○ 民勤县西渠镇西渠中学

伴随经济与社会的持续发展,人民群众的生活品质得到了极大提升,人民对居住环境引起了高度重视,为此提出了绿色化学教育,其主要目的是应用化学知识、技能和方法,达到预防化学污染的目的,将化学污染控制在最低范围,并设计出无毒原材料进行应用,以此来节约资源,使生产环节不会对生态环境造成不良影响。为了有效保护环境,在中学化学教育活动中,应该不断强化绿色化学理念。

一、绿色化学概述

1.绿色化学含义。绿色化学一般又称为环境友好、环境无害、清洁的化学,在此基础上研发的技术被叫作环境友好和洁净技术。其主要理想为,不再应用具有危害的有毒物质,也不会生产废气物。绿色化学的本质含义就是从根源对化学污染进行治理,拥有极强的化学成熟度。

2.开展绿色化学教育的重要意义。在上个世纪,人类社会获得了空前的科技成果,推动了社会生产力的快速发展,材料产品大大丰富。但是,人类忽视自身环境的保护,造成资源紧缺,污染现象不断增加,生态平衡被破坏。现如今,由于环境污染现象不断加重,引起了人们的积大关注,并认识到在生产力与生产科学不断发展的同时,还应该有效保护生态环境,对环境进行治理。而在这一过程中,科学技术的进步和发展,尤其是化学这门重要的学科,是人们改善生态环境的核心武器。绿色化学理念是人们在对环境问题以及环境保护方法研究的过程中逐渐形成的。

世界上各个发达国家对绿色化学的发展引起了高度重视,早在1995年,美国就颁发了国家环境技术规划,其主要目标在于:到2020年地球日时,能够对废弃物的生产降低40-50%,所有装置的原料使用减少20-25%。并且,美国还推出了“绿色化学挑战方案”,设置了“总统绿色化学挑战奖”,以此来激励绿色化学教育理念的有关研究,以此来消除环境化学污染。美国政府这一举动有效推动了绿色化学在美国的有效发展。总之,目前对绿色化学的研究已经变成21世纪各个国家、企业极为重视的方向和领域[1]。

中国近年来在经济上获得了高效发展,但因为国家环保法并不完善,对环境污染的治理技术和有关研究力度不足,导致环境问题不断加重。因此,普及人们对绿色化学的根本了解,开展相关的技术研讨,对环境保护、维持国民经济、维护人们身体健康的持续发展具有极大的现实意义。

二、绿色化学理念的研究范畴

1.采用无毒无害的原料。众所周知,在化学生产过程中,常常伴随有大量的有毒有害原料,比如说光气和氢氰酸就是一种十分典型的含有剧毒的原料,就目前人们对化学原料的研究来看,已经成功研制出代替这种剧毒原料的无毒无害原料,相关学者已经成功公开发出胺类和二氧化碳生产异氰酸酯技术;在特殊的化学反应过程中,利用CO直接和有机胺产生反应。

2.在无毒无害反应条件下生产。一般来说,化工生产的环境多为有毒有害环境,会严重影响到人的身体健康安全,也会对环境造成一定破坏,如何在无毒无害的环境下开展化学生产,是绿色化学研究过程中需要考虑和解决的问题。采用无毒、无害的溶剂或者催化剂来促进化学反应,是现如今学者们研究的课题。有毒有害的原料或者是挥发性强的有机溶液会对水源造成较大污染,甚至会形成地面臭氧,用无害溶剂来取代这些有毒有害原料,有十分重要的现实意义,对环境保护也有重要价值。比如说抗菌素中间体6-APA的合成,在无害的水溶剂中用酶选择性催化温室下一步反应就可以完成,如果没有选择无害溶剂,而是选择了有机挥发性溶剂,则需要在零下40度的环境中才能完成此化学反应[2]。就目前对无毒无害溶剂研究的现状来看,其中最为关键的就是超临界流体的研究,超临界二氧化碳的发展潜力十分巨大,在很多行业都能够得到广泛应用。

在有毒有害的催化剂中,比如汞、铅等重金属都会对环境造成极大破坏,历史上也有过多起类似的污染事件。很多化工厂在生产的过程中都会使用大量的有毒优化催化剂,比如硫酸、氢氟酸等,不仅会对机械设备造成不同程度的腐蚀,还会产生很难回收的废酸类化学物质。为了解决这个问题,很多发达国家都大力开发无毒无害的催化剂,如固体催化剂的应用十分广泛,能够有效解决上述问题,可以延长机械设备的使用寿命,达到消除污染、改善生产条件的目的。又如,异丁烷和丁烯的烷基化能够提升汽油中的辛烷值,这个化学反应需要依靠氢氟酸或者硫酸来充当催化剂,现如今研究人员已经开发出了固体酸催化工艺,新工艺对生产高品质的汽油有重要的促进作用。利用无毒无害的催化剂代替有毒有害的化学物质,能够有效减少对环境的污染和破坏,也能够一定程度上保证化工人员的身体健康安全。

3.利用可再生资源合成化学品。就目前研究现状来看,有95%以上的有机化学品都是来自石油和煤,但是作为自然资源和不可再生资源,石油和煤的储备总有一天会被消耗殆尽,利用可再生资源合成化学品来代替这些不可再生资源,是绿色化学研究中需要遵循的基本原则。早在1996年,美国的学者就提出了此类想法,采用石灰处理和细菌发酵的方式,把废生物转化为饲料、工业化学品和燃烧的技术。生物质主要是有植物纤维素、淀粉以及木质素等材料组成,在淀粉酶以及其他化学物质的反应和作用之下,这些物质可以转变成为葡萄糖,经过一系列的反应,可以得到乙二酸、对苯二酚等物质。

传统工艺生产的塑料包装材料、垃圾袋以及各种塑料薄膜,在被废弃之后很难通过自然力量对其进行降解和腐化,久而久之也就成为了人们口中的“白色污染”,想要避免这个问题,可以把聚乙烯或者聚丙烯作为基础原料,往这些原料中加入淀粉以及植物纤维素,对其实现生物降解,采用淀粉可再生、易降解原料,在利用特殊的工艺对其进行加工,这些“白色污染”能够在微生物的作用下,很快变成低分子质量物质。随着时间的推移,塑料袋中难以降解和腐化的有毒物质就会变成二氧化碳和水[3]。

三、中学化学教学中绿色化学理念的研究

在中学化学实验中,和环境污染与防治有关的内容较少,通常是在CO还原实验中,使用燃烧的方式才能去除多余的CO,在对Cl2进行制备的过程中,使用NaOH溶液来吸取剩下的Cl2,而其余的实验通常只重视学生实验技能的培养,没有涉及环境污染和防止“三废”的实验,就算涉及了相关的环境污染问题,也只是讨论它的危害和处理,严格意义来讲这并非绿色化学,也不是开展环境污染治理工作,其主要是传统的环境污染预防措施,容易造成学生对化学学科本身和化学生产对环境污染的联系认识不足,在人类进行化学污染预防方面和其他对环境保护意识方面形成误解[4]。因此,我们可以看出,现如今的中学化学教育中,和环境污染、治理相关的内容太少,并且在绿色化学基础知识的教学中还存在着一定的差距。现如今,中学化学教育应该高度重视培养学生的环境保护思想,尤其是开展创新教育,以完成绿色化学教学的目的。因此,中学化学教学可以从以下几方面进行完善。

1.加强学生环保意识的培养。想要培养学生的环保意识,教师应该做好带头作用。在化学实验中,通常会接触到大量有害环境的物质,在实验过程中一些实验人员顺手将酸、碱等实验废液倒入下水管道,并将实验废渣扔到垃圾中,使得有害废气通过排风筒到达室外,这样会让学生形成误解。通常教师在课堂上谈论爱护环境的重要意义与紧迫性,但在实际化学实验中却向环境排放污染物。所以,让学生以为保护环境并没有教师所讲的那幺严重,会让学生形成矛盾心理,不利于学生环保意识的培养。教师有必要对学生讲解清楚,这些做法为环境带来的污染,并且在实验中回收少量的废弃物并不难,实验人员应尽量对实验废料实施收集和统一处理,只有这样,才能有效培养学生的环保意识。

2.完善化学教育内容与方法。绿色化学思想以及基础知识在中学化学教育中占有重要地位。近年来,我国对绿色化学的研究才慢慢开始,中学化学教学应该发挥出宣传与普及的作用。因此,在中学化学教材和实验中加入绿色化学知识,完善教学方法,让学生从接触化学知识开始,慢慢形成绿色化学思想。此外,化学教师应该积极关注绿色化学的研究发展,不断丰富自身知识结构,在教学中,对传统化学反应以及绿色化学反应实施了对比分析,并使用多媒体等多种教学手段加强学生对绿色化学的了解[5]。

3.投入环保方面的社会实践活动。教师可以引导学生对周围的水泥厂、造纸厂等化工企业进行参观,并对厂家的废液处理情况进行了解。或者带领学生观察被污染的水资源、农作物等,使其能够了解环境保护的重要意义,调动学生学习兴趣。具有条件的学校还可以组织学生参观污水处理厂,使其能够充分认识现代科技与绿色化学技术在实际生产中的使用效果,让学生能够较好地把握环境化学知识,激发学生对绿色化学知识的兴趣。

综上所述,为了跟随时代的发展脚步,促进人类文明的发展,不断强化绿色化学教育具有极为重要的现实意义,在新时代下,宣传和普及绿色化学理念是时代发展的根本需求,化学教师应该紧紧跟随时代脚步,积极创新,为落实绿色化学目标不断奋斗。