如何在高職化學(xué)教學(xué)中融合綠色化學(xué)教育

燕來敏

【摘要】近年我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也給生態(tài)環(huán)境帶來了較大的壓力，工業(yè)，制造業(yè)等行業(yè)的發(fā)展過程中，產(chǎn)生了大量的污染。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出使得環(huán)保受到社會(huì)各界廣泛的關(guān)注，環(huán)保不僅是持續(xù)發(fā)展的需求，也是一種必然趨勢。在這一背景下，綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸運(yùn)用到化學(xué)教育之中。化學(xué)教學(xué)有其學(xué)科特點(diǎn)，需要實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)進(jìn)行輔助。在實(shí)驗(yàn)的過程中，化學(xué)反應(yīng)和部分試劑可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此，推行綠色化學(xué)教育，將環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念運(yùn)用到化學(xué)教育之中十分必要。本文簡要闡述了綠色化學(xué)的概念，并對(duì)藥學(xué)類高職院?；瘜W(xué)類課程教學(xué)中融合綠色化學(xué)教育的措施進(jìn)行了分析，旨在促進(jìn)教學(xué)和環(huán)保的統(tǒng)一。

【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué)教育 藥學(xué) 措施分析 化學(xué)教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）09-0168-02

一、引言

現(xiàn)階段，我國生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，環(huán)保問題亟待解決。社會(huì)各界也在積極進(jìn)行環(huán)境保護(hù)方面的研究，提出了綠色化學(xué)的理念，旨在從源頭對(duì)化學(xué)污染問題進(jìn)行控制。我國綠色化學(xué)技術(shù)發(fā)展尚不成熟，因此并未得到普及，綠色化學(xué)和教育的融合還處于摸索和嘗試階段。綠色化學(xué)的應(yīng)用在生態(tài)環(huán)境保護(hù)有重要的作用，因此在化學(xué)教學(xué)中需要引起足夠的重視。對(duì)于藥學(xué)類高職院校而言，化學(xué)類課程在課程教學(xué)中所占比例很大，將綠色化學(xué)理念應(yīng)用到化學(xué)類課程教育中，不但能降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染，還能將職業(yè)素養(yǎng)與職業(yè)精神融于化學(xué)教學(xué)中，提升化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量。多種化學(xué)類課程作為藥學(xué)類專業(yè)課程教學(xué)中的重要組成部分，也需要積極融入綠色化學(xué)教育。

二、綠色化學(xué)的概念

“原子經(jīng)濟(jì)性”是綠色化學(xué)的原則之一，它是一種環(huán)境友好理念。它主要指充分對(duì)化學(xué)反應(yīng)中原料和原子的利用，以提高原子的經(jīng)濟(jì)性，避免化學(xué)物質(zhì)的浪費(fèi)。在化學(xué)反應(yīng)開始和過程中對(duì)可能出現(xiàn)的污染進(jìn)行預(yù)防，通過以下幾個(gè)方面的途徑： （1） 采用無毒無害的原料和試劑；（2） 在無毒無害的反應(yīng)條件（溶劑、催化劑等） 下進(jìn)行； （3） 使化學(xué)反應(yīng)具有極高選擇性，極少的副產(chǎn)物。甚至達(dá)到“原子經(jīng)濟(jì)性”的程度，即在獲取新物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中充分利用每個(gè)原料原子，實(shí)現(xiàn)“零排放”等相應(yīng)措施減少污染物質(zhì)的產(chǎn)生，減少有害化學(xué)試劑等的使用，從源頭上對(duì)化學(xué)污染進(jìn)行控制，減少化學(xué)反應(yīng)對(duì)環(huán)境造成的污染。從整體來看，綠色化學(xué)主要對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的污染問題進(jìn)行控制，通過技術(shù)手段減少化學(xué)污染，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用。

三、綠色理念在藥物合成中的具體應(yīng)用

1.注重原子經(jīng)濟(jì)性的提高

在有機(jī)合成中應(yīng)用綠色化學(xué)的潔凈技術(shù)，即是綠色合成的重要任務(wù)。實(shí)現(xiàn)理想的合成，有兩個(gè)定量的指標(biāo)：其一是原子經(jīng)濟(jì)性；其二是E 指數(shù)（E指數(shù)為每生產(chǎn)1kg期望產(chǎn)品與同時(shí)產(chǎn)生的廢物質(zhì)量的比值）。原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)是綠色化學(xué)理念中的一個(gè)重點(diǎn)。以布洛芬的合成為例，在合成過程中提高原子經(jīng)濟(jì)性通過合成方法的對(duì)比進(jìn)行分析。傳統(tǒng)布洛芬合成方法下進(jìn)行反應(yīng)需要六步，最終產(chǎn)品中原子的利用率只有40.03%，合成步驟繁瑣，原料利用率低、耗能大，另外有大量無機(jī)鹽產(chǎn)生，成品的精制也很繁雜，生產(chǎn)成本高，污染較嚴(yán)重。利用新技術(shù)BHC法合成布洛芬，只需要三步反應(yīng)，其原子的利用率達(dá)到77. 44%，也就是說新方法可少產(chǎn)廢物37%。如果考慮副產(chǎn)物乙酸的回收，BHC法合成布洛芬工藝的原子有效利用率則高達(dá)99%，提升了原子經(jīng)濟(jì)性，還可對(duì)附加產(chǎn)物進(jìn)行回收利用，既節(jié)約了成本又降低了污染，是綠色化學(xué)理念應(yīng)用的具體體現(xiàn)。

2.重視環(huán)境污染的預(yù)防工作

等污染產(chǎn)生以后進(jìn)行治理，其效果遠(yuǎn)不及對(duì)污染的預(yù)防工作。同時(shí)，做好污染的預(yù)防工作，也可以降低污染治理的難度。對(duì)于藥物化學(xué)來說，在對(duì)藥物進(jìn)行合成時(shí)，所使用的化學(xué)原料和其他產(chǎn)物可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在進(jìn)行藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要積極引進(jìn)新的技術(shù)，減少有害物質(zhì)的排放和能源的消耗。例如，普萘洛爾，它是治療高血壓、心絞痛等的一種心血管系統(tǒng)藥物。對(duì)普萘洛爾的合成主要原料為環(huán)氧丙烷。利用傳統(tǒng)方式對(duì)環(huán)氧丙烷進(jìn)行合成反應(yīng)過程有兩步，原子經(jīng)濟(jì)性為31%，合成過程需要消耗較多石灰，產(chǎn)生CaCl2，并釋放出有毒氣體Cl2，不僅對(duì)設(shè)備造成腐蝕，還會(huì)造成環(huán)境的污染。通過技術(shù)的進(jìn)步，可以利用H2O2和鈦硅分子篩氧化形成環(huán)氧丙烷，該反應(yīng)較為溫和，產(chǎn)物為H2O，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，從源頭上實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染物的控制。

3.減少化學(xué)反應(yīng)過程有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生

在對(duì)藥物進(jìn)行合成的過程中，需要使用到各種溶劑，催化劑，反應(yīng)過程中有產(chǎn)物和副產(chǎn)物，需要對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。比如，化學(xué)反應(yīng)催化劑的選擇。傳統(tǒng)方式中常用的催化劑對(duì)人體和環(huán)境的危害較大。綠色化學(xué)倡導(dǎo)用酶催化劑和其他危害較小和效率較高的催化劑。例如乙酰水楊酸，它在解熱鎮(zhèn)痛中的應(yīng)用十分普遍，具有穩(wěn)定的市場。利用傳統(tǒng)方式合成乙酰水楊酸主要用H2SO4作為催化劑。但H2SO4的腐蝕性很強(qiáng)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，甚至引發(fā)泄漏。并且H2SO4回收難度較大啊，通常會(huì)隨廢水一同排放，對(duì)環(huán)境造成很大污染?；谶@一現(xiàn)狀，繼續(xù)研究新的催化劑?，F(xiàn)有研究中所提出的新催化劑有檸檬酸，Na2CO3，離子液體等。這些新型催化劑不會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，處理也較為容易，部分催化劑可以重復(fù)進(jìn)行利用。另外，還可以以苯妥英鈉這一抗癲癇藥物的合成為例，合成原料之一安息香的通常用到的催化劑為NaCN，其為劇毒性物質(zhì)。新技術(shù)手段用維生素B1進(jìn)行催化，無毒無害，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

四、高職化學(xué)教育中融合綠色化學(xué)教育的措施

1.理論教學(xué)和綠色化學(xué)的融合

首先，在課堂教學(xué)中需要融入綠色化學(xué)理念，在對(duì)化學(xué)學(xué)科基本知識(shí)進(jìn)行講解的過程中，結(jié)合綠色化學(xué)相關(guān)知識(shí)。比如，無機(jī)化學(xué)在對(duì)合成氨，H2SO4等的合成和化學(xué)反應(yīng)等知識(shí)的講解過程中，加入工業(yè)三廢產(chǎn)生和處理的內(nèi)容，并對(duì)學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的認(rèn)識(shí)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)和綠色化學(xué)的融合

化學(xué)實(shí)驗(yàn)和綠色化學(xué)理念的融合，主要有以下幾種具體方法：

（1）合理選用或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)所需儀器及實(shí)驗(yàn)裝置

為了減少實(shí)驗(yàn)過程中有害物質(zhì)的生成和排放，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)器械進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到降低污染的目的。對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)器械的改進(jìn)可以以密封性作為重點(diǎn)之一。在對(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要保證實(shí)驗(yàn)器械的密封性。例如有機(jī)化學(xué)中蒸餾乙醚的實(shí)驗(yàn)，可以使用帶有尾氣處理裝置的密封的接收裝置，減少在實(shí)驗(yàn)過程中揮發(fā)的氣體及尾氣的排放所造成的對(duì)環(huán)境的污染及潛在的危險(xiǎn)。因此，在實(shí)驗(yàn)的過程中，實(shí)驗(yàn)器械的改進(jìn)也可以促進(jìn)綠色化學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展。

（2）積極對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)化

大多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生一定的污染物質(zhì)。若沒有采取有效方法對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生污染物質(zhì)進(jìn)行處理，有害物質(zhì)積累會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大污染，因此，也需要對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行不斷優(yōu)化。比如Cu和濃硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，例如NO，NO2等。不但會(huì)對(duì)人體造成傷害，還會(huì)造成環(huán)境污染。針對(duì)此問題，可以通過實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)進(jìn)行彌補(bǔ)。比如向干凈針管中適量加入銅絲，并用NaOH溶液吸收產(chǎn)生的氣體。這種方法可以減少反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有害氣體，利于環(huán)境的保護(hù)。

（3）選擇污染較小物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

化學(xué)物質(zhì)的選擇是降低環(huán)境污染中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。化學(xué)物質(zhì)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的必需品。實(shí)驗(yàn)需要涉及到多種化學(xué)試劑，化學(xué)試劑種類各異，其成分不同，對(duì)環(huán)境的污染程度也會(huì)有很大差異。高職院校教師在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，需要在保證實(shí)驗(yàn)效果的基礎(chǔ)之上，盡可能選擇污染較小的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。既可以達(dá)到應(yīng)有的效果，又可以減少對(duì)環(huán)境的污染。比如，進(jìn)行電解質(zhì)的實(shí)驗(yàn)過程中，可以用HCl，NaOH等代替實(shí)驗(yàn)中環(huán)境污染較大的物質(zhì)。

（4）微量或半微量實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用

和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相比，微量或半微量實(shí)驗(yàn)具有多種優(yōu)勢。傳統(tǒng)化學(xué)使用通常需要大量化學(xué)試劑，化學(xué)試劑會(huì)揮發(fā)產(chǎn)生刺激氣味，部分試劑還會(huì)對(duì)人體造成傷害，這與綠色化學(xué)的理念是相違背的。在化學(xué)教學(xué)中貫徹落實(shí)綠色化學(xué)理念，可以采取微量或半微量實(shí)驗(yàn)的方法。其主要是指減少化學(xué)試劑等的使用劑量，從而減少反應(yīng)過程中化學(xué)物質(zhì)的排放，實(shí)現(xiàn)減少污染的目的。微量或半微量實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的刺激性物質(zhì)較少，不會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成威脅，在化學(xué)教學(xué)中有很好的應(yīng)用前景。

（5）實(shí)驗(yàn)中資源再生和循環(huán)使用

自然界的資源有限，為了避免化學(xué)試劑的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，因此實(shí)驗(yàn)中各種化學(xué)品能否回收、再生和循環(huán)使用也是綠色化學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。例如，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以先做萃取實(shí)驗(yàn)，用乙酸乙酯做萃取劑萃取水中的草酸后，把草酸的乙酸乙酯溶液回收起來，下次再做蒸餾實(shí)驗(yàn)，做蒸餾實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就可以蒸餾萃取所回收的草酸的乙酸乙酯溶液，把萃取劑乙酸乙酯提純出來進(jìn)一步回收后循環(huán)利用。這樣操作不斷節(jié)約了資源，也減少了污染。

3.實(shí)踐教學(xué)和綠色化學(xué)的融合

實(shí)踐教學(xué)是高職院校化學(xué)教學(xué)中必不可少的一部分。學(xué)生通過實(shí)踐活動(dòng)，可以對(duì)所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用。在實(shí)踐的過程中，學(xué)生可以自主對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作，培養(yǎng)思考和動(dòng)手的能力，也能此過程中積累經(jīng)驗(yàn)，鞏固所學(xué)習(xí)到的知識(shí)，加深理解和記憶。完善高職化學(xué)實(shí)踐教學(xué)，還可以通過組織學(xué)生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)的方式實(shí)現(xiàn)，例如與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作，讓學(xué)生到原料藥合成廠，化工廠等進(jìn)行參觀或?qū)嵙?xí)，通過深入現(xiàn)場使學(xué)生對(duì)工程三廢處理等實(shí)際過程進(jìn)行了解，在觀察的過程中學(xué)會(huì)獨(dú)立思考。教師還可以安排實(shí)踐任務(wù)，比如讓學(xué)生通過觀察提出工廠處理措施中的問題和改進(jìn)措施。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生積極進(jìn)行社會(huì)調(diào)查，對(duì)周邊環(huán)境污染現(xiàn)象，原因等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并提出相應(yīng)的解決措施。通過豐富的實(shí)踐方式培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，并將綠色化學(xué)教育的理念融入到實(shí)踐教學(xué)之中，實(shí)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)能力的提高，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

五、結(jié)束語

綠色化學(xué)教學(xué)理念在不斷更新和發(fā)展的過程中，這也要求高職學(xué)院教師時(shí)刻關(guān)注相關(guān)研究和技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，及時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法更新和完善，實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)和綠色化學(xué)教育的有機(jī)融合。在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等多個(gè)方面融入綠色化學(xué)理念。近年來，我國環(huán)境面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，綠色化學(xué)理念的應(yīng)用十分必要，這也要求高職院校提高教育水平，培養(yǎng)適合社會(huì)發(fā)展的新型人才。通過高職化學(xué)教學(xué)對(duì)綠色化學(xué)理念的引用，提高學(xué)生環(huán)保意識(shí)，使學(xué)生明確崗位職責(zé)，并認(rèn)識(shí)到當(dāng)前我國面臨的環(huán)境問題和可持續(xù)發(fā)展的重要性，在實(shí)踐過程中注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)，積極運(yùn)用綠色化學(xué)理念進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐?，F(xiàn)階段，我國綠色化學(xué)教育的發(fā)展處于初級(jí)階段，仍需深入研究和進(jìn)一步完善，才能更好地應(yīng)用到高職化學(xué)教學(xué)中，促進(jìn)教學(xué)的發(fā)展和環(huán)境的保護(hù)。

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