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關鍵詞:化學工程;綠色化工技術;工藝
經濟發展帶來的環境問題受到全世界人民的關注,各國的專家們都在尋找一條既可以發展經濟又不會對環境造成重大污染的道路。化學工程工藝中的綠色化工技術就是在這樣的形勢下產生發展而來的,綠色化工技術的重點在于綠色二字,其能夠充分溶解資源消耗時產生的環境污染問題,對人類的可持續發展有極大的幫助。因此對于這樣的綠色化工技術的開發與應用是非常有意義的。
1關于綠色化工技術
綠色化工技術的作用是減少化學工業生產的過程中無形的或有形的給環境造成的污染,通過技術的創新和改造完善化學工業的生產和運作方法。如此一來,化學技術中使用的化學原料以及化學工業生產過程中產生的廢棄物對環境的污染就會有所減少。而且在這一方法的應用下,化學工業在生產過程向空氣中排放的廢氣、向河流中排放的廢水中的有毒物質就會減少許多。另外綠色化工技術在一定程度上將資源的回收利用程度提高了,減少了資源的浪費,從而對環境問題的解決有極大的益處。
2化學工程工藝中綠色化工技術的開發要點
2.1選用合適的化學原料化學原料的性質決定了整個化學工業的生產運作?;瘜W原料是化學工業發展的基礎,而且是污染的來源,因此重視化學原料的選取是重中之重。從源頭上控制污染,是快速有效解決環境污染問題的方法。值得注意的是,研發的新型的化工原料盡管是綠色無污染的,但是不可能讓化學工業在生產過程中不產生絲毫環境污染的問題。從這一點無法避免的問題出發,現在的技術飛速發展,化學工業生產中已經著手研發更加清潔的原料,盡量選取那些沒有任何毒性或者是毒性較少的化學原料進行化學工業生產,逐漸降低化學藥劑的使用頻率,采用一些天然的植物或者是農作物作為無毒害性材料,是一個不錯的選擇。2.2選用綠色化學催化劑化學工業的生產過程中經常會用到化學催化劑加速化學反應完成整個化學生產,提高化學工業生產的效率。盡管可以帶來一定的經濟效益,為社會積累財富,但是很明顯這種財富不會長久,因為化學催化劑給環境造成的污染非常大。因此研發出毒性低的化學催化劑降低有毒物質的排放以及排放量,是當前化學工業生產的目標。縱觀現在的綠色化工技術行業,其關注點都在研發無毒化學催化劑上,爭取研發出的催化劑既可以加快化學反應又可以減少對環境的污染,努力朝著綠色化學催化劑的方向努力。依照現在的研發進度來看,烷基化固相催化劑這一種催化劑的研究成果較為可觀,實驗表明烷基化固相催化劑是沒有毒性的,對環境不會造成污染,可以推廣到化學生產工業中,有不錯的使用價值。但值得一提的是,烷基化固相催化劑這一類催化劑在研發過程中,研發人員要針對廢棄物的排放標準問題準備參考數據,盡量達到生產中產生的廢棄物也可以循環利用的效果,進而促進資源的利用率。2.3選擇性強化化學反應化學反應的選擇性也是綠色化工技術研發的重點,若是研發人員可以完善這一內容,化學生產過程中產生物的提取會更加高效,也會更加便捷。也就是說強化化學反應的選擇性不僅可以讓化學工業的環境污染降低,還可以降低化學工業所需成本,如此一來還節約了資源。例如在石油開發這一類化學工業中經常會選擇烴類選擇性氧化物,這一種氧化物會對環境造成嚴重的破壞,因為這種氧化物可以讓化學反應非常容易就出現明顯的氧化反應。由此可以知道,為了達到化學工業綠色生產的目的,減少環境污染,一定要選擇性強化化學反應。
3化學工程工藝中綠色化工技術的應用要點
3.1應用清潔生產技術清潔生產技術的應用范圍有冶金、淡化海水、處理垃圾還有發電等,一般情況下都不會產生毒害性。正因為這種獨特的優勢,在現代的化學工業中備受推崇。例如在海水淡化時,清潔生產技術可以將海水中鹽分分離,甚至可以分離海水中的其他物質,使海水成為人們的生活用水。3.2應用生物技術生物化工中常常應用生物技術,在實際生活中應用的比較廣泛的是生物技術中膜化學技術。生物技術一般是通過將可再生的資源有效地轉化成可以為生產生活利用的化學品。例如常見的酶成分,這樣一種催化劑在化學反應中有非常好的效果,而且最好的一點是不會給環境帶來無法消融的廢棄物。3.3應用環境友好型產品環境友好型產品強調的是不影響環境和人類的生產生活,杜絕污染強度大的產品的使用。比如增加使用那些綠色汽油、燃料、能源,降低化學工業生產給環境和人類帶來的危害,逐漸提高資源合理利用,增加效率。
4結束語
經過對化學工程工藝中綠色化工技術開發與應用的分析可以發現,這種技術可以減少對環境的污染破壞,提高資源再利用效率,以及提升資源溶解的程度,能推動整個行業的發展和進步。
參考文獻:
[1]井博勛.淺議綠色化工技術在化學工程工藝中的應用[J].天津化工,2015(3).
在我們以前普通的化學反應來看,對于反應后的副產物的處理是相當困難的,并且如果想處理,其治理成本是相當的高,所以以前那種普通的反應無法從根本上剔除化學工業中所帶來的一系列危害。而我們所提到的綠色化學工程,就從根本上解決了上述問題。
1.1選擇有益材料對于化學反應來說,最重要的還是選料的環節,它的好與壞直接影響著化學反應是否友好是否有益。有效的防范,以達到在過程以及結果的一種良性局面。
1.2采用高效高選擇性的反應原料對于化學工業來說,化學反應是決定化學工業生產過程中生產成本和生產難度、充分利用化學資源等各方面的重要性因素。可以降低工業生產的成本,而且能夠提高產物純度,減少無效反應產物的排放,節約化學資源,在化學工業中,有機物的反應復雜,研究機制不確定,所以選擇合適的反應原料,不斷提高工業技術是對化學工業的發展有著重要的意義。
1.3使用綠色無公害的反應催化劑催化劑作為化學反應中能改變反應速率的的物質,在化學工業中應用廣泛,綠色化學就是研究生產高效高質量的化學反應,不產生任何有害物質,無效產物可以做到循環利用,無公害。這項生產技術就是高度依賴化學反應過程中的催化劑,不斷創新,不斷推動綠色化學產業的發展,相關機構已經著手研究這些優良的催化劑.
2尋找高效綠色的化學催化劑對提升工業生產水平的作用
2.1化學工業中綠色化學的應用綠色化學的核心就是要利用化學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,應用范圍廣泛,它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科。工業中化學反應發生的條件一般都是高溫高壓,在反應過程中,只有適宜的溫度和壓力才能使用現代化學工業的技術,另外加上綠色化學的高效催化劑,這項工程才得以不斷發展。例如上文提到的低維材料碳納米管,催化裂解反應中有很大的化學功效。
2.2化學工業中綠色化學和現代生物結合的應用。講到了催化劑,這就涉及到另外的技術性學科生物技術。生物技術的就是高科技與高端專業知識結合的產物,學科內又分為細胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化學產業中主要應用于生物化學。在化學工業生產過程中,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過上千年演變的產物—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。這樣能夠滿足現代化學工業發展的需要,同時也能切合可持續發展的指導思想,節約能源,維持現在生態平衡的狀態,推動化學工業發展。
3結語
關鍵詞:綠色化學;工程工藝;化學工業節;應用
工業是國民經濟的基礎,隨著社會經濟的不斷快速發展,對于工業生產也提出了更高的要求。然而,當前我國工業發展面臨著資源價格飛漲,環境污染日益嚴峻的情況,這也使得全社會對于工業生產越來越關注。怎樣有效的處理好工業污染物,防止其對環境的二次污染,怎么有效的利用好數量龐大的生活廢品,是當前許多學者都在研究的問題。綠色化學工程是在社會迫切需要的情況下誕生的新型項目,這個項目的目標是:對日?;瘜W生產當中的一些資源浪費及環境污染進行有效的處理,從而使得化工污染得到有效緩解,化工生產過程中的資源浪費得到很大的改善。
一、綠色化學工業的概念
綠色化學又被稱為無污染化學,以此為理念而開發出的技術就是綠色化學工程技術,采用化學原理從根本上降低化學工業對環境造成的破壞?;I發展的基礎是綠色化學工程,它已成為了未來化學工業發展方向的重要研究目標之一,綠色化學具有以下兩種特性:首先,綠色化學的根本思想在于保護環境,使自然資源可持續發展,讓人與自然之間的關系和諧,人們對環境造成的破壞促使了對綠色化學的研究;其次,綠色化學是將環境改變的技術,發展下的綠色化學技術以逐漸可以應付各種環境下對自然的破壞。從根本上來說,綠色化學是預防環境污染;而環境化學則是對污染后的環境進行改善和治理。兩者之間是根本不一樣的,在最終目的上也是千差萬別的。
目前,對綠色化學進行研究的重要發現和實踐活動為綠色化工技術?;驹硎遣捎迷现械脑舆M行轉化,這就使化學工業在進行工作時不會產生污染物,達到對化學工業污染物的零排放。并且,在進行化學工業工作時,不使用任何具有危害性和毒性的原材料,這樣可以生產出對環境不造成破壞的產品。這種技術目前處于理論狀況,但是在眾多科研人員的努力探索下,還是可以逐漸實現此種設想的。
二、綠色化學工程與工藝的開發
在傳統化學的生產過程中,在有毒、有害物質的處理上存在較為嚴重的滯后性,因此導致化學工藝一直處于被動生產。應用這樣的化學工藝對污染物進行處理無法取得理想的效果,資源優化也無法得到有效實現?;瘜W工藝的應用不但導致化學生產污染物成本提高,還導致污染物處理效率嚴重下降。綠色化學工程的應用可有效彌補傳統化學工程中存在的缺陷,其通過對相關科學技術及先進方法的利用,對化工生產相關污染物進行除塵、脫硫等處理。綠色化學工程與工藝具體實施方法主要有以下幾種。
(一)采用綠色化學原料
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
(二)提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
(三)使用無毒無害催化原料
隨著化學工業發展速度的不斷加快,將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中,可有效加快反應速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前,我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制,化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率,降低能源消耗量,同時也可減少環境污染。
三、結論
化學工程與工藝的發展不僅影響著現代社會的發展,而且有助于環境友好型社會的構建。當前世界面臨著資源和能源的短缺,社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價,這就需要化學工程與化學工藝共同發展,滿足我國資源節約和環境保護的需要?;瘜W工程與工藝的行業領域需要積極配合國家提出的可持續發展戰略。轉變可持續發展的概念。重視化學工程與工藝發展的環保性,轉變傳統的化學工程與工藝,減少環境的污染,積極開發新能源,走環境友好型道路。
參考文獻
[1]艾寧,計偉榮,項斌,等.化學工程與工藝專業人才培養模式改革的探索與實踐[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
關鍵詞:化學工藝;綠色化工;技術應用要點
0引言
近年,社會公眾的環保意識逐步地提升,國家也大力地倡導在社會中發展綠色經濟,建立友好型的工藝技術。在這種背景下,綠色的化工技術就被研發出來,其中綠色技術更多的是指在傳統的化工產品生產期間,減少對外界環境的污染,降低資源的消耗,實現技術的可持續發展。
1綠色化工技術的重要性分析
化工企業在生產化工產品期間,應用綠色技術來避免生產過程給外界環境帶來的破壞和污染。盡量地去降低能耗,使用節能環保的材料,這樣才能夠使公司在激烈的化工市場中,獲得獨特的競爭優勢。從原材料運輸到工廠,然后再將原材料運輸到生產線上,在各作業環節加強控制,使化工產品的生產走向環保化。利用零污染、低耗能的技術,來減少污染物的排放,進而全面提高化工企業內部的制造技術水平。在印刷和藥物的生產領域中,都會應用一些綠色化工技術,此時該技術就為國內的化工行業指明了未來的發展方向。
2綠色化工技術在化學工程中的應用分析
2.1合理地選擇催化劑
在化工產品的生產領域中,使用大量的催化劑(如圖1所示)會顯著地提高化學反應的效率,進而加快化工產品生產的速度,可以明顯提高整個化工產品的經濟效益。因而,化工企業應該根據實際的化學反應狀況,以及根據生產出來的化工產品特性,來選擇催化劑。此外,還要避免化工產品所形成的副產物被隨意地丟棄、排放,而造成化工產品的副產物危害到外界的環境。此時,要重點去管控好催化劑的使用,應用一些無毒無害催化劑。在此基礎之上,還要加強對各廢棄物排放管控,應該結合實際的要求,來選擇催化劑材料,選擇毒性不大,而且危害程度較低的材料,才能夠保證化工產品的生產綠色化。
2.2應用沒有污染的化工原材料
科學地選擇化工材料是降低化工污染的一個有效的方法,通常情況下,社會公眾都會認為化學合成物大多都是化工原料,并且認為大多數的化合物都有毒性,會對人體產生較大危害。隨著近年國內科技技術的飛速發展,一些化工原料被研制出來,有些化工原料是從農作物和植物中提取出來,它可以替代化學的合成物,來充當化學產品的制劑。因而,選擇危害較小、綠色環保材料,從源頭上去抑制化工的污染。在生產期間,確?;瘜W制劑使用合規,避免使用那些毒害較大、污染較大的化學藥品。
2.3科學選擇化學反應
在化工產品生產期間,要求能夠使用一些高效的化學反應,才能夠提高化學反應效率。通常化學反應都會產生副產物,而對外界環境帶來污染破壞。此時,公司要綜合考量化學反應經濟性和環保性,來實現降低污染的目的,這也是當前綠色技術的一個重要組成和應用的目的。公司綜合考慮經濟成本、經濟效益和污染問題,應用合理的化學反應方法,來實現控制化工污染的目的。
3綠色化工技術的應用分析
3.1應用清潔的生產技術
化工企業應用比較清潔的技術,能夠有效地減少生產過程的污染,例如,通過一定的處理設備,來降低化工產品的粉塵、廢氣,對廢棄物進行回收利用,這樣會實現資源的高效使用,也能夠減少固體垃圾的產生。當這些化工的污染物進入到地下水和土壤中,會擴大污染的范圍。有些工廠內部有大量的懸浮顆粒物的粉塵,這些粉塵就會形成粉塵污染,空氣中的固體離子增多,當吸入到人體內部會直接導致心肺病的產生。因而,要科學地處置生產現場的粉塵和廢棄物,來實現環保生產的目的。
3.2應用生物技術
將新型生物技術運用到化學制品的制造中,例如可以運用基因工程技術、生物技術和細胞工程技術,利用生物體內部所產生的生物酶,來作為化學反應的催化劑。將生物化工的合成技術作為當前化工產品的一個主流技術,可以實現綠色生產的目的。生物技術中的膜技術是仿生學的一個重要技術組成,它也可以實現再生資源的循環利用,來形成化學品。綠色的生物技術需要從動植物內部提取相應的原料,例如,煤炭、石油等都是由生物經過數萬年的生物化學反應,而形成的能源原料。在當前的一些化學反應中,會使用生物酶作為催化劑,這種催化劑的催化效率顯著地要高于化學試劑的效率,這樣生物酶作為催化劑,可以實現環保生產、無污染生產的目的。并且化學的反應比較溫和,形成的副產物對外界環境危害較小。
3.3利用友好型的環保產品
在化工生產過程中,產生的污染物會直接影響到人們的日常生活。因而,在使用環保產品期間,要盡量地避免使用那些高污染的產品。汽車在行駛中可以燃燒生物柴油、生物汽油,這些生物材料的生產制造不會對外界產生較大的污染。同時,生物酒精汽油燃燒時對外界的環境破壞力度較小,有些化石燃料內部有大量的硫化物,在燃燒之后,會產生二氧化硫,會直接危害到大氣的平衡,以及會給國內的大氣帶來破壞。社會公眾平時會使用一些塑料的產品,塑料的包裝袋,這些塑料袋的使用會給人們的生活帶來便捷。當人們使用完了之后,就會將這些塑料袋隨意丟棄,塑料袋難以分解,分解時間會長達數百年,會給社會環境帶來極大的影響,也會形成大量的固體廢棄垃圾。因而,需要對現有的化工技術進行轉型升級,生產一些環保型的乙醇汽油,可降解分解的塑料,供為大眾使用。例如,化工產品生產單位將其經營的重心轉移到綠色產品生產上,大量的使用農作物植物,作為原料的提取材料。在生產期間,可以使用甘蔗來提取乙醇,作為稀有的原料物質。
3.4清潔生產技術的應用
當前國內的清潔生產技術已經被應用到金屬冶煉,海水淡化等各個行業中,應用的清潔技術生產的有害物質不多,而且清潔技術會直接將廢棄物排放控制在環保的要求標準內。在海水淡化工程中,應用環保清潔的方法,來在海水中去提純淡水。淡水是人們基本的生活用品,社會對于淡水需求量較大,然而國內淡水資源卻偏少,這是利用海水淡化技術,為人們提供豐富的淡水資源。在生產淡水期間,利用環保型的化學制劑,來提純淡水、蒸餾淡水,這種化學試劑的危害都較小。
3.5優化改善現有的化工工藝流程
在化工產品生產期間,企業要轉變現有的生產方式,改變過去僅僅依靠一個裝置給各個設備供熱的模式,可以給廠房的頂層安裝太陽能電池板,來利用太陽能為化工生產線提供電力來源。此時,化工產品的生產單位也可以購置余熱的收集裝置,利用該裝置,可以將生產線上的各類熱收集。然后,對這些能量進行轉化,進一步地轉化為電能,來為生產線進行循環的使用。
在生產化工產品期間,也可以利用電機驅動的方式,來作為生產線的電力來源。應用變頻的電動機,會降低電能消耗,有些電機在開機時浪費的能源較多,此時應用變頻電機控制電機中的頻率,來減少電力能源的浪費消耗,也能夠使整個生產線變得更加穩定。在生產環節中,會產生許多化工副產物,這些副產物對外界環境有一定的污染。但是通過將這些副產物的回收利用,可以提高公司的經濟效益。
[關鍵詞]環境;綠色化學;教學;教學方法
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)04-0044-02
綠色化學,也被稱為環境友好化學,清潔化學或無污染化學,主要是指在化學品的設計、制造和使用過程中,利用一系列的原則來減少、甚至消除有毒有害物質的使用或在過程中的生成的化學。綠色化學的核心是“原子經濟性”,基本原理是公認的十二原則。綠色化學是更高層次的環境友好化學,與環境保護不同,綠色化學不是被動地治理環境污染,而是主動地防止化學污染,是從物質產生的源頭控制廢物的產生,減少對環境的污染。所以綠色化學對環境保護及社會的可持續發展具有重要的指導意義, 這與現代化工工業發展趨勢相吻合。
一、綠色化學課程教學的意義
大學生是我國科學技術未來的生力軍,在大學課程中開設綠色化學課程,通過相關的教學活動培養大學生的環境保護意識,有利于從根本上防止污染,有利于實現社會可持續發展。作為化學教育工作者,我們有責任和義務將綠色化學及相關知識引入高等教育知識體系中,并系統傳授給學生。
隨著對綠色化學科學研究的不斷深入,綠色化學的思想和觀念逐步為人們接受,并被引入高校教W活動中,很多高校都開設了綠色化學課程。綠色化學作為一門新的課程,具有涉及知識面廣、綜合性強的特點。與化學其他課程不同,綠色化學沒有完善的知識體系和教學大綱,因此如何結合時代特點和專業知識,為大學生講授綠色化學課程,是任課教師在教學過程中面臨的主要問題。作者從2009年開始在江蘇師范大學為環境工程專業學生講授綠色化學課程,在教學過程中積累了一些經驗,進行了一些有益的嘗試。
二、綠色化學課程教學方法的探索
針對綠色化學的課程特點,我們對其教學方法進行了以下探索。
(一)精選教學內容 啟發學生的興趣
綠色化學是一門新興的學科,發展很快,但沒有較為成熟的教材,需要教師根據教學目標選取教學內容。這也為教師提供了一定的自由空間,教師可以結合自己的科研方向和學術思想、提供最新的學術動態。另一方面,綠色化學課程的教學內容與有機化學聯系緊密,涉及很多有機合成反應的方法和條件,如果只進行抽象的講解,學生容易感到枯燥乏味。因此在教學過程中,應適時地結合實際生活,用生動的實例充實課堂教學,展現綠色化學在現代生活中的重要作用,進而激發學生對這門課程的學習興趣。例如,介紹“白色污染”及解決措施,這樣學生就會對綠色化學有更加充分的了解,也能夠加深學生對綠色化學在日常生活中的實用性和重要性的認識。
綠色化學是一門交叉學科,發展速度很快,而且涉及很多化學相關領域, 因此我們在滿足教學基本要求的前提下, 采用靈活多樣的教學形式,并經常對教學內容進行更新。比如在課堂教學中,根據學生的接受情況,將一些相關的具有應用價值的最新研究成果添加到教學內容中。另外,也可以利用學校的網絡數據庫資源來提供關于綠色化學的最新科研成果的鏈接,以便學生隨時閱覽、學習,讓學生了解綠色化學的研究動態及最新進展,提高學生對該門課程的學習興趣,增強他們對新問題的求知欲望,使學生獲取更多的知識。
(二)多種教學方法結合使用,啟發學生思考
傳統的課堂教學主要是“講解―接受型”教學模式,教師是教學信息的主動發出者,學生則是被動地接受知識,這種教學中師生的互動交流少,教學氣氛沉悶,也阻礙了學生主動學習的積極性和創新能力的培養。相比之下,研究性教學是深受廣大師生歡迎的教學方式,可以將課程的內容轉變成生活、生產或科學中的實際問題,以學生為中心,在教師的引導下按照科學研究的模式來分析、解決這些問題,最終達到學生獲取知識、提高能力的一種教學過程。
在研究性課堂教學中,教師作為指導者,在設定的問題情境中要引導學生主動思考問題, 幫助學生找到解決問題的辦法,這種教學方式有助于培養學生的創新意識。如在講授綠色溶劑技術這個章節時,我們讓學生在課前查閱相關的文獻資料,了解有關的科學前沿內容。在該章節的課堂教學過程中, 可以將這節課的10~15 分鐘左右的時間留給學生介紹自己的學習體會,以及對綠色溶劑技術的理解,分組進行討論,以提高他們的學習主動性,強化學生的科學思維方式。這種自主學習可以讓學生體會到學習的樂趣,同時也鍛煉了學生文獻查閱和使用網絡資源的能力。課堂教學和學生自主學習的有機結合可以有效地提高教學效果,有利于培養創新性人才。
作為一門專業課,綠色化學每節課要傳遞的信息量非常大,多媒體教學技術的運用大大提高了綠色化學課程的學習效率。但是,多媒體教學的缺點是容易導致學生一直處于抄筆記的狀態,沒有時間去消化和思考教師講授內容,不能和教師互動,只能被動接受課堂內容。所以要改善教學效果,就應該結合本課程的特點以及學生的實際情況,合理地使用多媒體教學手段,注意不同教學手段間的配合使用。
課堂教學是學生學習綠色化學的主要場所,但豐富多彩和形式多樣的課外活動是對課堂教學的良好補充,將二者有效結合起來,能夠起到事半功倍的效果。為全面提高學生的綠色化學素質,我們一方面組織學生到學校的實習基地,有合作的化工廠或制藥公司參觀調查并進行交流。另一方面,通過課外實驗教學來配合課堂教學進行綠色化學教育,讓學生在具體的實驗過程中進一步強化綠色化學觀念,如在環境工程專業學生的研究設計性實驗中分別采用有機溶劑和離子液體為反應介質合成一些有機化合物,讓學生對兩種合成方法進行比較。這樣不僅能鍛煉學生的動手能力,而且能使他們用理論聯系實際,真正感受到環境污染帶來的危害性,增加他們迫切保護環境的積極性。另外在畢業設計和課程設計中有意識按綠色化學要求進行,開展專題講座,環保展覽宣傳等,讓綠色化學融入人才培養全過程,增強學生的環保意識。
(三)建立合理的考核機制,注意與學生的互動和反饋
在教學過程中,我們發現一些學生上課聽講不認真,主動學習積極性低,部分學生為了獲得更高的平時成績,抄襲別人的作業。因此,提高學生的學習興趣,優化考核體系顯得尤為重要。
綠色化學課程的最終成績包括課程論文成績和平時成績兩部分。在每學期的授課中,我們通常在完成課堂教學任務前給出課程論文的具體要求,要求學生根據綠色化學課程的學習內容,結合課程論文的具體要求,查找和閱讀有關的文獻,綜合運用所學知識,整理和撰寫課程論文??紤]到學生的實際情況,在這個環節通常也會給出一些相關指導,如每個數據庫的使用教程和視頻等,課程論文的完成很好地培養了學生檢索文獻、閱讀文獻、分析問題和解決問題的能力,也為環境工程專業學生的畢業論文設計打下了良好的基礎。
綠色化學的平時成績一般由出勤率,作業和課堂表現構成。不同于其他化學類課程的考核方式,在綠色化學課程的考核中,我們將學生在課堂教學中的表現以及課后心得體會也計入平時成績。如在某些章節的課堂教學前,對學生進行分組,給每組學生布置一些題目,課堂教學中,每組可派出代表對相關問題給出解答,組與組之間可以互相提問。學生通過這個環節的學習可以更好地了解相關教學內容的背景知識,更深刻地掌握教學知識點。教師根據每組學生的表現進行打分,并將這部分成績計入平時成績中。課程結束后,每個參與的學生都要總結該課程的學習心得體會,對課程進行簡單的評價并給出自己的意見和建議,這部分內容也作為平時成績的一部分。以上教學活動的開展,一方面可以提高學生的學習積極性,另一方面學生給出的意見和建議可以督促任課教師改進教學方法,提高教學水平。在這門課程中,部分評價意見如下:1.綠色化學這門課跟我們的生活關系密切,感覺很有用;2.課堂上老師舉的例子很生動,學到了很多東西,擴展了知識面;3.通過準備課程論文,感覺自己查閱文獻的能力提高了;4.喜歡老師的講課,內容吸引人,但是有部分反應有機化學里沒學過,能否多講一些。
總的來看,學生對這門課程的關注程度高,總體滿意程度也比較高。
三、結語
綠色化學是一門面向21 世o的高層次化學,它體現了化學、科學技術、社會之間的相互影響和聯系。在綠色化學教學中,教師采用研究性教學的方式,能幫助學生獲得相關的知識、技能和能力,有助于學生培養創造性思維,從而更好地理解人與自然、人與社會、人與人之間的相互依存關系, 激發其社會責任感。
[ 參 考 文 獻 ]
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【關鍵詞】綠色化工工程;化工工業;節能;促進作用
引言:對于化工來說,其是促進社會和物質文明發展的關鍵,并且為人類做出了非常大的貢獻。與此同時,環境污染問題也日益嚴重,這樣就需要采取相應的措施進行解決。而綠色化學工程與工藝是利用科學有效的方法和材料等進行處理,不僅大大提升了生產的利用效率,還很好的解決了存在的污染問題,因此,其對化工節能就有很大的促進意義。
1.綠色化學工程與工藝概述
1.1 綠色化學工程與工藝的重要性
目前很多我們生活中需要用到的物品都有賴化工生產流程,傳統的化學工程與工藝中往往對于綠色化學不重視,生產過程中只是注重結果,短期內或許能收獲相應的產品及利益,但從長遠來看,很多化工生產工藝流程在生產過程中對環境造成很多污染,有的污染對環境的破壞是不可逆的,后果可想而知。隨著人們環保意識的加強,近年來綠色化學工程與工藝越來越被人們提倡,這樣的方式采用一種更科學更自然的方式實現化工生產,仍然能通過有效途徑得到最后的目標產品,但大大降低了生產工藝對于環境的污染與破壞,同時很好的促進了化學工藝的節能,也實現了可持續發展的要義。
1.2 綠色化學工程與工藝的基本原則
綠色化學化工在世界范圍內的原則相對一體,主要涵蓋下列幾方面。(1)在反應過程的源頭上減少甚至根除廢棄物的產生,而不是在廢棄物產生之后再對其進行凈化處理。(2)產品進行設計時,盡量做到原料利用率最大化。(3)產品進行分析時,在考慮生產效率的同時使原料和產品的毒性降低。(4)對于析出劑和溶劑等輔助物,盡量少用或選擇使用無害產品。(5)減少生產過程中能量的損耗及其對環境的影響。(6)除了考慮經濟和技術的因素,生產原料盡量選擇可回收的加工原料。(7)盡量避免生產過程中產生不必要的化學衍生物。
2.化工企業節能減排的措施
通常情況下,大型化工企業在生產過程中往往會消耗大量的煤炭、石油和一些化工原材料,最終排放出大量的“三廢”,也只有通過不斷循環市場經濟,才能夠促進化工企業在國內市場的發展,并取得一定的市場優勢。而目前化工企業應該在節能環保的基礎上促進經濟發展,其方法主要有以下幾點:(1)加大化工污染這方面的技術、資金投入力度,對污染問題進行全面的控制。(2)針對化工生產項目使用先進的節能減排生產工藝,控制好化工原料,進而從源頭上對污染問題進行防控。(3)創建綠色的化工生產鏈條,實現節能減排技術集中化處理。(4)全面提高企業職工的綠色減排意識,從自身出發做好環境保護工作。
3.綠色化學工程與工藝的合理開發
3.1 綠色化學原料的合理運用
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
3.2 提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高[2]。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
3.3 使用無毒無害催化原料
從目前的現狀來看,伴隨著化工行業的不斷發展,合理運用化學反應成為了化工行業健康穩定發展的關鍵,而在進行化學反應的時候,催化劑的使用是非常關鍵的,既可以對反應速度進行加快,也可以對反應時間進行縮短,那么在進行化工生產中,要想確保綠色化工工程和工藝得到快速的發展,就要使用沒有毒害的催化原材料。同時現在我國有關部門對催化原材料的選擇和應用已經給予了高度重視,并且催化劑的開發、研究和制作在不斷增多,從而就促使在進行化學反應的時候,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反應的效率,對能源消耗含量進行降低,也能夠很大程度減少環境的污染。
4.綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用
加強對綠色化學工程與工藝的研究是化學工程的一次全新探索與實踐創新,綠色化學工程工藝研究能夠將廢棄物的科滋控制在合理的范圍之內,實現化學工程的規劃化發展,與此同時也可以改善人民群眾生活環境,對構建環境友好型社會具有重要的現實意義。
4.1 清潔生產技術的合理應用
清潔生產技術的合理應用具有超高的價值,對化學原料進行無公害化的處理,以期最終達到合格生產的目的。清潔生產技術的使用可促使原料等到有效的利用,提升原料的使用效率,清潔生產技術最為常見技術例如脫硫技術等,化學生產加工不可避免將會產生一定廢氣,為了進一步降低廢氣對于空氣質量的污染,就需要進行脫硫處理。此外,除了清潔生產技術的研發外,當前自然發電技術也被賦予了更多的重視,在環境污染日趨惡劣下,自然發電技術受到的關注,利用風能等自然資源發電,可在生物工程中降低污染,并提高環境質量,以期實現資源有效利用。
4.2 生物技術的有機結合
在可持m發展理念推進下,生物技術也不斷得以升級,生物技術也可理解成為生物工程,其中包括生物化工以及仿生學兩部分。生物技術利用生物科技進行生產與加工,如常見的生物酶技術,生物酶是一種具有催化作用的有機物,該種有機物可具有超高應用價值,加之其污染系數較小,故此被廣泛的應用到各領域之中。例如紡織領域,通過氧化還原酶的作用促使衣物處于仿舊狀態等。生物技術的使用符合綠色化學工程工藝的要求,因此將生物技術與綠色化學工程工藝相互結合,可進一步的深人落實化學工程節能理念,并改變傳統化學生產工藝模式,共同打造綠色環保社會。
4.3 環境友好型產品的加工生產
綠色化學工程與工藝的主要發展目的之一即為為社會生產處環境友好型產品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產品。通過綠色化學工程可以生產出與社會、自然環境發展相符合的友好型產品。綠色化學工程生產的出現在很大程度上起到了保護環境的作用。在社會生產、生活中,人們的購買的產品均為綠色產品,不僅有效保證了人們身體健康,同時也可促進社會健康、和諧發展。因此,在化工生產過程中,如能夠促進綠色化學工程與工藝對的優勢得到充分發揮,可有效降低生態環境的染污,促進國家自然環境和社會經濟得到可持續發展,對國家的長遠發展及社會的進步具有重要意義。
結語
通過上文對綠色化學工程和工藝技術進行系統分析可知,綠色化學工程對促進化學工業節能發展起到了重要助推作用,是實現化學工業節能減排發展目標的重要手段?,F階段,開發和應用綠色化學工藝,已成為現代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是建設環境友好型社會,實現可持續發展的關鍵。
參考文獻
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前言
進入21世紀,人類正面臨著越來越嚴重的環境危機,最突出的是人口劇增、能源日漸減少、資源瀕臨枯竭、生活廢棄物和工農業污染物正迅速惡化生態環境,使得人與自然的矛盾不斷激化。
綠色化學的設想是在化學生產過程中,不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,不再處理廢物。相應的,綠色化學工程與工藝是通過改進化學的技術和方法,減少甚至完全消除對人類健康、生態環境有危害作用的化工產物,同時促進化學工業節能目標的實現。
一、綠色化學工程與工藝的開發
我國傳統的化學工程與工藝對有害污染物是滯后的被動治理,即不能根除污,并且成本很高,治標不治本。如利用煙氣除塵、脫硫,雖然達到了凈化氣體的目的,但是污染物卻轉移為廢渣、廢水。綠色化學工程與工藝的開發,則本著零排放、清潔生產的原則,從化學反應的始端著手,進而有效防止和控制污染的產生。
1.選擇、采用無毒害化學原料
原料的選擇生產化學品的源頭,同時,還決定著不同的化學生產流程和工藝。綠色化學工程與工藝的開發首要目標是不使用有毒有害的原料。為了從源頭上防止化學污染,綠色化學工程與工藝開發的原則是盡量選用可再生的自然物質作原料,如野生植物、農作物等生物質。將諸如蘆葦、木屑、樹枝等野生纖維植物以及諸如蔗渣、麥秸、稻草等農副產品的廢棄物作為原料加工為糠醛以及醇、酮、酸類化學品,用生物質氣化產生氫氣等,都是綠色原料應用的典型例子。
2.提高化學反應的選擇性
烴類選擇性氧化是一類具有強放熱性的反應,石油化工中經常會有這種反應,其目的產物不穩定,容易進一步氧化成H2O和CO2.在各類的催化反應中,此反應的選擇性最低,有時有些產品還具有異構體形式,為了得到更多的終產物,需要使用那些選擇性高的試劑。為了降低分離產品和純化產品的難度,需要提高反應的選擇性,這樣可以降低成本,節約資源,減少環境污染。在這一方面已經有不少的科研成果,比如開發載氧能力強、選擇性好的新型催化劑,來應對不同的烴類氧化反應。
3.采用無毒無害的化學催化劑
目前,約 90 %以上的化學反應要實現工業化生產必須采用,催化劑提高其反應速率。開發新型高效、無毒無害的催化劑是綠色化學工藝的方向之一。國內外都在研發新的烷基化固相催化劑。另外,分子篩催化劑也得到了很好的開發和應用。
二、綠色化學工程與工藝在化學工業節能中的應用
綠色化學工程與工藝開始與使用,很大程度上促進了化學工業節能的實現。具體來講,目前在國內主要有以下幾方面的應用。
1.清潔生產技術的應用
清潔生產技術也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術,比如先進的脫硝和脫硫技術;城市垃圾的無害化處理技術;生活垃圾制沼氣技術;高效清潔的煤氣化技術;利用風能、太陽能等自然能發電技術等等,這些都利用了清潔生產的技術。清潔生產技術包括的范圍很廣,主要有以下幾種技術:生物工程技術,這其中有細胞工程、酶工程、基因工程等等;輻射加工技術,如離子束、射線和中子束等在常溫常壓下就可以引起一些需要在高溫高壓下才能進行的反應;綠色催化技術,這里有多種催化劑,比如分子篩催化劑、相轉移催化劑等;超臨界流體技術,這里有超臨界H2O和超臨界 CO2,都能阻燃并且無毒。清潔生產技術具有許多優點,其產品清潔無毒,不管是對環境還是對人體都是安全的。
2. 結合生物技術的應用
生物技術領域包括有細胞、基因、微生物和酶等的技術范疇。它在化工領域的應用主要包括兩個方面,化學仿生學和生物化工。生物酶在生物體內作為一種催化劑具有高效性和專一性,廣泛參與到生物合成的各個過程。而在化學仿生學中主要是膜化學這一領域使用到生物技術。
綠色化學工程與工藝部分采用了生物技術,使可再生資源合成化學品。早期的有機化合物原料多數直接來源于動植物,之后才發展到利用石油和煤炭作為原料。在綠色化學工程與工藝中,催化劑一般用的都是自然界中存在的酶或者是工業酶。酶與一般的化學催化劑相比,具有無污染、反應條件溫和產物性質優良等優點。比如制備丙烯酰胺,使用的是丙烯腈,換用酶催化后,能耗大幅度降低,反應完全且無副產物。
3.生產環境友好型產品
發展綠色化學工程與工藝,其目的是生產出環境友好型產品。在生活中有許多實例,比如尋找替代品來替代氟利昂,這樣可以保護大氣的臭氧層;使用可降解的塑料制品;無磷洗衣粉、清潔汽油等等。因為傳統汽油柴油給大氣帶來了嚴重污染,近年來國內外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他無污染燃料,大大減少汽車尾氣造成的污染。又如在山東推行的用二甲醚來做汽車用的燃料,二甲醚既經濟又環保,這具有很好的發展前景。巴西在生物能源的開發上取得一定成就,如使用乙醇汽油,利用甘蔗產酒精,酒精燃料已經取代了接近一半的汽油消費。另外還有H2和CO2在太陽能和電解質存在的條件下合成乙醇這一新工藝,生產過程和產品均對環境友好。
三、結束語
總之,綠色化學工程與工藝采用無毒害的溶劑、原料、催化劑等,選擇無污染、低耗、節能的化學工藝過程,應用清潔的生產技術,實現生產與環境相容,產品和生態友好。開發和應用綠色化學工藝,已成為現代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是建設環境友好型社會,實現可持續發展的關鍵。
參考文獻
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