研究從反應(yīng)物向其生成物轉(zhuǎn)化的的科學(xué)。傳統(tǒng)化學(xué)在一定程度上是以資源過渡消耗和環(huán)境嚴(yán)重污染為代價的先污染后治理的化學(xué)工藝,其導(dǎo)致的危害是資源不可再生和環(huán)境污染,嚴(yán)重地威脅著人類生存和可持續(xù)發(fā)展,如目前全世界每年產(chǎn)生的廢物達(dá)3-4 億噸;而綠色化學(xué)(也稱為環(huán)境友好化學(xué))是從源頭上防止環(huán)境污染的新興科學(xué)。雖然傳統(tǒng)的化學(xué)與綠色化學(xué)都為人類生活做出了巨大貢獻,但綠色化學(xué)的根本思想是運用高選擇性和原子經(jīng)濟性的反應(yīng),使用無毒無害的助劑、原料,生成環(huán)境友好的產(chǎn)品,而且經(jīng)濟合理,從而在節(jié)約資源的同時變廢為寶。
綠色化學(xué)是對傳統(tǒng)化學(xué)思維模式的革新和發(fā)展,也就是說,綠色化學(xué)可簡單地描述為在化工生產(chǎn)反應(yīng)過程中,改變了傳統(tǒng)化學(xué)的“先污染后治理”,是“從源頭上消除污染”,盡量不使用有毒有害物質(zhì),并減少或不生產(chǎn)廢棄物和有毒有害物質(zhì)。近年來的綠色化學(xué)發(fā)展,充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展之間的密切關(guān)系,
因此,綠色化學(xué)也被稱為“綠色與可持續(xù)化學(xué)”。
三、綠色化學(xué)應(yīng)遵循的基本原則
1、污染預(yù)防優(yōu)于末端治理污染;
2、盡可能的不用分離溶劑、試劑等輔助物質(zhì),若是不得已使用時,也應(yīng)該是無毒、無害的;
3、在采用生產(chǎn)方法中盡量不使用和不產(chǎn)生對人類健康和對環(huán)境有毒有害的物質(zhì);
4、合成方法應(yīng)具原子經(jīng)濟性(atom economy),原料分子中的原子更多或全部地進入最終的產(chǎn)品是原子經(jīng)濟性的核心目標(biāo)。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟性有兩個顯著有點:一是最大程度地利用了原材料,二是最大程度地減少排放廢棄物;
5、使用高選擇性的催化劑優(yōu)于化學(xué)計量試劑;
6、生產(chǎn)過程能耗應(yīng)最低且在溫和的壓力和溫度下進行;
7、設(shè)計具有高使用效益、低環(huán)境毒性的化學(xué)品;
8、在技術(shù)可行和經(jīng)濟合理的前提下,盡可能地使用可再生原料;
9、盡量減少或避免非必要的衍生反應(yīng)步驟(如使用物理化學(xué)過程、屏蔽基團、保護復(fù)原的臨時性變更等);
10、選擇參與化學(xué)過程的物質(zhì),盡量避免發(fā)生意外事故的風(fēng)險;
11、化學(xué)產(chǎn)品在使用完后應(yīng)能降解成可以進入自然生態(tài)循環(huán)無害的物質(zhì);
12、發(fā)展適時分析技術(shù)以監(jiān)控有害物質(zhì)的形成。
四、綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)
傳統(tǒng)的化學(xué)工程與工藝對有害污染物的處理很被動,有滯后性,并且達(dá)不到根除污染物的效果,不但治理成本高,而且治標(biāo)不治本。比如利用煙氣除塵、脫硫,雖然凈化了氣體,卻把污染物轉(zhuǎn)化成了廢渣廢水,不但沒有解決問題,反應(yīng)復(fù)雜了處理方式。綠色化學(xué)工程與工藝,以零排放、清潔生產(chǎn)為原則,從化學(xué)反應(yīng)著手,對污染進行有效的防止和控制。
1、采用綠色化學(xué)原料
化學(xué)生產(chǎn)原料是決定化學(xué)生產(chǎn)流程和工藝的主要因素,傳統(tǒng)化學(xué)工程采用的綠色原料大多為不可再生能源,選取這種化學(xué)材料,不僅增大了我國不可再生能源的消耗量,同時也增加了化學(xué)生產(chǎn)污染物質(zhì)的排放量,所以采用綠色化學(xué)原料是綠色化學(xué)工程重點研發(fā)項目,選用可再生、無污染的化學(xué)原料,如自然物質(zhì)、綠色化學(xué)物質(zhì)等。苞米桿、蘆葦、纖維植物等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物,這些物質(zhì)是典型的綠色化學(xué)原料,將其投入到化工生產(chǎn)中,可以轉(zhuǎn)化成醇、酮、酸類的化學(xué)品,在轉(zhuǎn)化過程中,這些化學(xué)原料只會產(chǎn)生氫氣,不會產(chǎn)生任何有毒、有害物質(zhì)。
2、采用高效高選擇性的反應(yīng)原料
對于化學(xué)工業(yè)來說,化學(xué)反應(yīng)是決定化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)成本和生產(chǎn)難度、充分利用化學(xué)資源等各方面的重要性因素??梢越档凸I(yè)生產(chǎn)的成本,而且能夠提高產(chǎn)物純度,減少無效反應(yīng)產(chǎn)物的排放,節(jié)約化學(xué)資源,在化學(xué)工業(yè)中,有機物的反應(yīng)復(fù)雜,研究機制不確定,所以選擇合適的反應(yīng)原料,不斷提高工業(yè)技術(shù)是對化學(xué)工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。
3、提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性
烴類選擇性氧化是一類具有強放熱性的反應(yīng),石油化工工業(yè)中時常發(fā)生這種反應(yīng),但是,它的生成物不穩(wěn)定,很容易被進一步氧化,生成H2O和CO2。在各類的催化反應(yīng)中,此反應(yīng)一般不會被選擇,因為有時生成物中還會存在同分異構(gòu)提,不利于得到最終產(chǎn)物,所以,為了簡化生產(chǎn),一般都會使用選擇性高的試劑。這樣不僅可以降低分離產(chǎn)品和純化產(chǎn)品的難度,還提高了反應(yīng)的選擇性,還能夠起到降低成本,節(jié)約資源,減少環(huán)境污染的作用。所以加強這一方面的研究會有很強的實用性,比如開發(fā)載氧能力強、選擇性好的新型催化劑,就可以應(yīng)對不同的烴類氧化反應(yīng)。
4、采用無毒無害的化學(xué)催化劑
近年來,化學(xué)反應(yīng)越來越多的應(yīng)用到了工業(yè)化的生產(chǎn)中,而催化劑對提高反應(yīng)速率有著明顯的效果,所以開發(fā)新型高效、無毒無害的催化劑以成為綠色化學(xué)工藝的發(fā)展方向之一。如今,相關(guān)部門都在研發(fā)新的烷基化固相催化劑,此外,分子篩催化劑也得到了很好的開發(fā)和應(yīng)用。
五、尋找高效綠色的化學(xué)催化劑對提升工業(yè)生產(chǎn)水平的作用
1、 污染治理
目前,化學(xué)工業(yè)有其是石油、化工、煤炭等重工業(yè)對環(huán)境造成重大污染,危害生存環(huán)境,破壞原有生態(tài)平衡,威脅人類生存。引起國際上廣泛關(guān)注,美國
1996年設(shè)立“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”表彰在綠色化學(xué)領(lǐng)域中做出貢獻的人。綠色化學(xué)的目標(biāo)就是從化學(xué)生產(chǎn)的源頭上實現(xiàn)環(huán)境治理,消除環(huán)境污染,綠色化學(xué)改變了傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)先污染后治理的模式,實現(xiàn)預(yù)防、監(jiān)測、零污染,預(yù)先環(huán)境治理,保護環(huán)境,資源可持續(xù)發(fā)展。
2、優(yōu)化資源
化學(xué)工業(yè)絕大多數(shù)工藝都是上個世紀(jì)開發(fā)的,受技術(shù)發(fā)展的限制,化工領(lǐng)域是勞動密集型產(chǎn)業(yè),高耗能、重污染、浪費原料、勞動力成本高,對大氣、水和土壤等環(huán)境排放高。使產(chǎn)品成本中附帶原料浪費、能源消耗、污染治理等成本。據(jù)統(tǒng)計,美國化工業(yè)1992年用于環(huán)保經(jīng)費達(dá)1150億美元,治理污染經(jīng)費達(dá)7000億美元,化學(xué)品銷售中資源節(jié)約和環(huán)境治理成本提升。綠色化學(xué)從約資源方面,提高使用效率,減少環(huán)境破壞,降低新產(chǎn)品經(jīng)濟成本,有利于倡導(dǎo)節(jié)約型社會。
3、節(jié)能減排
節(jié)能減排就是節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。世界各國都制定了相關(guān)計劃來實現(xiàn)這一目標(biāo),美國綠色化學(xué)目標(biāo):2020年將廢棄物減少40-50%,化學(xué)生產(chǎn)行業(yè)消耗原材料降低20-25%。日本制定新陽光計劃,在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域倡導(dǎo)綠色技術(shù),減少環(huán)境污染,發(fā)展減排新技術(shù)應(yīng)用。中國2006年提出降低能源消耗和對外石油依賴,希望2010年,單位GDP能耗比2005年降低兩成、主要污染物排放減少一成。2013年國家發(fā)改委表示,為確保今后節(jié)能減排目標(biāo)、推進綠色低碳發(fā)展,深入推進節(jié)能減排各項工作。綠色化學(xué)正是實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護重要工具。國家倡導(dǎo)在重點領(lǐng)域節(jié)能減排,推進企業(yè)節(jié)能低碳行動,開展綠色化工行動,加強環(huán)境治理,加大治理力度,引導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟,著力增強全民節(jié)能減排意識,實現(xiàn)共創(chuàng)和諧社會,建設(shè)美好家園。
4、化學(xué)工業(yè)中綠色化學(xué)的應(yīng)用
綠色化學(xué)的核心就是要利用化學(xué)原理從源頭消除污染,做到完全無公害無污染,因此它又被稱為清潔化學(xué),應(yīng)用范圍廣泛,它涉及有機合成、催化、生物化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科。工業(yè)中化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件一般都是高溫高壓,在反應(yīng)過程中,只有適宜的溫度和壓力才能使用現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的技術(shù),另外加上綠色化學(xué)的高效催化劑,這項工程才得以不斷發(fā)展。例如上文提到的低維材料碳納米管,催化裂解反應(yīng)中有很大的化學(xué)功效。
5、化學(xué)工業(yè)中綠色化學(xué)和現(xiàn)代生物結(jié)合的應(yīng)用。
講到了催化劑,這就涉及到另外的技術(shù)性學(xué)科生物技術(shù)。生物技術(shù)的就是高科技與高端專業(yè)知識結(jié)合的產(chǎn)物,學(xué)科內(nèi)又分為細(xì)胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化學(xué)產(chǎn)業(yè)中主要應(yīng)用于生物化學(xué)。在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中,選取有機的生物材料,主要是動植物的原料,另外也會采用他們經(jīng)過上千年演變的產(chǎn)物―地下的煤炭等。催化劑主要由人工催化劑和自然催化劑,分別由人工合成以及采用天然動植物的生物酶。這樣能夠滿足現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展的需要,同時也能切合可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)思想,節(jié)約能源,維持現(xiàn)在生態(tài)平衡的狀態(tài),推動化學(xué)工業(yè)發(fā)展。
六、結(jié)束語
綜上所述,可持續(xù)發(fā)展在當(dāng)今社會顯得越來越重要,因此化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中也要遵循這個指導(dǎo)性思想,采用選擇性高的原材料,節(jié)能減排,利用高新化學(xué)催化劑,最大程度的減少污染物排放,不斷增高有效產(chǎn)物純度,在資源有限的前提下,保護生態(tài)環(huán)境,維護現(xiàn)有的生態(tài)平衡。綠色化學(xué)在整個化學(xué)工業(yè)的發(fā)展中,有著實質(zhì)性的意義,高新技術(shù)性產(chǎn)物催化劑的使用能改變現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程,加速化學(xué)工業(yè)發(fā)展。
參考文獻:
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