化學(xué)化工教育中的綠色可持續(xù)化學(xué)滲透教育研究

吳鵬

摘 要 隨著資源短缺和環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，綠色可持續(xù)化學(xué)理念逐漸受到關(guān)注。綠色化學(xué)構(gòu)建了化學(xué)化工教育的可持續(xù)發(fā)展框架，是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。分析綠色化學(xué)應(yīng)該遵循的原則、化學(xué)化工教育中開展綠色化學(xué)教育的必要性及教學(xué)中綠色可持續(xù)化學(xué)理念的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 綠色化學(xué)；可持續(xù)發(fā)展理念；化學(xué)化工教育

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）05-0046-02

1 引言

每次產(chǎn)業(yè)革命中，化學(xué)工業(yè)都扮演著十分重要的角色?；瘜W(xué)作為分子科學(xué)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，它對動植物和人類生存的物質(zhì)世界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。如果化學(xué)工業(yè)在世界上消失，那么現(xiàn)代的通信業(yè)、交通業(yè)、醫(yī)學(xué)等便不會存在。任何事物都有兩面性，化學(xué)工業(yè)在為人們生活帶來便利的同時(shí)，也對全面的環(huán)境問題產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響。而從反面來講，要解決這些環(huán)境生態(tài)問題，又離不開化學(xué)工業(yè)的支持，只有采取新的化學(xué)技術(shù)、開發(fā)新型的產(chǎn)品，才會提高環(huán)境質(zhì)量，緩解生態(tài)問題。比如，研究成功的固定C02技術(shù)，可以將C02轉(zhuǎn)化成具有使用價(jià)值的產(chǎn)品和可用能源。所以，為了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，專家學(xué)者提出綠色可持續(xù)化學(xué)理念。

綠色化學(xué)為可持續(xù)發(fā)展提供了一種重要的方法。20世紀(jì)，技術(shù)創(chuàng)新是發(fā)展化學(xué)工業(yè)的動力；進(jìn)入2l世紀(jì)，綠色化學(xué)可持續(xù)發(fā)展理念成為化學(xué)工業(yè)發(fā)展的新希望。在21世紀(jì)，只有遵循綠色化學(xué)可持續(xù)發(fā)展理念發(fā)展現(xiàn)代化的化學(xué)工業(yè)，化工產(chǎn)品才會在國際市場中占有一席之地。因此，在化學(xué)化工教育中要滲透綠色可持續(xù)化學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源、社會等要素的和諧發(fā)展。

2 綠色化學(xué)所遵循的原則

為了實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的預(yù)期目標(biāo)，在化學(xué)化工中需要遵循一定的原則。John C.Warner及Paul T.Anastas編寫的Green Chemistry： Theory and Practice一書中提出12條綠色化學(xué)原則，為綠色化學(xué)提供了評定標(biāo)準(zhǔn)，為化學(xué)家開發(fā)綠色化學(xué)產(chǎn)品提供了指導(dǎo)。

1）預(yù)防：最好預(yù)防產(chǎn)生化學(xué)廢物，減少產(chǎn)生后處理的麻煩。

2）原子經(jīng)濟(jì)性：最終生成的產(chǎn)物中最好包含所有反應(yīng)物，因此，在設(shè)計(jì)合成方法時(shí)要考慮將全部起始物質(zhì)嵌入至最終產(chǎn)物中。

3）設(shè)計(jì)較安全的化學(xué)物：設(shè)計(jì)化學(xué)品時(shí)，在達(dá)到預(yù)期效果的情況下，盡量降低它們的毒性。

4）有節(jié)能效益的設(shè)計(jì)：化學(xué)過程中應(yīng)盡量減少能量消耗，合成方法盡可能以外界壓力和溫度為導(dǎo)向。

5）低毒害化學(xué)合成：化學(xué)合成時(shí)，采用的原料和生成的化學(xué)產(chǎn)物盡量無毒或者是毒性較低。

6）使用的輔助劑和溶劑比較安全：盡量降低分離試劑和溶劑等的使用量，并且盡量使用無毒的化學(xué)試劑。

7）應(yīng)用可再生反應(yīng)物：只要滿足經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的要求，反應(yīng)物原料采取可再生資源，避免使用真正耗盡的原材料。

8）催化劑：使用高效催化劑，而不是靠提高反應(yīng)物配料比。

9）減少運(yùn)用衍生物：避免或者是減少不必要的衍生過程，因?yàn)檠苌^程可能會產(chǎn)生廢物，浪費(fèi)資源，影響環(huán)境。

10）及時(shí)分析，預(yù)防污染：進(jìn)一步研究開發(fā)分析方法，在有害物質(zhì)生成之前進(jìn)行控制。

11）設(shè)計(jì)可降解產(chǎn)物：化學(xué)產(chǎn)物應(yīng)設(shè)計(jì)成使用后可降解，生成的降解產(chǎn)物對環(huán)境無毒害。

12）安全化學(xué)，預(yù)防危險(xiǎn)：在化學(xué)過程中，考慮使用的物質(zhì)及物質(zhì)形態(tài)，提高安全性，降低化學(xué)事故發(fā)生概率。

3 在化學(xué)化工教育中滲透綠色可持續(xù)化學(xué)理念的必要性

高?；瘜W(xué)化工教育肩負(fù)著培養(yǎng)綠色化學(xué)開發(fā)人才的重要責(zé)任。只有學(xué)生充分理解和接受了綠色可持續(xù)化學(xué)理念，才能促進(jìn)綠色化學(xué)的發(fā)展，在今后的工作中充分貫徹實(shí)施綠色化學(xué)開發(fā)，降低能源損耗和對環(huán)境的破壞，促進(jìn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。在化學(xué)化工教育中，由于涉及很多產(chǎn)品生產(chǎn)途徑和過程安全等問題，只有內(nèi)容新穎，并和實(shí)際的化學(xué)工程緊密相聯(lián)，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以，化工教育要不斷進(jìn)行教學(xué)改革，豐富教學(xué)內(nèi)容。將綠色化學(xué)的最新理念和最新研究成果引入化工教育中，能夠補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)環(huán)保意識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。開展綠色可持續(xù)化學(xué)教育，能夠讓學(xué)生了解化學(xué)和社會的密切關(guān)系，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展理念，促進(jìn)我國資源友好型社會的建設(shè)。

4 教學(xué)中綠色可持續(xù)化學(xué)理念的培養(yǎng)

在化學(xué)基礎(chǔ)教育中，學(xué)生已經(jīng)對綠色化學(xué)有了初步的了解。高中化學(xué)課程建設(shè)目標(biāo)中已經(jīng)明確指出，要突出綠色化學(xué)思想，讓學(xué)生充分理解化學(xué)對于社會發(fā)展和科技進(jìn)步的重要作用；并且在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也明確提出“以綠色化學(xué)理念為指導(dǎo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，提高實(shí)驗(yàn)安全意識”“一定要以綠色化學(xué)為指導(dǎo)，提高環(huán)境保護(hù)意識”。在高校化學(xué)化工教育中，樹立綠色可持續(xù)化學(xué)理念是社會發(fā)展的必然趨勢。形成綠色可持續(xù)化學(xué)理念主要有以下途徑：

1）開設(shè)綠色化學(xué)選修課；

2）開展綠色可持續(xù)化學(xué)專題講座；

3）在教學(xué)中潛移默化地貫徹綠色可持續(xù)化學(xué)理念。

在教學(xué)中貫徹綠色可持續(xù)化學(xué)理念的措施主要有三方面：催化劑、化學(xué)反應(yīng)原料、溶劑。

1）催化劑的綠色化主要是指貫徹研究高效催化劑理念，提高原子利用率，避免產(chǎn)生副產(chǎn)物。

2）化學(xué)反應(yīng)原料的綠色化主要指采用無毒、無害和可再生資源作為原料。例如，學(xué)生知道95%以上有機(jī)化學(xué)反應(yīng)原料為石油，但是石油是不可再生資源，所以，目前有機(jī)化學(xué)合成研究的重點(diǎn)是怎樣利用再生物質(zhì)為原料，生產(chǎn)人類必需的化學(xué)品。

3）溶劑的綠色化就是設(shè)計(jì)或者是尋找無毒、對環(huán)境無害的綠色有機(jī)溶劑。目前，已經(jīng)設(shè)計(jì)的綠色溶劑有碳酸l，2-丙二醇酯、乳酸酯、N-甲基-2-吡咯酮（NMP）、雙丙酮醇。

此外，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中也能夠貫徹綠色可持續(xù)化學(xué)理念。比如以上述綠色化學(xué)原則為指導(dǎo)，和傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法相比，讓學(xué)生充分理解實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過程中包含的綠色可持續(xù)化學(xué)理念。例如：用環(huán)乙烯做原料乙二酸的綠色合成和重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了反應(yīng)原料的選擇、催化劑的高效催化作用、試劑的再利用等綠色化學(xué)理念；改進(jìn)后的1，2一二苯乙烯的綠色溴化應(yīng)用了安全溶劑和原子經(jīng)濟(jì)性等綠色化學(xué)理念。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化也是綠色化學(xué)中的一部分，節(jié)約環(huán)保，安全高效。我國已經(jīng)開展了20年的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，并取得一定的研究成果。但是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)也存在一定的問題，如效率較低、操作不規(guī)范、安全性較低。所以，在化學(xué)化工教育中既要采用微型化的實(shí)驗(yàn)，也要采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)，二者結(jié)合，貫徹綠色化學(xué)可持續(xù)理念。

除了上述方法措施，還可以通過其他措施構(gòu)建綠色可持續(xù)化工教育實(shí)驗(yàn)體系，比如在化工教育中實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)清潔化或者是開展化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)清潔化，主要是采取一些可行措施，盡量降低化工實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染程度；而化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)演示化工實(shí)驗(yàn)，不使用化工原料、無污染、無毒，這和綠色化學(xué)可持續(xù)思想一致。

5 結(jié)語

本文主要分析了化學(xué)化工教育中綠色可持續(xù)化學(xué)理念的滲透，通過分析可知，該理念是實(shí)現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。為了化學(xué)化工的可持續(xù)發(fā)展，一定要盡量采用可再生資源作為原料，降低生產(chǎn)過程中廢物的產(chǎn)生量，提高原子經(jīng)濟(jì)性，降低環(huán)境污染。因此，綠色可持續(xù)化學(xué)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。作為高?；瘜W(xué)化工教師，要將綠色化學(xué)知識自然、生動地滲透到化學(xué)教學(xué)中。

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