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关键词:化学工艺;绿色化工;技术应用要点
0引言
近年,社会公众的环保意识逐步地提升,国家也大力地倡导在社会中发展绿色经济,建立友好型的工艺技术。在这种背景下,绿色的化工技术就被研发出来,其中绿色技术更多的是指在传统的化工产品生产期间,减少对外界环境的污染,降低资源的消耗,实现技术的可持续发展。
1绿色化工技术的重要性分析
化工企业在生产化工产品期间,应用绿色技术来避免生产过程给外界环境带来的破坏和污染。尽量地去降低能耗,使用节能环保的材料,这样才能够使公司在激烈的化工市场中,获得独特的竞争优势。从原材料运输到工厂,然后再将原材料运输到生产线上,在各作业环节加强控制,使化工产品的生产走向环保化。利用零污染、低耗能的技术,来减少污染物的排放,进而全面提高化工企业内部的制造技术水平。在印刷和药物的生产领域中,都会应用一些绿色化工技术,此时该技术就为国内的化工行业指明了未来的发展方向。
2绿色化工技术在化学工程中的应用分析
2.1合理地选择催化剂
在化工产品的生产领域中,使用大量的催化剂(如图1所示)会显著地提高化学反应的效率,进而加快化工产品生产的速度,可以明显提高整个化工产品的经济效益。因而,化工企业应该根据实际的化学反应状况,以及根据生产出来的化工产品特性,来选择催化剂。此外,还要避免化工产品所形成的副产物被随意地丢弃、排放,而造成化工产品的副产物危害到外界的环境。此时,要重点去管控好催化剂的使用,应用一些无毒无害催化剂。在此基础之上,还要加强对各废弃物排放管控,应该结合实际的要求,来选择催化剂材料,选择毒性不大,而且危害程度较低的材料,才能够保证化工产品的生产绿色化。
2.2应用没有污染的化工原材料
科学地选择化工材料是降低化工污染的一个有效的方法,通常情况下,社会公众都会认为化学合成物大多都是化工原料,并且认为大多数的化合物都有毒性,会对人体产生较大危害。随着近年国内科技技术的飞速发展,一些化工原料被研制出来,有些化工原料是从农作物和植物中提取出来,它可以替代化学的合成物,来充当化学产品的制剂。因而,选择危害较小、绿色环保材料,从源头上去抑制化工的污染。在生产期间,确保化学制剂使用合规,避免使用那些毒害较大、污染较大的化学药品。
2.3科学选择化学反应
在化工产品生产期间,要求能够使用一些高效的化学反应,才能够提高化学反应效率。通常化学反应都会产生副产物,而对外界环境带来污染破坏。此时,公司要综合考量化学反应经济性和环保性,来实现降低污染的目的,这也是当前绿色技术的一个重要组成和应用的目的。公司综合考虑经济成本、经济效益和污染问题,应用合理的化学反应方法,来实现控制化工污染的目的。
3绿色化工技术的应用分析
3.1应用清洁的生产技术
化工企业应用比较清洁的技术,能够有效地减少生产过程的污染,例如,通过一定的处理设备,来降低化工产品的粉尘、废气,对废弃物进行回收利用,这样会实现资源的高效使用,也能够减少固体垃圾的产生。当这些化工的污染物进入到地下水和土壤中,会扩大污染的范围。有些工厂内部有大量的悬浮颗粒物的粉尘,这些粉尘就会形成粉尘污染,空气中的固体离子增多,当吸入到人体内部会直接导致心肺病的产生。因而,要科学地处置生产现场的粉尘和废弃物,来实现环保生产的目的。
3.2应用生物技术
将新型生物技术运用到化学制品的制造中,例如可以运用基因工程技术、生物技术和细胞工程技术,利用生物体内部所产生的生物酶,来作为化学反应的催化剂。将生物化工的合成技术作为当前化工产品的一个主流技术,可以实现绿色生产的目的。生物技术中的膜技术是仿生学的一个重要技术组成,它也可以实现再生资源的循环利用,来形成化学品。绿色的生物技术需要从动植物内部提取相应的原料,例如,煤炭、石油等都是由生物经过数万年的生物化学反应,而形成的能源原料。在当前的一些化学反应中,会使用生物酶作为催化剂,这种催化剂的催化效率显著地要高于化学试剂的效率,这样生物酶作为催化剂,可以实现环保生产、无污染生产的目的。并且化学的反应比较温和,形成的副产物对外界环境危害较小。
3.3利用友好型的环保产品
在化工生产过程中,产生的污染物会直接影响到人们的日常生活。因而,在使用环保产品期间,要尽量地避免使用那些高污染的产品。汽车在行驶中可以燃烧生物柴油、生物汽油,这些生物材料的生产制造不会对外界产生较大的污染。同时,生物酒精汽油燃烧时对外界的环境破坏力度较小,有些化石燃料内部有大量的硫化物,在燃烧之后,会产生二氧化硫,会直接危害到大气的平衡,以及会给国内的大气带来破坏。社会公众平时会使用一些塑料的产品,塑料的包装袋,这些塑料袋的使用会给人们的生活带来便捷。当人们使用完了之后,就会将这些塑料袋随意丢弃,塑料袋难以分解,分解时间会长达数百年,会给社会环境带来极大的影响,也会形成大量的固体废弃垃圾。因而,需要对现有的化工技术进行转型升级,生产一些环保型的乙醇汽油,可降解分解的塑料,供为大众使用。例如,化工产品生产单位将其经营的重心转移到绿色产品生产上,大量的使用农作物植物,作为原料的提取材料。在生产期间,可以使用甘蔗来提取乙醇,作为稀有的原料物质。
3.4清洁生产技术的应用
当前国内的清洁生产技术已经被应用到金属冶炼,海水淡化等各个行业中,应用的清洁技术生产的有害物质不多,而且清洁技术会直接将废弃物排放控制在环保的要求标准内。在海水淡化工程中,应用环保清洁的方法,来在海水中去提纯淡水。淡水是人们基本的生活用品,社会对于淡水需求量较大,然而国内淡水资源却偏少,这是利用海水淡化技术,为人们提供丰富的淡水资源。在生产淡水期间,利用环保型的化学制剂,来提纯淡水、蒸馏淡水,这种化学试剂的危害都较小。
3.5优化改善现有的化工工艺流程
在化工产品生产期间,企业要转变现有的生产方式,改变过去仅仅依靠一个装置给各个设备供热的模式,可以给厂房的顶层安装太阳能电池板,来利用太阳能为化工生产线提供电力来源。此时,化工产品的生产单位也可以购置余热的收集装置,利用该装置,可以将生产线上的各类热收集。然后,对这些能量进行转化,进一步地转化为电能,来为生产线进行循环的使用。
在生产化工产品期间,也可以利用电机驱动的方式,来作为生产线的电力来源。应用变频的电动机,会降低电能消耗,有些电机在开机时浪费的能源较多,此时应用变频电机控制电机中的频率,来减少电力能源的浪费消耗,也能够使整个生产线变得更加稳定。在生产环节中,会产生许多化工副产物,这些副产物对外界环境有一定的污染。但是通过将这些副产物的回收利用,可以提高公司的经济效益。
【关键词】绿色化学技术;环境污染;治理;应用
引言
在二十一世纪,如何有效预防环境污染,确保生态环境持久平衡发展,是人类面临的重大难题,生态环境的破坏已经达到了难以恢复的程度。针对我国当前国情,应当适当放慢经济增长速度,将环境治理作为国家政府工作的重点。绿色化学是一门新型的化学种类,对污染物的处理基本实现了零排放,零污染,实现了废物的最少排放。就目前形式来看,绿色化学技术有着十分广阔的发展前景,国家政府需要加大研究力度,将绿色化学技术在全社会范围内广泛推广开来。
1 绿色化学技术简介
绿色化学是指在设计研究过程中没有或者只有尽可能小的环境负作用的、且在技术上、经济上具有着很强可行性的化学品或者化学过程的学科,通俗具体地讲,绿色化学就是利用化学的技术方法来减少消灭那些对人类健康、环境安全和生态过程有害的产物。所以绿色化学又叫做环境无害化学、清洁化学或环境友好化学。绿色化学是实现污染预防的基本和重要的科学手段,包括合成、催化、分析等许多化学领域的内容。绿色化学的主要目标是实现有毒有害物质的零产生,零使用,是一门能够在源头上阻止污染的化学门类。
2 绿色化学技术的种类
总的概括,绿色化学技术主要包括以下几种类型:
(1)生物技术。生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和微生物工程,其最大特点在于能充分利用生物质资源,节约能源,实现清洁生产,并且实现一般化工技术难以实现的化工过程。
(2)膜技术。膜技术通常包括膜分离技术和膜催化技术。膜分离技术包含微滤、超滤、渗析、电渗析、纳滤和反渗透、渗透蒸发、液膜等。膜分离技术具有成本低、能耗少、效率高、无污染、可回收有用物质等优点;膜催化反应可以“超平衡”地进行,提高反应的选择性和原料的转化率,节省资源,减少污染。
(3)催化技术。催化剂是化学工艺的基础,是使许多化学反应实现工业应用的关键,酶的催化效率通常比无机化学催化剂高成百上千被,酶催化反应温和,控制比较容易,且环境污染小。
(4)高级氧化技术。高级氧化技术主要包括紫外线法、H2O2/Fe2+法、O3/H2O2法等,将有机污染物进行氧化分解,完全转化为水和二氧化碳。
(5)超声波降解技术。超声波使液相分子瞬间爆炸,产生强大的冲击力,使所有的有机物在空化气泡内发生化学键断裂、高温分解或自由基反应而使废水中的有机污染物降解。
(6)等离子体技术。等离子体由最清洁的高能粒子组成,不会造成环境污染,对生态系统无不良影响,加上等离子体反应迅速,反应完全,使原料的转化率大大提高。
(7)微波技术。微波技术能够大大加快化学反应速率,缩短反应时间,而且操作简单方便,产率很高。
3 绿色化学技术的特点
绿色化学技术的特点主要表现在以下几个方面:
(1)绿色化学技术从源头上有效防止了污染,最大限度的减少了污染的排放,甚至实现了零排放,采用的是无毒无害的原材料。
(2)绿色化学技术需要在无毒、安全无害的反应条件下进行化学反应,对反应条件的要求比较高。
(3)绿色化学反应所产生的物质对于自然环境是无污染的,能够有效地提高资源能源的循环利用效率。
4 绿色化学技术在环境污染治理中的应用
4.1 绿色化学技术在大气污染治理中的应用
大气中的SO2 主要来自煤中含硫物经燃烧产生的产物,绿色化的煤炭生物脱硫技术是今后脱硫技术的发展方向。常用煤炭生物脱硫方法有生物浸出法、表面处理浮选法和微生物絮凝法等。将煤炭生物技术与非生物乳化技术相结合,提出煤炭脱硫的生物非生物综合新技术,可缩短脱硫时间。在微生物菌种方面在基础研究方面,一方面在采用驯化传统菌种,另一方面还积极研究利用遗传学技术,对脱硫微生物进行改良。
4.2 绿色化学技术在固体废弃物污染治理中的应用
当前我国城市固体垃圾的处理主要是以无害化填埋和焚烧的方式来进行,无害化填埋对于土地资源来说是一个十分巨大的浪费,而且会严重污染土壤环境,而焚烧则会产生大量的有害气体,如果不能处理好,将会造成对环境的二次污染。当前通过采用固体废弃物电力气化技术,能够有效解决固体废弃物污染问题,而且运行成本较低,能够节约大量的资金,还能够实现循环利用。
针对白色污染问题,通过燃烧等方法的处理会造成对空气环境的污染,将绿色化学技术应用到塑料生产过程中,改善塑料结构,实现可降解生物塑料的生产是未来发展趋势。
4.3 绿色化学技术在水污染治理中的应用
工业污水和城市生活污水是最重要的水环境污染源之一,利用绿色化学理念,实现对污水的零排处理,是未来的发展趋势,当前我国自主研发的热水锅炉零排污技术在对污水处理的过程中有效地避免了可再生废盐水、煮炉水、冲洗水等废水的排放,实现了废水处理零排放。在对化学实验废液进行处理时,利用绿色化学技术,能够对废液进行有效中和,产生易处理、无污染的生成物,有效地减少了对环境的污染。农业生产中农药化肥对于自然水体的污染也十分地严重,通过采用新型的绿色农药,比如生物农药、光活化农药、现代化学农药等,在保证使用效果的前提下能够有效地减少环境污染,改善当前农业生产环境。
5 结束语
针对当前我国环境污染日益严重的状况,需要采取必要的治理措施,来改善自然环境,绿色化学技术以其独特的优势,在未来环境污染治理中会有很广阔的发展前景。
参考文献:
[1]李春喜,王京刚,王子镐,魏晖,张朝军;超声波技术在污水处理中的应用与研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2001(02).
[2]颜海波,孙兴富.电解和臭氧技术在染料废水处理中的实践[J].环境科学与管理,2006(07)
【关键词】高职高专 绿色化学教育
【中图分类号】 G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2014)02C-0125-02
化学科学的研究成果使人们衣食住行各个方面都受益匪浅。但与此同时,随着化学品的大量生产和广泛应用,人类原本绿色平和的生态环境遭受着严重的破坏。面对生存危机,人类重新审视传统化学,于20世纪90年代提出了绿色化学这一新的科学思想和发展战略。绿色化学可以诠释为环境友好化学,它的核心内涵是在反应过程和化工生产中尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质,它从源头上阻止污染物的产生。绿色化学的诞生,为人类最终从化学的角度解决环境污染的问题带来了希望,让越来越多的国家和人们认识到了其对社会进步、经济发展及对化学界本身产生的巨大影响,而且它向人类展示了发展科学、造福社会却不以牺牲环境为代价的新境界,为人类铺设了一条可持续发展的道路。本文试分析高职高专院校开展绿色化学教育的必要性,并针对高职高专院校绿色化学教育中存在的问题,提出高职高专院校绿色化学教育的实施措施。
一、高职高专院校开展绿色化学教育的必要性
随着社会公众对环境保护及国民经济可持续发展的日益关注,各国逐渐认识到对社会各阶层,尤其是对大中学校的学生进行绿色化学教育至关重要。美国和英国等国家很早就开始在各类院校开展绿色化学课程教育或绿色化学思想、理念、原则的渗透性教育。我国绿色化学与教育基本上能跟上国际的步伐,目前,已有中国科技大学、清华大学、中山大学、四川大学、首都师范大学等国内知名本科院校开设了绿色化学必修课或选修课。然而,在大部分的高职高专院校中至今没有开展绿色化学的相关教育。高职高专院校是以培养高等技术应用型专门人才为根本任务的,高职高专的毕业生应具备基础理论适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点。在高职高专院校中实施绿色化学教育,向学生传递绿色化学的科学思想和基本原理,介绍绿色化学的基本原则,让学生认识绿色化学在可持续发展中的重要作用,能够在未来的生产生活实践中学以致用。一批批高职高专毕业生进入社会走上工作岗位,他们必将成为生产制造、社会服务等领域的主力军,在这其中,只有接受过绿色化学教育,他们才能用绿色化学的思维方式来指导生产生活实践,解决生产生活实践中可能碰到的环境、资源、能源问题。况且当下,合理利用资源、减少能耗、保护环境,是企业得以生存和持续发展的根本保证。在这样的前提下,企业就希望自己的员工具有环境意识和可持续发展的意识,以及具备较强的社会责任感。可见,在高职高专院校中实施绿色化学教育是必要的,符合企业行业的需求,符合社会可持续发展的需求。
二、高职高专院校开展绿色化学教育面临的问题
(一)绿色化学教育师资队伍薄弱
许多高职高专院校的化学化工类教师对绿色化学都不是太熟悉,这是绿色化学教育中面临的最大问题。教育部门或院校本身可以通过进修班、研修班、研讨会等形式对教师进行系统的绿色化学知识培训,而教师本身也应该不断收集了解绿色化学发展的最新动向、前沿信息。只有形成一支高素质的绿色化学师资队伍,才能使绿色化学教育得到根本的保障。
(二)绿色化学教材缺乏
目前,针对高职高专学生编写的绿色化学教材不多,使教师和学生的选择受到限制,这也给绿色化学教育工作者提出了更大的挑战。
三、高职高专院校绿色化学教育的实施措施
绿色化学教育的首要任务是建立一种新的绿色观念体系,强调人类对环境与发展的责任感,培养学生以“科技与社会”之间和谐发展为基础的道德、伦理和科学价值观念。根据高职高专院校的培养模式和培养目标,高职高专院校开展绿色化学教育,可以从以下几个方面着手:
(一)形成宽专业、多层次的教育体系
绿色化学的教学内容主要包括绿色化学的科学思想、绿色化学基本原理、绿色化学技术和绿色化学工艺等。其中,绿色化学的科学思想和基本原理是绿色化学的精髓,可以使人们形成绿色理念,是所有高职高专学生都应该了解和学习的,在教育方式上可以灵活多样。绿色化学技术和工艺具有较强的专业性,只能向具备化学专业知识的学生开设,然而在大部分的高职高专院校中,虽然开设有化学化工或相关专业,但由于学生的知识水平及结构较本科生有限,培养目标也较本科生不同,绿色化学技术和工艺这些内容对于高职高专学生来说不一定需要掌握,可以考虑通过案例渗透的形式让学生有所了解。也就是说在高职高专院校中,绿色化学的科学思想和基本原理才是学生们学习和了解的重点。针对不同的学习对象,绿色化学的教学目标、教学形式等也是有所区别的,可以通过表1体现高职高专院校绿色化学教育体系。
表1 高职高专院校绿色化学教育体系
授课对象 教学目标 教学内容 教学形式
除化学化工及相关专业外,各专业高职高专学生 了解绿色化学思想和基本原理,培养环境意识及基本科学素养 绿色化学的科学思想、基本原理、绿色原料、绿色化学品等 素养课、选修课、专题讲座、主题活动、社团指导、主题宣传
化学化工及相关专业高职高专学生 更全面理解绿色化学理论,常识性了解一些基本绿色工艺与技术 绿色化学的科学思想、基本原理、绿色原料、绿色溶剂、绿色催化、绿色资源绿色化学工艺与技术案例 限选课、选修课、专题讲座、主题活动、兴趣小组研究、专业实习实践
鉴于高职高专学生的知识结构及能力结构特点,在实施绿色化学教育的过程中,要尽可能避免繁杂深奥的绿色化学原理及工艺技术,而应注重讲授一些贴近生活、联系生产实际、反映最新科技、体现环境保护的内容,同时介绍一些与化学科技发展相关的环境、伦理、道德、法律等人文社会方面的知识,如可持续发展理论、人类生存的地球、人与自然、清洁生产、绿色标志、美国“总统绿色化学挑战奖”、日本“新阳光计划”等。选择这些易于被接受、实用性强的知识,既能激起学生学习绿色化学的兴趣,促使学生树立绿色意识,同时也与高职高专培养知识面较宽、素质高的高技能运用型人才这一培养目标相符合。
(二)在基础课教学中渗透绿色化学
由于受教学课时及学生知识、能力结构的限制,在高职高专中专门开设绿色化学必修课的可行性不强,需要把绿色化学内容渗透到基础化学教学中,使绿色化学的思想和内容贯穿于基础课的教学。如用绿色化学的实例充实教学内容,使学生在潜移默化中受到绿色化学教育;再如化学实验中,要求学生遵守实验规则,规范实验操作,尽可能降低实验药品浓度,减少药品的损耗,预防环境污染。还可以指导学生优化实验设计方案,使其成为绿色实验。在基础课教学中渗透绿色化学为改革课堂教学、培养学生的创新精神和创新能力提供了良好的契机。
(三)充分利用实习实训开展绿色化学教育
在高职高专院校的课程设置中,专业顶岗实习实训占据了将近一半的课时,如果能充分利用学生接触社会的时机,让学生开展一些绿色化学的研究性学习,势必会取得较校内开展课堂教学更好的效果。绿色化学强调人类对社会的责任感,在学生进入实习阶段之前,设置一些与社会息息相关的研究性课题,如地方空气和水质污染情况、城市垃圾的处理、洗涤剂的合理使用、农药的合理使用、汽车尾气污染状况及控制方法、农产品的绿色化、城市污水处理、绿色包装等,让学生利用实习实训的机会开展调查、研究、分析、讨论,最终形成结论,使他们意识到绿色化学的应用会带来的社会效应,真切体会和感受到绿色化学与社会、与经济、与环境之间的相互关系,从而改变旧有的思维方式,以科学的眼光来观察社会中存在的矛盾和问题,形成绿色的理念,科学的价值观。
(四)开展丰富多彩的课外活动,宣传绿色化学
面对高职高专院校中种类繁多的专业群,要让绿色化学得到普及,必须开辟课外活动这一阵地。专题讲座、专题宣传、主题论文大赛、校园论坛、社团、兴趣小组等等,都是很好的开展绿色化学教育的途径,而且这些丰富多彩的活动,还能变学生的被动学习为主动参与,提高学生对绿色化学的关注度。
总之,绿色化学不是一门独立的学科,它是一种战略、一种方针、一种指导思想、一种研究策略。将绿色化学思想和内容渗透给高职高专院校的学生,使学生具有较高的社会责任感和较高的环境意识,这对整个社会、经济的发展都将起到积极的作用。
【参考文献】
[1]周晓明.STS教育与绿色化学教育[J].现代教育科学,2004(3)
[2]周晓明,刘剑洪,张培新.绿色化学教育的思考与实践[J].中山大学学报论丛,2004(3)
[3]皮宗新.绿色化学教育的实践与探索[J].合肥师范学院学报,2009(6)
关键词:绿色化工技术;化学生产;应用分析
一、引言
随着社会经济的快速发展,化工行业也日益蓬勃壮大,生产规模和产量逐步扩大,污染物的排放对环境造成的污染越来越严重,同时极大的影响了人类的身体健康和生命安全,不利于化工产业的可持续性发展。绿色化工技术成为当前化工行业急需的新技术,应用化学原理,采取相应的措施最大限度地控制化工生产过程中污染物的排放,降低排放物中的有毒有害物质,有效的解决化学工业对空气、土壤、水源等环境造成的污染问题。
二、绿色化工技术的优势
1、科学利用化工原料
在绿色化工技术中科学利用化工原料是首要的优势,也是研发绿色化工技术的关键步骤。在化学生产过程中选用无毒无害的原材料,可以有效地降低化学生产过程中有毒有害物质的生成,极大的减少污染物的排放量,对解决环境污染问题具有重要的作用。随着科学技术的不断进步与发展,许多新型的无毒无害的原材料和添加剂、催化剂、溶剂等被研制和生产出来,例如天然的植物、生物等原材料代替有毒有害的化学原料,既保证了原材料的绿色环保无毒无害,还能够降低生产成本。
2、合理的使用催化剂
在传统的化学生产过程中大量的使用催化剂用来加快化学反应速度,提高生产效率,但过量的使用催化剂也会增加废弃物的排放,加大对环境的污染。在绿色化工技术开发过程中重点研究了无毒无害催化剂的使用,比如对烷基化固相催化剂的研发,这项技术能够使催化剂达到无毒无害绿色环保,用此代替传统的催化剂,可以降低化学反应中污染物的生成,同时还可以将排放的废弃物进行收集处理后再次利用,提高利用效率,促进化学生产的可持续发展。
3、强化化学反应的选择
在石油化学生产过程中通常使用的烃类选择性氧化,这个化学反应产生的物质非常容易产生氧化现象,严重破坏了化学反应生成物。为了避免这种现象的发生,使化学生产更加环保健康,产品质量能够得到有效的保证,就要采用绿色化工技术,强化化学反应的选择性,使化学反应的生成物能够得到有效的提取和净化,降低生产成本和能源消耗,减少废弃物的排放,实现化学生产的绿色环保。
三、在化学生产中广泛应用的绿色化工技术
1、清洁生产技术的应用
在绿色化工技术中采用绿色催化技术、辐射热加工技术等新型科学技术进行化学工业生产,实现无毒无害、无污染的现代化清洁生产技术。在垃圾处理过程中采用这项清洁化工技术可以有效的降低垃圾中有毒有害物质的生成和扩散,同时将垃圾再处理加工成可以利用的沼气,实现废弃物的循环再利用,既减少了垃圾对环境的污染,还可提高资源的利用率。同样在清洁煤气化的化工生产过程中清洁生产技术可以有效的降低污染物的生成,减少对大气的污染。在海水淡化生产过程中利用清洁生产技术生成的氢氧化镁,不仅生产成本低,而且不会产生污染环境的物质,有效的避免了二次污染,解决了我国淡水资源短缺的问题。目前清洁生产技术已经被广泛的应用到冶金工业、印染企业、风能和太阳能发电、煤气化和垃圾处理等化学生产领域中,取得了良好的效果。
2、生物化学技术的应用
随着化工产业的发展,化学原料的大量使用加剧了不可再生资源的消耗,同时严重的污染了环境,影响了人类身体健康。绿色化工技术中的生物化学技术涉及了基因、细胞和酶等先进的科学技术,利用植物、生物等体内的生物酶和生物催化剂,降低化学生产过程中污染物的生成和排放,这些原材料来源于动植物,来源广泛成本低。比如利用自然界中的生物酶代替丙烯腈制成丙烯酰胺不仅可以减少环境污染还可以降低能源消耗。在石油化工生产过程中就是采用了氯离子、葡萄糖、丙烯和过氧化氢等作为原料利用生物发酵法制成环氧丙烷和环氧乙烷,。化学反应的生成物是左旋果糖,不会产生氯化钙等废弃物,化学反应的生成物成本低,使用性能好有很高的生产和利用价值。
3、光催化技术的应用
化学物在光和催化剂的共同作用下进行的光化学反应与催化反应的有机结合,使化学反应速度得到极大的提高。在氧气、氧化锌、硫化锌、二氧化钛等常见的光催化剂中尤其是二氧化钛的效果是最显著的,被广泛的应用到化学生产过程中。将二氧化钛作为功能材料复合到塑料、皮革、纤维、涂料等材料中研制成无毒无害、无污染的二氧化钛光催化绿色复合材料,能够充分发挥降解有机污染物的抗菌作用达到除臭和净化的功效,在建筑材料、室内装饰材料、家俱以及家用产品的生产过程中被广泛的采用,为人们生活环境的净化和环保开辟了新的天地。
四、结语
综上所述,随着绿色化工技术的不断进步与发展,在化学生产过程中被广泛的应用,极大的减少有毒有害污染物的生成和排放,降低对大气、土壤、水源等环境的污染,减少不可再生资源的消耗,有效的推动化工产业的可持续化、绿色化健康发展,实现最大的经济效益、社会效益和环保效益,对社会进步和经济发展具在积极的促进作用。
作者: 单位:沈阳师范大学化学化工学院
参考文献:
[1]朱明乔,谢方友,吴廷华.绿色化学与技术在化学工业中的应用[J].化工生产与技术,2002年第9卷第4期.
[2]任学洪.浅议绿色化工技术在化学工程工艺中的应用[J].科学中国人,2016年12月.
关键词:绿色化学;实验室安全管理;化学实验课程
1问题提出与绿色化学
“8•12”天津港码头瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故,震惊全国,甚至世界。这种特别重大的安全责任事故,至今压在人们的心底无法抹去。然而,近年来高校实验室(中心)安全事故也时有发生。这些安全事故的发生,不仅严重影响学校正常的教学、科研秩序。而且给社会和个人带来了财产甚至生命的重大损失。认真地梳理、调查、分析这些安全事故的原因,非常明显,主要起因:(1)不正确的安全观念和态度(侥幸、无所谓、不在乎);(2)缺乏知识及技术;(3)生理的不当不适应;(4)不适当的环境和设备引起的行为。总之,是人的责任安全意识不强或管理不善,都是人的因素。据确切统计,人为因素占98%[1]。因此,高校化学实验室的安全管理,要以人为本,居安思危,防患未然,从源头上解决问题。绿色化学又称环境无害化学(EnvironmentallyBenignChemistry)、清洁化学(CleanChemistry)。即是用化学的技术和方法减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生[2]。可以看出,绿色化学注重源头预防,提倡无毒、低毒原料和反应条件的应用,使资源和原料得到最大限度的利用,从而实现环境的无害化和可持续化发展。基于绿色化学理念,在绿色化学视域下,尝试高校化学实验室安全管理,创建绿色、环保、安全的化学实验室管理升级版,取得了良好效果。
2基于绿色化学理念的安全管理
2.1加强绿色化学教育
树立实验安全意识绿色化学教育主要是绿色化学思想、理念、“5R原则(不用危险品、减少用量、循环使用、回收再用、再生)”的教育。把绿色化学的思想和理念融入化学课程的教学大纲,贯穿到化学课程教学的各个环节。理论教学的绪论课,在讲好化学学科的研究对象、发展、应用中,适当提及新兴学科绿色化学的研究对象、发展以及应用,让学生知道绿色化学是干什么的,有什么用处。尤其是在讲授化学科学技术对科学和社会历史贡献时,一定要提到,化学科学技术的另一面。即人类生态环境的化学污染和化学产品的安全危害。让学生一开始就有绿色化学的思想和理念,在今后的学习和工作中,始终具有绿色、环保、安全的意识和责任。课堂教学中,每一个定律、技术、方法和化学反应过程都可以融入绿色化学的思想和技术。化学实验课教学中,更是要让学生知道,怎样用绿色化学的技术和方法减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。如何使用无毒、无害的原料,在无毒、无害的条件下进行反应,以减少废物的排放;提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;生产出有利于环境保护、社区安全以及人体健康的环境友好产品。教育以绿色化学为科学基础,使师生“知其所以然”,使其体会“何应为、何应不为”,将安全意识转化为安全习惯,实现安全意识固化和安全行为常态化。加强师生实验安全操作技能训练,从每个细节入手,从根源上强化安全意识和责任。实验教室里有《化学实验规则》《实验室安全管理规定》《化学实验室安全歌》以及“绿色、环保、安全”的红色标语,使用仪器设备、药品用品上有“绿色、环保、安全”的标签。处处是“绿色、环保、安全”的字样,事事是“绿色、环保、安全”的责任。营造了“绿色、环保、安全在我心中,绿色、环保、安全人人有责”的良好氛围。这样,在化学教学的各个环节参透绿色化学的思想和理念,常念化学实验安全的“紧箍咒”,就能安全无忧;只有警钟长鸣,才能防患于未然。
2.2制订绿色管理制度
明确实验安全责任哲人说得好,“没有规矩,不成方圆”,规矩是安全的保障和“笼子”。在绿色化学的视域下,首先对化学实验教学大纲分析研究,增加绿色、环保、安全的实验内容,去除毒性强、污染重、危害大的实验内容,用微型实验和替代实验的方法,保证化学实验内容的绿色安全化。对实验室的规章制度进行认真的修改完善,在《化学实验规则》《化学实验室安全管理规定》《化学实验药品仓库安全管理规定》中,有法规依据,包含绿色化学的理念和技术;有严格的实验操作规范和责任担当赔偿要求。尤其是,还全面制订了《安全事故应急处置预案》。规章制度的建立完善,筑起化学实验绿色、环保、安全的“防火墙”,为化学实验室的安全管理立下了不可逾越的规矩。高校化学实验室的安全管理还有两项必须做好的工作。一是,化学实验“三废”的处理。高校化学实验的内容广,学时多,频次高,任务重。所以,“三废”物品量多危害大。为此,制订了严格的规章制度。主要是废气、废液能收集净化的,收集净化后再处置,不能收集净化的,在确保流通的情况下排放。对废渣,特别是剧毒药品,实行个人责任处置制度。多数是封袋,贴上标签,注明废品名称和危害,安全处置。二是,危险化学品的管理。根据教育部办公厅《关于进一步加强高等学校实验室危险化学品安全管理工作的通知》[3]精神,化学实验室的危化品仓库,有懂技术、有知识、管理经验的专人管理。并实行,需要主管部门签字的《人员准入制度》,有管理人员负责的《人员进出登记制度》和《物品进出仓库登记制度》等。始终绷紧安全管理这根弦,处处扎牢安全管理这个“笼子”。
2.3遵循绿色化学理念提升安全管理水平
2.3.1实验室安全管理的绿色理念
绿色化学的理念可概括为“三性”:一是洁净性,致力于从源头上防止和消除污染;二是原子经济性,在获取新物质的转化过程中充分利用每个原子,实现“零排放”;三是安全性,尽可能不使用有毒或有害的危险化学品,反应条件尽可能温和或安全。该理念的目标并不是被动地去消除安全存在的隐患,而是要主动地从源头上去“防患于未然”,有效预防人的不安全行为和物的不安全状态,从根本上转变思维方式,培育师生安全思想观念,提高其安全素质,构建完善安全技术体系,将实验室的危险降到最低程度。基于这一理念,化学实验室的安全管理又负有新的工作责任。实验室的设施建设,仪器设备、药品的购置,实验技术和方法,从计划到实施都要遵循“三性”理念,重视安全管理的整个过程,形成化学实验室绿色、环保、安全的管理系统模式。
2.3.2设施设备的安全绿色化
按照绿色、环保、安全的要求,学校投入较大资金对化学实验室的校舍、水、电、通风、实验台等进行合理设计和升级改造。选用原材料保证带有绿色环保标志,符合国家安全标准。给排水管径不小于规定数值,以确保给排水的通畅;照明电与动力电电闸分开,设计短路、过载、漏电等保护装置,确保一键断电,有效遏制事故的蔓延;通风、排气系统满足大型精密设备的特殊需要,便于有毒有害气体的散发;建立了消防预警设施,事故警报系统、呼救系统、逃生系统等。设施设备的绿色化,从源头上堵住了安全事故的发生。消防、报警、呼救、逃生系统的设置,在事故发生时都会发挥最大效益,使危害程度降至最低。
2.3.3实验技术方法的绿色化
从绿色、环保、安全的角度出发,优化实验教学的内容。采用“替代”原则,对于毒性、危险性较大、成功率较低的实验(如硝基苯和浓硫酸的制备),采用计算机多媒体技术进行虚拟模拟实验;用调温式电炉替代酒精灯。在保证教学质量的前提下,提倡“拒用”原则,淘汰毒性大、危险大、耗量大、污染严重且成功率低的实验,选用无污染或者少污染的实验,如氯化钠提纯、醋酸质量浓度的测定等。实施“减量”原则,精密计算,严格控制实验药品用量;积极推广微型实验,保证实验操作安全和“三废”污染的减少。贯彻“循环”原则,尽量选择反应产物可以连续利用的实验,让实验产物可以被其他的实验所用,节约成本,减少污染物的排放。绿色化学理念、技术为化学实验室的安全管理赋予了新的内涵和效益。
3结束语
化学实验室虽小,但安全管理是一个值得重视的系统工程。实践证明,化学实验室的安全管理只要领导重视,管理人员用心尽力,融入绿色化学理念,采用绿色化学技术,就能使安全管理升级。近几年,在绿色化学的视域下,加强绿色化学教育,制订绿色安全管理制度,提升绿色化学实验技术水平,使化学实验室的安全管理上了一个新的台阶。杜绝了重大安全事故的发生,也遏制了小事故频发的势头。基本形成了高效安全的管理模式,创建了绿色、环保、安全的化学实验课程体系。为学校的教学与科研提供一个安全可靠的良好环境,也为高校化学实验室的安全管理提供了新途径。
作者:仲婧 朱晓慧 曹晓群 单位:泰山医学院化学与制药工程学院
参考文献
[1]仲婧.高校化学实验室安全现状分析及防范措施[J].中国化工贸易,2015,7(3):148.