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綠色化學又稱“環(huán)境無公害化學”“新能源化學”,綠色化學相對于其他技術來說還是一個“新生兒”。但是所涉及的內容包羅萬象,生物有機合成,生物化學,分析研究化學等諸多學科。綠色化學是指在生產制造與實際應用過程中的有效利用可再生的原材料,避免使用有害有毒的化學試劑。當代的綠色化學則是指對環(huán)境起到保護作用的一種化學技術,通過充分利用大自然的能源,使用無毒、無害的原料,避免有害物質的排放,進而避免對社會環(huán)境造成一定的影響和負擔。運用太陽能源為媒介的光觸媒和氫能源的生產制造與能源儲備技術的研發(fā),同時考慮到節(jié)約能源與資源,減少有害氣體的排放量[1]。
2.綠色化學和綠色化學教育的區(qū)別
綠色化學最早誕生于上世紀九十年代,當時的目的只是為了探討與利用無毒無害的化學原料,以做到最大程度的節(jié)省能源,在各種領域實現凈化空氣和沒有污染物的捷徑。從而減少對環(huán)境的污染,盡量做到零污染與零排放也是綠色化學的一大特點。綠色化學是在實驗中通過化學物質間相互轉化以形成新的化學物質并為之利用起來,新物質一定是對環(huán)境污染或者說污染源很小的一種物質,綠色化學是一種讓人與大自然保持和諧的新理念。綠色化學教育是以未來能再繼續(xù)發(fā)展為前提的一種長遠計劃教育方式,將科學性和人文自然相結合的教育教學方式。綠色化學教育的第一要務以持續(xù)發(fā)展為前提,最后形成一種新的綠色教育體系,過程中要反復論述人對環(huán)境影響的重要意義,培養(yǎng)學生正確的理解“人與社會”“科學與社會”之間的關系,以正確的價值觀為導向,正確的認識綠色化學,科學化學教育的意義,做到綠色化學教育帶動整個社會的正能量發(fā)展。3.中學綠色化學教育的意義中學綠色化學教育對社會,對環(huán)境以及對經濟有重大的深遠意義,同時,化學中的有害物質是可以被人為的避免的,顯現了人的能動性,減少了對大自然的危害。綠色化學也驗證了化學教育領域的科學性、先進性和技術性,與現代社會是密不可分同時也是相互作用的,是綠色化學教育發(fā)展的新階段,是科學化學的一個新的高峰。作為現代社會的新一代,要有意識去研發(fā)新能源,做對環(huán)境更有意義的綠色化學研究,以防化學實驗對社會造成更嚴重的污染,做到對環(huán)境無污染,無破壞,更好的容納到綠色化學當中去,為更好的研發(fā)綠色化學投身于綠色化學工作中做出更大的貢獻[2]。
二、中學綠色化學教育的實施策略
1.改進教材實驗,滲透綠色化學理念
在化學實驗中,常常伴隨著有害氣體,固體或者有色液體物的排放與形成,尤其是一些有毒物質不但直接危害了教師與學生的身體健康,如果擴散到大氣中更是會對社會環(huán)境造成嚴重的空氣污染。所以,在做一些有毒化學實驗中就要將物質所排放的尾氣進行及時處理,盡可能的將有害氣體進行降解或者把有毒氣體進行轉化,轉化為有益于人身健康和社會環(huán)境可以容留的有益物質。能排放出有害氣體的實驗就是最好的案例,更好的滲透到學生的大腦中。
2.整理組裝實驗教材,減少污染宣導綠色化學
通過實驗過程中的先后順序與步驟,分散合成,做到實驗的連續(xù)性,上一個實驗的生成物可以利用到下一個實驗中去,這種方式不僅可以對綠色化學教育起到根本性作用,還可以更好的了解學生的動手操作能力,加強了學生對環(huán)境自然的保護意識,在傳授化學實驗的過程中,將有害氣體轉化成無毒氣體大大的較少了污染物的排放量,也對綠色化學教育的深層次教育起到了深遠的影響。
3.推動微型化學實驗,增強學生綠色化學意識
微型化學實驗節(jié)約藥品,實驗效果顯著,污染小安全系數高等特點,推行微型化學實驗主要體現在,可以開發(fā)高中生的動腦思考與創(chuàng)造性思維方式,增強了學生保護資源,保護環(huán)境的意識,因為是微型實驗,所以相對減少了實驗中的各種浪費,一個成功的微型化學實驗,不僅可以節(jié)約實驗所用成本,避免了有毒氣體的排放,還大大的提高了學生對綠色化學教育的認知[3]。
4.研發(fā)原子經濟反應,選對路線樹立正確的綠色化學觀念
使用原子經濟反應最早是美國斯坦福大學的一名化學家提出的,所謂原子經濟反應是指原料中有多少原子轉化成了產物,而不是產生了廢棄物等有害氣體,達到廢棄物的排放量最小化或者說不排放,將原子的使用程度達到最大化的利用率。最大限度利用每一個原子,使原子間結合達到既利用了原子又沒有排放污染物。
【關鍵詞】綠色化學;環(huán)境污染;環(huán)境保護
1 綠色化學的概述
1.1 綠色化學的概念
所謂綠色化學,其主要是通過采取化學方法將一些對于生態(tài)環(huán)境和人類健康有害物質,在其生產或使用的過程中消除掉。同時通過對能源進行充分合理的利用,達到以最小的成本代價換取治理環(huán)境污染的目的。綠色化學的整個過程都必須符合我國經濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
1.2 綠色化學的主要特點
綠色化學最主要的特點就是原子經濟性,原子經濟性主要是利用化學原理,在化學物質使用的過程中或其實施的過程中充分的利用每一個原料,或者是將一些廢棄的原料原子通過化學轉換的方法轉化為一些新的化學物質,再進行充分地利用,從而可以實現“零排放”,不會對周邊生態(tài)環(huán)境造成污染。另外,也可以將綠色化學看作是傳統(tǒng)化學工程的一種可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,將傳統(tǒng)的粗放型化學生產過程,轉變成為現代綠色集約型的化學生產過程。
1.3 綠色化學的重要性
雖然我國社會經濟的快速增長,工業(yè)化進展也日益加快,但由于前期我國粗放式的發(fā)展模式,以至于對原有的生態(tài)環(huán)境帶來嚴重的污染,甚至影響到人們的身體健康。根據相關數據顯示,各種有害氣體、水以及固態(tài)廢雜污染都呈現出日益增長的趨勢,例如在農村耕地中大量使用一些化肥、農藥以至于出現土地日益貧瘠的現象;在人們的日常生活中使用的塑料袋,導致白色污染日益加重。
當人們意識到這些環(huán)境污染的嚴重性時,也開始了加大了污染治理的力度,然而也付出了較高的代價。因為有些環(huán)境污染是不可能在短時間可以解決的,例如全球變暖、霧霾天氣、臭氧層破壞以及農田重金屬污染等。所以,如果想要解決環(huán)境污染問題,同時促進工業(yè)經濟發(fā)展,那么就必須嚴格使用綠色化學的方法和技術,以此來實現環(huán)境和經濟的可持續(xù)發(fā)展策略。
2 綠色化學與環(huán)境污染
2.1 環(huán)境污染與綠色化學的相關問題
目前,由于化學物質所帶來的環(huán)境污染有水、空氣污染,尤其是空氣污染問題尤為嚴重。主要是由于空氣中含有大量的含氮氧化物和二氧化碳所造成空氣污染,它們主要是在能源的消耗過程中所產生的,例如石油、煤炭等燃料在燃燒過程中所產生的,另外就是來源于一些化學工廠生產硝酸的過程,排向空氣的廢氣中還有大量的含氮物質。當這些廢氣中的含氮物質和空氣中的二氧化碳相遇后,再經過紫外線的照射,就會產生一系列的化學反應,產生很多大城市所存在的光化學煙霧,在陽光特別強烈的夏季表現的尤為突出,繼而對地球的臭氧層造成嚴重的破壞。所以,如何更好地從根本上解決環(huán)境污染所帶來的問題,已經成為人們亟待解決的問題。
綠色化學就是對那些影響人們身體健康和生態(tài)環(huán)境的化學物質,對其生產的源頭進行消除,杜絕出現有害有毒的物質。因此,綠色化學已經成為人們追求綠色環(huán)境的最佳方法。
2.2 綠色化學在環(huán)境保護中的研究成果
目前,對于綠色化學的研究也日益受到人們的重視,綠色化學在環(huán)境保護的很多方面也取得了較好的研究成果,主要表現在以下三個方面:
第一,能源清潔。至今為止,煤炭一直是我國非常重要的能源來源。綠色化學技術在我國得到推廣以來,相關部門和企業(yè)也開始著重處理煤炭燃燒所帶來的環(huán)境污染問題,而且大力推廣煤炭液化以及洗煤技術。另外,我國的一些清潔能源技術也得到了快速地推廣使用,例如核能、水能、風能以及太陽能等,在很大程度上也避免了由于能源制造過程所產生的環(huán)境污染問題。
第二,二氧化碳也得到了較為有效地吸收。二氧化碳是造成溫室效應的罪魁禍首,而且目前全球的溫室效應問題也日益嚴重,而二氧化碳的主要來源就是燃料燃燒所帶來的。然而二氧化碳過量問題在短時間是不能解決的,如何更好地處理和吸收二氧化碳也開始引起了人們的關注。隨著綠色化學技術的發(fā)展,目前也研制處理了很多吸收二氧化碳的方法和技術,例如膜分離技術、碳酸鉀加熱化學吸附法等。
第三,越來越多的環(huán)境友好的產品得到了開發(fā)。正是由于人們對于環(huán)境保護問題開始了日益關注,而且對于環(huán)境保護也提出了更高的要求,不但要對已經出現的環(huán)境污染源進行控制和治理之外,還要求更多地開發(fā)出新的、綠色的能源,以便于建造更加適合人類居住的自然生態(tài)環(huán)境。在一些傳統(tǒng)的化學工藝中,很多化學原料都是有害物質,會對人們的身體健康和生態(tài)環(huán)境造成一定的威脅。而隨著現代科技的快速發(fā)展,人們開始采用生物作為原材料,然后使用酶作為催化劑,這樣就可以從根本上消除一些污染源。
3 綠色化學的發(fā)展方向
3.1 開發(fā)利用一切的綠色能源
在傳統(tǒng)的能源獲取方面,燃料燃燒的過程中有大約60%的能量都會由于不同的原因被消耗掉,這樣的能源有效利用率實在是太低了。目前,雖然水利發(fā)電已經開始作為商業(yè)運用的可再生資源,但是其電量也僅占所有發(fā)電量的18%左右。所以需要大力發(fā)展一切可再生資源作為能源的來源,例如風能、太陽能等,從最根本上解決能源制造過程中所產生的環(huán)境污染問題。
3.2 大量可再生材料的重復使用
對于一些難以降解的材料進行二次利用,或者一些可再生材料進行多次重復使用。借助綠色化學技術將原有的化學物質結構進行改變,以此衍生出具有其他功能的精細化學品。就目前我國環(huán)境保護情況而言,使用綠色化學技術對可再生材料進行使用,正逐步成為引領和開展綠色革命的重要課題,而且也將促進環(huán)境保護技術的大力發(fā)展。
3.3 實現農藥化學的綠色化
農藥化學已經成為了一門單獨學科,其是由生物學與有機化學交叉而形成的。在農村,與生態(tài)環(huán)境接觸較多的化學污染主要來源于農藥、化肥等,而且農藥、化肥污染已經成為全球化環(huán)境污染的重要影響因素之一。然而,在對植物的保護過程中,農藥以及化肥依舊是起著非常關鍵的作用。如何更好地促使農藥和環(huán)境得到友好相處是目前化學農藥的主要發(fā)展方向,那么大力發(fā)展農藥化學的綠色化也已經成為迫在眉睫的問題。
4 綠色化學的可持續(xù)性發(fā)展
如何更好地解決環(huán)境污染問題,保持社會經濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展已經成為現代人們研究的重要課題之一。那么就需要采用綠色化學的方法和途徑,對綠色化學技術和方法進行更加深入的科學性研究,以此發(fā)展綠色化學技術。與此同時,也要改變人們對環(huán)境保護傳統(tǒng)觀念,將可持續(xù)發(fā)展作為環(huán)境保護的基本理念樹立于人們心中。只有在整個過程中對資源進行充分、全面地利用,才能夠更好地推進低碳經濟的快速發(fā)展,構造出一個人和自然和諧相處的生活居住環(huán)境。
5 結論
綠色化學不但是要利用化學原理實現“零排放”,而且也是化學發(fā)展的新目標。綠色化學的應用能夠真正地實現社會經濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
【參考文獻】
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關鍵詞:綠色環(huán)保理念;中職化學;滲透;策略
一、綠色化學的理念和優(yōu)點
綠色化學是近十年才產生和發(fā)展起來的,是一個 “新化學嬰兒”,又被稱作“環(huán)境無害化學”、“環(huán)境友好化學”、“清潔化學”,相比傳統(tǒng)化學,綠色化學具有以下優(yōu)點:
1.提高資源和能源的利用率,采用無毒、無害的新型環(huán)保原料.
2.在無毒、無害的條件下進行反應,大大降低實驗廢棄物對環(huán)境的污染.
3.提高原子的利用率,使所有作為原料的原子都被產品所消納,力圖實現“零排放”.
4.生產出更有利于環(huán)境保護和人體健康的環(huán)境友好型產品.
基于綠色化學的以上特點和國家政府對環(huán)保的支持和關注,如何在中職化學教育中充分滲透落實綠色環(huán)保理念、如何在實際教育教學中實現綠色化學等問題成為現代中職化學教育面臨的現實困境.
二、中職化學教學中綠色環(huán)保理念滲透的途徑
1.在理論教學實踐中貫穿綠色環(huán)保知識
綠色化學作為比較新的理念,在中職化學教授過程中應當在適當的機會作為重要的補充知識加入其中,對教材內容進行整合,然后滲透到教學環(huán)節(jié).比如,在講碳的相關章節(jié)的時候就可以設置低碳探究活動.首先提出問題:你所了解有關三大能源的知識有哪些?三大能源物質各自的利弊?對地球環(huán)境的影響?這些開放式的問題既可以豐富學生的知識,而且可以激發(fā)學生主動學習的熱情.再次,在碳知識的講授過程中,讓學生對碳的歷史、現狀都有所掌握,并且深入了解其分子結構、氧化還原反應過程,讓學生從能源結構角度意識到低碳環(huán)保的必要性和重要性.最后聯系實際,從新能源的發(fā)展入手,結合當代的新能源汽車,太陽能電池等等,讓學生了解到新能源在環(huán)保中的重要作用.
2.在實驗教學中做到綠色化學,加強學生的綠色環(huán)保意識
綠色化學在化學實驗中的滲透要求化學實驗方案的設計都要從綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念出發(fā).在實驗藥品的選擇、基本操作的規(guī)范化、藥品用量的節(jié)約化、實驗廢物規(guī)范處理等方面都要對學生提出嚴格的要求.例如,在Mg的提取及應用實驗中,指出氯氣可以循環(huán)使用,易溶于水形成鹽酸,這樣既可以節(jié)約資源又可以減少廢氣對空氣的污染.實驗室制氯氣的實驗中,多余的氯氣用氫氧化鈉溶液進行吸收,防止尾氣對環(huán)境造成污染.在原電池的教學中指出化學電源會對土壤、地下水等產生的嚴重污染問題,并號召學生回收舊電池,設置專門的電池回收處,將環(huán)保知識真正落實到實踐中去.
在實驗教學中還可以通過不斷的創(chuàng)新,在不影響實驗結果和質量的前提下,本著環(huán)保的原則對實驗進行改進和創(chuàng)新.例如,在濃硝酸和銅片反應的實驗中,產生的二氧化氮氣體是有毒有刺激性的氣體,直接污染環(huán)境和危害人的身體健康.如果將實驗中的銅片用銅絲來代替,在反應過程中,只需要把銅絲拉出到溶液外就可以中斷此化學反應,這樣既可以看到實驗結果從而達到教學目的,又可以減少不斷逸出的二氧化氮對環(huán)境的污染.另外可以把二氧化硫的制備與性質這類有毒的實驗改成針筒式的密閉實驗,這樣產生的有毒氣體就不會排到空氣中去,污染環(huán)境,危害人的身體健康.
3.在課外實踐教學中,讓學生切身體會到污染的嚴重性,開展環(huán)保行動
根據中等職業(yè)教育模式,課外實踐教學也是教學環(huán)節(jié)的重要組成部分之一.學生在課堂上所學到的環(huán)保知識和養(yǎng)成的環(huán)保意識最終通過學校和社會聯合組織的教學實踐活動進行強化也顯得尤為重要.學??梢越M織學生到附近的工廠參觀,對附近污染的湖泊、漁場進行取樣,與環(huán)境污染當地的民眾進行溝通交流,這樣直觀的面對環(huán)境污染的種種結果,能夠更加引起學生內心的共鳴從而加深對環(huán)保的認識,切身感受到環(huán)保的必要性,并引導學生親自參與到環(huán)保行動中去.在切身的實踐中,使學生了解周圍污染的原因并分析其產生原因與對策,在進行環(huán)保知識教育的同時,引導學生將課本上的知識用于生活的實踐中,無形中增強了學生的社會實踐能力和分析解決問題的能力.
4.借助現代網絡等多媒體優(yōu)勢,發(fā)掘最新綠色化學資源,開闊學生視野
如今我們處在一個網絡時代,這為我們獲得最新的資訊提供了良好的條件.我們應該充分利用好這個工具,挖掘網絡上與綠色化學相關研究成果,還可以將其整合,選擇性的融入課堂教學,開闊學生視野,保證教學內容的最新性.
參考文獻:
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關鍵詞:化學工業(yè);發(fā)展現狀;發(fā)展趨勢
一、化學工業(yè)
化學工業(yè)是以天然物質或其它物質為原料,利用這些物質的性質或形態(tài)變化,或以這些物質組合、加工成對國計民生有價值的化學產品的一種工業(yè)。
二、化學工業(yè)的特點
(1)在國民經濟中占有重要地位;(2)產品品種繁多、原料廣泛、工藝多樣、流程復雜;(3)裝置型工業(yè);(4)資金密集型、資源能源密集型、知識技術密集型;(5)污染大戶;(6)安全問題;(7)科研和新產品開發(fā)費用高。
三、我國化學工業(yè)的發(fā)展現狀
(一)水污染
水污染是指污染物進入水體中的數量達到水體原有功能的程度?,F在水污染十分的嚴重,全世界污染而不能喝的水的地方很多。我國1997年廢水排放量達416億噸,其中工業(yè)排放227億噸,生活排放189億噸。近幾年來,我國的水系受到了嚴重的污染。據調查,近年我國的七大水系、湖泊、水庫、部分地區(qū)地下水及近岸海域都受到不同程度的污染。
(二)大氣污染
大氣污染主要有兩種:人為和自然。而其中人為的為大部分的,大多是因為石化原料的燃燒或廢棄物的燃燒等。
(三)土壤污染
土壤是人類賴以生存的地方,作為我們生產生活的重要場所。它主要表現在土壤失去活力,土地沙漠化,沒法耕種。
四、我國化工行業(yè)的發(fā)展趨勢
(一) 能源化工領域的發(fā)展方向
目前,世界日益加劇的社會問題使人們不得不關注到能源上來。隨著矛盾的加劇,能源將推到一個更高的臺階之上。
在我國這些問題更加的明顯,雖然我國很富有,但是能用的不多,人均占有量更加的少。從1992年以來我國成為石油進口國,我國石油消費不斷上漲,依賴程度不斷加大。而這就不得不是我國對于能源要有一個全新的認識,那就是我國必須開發(fā)新型的能源。
以上的文字和數據表明,我國以及世界的能源發(fā)展的方向和趨勢是:高效化、清潔化、全球化等路線。
開發(fā)利用高效清潔能源很必要。隨著社會的不斷的發(fā)展,高效清潔能源的前景十分廣大。此種能源有很多的途徑可以得到,以下就介紹一種十分重要的高效清潔能源生物柴油。
生物柴油的開發(fā)利用迫不及待。西方國家生物柴油產業(yè)發(fā)展迅速,促進了我國的生物柴油的發(fā)展。近年來,西方國家加大生物柴油的商業(yè)化投資力度,使生物柴油的投資規(guī)模增大,開工項目增多。美國、加拿大、巴西、日本、印度等國家都在積極的發(fā)展這項產業(yè)。
隨著我國石油進口的依賴度的加大,我國的能源安全已面臨挑戰(zhàn)。與國外相比,我國發(fā)展生物柴油方面有一定的差距,但就我國的條件和資源而言發(fā)展生物柴油是十分緊迫的國家發(fā)展大計。
(二)新型化學工藝的發(fā)展趨勢
1.采用無毒無害的催化劑
目前,約90%以上的化學反應要實現工業(yè)化生產,必須采用催化劑提高其反應速率。開發(fā)新型高效、無毒無害的催化劑是綠色化學工藝的方向之一。綠色化學工藝要求催化劑自身應該是無毒的,特別杜絕催化劑在高溫下分解,產生有毒氣體,催化反應的后序分離過程也應該是環(huán)境友好操作,比如萃取操作萃取劑的選擇。同時要達到經濟性原則,必須保證催化劑具有低廉的造價,穩(wěn)定的化學性質,較好的活性等特點。新型的綠色催化劑主要包括新型酸堿催化劑,沸石分子篩催化劑,酶和仿酶催化劑,相轉移催化劑等。
2.采用無毒無害的原料
為了從源頭上防止環(huán)境污染,應選用可再生的自然物質如生物質(包括農作物、野生植物)作原料。將農副產品的廢棄物(如稻草、麥秸、蔗渣) 或野生纖維植物(如樹枝、木屑、蘆葦)加工為酸、酮、醇類化學品和糠醛; 將木質素氧化轉換為苯醌; 用糖作物生產乙酰丙酸或乳酸; 用生物質氣化制造氫氣等, 都是綠色原料的典型例子。而用谷物和糖作物制得的葡萄糖,更是化學品優(yōu)良的替代原料。如己二酸的生產,傳統(tǒng)原料是苯(致癌物),改用葡萄糖作原料,利用的是微生物轉化途徑,大大提高了合成反應的綠色化程度。生物質還是理想的石油品替代原料,生物質煉制可減少或避免石油化學煉制中污染嚴重的氧化過程, 而且產品具有環(huán)保功能。如在我國絕大部分地區(qū)都能生長的油料林木――黃連木,其種籽含油量達42.46%,是制造生物柴油(綠色能源)的理想原料,且來源廣泛,目前我國江南和華北地區(qū)已開始在大面積種植和開發(fā)。
3.采用無毒無害的溶劑
化工生產中,常用到各種各樣的溶劑,甚至是危險化學溶劑。安全性是溶劑選擇必須考慮的因素,包括毒性和易燃、易爆、易揮發(fā)性。工業(yè)上大量使用的溶劑是揮發(fā)性有機溶劑,既有使用風險又會帶來環(huán)境污染。更多地采用無毒無害溶劑也是綠色化學工藝的方向之一。應提倡使用更安全的傳統(tǒng)溶劑(比如水)或替代品,盡量用無毒或低毒物替代劇毒物,用不燃或可燃物替代易燃物,例如用甲苯替代苯,用煤油替代汽油等。
關鍵詞:社會發(fā)展;化學;依賴
中圖分類號:G427文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)04-020-1
一、化學在推動人類進步和科技發(fā)展中起到了核心科學的作用
作為一門基礎科學,化學為其他科學技術的發(fā)展提供了基礎,同時它與其他學科之間的相互滲透對各門學科的發(fā)展起了推動作用,還產生了許多交叉學科。
1.為人類進步提供物質基礎。進入20世紀以來,人類開始遇到人口增長、資源匱乏、環(huán)境惡化等問題。不過在過去的100多年中,化學以其理論和方法通過分析、合成和控制化學過程等手段,在解決這些問題時起到了核心和基礎作用。
2.在相關學科的發(fā)展中起了牽頭作用?;瘜W促進其他學科向分子層次發(fā)展,帶動其他學科的過程研究,帶動了材料科學的發(fā)展?;瘜W實驗方法學推動其他學科在分子層次上觀察和測定物質的變化過程?;瘜W不斷研究和建立各種分析和檢測方法,檢測物質組成、形態(tài)、結構、理化性質的原理、方法和技術,推動了各個學科的發(fā)展。
二、化學是環(huán)境保護事業(yè)的強大支柱
1.科學技術是雙刃劍。傳統(tǒng)化學工業(yè)給人類環(huán)境帶來的污染已十分嚴重,引起了社會各界的關注,而且物質經化學變化而轉化為對人類有用的產品。世界化學化工產品已達到七萬種之多?;瘜W品極大地豐富了人類的物質生活,提高了生活質量,并在控制疾病、延長壽命、增加農作物品種和產量、在食物的儲存和防腐等方面起到了重要作用。但在生產、使用這些化學產品的過程中也產生了大量的廢物,污染了環(huán)境,全世界目前每年產生的3~4億噸危險廢物(中國化學工業(yè)排放的廢水、廢氣和固體廢物分別占全國工業(yè)排放總量的22.5%,7.82%,5.93%),給人類帶來了災難,解決污染已成為21世紀人類環(huán)境問題的科學挑戰(zhàn)。我國的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),特別是化工、染料、造紙、皮革等污染較嚴重的工廠應從環(huán)境保護大局出發(fā),一方面研究和改革工藝流程,采用符合綠色化學要求的化學過程,減少和消除污染;另一面要重視現有的廢物處理,要嚴格控制排放標準,解決三廢治理問題。做好環(huán)境保護,為子孫后代造福,這是對人類負責和關心的態(tài)度。
2.綠色化學。綠色化學是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,實現“零排放”,不僅充分利用資源,而且不產生污染;并采用無毒、無害的溶劑、助劑和催化劑,生產有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人身健康的環(huán)境友好產品。綠色化學化工的目標是尋找充分利用原材料和能源,且在各個環(huán)節(jié)都潔凈和無污染的反應途徑和工藝。對生產過程來說,綠色化學包括:節(jié)約原材料和能源,淘汰有毒原材料,在生產過程排放廢物之前減降廢物的數量和毒性;對產品來說,綠色化學旨在減少從原料的加工到產品的最終處置的全周期的不利影響。綠色化學不僅將為傳統(tǒng)化學工業(yè)帶來革命性的變化,而且必將推進綠色能源工業(yè)及綠色農業(yè)的建立與發(fā)展。
從綠色化學的目標來看,有兩方面必須重視:一是開發(fā)以“原子經濟性”為基本原則的新化學反應過程,另一個是改進現有化學產業(yè),減少和消除污染。
3.光合作用――一個值得各學科共同研究的重大課題。植物的光合作用是地球上規(guī)模最大的化學反應,它把太陽光能轉變成化學能,把無機物、二氧化碳和水變成有機物并釋放出氧氣。在生物體內把光能變成化學能的能量傳遞效率為90%~98%??梢哉f,植物是地球上的第一生產力。
過去人們不知道光合作用使二氧化碳和水轉化為有機物的內在過程。有了更為精確和先進的研究方法、手段和儀器后,化學科學就可能把這一過程搞清楚,這樣才能模擬光合作用,讓水和二氧化碳作用放出氧氣生成有機物。這將為太陽能的利用開辟新途徑。
三、未來化學的作用和地位
1 考查能源分類
例1 (2007年蘭州市中考題)太陽是人類的“能源之母”,下列地球上的能源中,來源于太陽的是( )
A、地熱能。B、煤、石油、天然氣。
C、潮汐能。D、核。
解析 煤、石油、天然氣屬于化石能源,它是由古代植物的遺體,深埋在地下,經過多年地質變化而來的,而植物的光合作用將太陽能轉化為化學能儲存在植物體內;而只有化石能源、水能、風能來于太陽能。故上述能源中只有煤、石油、天然氣來源于太陽能。答案:選B。
2 考查環(huán)保問題
例2 2008年的北京奧運會倡導“綠色奧運”,“綠色”的含義包括“綠化城市、綠色生活、綠色消費、人與自然和諧發(fā)展”等內容?!熬G色奧運”需要從我做起,從身邊的小事做起,下列做法中符合“綠色”理念的是( )。A.隨意將礦泉水瓶扔在林區(qū)。
B.選用優(yōu)質電池、不亂扔廢舊電池。
C.駕車時經常在居民居住區(qū)大聲鳴笛。
D.電視、空調等電器不使用時仍讓指示燈亮著處于待機狀態(tài)。
解析 隨意將礦泉水瓶扔棄在林區(qū),若下雨時礦泉水瓶內進入一定量的水,則礦泉水瓶相當于一個凸透鏡,對光線有會聚作用易引起火災,故A做法是錯誤的;選用優(yōu)質電池可以節(jié)能,廢舊電池對環(huán)境污染非常大,一定不能亂扔,B做法是正確的;在居民區(qū)內大聲鳴笛,影響居民的正常休息、生活,發(fā)生噪聲污染,故C做法是錯誤的;電視、空調處于待機狀態(tài)時仍然消耗電能,造成能源的浪費,故D做法是錯誤的。答案:選B。
3 考查節(jié)能問題
例3 (2006年長春市中考題)目前大多數家用電器都有待機功能,如有的電視機可以用遙控器關機而不用斷開電源,即處于待機狀態(tài),在此狀態(tài)下電視機仍消耗電能。
(1)如果某家庭中用電器的總待機功率為20W,每月總待機時間為600h,每月將消耗多少電能?
(2)據報道,我國城市家庭中,用電器在待機狀態(tài)下,消耗的電能約占家庭消耗總能的10%,對此現象你有什么建議?
解析 要針對這種現象對消費者提出你的建議,就要根據題目提供的信息運用所學的物理知識,計算出每月待機所消耗的電能,然后從使用和制造兩方面考慮,提出你的建議。
(1)W=Pt=0.02kW×600h=12kW?h。
(2)從使用方面:看完電視后及時關掉電視機上的電源開關(或拔掉電源插頭),而不用遙控器“關機”;從制造方面:要改進設計,提高技術,使電視機的待機功率減小或取消待機功能等。
4 考查能源轉化
例4 (2007年寧波市中考題)近期澳大利亞科學家進行了這樣一項實驗:他把自己關在一個密封艙里,并將密封艙浸沒在一個湖中,在水下生活了12d,他的大部分時間都過著自給自足生活。(1)他通過踩踏一輛特殊的自行車來發(fā)電。自行車轉動時,______能轉化為電能。(2)他利用海澡的_____作用來吸收密封艙內的二氧化碳,從而得到空氣。
解析 自行車發(fā)電是將機械能轉化為電能,由于植物的光合作用需要二氧化碳,而放出氧氣,所以利用海藻能夠得到氧氣,供人呼吸。
5 考查新型能源
例5 (2007年溫州市中考題)如何解決當前面臨的“能源危機”,實現可持續(xù)發(fā)展,已是當務之急。(1)生物能源是一種可再生的新能源, 它是綠色植物通過_____作用由太陽能轉化而來的;(2)沼氣是農村推廣使用的一種新能源,它的主要成分是甲烷(CH4。)。沼氣發(fā)電是把沼氣中的______能轉化為電能;(3)利用溫差可以發(fā)電。某種新型溫度計,它的工作原理如下圖所示。將A端置于待測的高溫處,與B、C端存在溫度差,電路兩端就會產生電壓(圖中虛線框部分相當于電源),電流表會有示數顯示對應的溫度。電路電壓與A端及B、C端的溫度關系如下表所示。當A端的溫度為200℃,B、C端為20℃,定值電阻R=10Ω,通過電流表的電流為多少mA?
解析 綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能,供植物生長;而沼氣的發(fā)電是利用植物的根、莖、葉中的化學能轉化為電能的;通過數據表格可以看出,當A端的溫度為200℃,B、C端的溫度為20℃時,產生的電壓對應為15mV,所以由歐姆定律可得:
I=U/R=15mV/10Ω=1.5mA。
關鍵字:綠色化學 化學教學
化學在為人類創(chuàng)造財富的同時,給人類也帶來了危難。傳統(tǒng)的化學工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴重,目前全世界每年產生的有害廢物達3億噸~4億噸,給環(huán)境造成危害,并威脅著人類的生存。綠色化學一提出,立即得到世界廣泛響應。
按照美國《綠色化學》(GreenChemistry)雜志的定義,綠色化學是指:在制造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。綠色化學核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染;反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。而今天的綠色化學是指能夠保護環(huán)境的化學技術。它可通過使用自然能源,避免給環(huán)境造成負擔、避免排放有害物質。利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術的開發(fā),并考慮節(jié)能、節(jié)省資源、減少廢棄物排放量。
如何在化學教學的過程中體現綠色化學理念,在潛移默化中對學生進行綠色化學理念的教育呢?
首先,教師在教學活動中起主導作用,只有教師首先形成綠色化學的理念,才能對學生形成引導,才能在實施環(huán)境教育過程中,向學生闡述綠色化學的觀念、要求,使他們樹立起防治污染,保證人類生存質量的責任感。
1、教師要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念,綠色化學有利于保護人類賴以生存的環(huán)境、實現人類社會的可持續(xù)發(fā)展。
2、教師要在課程教材中體現綠色化學的理念,使綠色化學的思想和內容貫穿于化學教育的始終。教師在課堂教學、實驗等方面,要始終貫徹綠色化學理念;要讓學生了解綠色化學,樹立起綠色意識,培養(yǎng)學生從事綠色化學研究與開發(fā)的能力。
3、教師要勇于創(chuàng)新,探索改革。教師不僅擔負著普及、宣傳化學知識的使命,而且還應該進行教學科研,對傳統(tǒng)的教學內容,方法提出思考,進行改革,使化學教育能夠得到發(fā)展。
其次,在化學教學中要滲透綠色化學的思想。
從綠色化學的角度來看,中學化學中許多物質的制取反應、化學工藝等都是值得討論和重新考慮的。這給課堂教學改革、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力提供了良好的契機。
1、在課堂教學內容中適當延伸,滲透綠色化學理念,增強環(huán)保意識。
在課堂教學中以相關物質的性質及用途為延伸點,系統(tǒng)介紹危害人類生存環(huán)境的臭氧空蝕現象相關信息,使學生對自己的處境有一個比較清楚的認識。如學習完《氧氣的性質和用途》之后,結合教材中的選學內容《臭氧》,向學生介紹“臭氧層空蝕現象”。師生共同解析危害、探究空蝕原因并鼓勵學生做一個愛護臭氧層家庭小主人和愛護臭氧層的消費者。在日常生活中,主動購買帶有"中國環(huán)保標志、愛護臭氧層"或"無氟氯化碳"標志的產品如冰箱、空調等。在教學中介紹環(huán)保知識,讓學生既認識環(huán)境污染的重要性,又認識環(huán)境改造的可能性。從而提高學生學習化學的積極性。
2、結合化學實驗教學,增強學生的環(huán)保體驗。
化學實驗教學不僅可以使學生觀察到用語言難以表達清楚的清晰的實驗現象,增強直觀的感性認識,而且能培養(yǎng)學生觀察、描述、分析問題和解決問題的能力。但實驗必定會涉及到有害、有毒的物質,從某種意義上講學校中環(huán)境污染主要來源于化學實驗。課堂教學過程中要嚴格規(guī)范實驗操作,盡可能減小污染。因此,化學實驗教學中要力求利用最少的實驗藥品,獲得最佳的實驗效果,最大限度的減少廢棄物;創(chuàng)新改進實驗,減少環(huán)境污染。如微型實驗;封閉式一體化實驗;利用實驗―投影放大等多媒體手段實驗教學。
(1)微型化學實驗具有現象明顯、效果良好、節(jié)約實驗材料和時間、減少污染、安全、便于攜帶等優(yōu)點。在微小型的儀器中,用盡可能少的試劑來進行實驗(一般為常規(guī)量的十分之一至千分之一)。微型化學實驗不是常規(guī)實驗的簡單微縮,它是在綠色化學理念下對常規(guī)實驗進行改革和發(fā)展的必然結果。盡可能小劑量是微型化學實驗的核心,這是化學實驗改革和發(fā)展的動力之一,是綠色化學理念在化學實驗中的具體體現。因此在日常的化學實驗教學中,請使用微型實驗儀器。
(2)在中學化學教材中,有些實驗指明了藥品濃度,有些實驗沒有指明了藥品濃度。如果對涉及藥品濃度的實驗探索和改進,既節(jié)約了藥品、保證了實驗效果,又減少了環(huán)境污染。例如指示劑濃度的減少,指示劑酚酞、石蕊等原濃度為0.5%~1.0%,經改進可減少到0.1%~0.25%,也可以相應減少酒精的用量。作為化學實驗教師,應具有綠色化學的思想,盡可能地降低實驗藥品濃度,減少藥品的損耗,預防環(huán)境污染。
(3)創(chuàng)新改進實驗,減少污染。例如鋁熱反應,原來實驗是把濾紙疊成大漏斗,里面放藥品,用的藥品多,做完實驗,粉塵和揮發(fā)物質使教室污染太嚴重。改進后的實驗是把粉筆蘸上酒精,在粉筆上做一個非常小的凹槽,把鋁熱劑倒在凹槽里,然后放少量的氯酸鉀,引發(fā)鋁熱反應。從酒精燃燒到引發(fā)鋁熱反應大約半分鐘。操作安全,現象明顯,用藥品又少,既環(huán)保又節(jié)約。
化學工業(yè)是國民經濟的基礎性產業(yè),為經濟發(fā)展和人們生活提供了物質基礎。長期以來,污染一直是困擾化學工業(yè)的致命問題,制約著化學工業(yè)的健康發(fā)展?;み^程既伴有原子間的重新組合,又有相變發(fā)生,因而在節(jié)能降耗方面潛力很大。近年來,化工生產綠色化的研發(fā)和應用正方興未艾。
綠色化工就是在化工產品生產過程中,從工藝源頭開始運用環(huán)保理念,推行源消減、進行生產過程的優(yōu)化集成、廢物再利用與資源化,從而降低成本與消耗,減少廢棄物的排放和毒性,減少產品全生命周期對環(huán)境的不良影響。綠色化工的興起,使化學工業(yè)環(huán)境污染的治理由先污染后治理轉向從源頭上根治。
綠色化工理念注重從產品的全生命周期來考察其生產和使用對環(huán)境帶來的影響,包括綠色原料、綠色產品和綠色過程等方面。要真正實現化工生產的綠色化,首先要從源頭上減少有毒有害物質的使用,運用綠色化學的手段實現零排放;其次從工藝和設備兩方面著手,大力研究開發(fā)從整個工程鏈中減少或消除污染的綠色工程技術,并在此基礎上進行過程系統(tǒng)綜合,降低能耗,實現廢物最小化和環(huán)境影響最小化;然后從循環(huán)經濟角度提高資源的綜合利用率,降低廢物產生和排放。
綠色化工已被全球列為21世紀實現可持續(xù)發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略,是解決資源、能源緊缺和環(huán)境惡化的重要途徑,是提高人類生存質量和保證國家與民眾安全的核心基礎科學與技術。綠色化工和清潔生產工藝技術將向節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。化學與材料、生命、信息、能源、資源、環(huán)境等領域的結合將開辟新的發(fā)展方向,為提高人類生活質量和環(huán)境改善提供多種途徑。
一、全球綠色化工態(tài)勢
1995年美國設立“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”,自1996 年開始每年頒發(fā)一次。1997年成立了綠色化學協會,致力于環(huán)境友好化學合成和處理的教學、科研工作。美國加州提出兩項州議案,要求按照加州綠色化學行動法促進綠色化工發(fā)展。美國已著手創(chuàng)建一項能夠明確鑒別綠色化學品和綠色工藝的綜合性工業(yè)標準,實行綠色化工第三方認證,目前有近50家單位在參與制定。
歐洲的綠色化工也很活躍。英國的綠色化學網從2003年開始創(chuàng)建,2006年成員已達到1500家;為鼓勵綠色化工,英國還設立綠色化工水晶獎、英國綠色化學獎、英國化學工程師學會環(huán)境獎等獎項。法國化工業(yè)正逐步將農作物用于化工領域,據預計,未來農業(yè)領域綠色化工創(chuàng)造的財富很可能超過農產品本身。
日本已從污染型的工業(yè)社會轉變?yōu)槿颦h(huán)境的領跑者和節(jié)能超級大國。與1990 年相比,2006 年日本化學工業(yè)減少二氧化碳排放15%,而同期化工產品總產量卻增加了30%。2000年日本成立了綠色與可持續(xù)化學網絡,開展綠色與可持續(xù)發(fā)展化學的研究開發(fā)、教育、獎勵、國際間的合作、信息交流等工作,并發(fā)起設立“綠色和可持續(xù)發(fā)展化學獎”。
巴西因擁有豐富的植物資源,生物塑料的生產成本比其他地區(qū)低很多,從而吸引了眾多投資者。巴西的公司已經將中等規(guī)模甘蔗基高密度聚乙烯推向市場,并在生物基乙醇生產、生物乙醇制烯烴、生物基丁烯等方面有較快進展。一些跨國公司也積極參與巴西的綠色化工計劃。不遠的將來巴西將成為全球最大的綠色塑料生產國。
大型石化公司正努力發(fā)展綠色化工,不斷提高能效,以降低溫室氣體排放,使用對環(huán)境友好的新工藝,減少生產過程的環(huán)境污染。如,阿克蘇諾貝爾公司銷售產品的18%來自其“生態(tài)優(yōu)質”產品,與市場上的主流產品相比,留下的環(huán)境印跡低得多,公司到2015年計劃將此份額增加到30%。
二、國內綠色化工進展
石化工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)。2010年我國石化行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)總產值達8.88萬億元,占全國規(guī)模以上工業(yè)總產值的12.7%。石化產品廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、人民生活等各個領域:它為農業(yè)提供化肥、農藥和塑料薄膜等,為能源、交通和居民生活提供石油、天然氣、液化氣等燃料,為汽車、船舶、航空航天、機械工業(yè)等提供合成材料、輪胎、涂料和膠粘劑等產品,為紡織工業(yè)提供合纖單體、合纖聚合物、染料及紡織助劑,為輕工家電業(yè)提供各種塑料材料、功能材料,為電子工業(yè)提供印刷電路板基材、塑封料、光刻膠、高純試劑和特種氣體等,為建筑業(yè)提供塑料建材、保溫材料、建筑涂料、防火材料等,為醫(yī)藥工業(yè)提供基本化工原材料,為軍事工業(yè)提供軍用化工產品,為人民生活提供各種相關的日用化學品……
我國化工產業(yè)的出路就在于摒棄粗放的生產模式,推崇“綠色化工”,發(fā)展環(huán)保型產品,采用先進技術,實現清潔生產,最大限度地降低三廢排放量,采用循環(huán)經濟手段,提高資源利用率。
科學發(fā)展強調人與自然的和諧。
2006年國務院《關于落實科學發(fā)展觀加強環(huán)境保護的決定》指出,我國環(huán)境保護雖然取得了積極進展,但環(huán)境形勢嚴峻的狀況仍然沒有改變。
我國綠色化工研發(fā)正在興起。南開大學與天津大學已于2003年聯合組建了天津綠色化學化工實驗室。2008年2月,廣州化工集團有限公司等11家企業(yè)和華南理工大學、南開大學、浙江大學等6所重點高校發(fā)起組建的廣州綠色化工產學研戰(zhàn)略聯盟正式啟動。
綠色化工產品應用備受關注。如,綠色化工材料和技術滲透到了北京奧運會的方方面面,為北京奧運會成功舉辦發(fā)揮了重要作用。
三、南京化工園區(qū)綠色化工思考
1.發(fā)展現狀
南京化工園區(qū)按照“國際一流、國內領先”的要求,經過10年的發(fā)展已初具規(guī)模,各項事業(yè)正蓬勃發(fā)展。園區(qū)在綠色化工方面做了大量工作,取得了較好成效。園區(qū)實現了集約發(fā)展,通過公用工程共享,提高了土地利用率;采用熱電聯供,實行按能級配置使用能源,提高了效率;強制推行清潔生產審核和循環(huán)經濟試點工作,企業(yè)節(jié)能降耗有了明顯改善。
(1)綠色碳一化工產業(yè)鏈。合成氣是碳一化工的源頭,園區(qū)合成氣實行集中供應,生產效率高,資源和能源得到合理利用,廢棄物少?;萆暇┗び邢薰疽悦簽樵仙a合成氣,向菱天公司、藍星公司和揚巴公司供應,并分離出一氧化碳產品供給塞拉尼斯醋酸裝置,多余的一氧化碳和氫氣生產出甲醇。實現了一氧化碳和氫氣合理配置,最大限度地提高煤的有效利用率,降低碳排放。
項目采用世界上最先進工藝技術,其中煤氣化采用GE 德士古水煤漿氣化技術;工藝氣體的凈化和CO深冷分離采用林德公司低溫甲醇洗工藝;甲醇合成單元采用國內自主開發(fā)的高效等溫反應器和高性能合成催化劑;精餾系統(tǒng)采用“三塔”流程。同時配套克勞斯裝置回收煤氣中的硫,極大地減少二氧化硫排放,屬于清潔煤化工項目。此外,項目還利用余熱發(fā)電,有效地利用了煤的化學能,實現了企業(yè)一半用電量自給。項目還做到廢水循環(huán)利用,廢渣深加工利用、廢氣提取二氧化碳綜合利用。
在醋酸合成方面,園區(qū)集聚了兩大世界一流的醋酸生產商BP和塞拉尼斯,它們的生產技術屬當今世界頂級技術。從合成醋酸的反應方程式看,甲醇羰基化合成醋酸符合“原子反應”要求,反應只有一步,全部的反應物原子都變成了產物,沒有原子損耗。
Celeance 公司在傳統(tǒng)Monsanto 法的基礎上開發(fā)成功AO Plus 工藝,與傳統(tǒng)Monsanto法比優(yōu)勢明顯:裝置的時空產率提高到20-40mol醋酸/升·小時;投資費用節(jié)省40%;公用工程消耗降低30%。近年,塞拉尼斯公司對AOPlus 的技術進行了改進,可將裝置產能由120萬噸/年提高到150萬噸/年,單位產品成本大大下降。
BP 公司在Monsanto 法基礎上改進,于1996年推出了BP Cativa工藝。催化劑體系具有如下優(yōu)勢:主催化劑便宜;穩(wěn)定性好,可以維持高得多的濃度,具有更高的時空產率20-30mol醋酸/升·小時;投資費用節(jié)省10%-30%;由于體系中水濃度低于2 w%,副產物丙酸少,因此公用工程消耗降低20%-40%;采用該技術,可將原有裝置產能提高30%以上。
(2)聚氨酯材料。聚氨酯是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯劑等原料制成的聚合物,廣泛應用于汽車制造、冰箱制造、交通運輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫(yī)療、農業(yè)等領域。由于它的使用可以節(jié)省能耗,因而屬于綠色化工產品。園區(qū)在聚氨酯領域有較強的綜合能力。
(3)綠色涂料及助劑。“綠色涂料”是指節(jié)能、低污染的水性涂料、粉末涂料、高固體含量涂料和輻射固化涂料等,主要是從減少涂料總有機揮發(fā)量、降低溶劑的毒性、提高用戶的安全性等方面加以改進。
我國是涂料生產大國,但高性能環(huán)保型涂料的發(fā)展落后于發(fā)達國家。化工園區(qū)在“綠色涂料”領域形成了產品集聚,有環(huán)保助劑、高性能樹脂和安全的涂料產業(yè)鏈。如長江涂料公司年生產能力8萬噸,是我國涂料行業(yè)設施最齊全、設備最先進、工藝領先、技術超前、環(huán)境優(yōu)美、國內一流、國際接軌的現代化油漆制造基地,國內涂料10強企業(yè)。
園區(qū)還是國內最大的醇醚溶劑基地。醇醚類溶劑與水有很好的相溶性,被廣泛地用于水性涂料,作助溶劑,起偶聯使用。德納(南京)化工有限公司目前有丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯六套生產裝置,其中丙二醇甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯生產能力達到10萬噸/年,產品質量達到電子級;乙二醇丁醚生產能力達到9 萬噸/年,乙二醇丁醚醋酸酯生產能力達到3萬噸/年。
(4)水處理劑。水處理產品和服務是環(huán)保產業(yè)的重要組成部分。納爾科工業(yè)服務(南京)有限公司由全球最大的水處理劑制造商美國納爾科公司投資設立,年產3.7萬噸水處理劑,包括年產7000噸橡膠聚合體、5000噸液態(tài)聚合體和年產2.5萬噸混合物等市場暢銷產品,最終將實現年產15 萬噸產量的規(guī)模。工廠設備先進、生產工藝世界一流,定位為納爾科在全球的核心生產廠之一,可供應納爾科產品線的所有核心技術產品。
(5)資源綜合利用。在乙烯裂解過程中,主要產品為“三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)三苯(純苯、甲苯、二甲苯)”,同時也生產一定量的碳四、碳五、碳九等副產品,這些副產品中碳四已經得到較好的利用,碳五、碳九的利用與否直接關系到資源綜合利用水平的高低,對園區(qū)綠色化工建設有重要影響。
南京源港精細化工有限公司碳五綜合利用項目包括8 萬噸/年碳五分離裝置、2萬噸/年碳五石油樹脂裝置,是目前國內同類裝置中規(guī)模較大的企業(yè)之一,主要產品為雙環(huán)戊二烯、脫環(huán)碳五加氫樹脂。
南京齊東化工有限公司正在新建16萬噸/年裂解碳九深加工項目,生產石油樹脂7萬噸。
2.對策措施
(1)引入“生態(tài)效率分析”方法并制定相應標準,定量、科學地評價入園項目。
(2)構建園區(qū)的綠色化工政策環(huán)境,一方面限制污染大的項目進入,另一方面鼓勵綠色化工項目。
(3)項目入園需要進行前置性技術先進性、環(huán)境安全性評價,優(yōu)先選用綠色化工項目。
(4)加大力度,提升園區(qū)現有企業(yè)技術,削減污染物、有毒物的產生和排放。
(5)以生態(tài)園區(qū)創(chuàng)建為契機,加強循環(huán)經濟建設,提高資源利用率。
(6)加強對企業(yè)的監(jiān)管,杜絕偷排現象,保證裝置的安全運行,降低事故率。
(7)建立綠色化工專項基金,獎勵綠色化工項目,資助綠色技術開發(fā)。
(8)跟蹤國內外綠色化工技術、工藝和產品,向企業(yè)推薦新技術、新產品。
(9)建立綠色化工工程研究中心,開發(fā)利用和推廣有市場前景的綠色化工技術。
3.今后重點發(fā)展的項目
(1)環(huán)氧丙烷。國外以過氧化氫和丙烯直接合成環(huán)氧丙烷技術已成熟,我國也正在積極研發(fā)。2010年我國環(huán)氧丙烷總產量約124萬噸,大多采用污染較嚴重的氯醇法工藝生產。該工藝設備腐蝕嚴重,而且產生大量氯化鈣和工業(yè)廢水,難以處理。而過氧化氫直接氧化法生產環(huán)氧丙烷,幾乎不產生三廢。BASF公司和韓國SKC公司分別建成30萬噸/年和10萬噸/年HP-PO裝置。
園區(qū)有大型環(huán)氧丙烷裝置,采用的就是氯醇法工藝,而且鐘山化工廠搬遷項目還有10萬噸氯醇法環(huán)氧丙烷,如果能夠合并改為20-30萬噸雙氧水氧化法工藝,不僅技術上可行,也可大大降低環(huán)境污染。
(2)淀粉基生物降解材料。淀粉基塑料可分為填充型、共混型和全淀粉塑料等三類。目前我國淀粉基塑料主要是填充型淀粉塑料,已屬于逐步淘汰型品種。共混型淀粉塑料與單獨的合成聚合物相比,其具有較快的降解速度和較好的力學性能,部分產品可完全降解。全淀粉塑料是真正的完全降解塑料,其成本與常規(guī)塑料更為接近,是最具發(fā)展前途的可降解淀粉塑料。
目前,日本住友商事會社、日本谷物淀粉公司、美國Novon International 公司、意大利Ferruzzi 公司和Novamont 公司等已宣布研制成功全淀粉降解塑料,其中美國Novon International公司的“NOVON”全淀粉塑料產品的生產能力已達到4.5萬t/a,意大利Novamont公司開發(fā)的“Mater Bi”全淀粉塑料產品的生產能力已達到1萬t/a。
(3)聚乳酸。聚乳酸(PLA)是一種具有良好生物降解和生物相容性的合成高分子材料,可在使用到一定時間后逐漸降解,并最終變成對人類、動植物和自然環(huán)境無害的水和二氧化碳。中科院長春應化所與浙江海正集團合作已經建成了國內最大的5000t/a PLA 生產裝置。2007年,日本化纖協會公布東麗公司成功開發(fā)出將以PLA和纖維素為主要成分的植物纖維進行混煉,使用耐熱性、剛性及成型性較好的植物纖維強化PLA塑料。
(4)二氧化碳綜合利用。二氧化碳是溫室氣體,國際上減碳呼聲日益高漲,中國政府承諾到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,二氧化碳捕集與綜合利用是碳減排的重要途徑。
(5)碳酸二甲酯(DMC)。這是一種無毒、環(huán)保性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料。作為有機合成中間體,可替代劇毒的光氣、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作為甲基化劑或羰基化劑使用,提高生產操作的安全性,降低環(huán)境污染;作為溶劑,DMC可替代氟利昂、三氯乙烷、三氯乙烯、苯、二甲苯等用于油漆涂料、清潔溶劑等;作為汽油添加劑,DMC 可提高其辛烷值和含氧量,進而提高其抗爆性;此外,DMC還可作清潔劑、表面活性劑和柔軟劑的添加劑。因此它是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產品。
生產可采用甲醇羰基合成法和二氧化碳法,這兩種方法的原料在園區(qū)非常豐富。園區(qū)要在新材料項目上有大的突破,就應當寄希望于碳酸二甲酯的合成技術和應用技術上的突破。
(6)CO2基共聚物。將CO2合成為高分子產物的關鍵是催化劑技術,其合成不必經過高能耗的還原過程,既能保護地球環(huán)境又可得到一類頗具特色的新型材料。
河南天冠集團與中山大學合作正在建設5000t/a的生產線;內蒙古蒙西集團采用長春應化所的技術建成3000t/aAPC裝置;中科院長春應化所與中海油合作,正在海南興建3000t/a 裝置;江蘇泰興1 萬t/a 裝置已投產。
(7)綠色環(huán)保涂料。20世紀90年代,國際上興起“綠色革命”,促進了涂料工業(yè)向“綠色”方向大步邁進。水性涂料、高固體分涂料、光固化涂料和粉末涂料占比不斷提升。2009 年我國涂料總產量達755.44萬噸,首次躍居世界第一,但綠色涂料比重較低。
涂料行業(yè)是園區(qū)精細化工的一個重要領域,包括助劑、樹脂、涂料成品等品種齊全,“十二五”期間仍有較大發(fā)展空間,應當大力發(fā)展水性涂料、高固體分涂料,綠色助劑和樹脂。
(8)生物質燃料。生物能源一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源,在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。生物質能利用主要包括生物質能發(fā)電和生物燃料。生物燃料是指通過生物資源生產的石油替代能源,包括生物乙醇、生物柴油、乙基叔丁基醚、生物氣體、生物甲醇與生物二甲醚。
(9)精細生物化學品。1970 年代以來,生物化工得到很大發(fā)展,生物化學在發(fā)酵、食品、紡織、制藥、皮革等行業(yè)都顯示了威力,創(chuàng)造了巨大的經濟價值,特別是固定化酶和固定化細胞技術的應用更促進了酶工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展。
初中化學是化學學習的啟蒙,要讓化學更好地發(fā)展,必須讓最先進的理念走進寄托化學發(fā)展之希望的初中學生的心靈。化學最先進的理念是什么呢?是綠色化學。如何讓它走進學生的心靈呢?
第一,必須讓學生從理念上認識綠色化學,體會到它的時代必然性和優(yōu)越性。
自從化學成為一門獨立的學科之后,化學家們己創(chuàng)造出了許多自然界中不存在的物質,極大地豐富了人類的物質生活。人類在享用化學的先進成果的同時,也不得不面對化學帶來的污染。傳統(tǒng)的化學工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴重?;瘜W工業(yè)能否生產出對環(huán)境無害的化學品?甚至開發(fā)出不產生廢物的工藝?有識之士提出了綠色化學的號召,并立即得到了全世界的積極響應。綠色化學不是簡單地進行環(huán)境保護,簡單地治理污染,而是要利用化學原理從源頭上消除污染。那么,什么是綠色化學呢?綠色化學又稱環(huán)境無害化學,環(huán)境友好化學或清潔化學,是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現污染預防的科學手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭上阻止污染的化學。綠色化學不同于環(huán)境保護,綠色化學不是被動地治理污染,而是主動的防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學是更高層次的環(huán)境友好化學。
第二,讓學生在做化學實驗的過程中運用綠色化學理念,使綠色化學內化在學生心靈。
要運用綠色化學的理念,就必須了解綠色化學的特點。綠色化學的主要特點有:①充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料;②在無毒、無害的條件下進行反應,以減少向環(huán)境排放廢物;③提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現“零排放”;④生產出有利環(huán)境保護社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產品。
根據特點1我們可以引導初中學生在做化學實驗時充分利用身邊的用品做實驗,變廢為寶,開辟家庭小實驗和尋找某些實驗儀器和藥品的化用品活動,使身邊的資源和能源得以充分利用。
例如:①利用雞蛋殼和白醋來制取CO2
②注射器可以代替膠頭滴管取用和滴加少量液體藥品。
根據特點2我們可以指導學生做實驗時要妥善處理污染物,創(chuàng)造環(huán)境和條件,減少污染物排放。例如①利用白磷和氧氣反應的實驗證質量永恒定律時,將白磷放在底部鋪有細沙的錐形瓶中,錐形瓶口蓋橡皮塞,橡皮塞上安裝一根玻璃管,玻璃管上端必須系牢一個氣球,通過密封防止生成的P2O5白煙散出,污染空氣。
②在做CO還原CUO時,將尾氣CO燒掉,減少污染物向環(huán)境排放。
根據特點3,我們要充分利用原料中的原子,指導學生節(jié)約藥品,剩余藥品回收利用,生成物也要回收,廢物分類收集,力圖讓廢物也成為我們實驗所需的藥品,例如①制取CO2時,往往在實驗結束時還有大理石沒有反應完,可以回收。②做酸堿指示劑鑒別酸堿性時,藥品用量要少,否則是浪費。③有的廢液中含有CL- 、 SO2-4 ,可以作為檢驗液體中是否含有CL- 、SO2-4的樣品。
根據特點4,我們可以指導學生為什么不能用工業(yè)酒精兌酒,為什么不能用工業(yè)鹽來調味.加深化學產品對于環(huán)保,人體健康和安全的特殊要求,從而使他們以后從使化工生產有這方面的綠色化學意識.