綠色理念下的化工技術(shù)論文

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1校企聯(lián)合在理論教學(xué)中的綠色化工教育

1.1開設(shè)“綠色化學(xué)”課程，邀請(qǐng)校外專家及技術(shù)人員進(jìn)行專題講座。

我校還聘請(qǐng)校外專家及企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行專題講座，介紹化工前沿性知識(shí)，回答學(xué)生的提問，與學(xué)生進(jìn)行直面交流，學(xué)生的視野得到了開闊。如把模擬化學(xué)的數(shù)值運(yùn)算與計(jì)算機(jī)化學(xué)的邏輯運(yùn)算結(jié)合起來(lái)進(jìn)行“分子的理性設(shè)計(jì)”，完全順應(yīng)目前倍受化學(xué)界重視和倡導(dǎo)的綠色化學(xué)的思想，使化學(xué)成為與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的、更高境界的化學(xué)。在進(jìn)行綠色化工工藝和技術(shù)的過程中，借助于量子化學(xué)計(jì)算的結(jié)果，可以更為精確地選擇底物分子、催化劑、溶劑以及反應(yīng)途徑，這樣可通過盡可能少的實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，大大減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，從根本上減少了原料的消耗，對(duì)環(huán)境污染的排放也相應(yīng)減少。再者反應(yīng)與生物技術(shù)、分離技術(shù)、納米技術(shù)等的結(jié)合使得開發(fā)新型反應(yīng)路徑仍有空間。微波反應(yīng)器、膜分離技術(shù)及膜催化集成反應(yīng)器、超聲波萃取傳質(zhì)等等前沿知識(shí)的介紹使學(xué)生對(duì)綠色化工、綠色分離、集成過程等概念有所了解,開闊了學(xué)生的思路，激發(fā)了學(xué)生的求知欲。

1.2重視案例教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)綠色化工的感性認(rèn)識(shí)。

專業(yè)授課教師通過案例中采用綠色工藝，實(shí)行清潔生產(chǎn)增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。而且針對(duì)具體工藝流程中存在的問題及對(duì)不同工藝路線和流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)讓學(xué)生了解該工藝的發(fā)展?fàn)顩r和綠色工藝的應(yīng)用。如氫氣是一種高效而無(wú)污染的理想能源，制取氫氣的方法很多，有①電解法：2H2O→2H2↑+O2↑；②甲烷轉(zhuǎn)化法：CH4+H2O→CO↑+3H2↑；③水煤氣法：C+H2O→CO↑+H2↑；④碳?xì)浠衔餆崃逊ǎ篊H4→C+2H2↑；⑤設(shè)法將太陽(yáng)能聚焦產(chǎn)生高溫使水分解：2H2O→2H2↑+O2↑；⑥尋求高效催化劑使水分解產(chǎn)生氫氣。在上述方法中第五種方法設(shè)法將太陽(yáng)能聚焦產(chǎn)生高溫使水分解是可行且有發(fā)展前途的方法。因?yàn)樘?yáng)能是取之不盡、用之不竭的潔凈能源，且該反應(yīng)沒有廢棄物，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；第六種方法尋求高效催化劑使水分解產(chǎn)生氫氣也是可行且有發(fā)展前途的方法。通過采用催化劑降低了反應(yīng)活化能，提高了反應(yīng)速率，降低了反應(yīng)溫度、操作壓力，簡(jiǎn)化了流程。在大規(guī)模生產(chǎn)中，這種效應(yīng)無(wú)論從環(huán)境影響方面還是從經(jīng)濟(jì)影響方面都是非常重要的。再比如，甲基丙烯酸甲酯是一種重要的化工原料，主要用作合成有機(jī)玻璃的單體，也用于制造其它樹脂、塑料、涂料、黏合劑、潤(rùn)滑劑。其傳統(tǒng)合成工藝為丙酮-氰醇法，即：甲基丙烯酸甲酯傳統(tǒng)合成反應(yīng)中使用劇毒原料氫氰酸，污染嚴(yán)重，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，而且合成路線長(zhǎng)，原子利用率低。美國(guó)Shell公司開發(fā)的新路線不用劇毒物質(zhì)，原料價(jià)格低，利用鈀催化劑反應(yīng)一步完成，產(chǎn)品收率高，原子利用率高，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益均好。

1.3教學(xué)方法多樣化，教學(xué)手段現(xiàn)代化。

綠色化學(xué)理念倡導(dǎo)教學(xué)方法多樣化，教學(xué)手段現(xiàn)代化[3]。我校努力將現(xiàn)代教育方法融入課堂教學(xué)中，如幻燈片投影、多媒體教學(xué)課件、音頻視頻資料等等。化工教學(xué)中常常涉及到一些具體的工程設(shè)備、工藝流程、設(shè)備原理等，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是采用板書、掛圖和實(shí)物微縮教具來(lái)進(jìn)行講解，只能演示設(shè)備靜態(tài)，講授過程枯燥，不生動(dòng)。現(xiàn)利用現(xiàn)代教育方法集圖、文、聲、像和三維動(dòng)畫為一體的特性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)的積極性。并且課后教師積極引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)手段拓寬知識(shí)面，吸引學(xué)生主動(dòng)求知。

2校企聯(lián)合在實(shí)踐教學(xué)中滲透綠色化工意識(shí)

2.1改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，多開展微型實(shí)驗(yàn)、串聯(lián)實(shí)驗(yàn)。化學(xué)教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)應(yīng)強(qiáng)化綠色化學(xué)意識(shí)，并把注重環(huán)境保護(hù)的理念滲透到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[4,5]，舍棄或減少毒性大、危險(xiǎn)性大、對(duì)環(huán)境污染及三廢后

處理困難的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，盡可能多地選擇低毒、污染小且后處理容易的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，注重開設(shè)宣傳綠色環(huán)保的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[4]。如我們?cè)谟袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中開設(shè)了從茶葉中提取咖啡堿、從元寶楓種殼中提取單寧等綠色技術(shù)實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)原料是天然的，提取溶劑是無(wú)毒的，并且可以回收利用，廢渣無(wú)公害且可以用作肥料；如綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“從海帶中提取海藻酸”，其傳統(tǒng)方法是鹽酸-甲醛提取法，我們改用木瓜蛋白酶作催化劑，超聲波提取。這樣不但大大縮短提取時(shí)間，提出率從30%提高到90%以上，而且工藝簡(jiǎn)單，無(wú)污染。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在試劑與輔助材料用量、水電消耗量大大減少，從而降低實(shí)驗(yàn)成本，而且爆炸、燃燒、中毒等事故發(fā)生的可能性相應(yīng)減少，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性。又由于產(chǎn)生的“三廢”量少，極大地減少了對(duì)環(huán)境的污染。如綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“海藻接枝丙烯腈制備高吸水性樹脂的研究”，其所用單體丙烯腈不但價(jià)格貴，而且有毒，而采用微型實(shí)驗(yàn)后，不但經(jīng)濟(jì)而且減少了污染。串聯(lián)實(shí)驗(yàn)是指通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)順序，使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料。如雙酚A的合成實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品可作為環(huán)氧樹脂實(shí)驗(yàn)的原料，乙酰苯胺實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品可作為磺胺類藥物實(shí)驗(yàn)的原料。

2.2選用先進(jìn)儀器和技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)進(jìn)行模擬化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)。

先進(jìn)檢測(cè)手段包括紅外、紫外光譜，氣相、液相色譜，電鏡掃描，X-衍射等。選用較先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器，不但減少了試劑用量，減輕了環(huán)境污染，同時(shí)也增加了實(shí)驗(yàn)操作難度，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、規(guī)范化的操作技能，有利于提高實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量。如化工原理課程中的吸收實(shí)驗(yàn)，其測(cè)量氣體吸收量的經(jīng)典方法是酸堿滴定法，因此，實(shí)驗(yàn)氣體往往只能選用氨氣，致使實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生大量廢液并且實(shí)驗(yàn)環(huán)境惡劣。但改用氣相色譜法測(cè)定氣體吸收量后，實(shí)驗(yàn)氣體可用CO2代替氨氣，這既改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境，又使測(cè)量速度加快、測(cè)量精度大大提高，且使學(xué)生接觸到先進(jìn)環(huán)保的檢測(cè)方法。一些常規(guī)、傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)消耗較多的試劑、藥品和水，尤其是一些實(shí)驗(yàn)所用試劑藥品較貴、有毒、有害或不安全，這時(shí)采用計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真就很有意義，如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、砷化物的相互轉(zhuǎn)化等。采用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)既能使學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方法，又避免了對(duì)人體和環(huán)境造成的傷害[4,5]。

2.3利用大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)滲透綠色理念

大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)旨在探索并建立以問題和課題為核心的教學(xué)模式，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，逐漸掌握思考問題、解決問題的方法[6]。指導(dǎo)教師首先必須有強(qiáng)烈的綠色意識(shí)，在設(shè)計(jì)課題時(shí)多注重向?qū)W生滲透綠色理念。如課題“海藻農(nóng)用節(jié)水劑的制備及性能研究”，海藻是可再生性資源，儲(chǔ)量相當(dāng)豐富，而且海藻類植物中含有豐富的微量元素、氨基酸、維生素、胡蘿卜素、礦物質(zhì)等，極易被植物吸收。用海藻制得的保水劑不但能鎖住土壤中的水分，改良土壤，提高果蔬品質(zhì)，而且該保水劑能被降解，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。又如課題“Ag@AgCl-殼聚糖/OREC/TiO2微球光催化降解有機(jī)污染物的研究”，原料是可再生的，成本低、可降解，制備的復(fù)合膜對(duì)有機(jī)污染物有吸附及光催化降解協(xié)同作用，該研究在解決醫(yī)藥、食品、化工企業(yè)廢水處理方面有重要意義。學(xué)生在這種課題研究方式中增長(zhǎng)了知識(shí)，開闊了眼界，培養(yǎng)了綠色環(huán)境意識(shí)及環(huán)保理念。

2.4校企聯(lián)合在學(xué)生見習(xí)、實(shí)習(xí)過程中滲透綠色理念

見習(xí)、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)使學(xué)生在掌握專業(yè)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解化工行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過程，對(duì)現(xiàn)代化工生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)和管理模式有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，讓理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，提升學(xué)生獨(dú)立分析和解決化工生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。見習(xí)、實(shí)習(xí)是學(xué)生邁向化工行業(yè)工作前的重要的鍛煉[2]。因此，學(xué)校和企業(yè)積極聯(lián)手，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化工教育。如學(xué)生在長(zhǎng)慶石油公司實(shí)習(xí)時(shí)，親身感受到清潔生產(chǎn)、綠色工藝帶來(lái)的好處：該公司投建硫回收系統(tǒng)工藝用于廢物處理，它既避免了廢物直接排放對(duì)環(huán)境造成污染，又回收到硫磺，創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益；學(xué)生在長(zhǎng)慶石油公司及興平化工廠還參觀了污水生化處理工藝。污水生化處理是利用微生物的代謝作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的CO2、水以及富含有機(jī)物的生物污泥，多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。污水生化處理相對(duì)于化學(xué)處理廢水降解污染物更徹底，運(yùn)行費(fèi)用較低，基本上不產(chǎn)生“二次污染”。企業(yè)技術(shù)人員也通過自已企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)后獲得的利益向?qū)W生宣傳綠色化工的重要性。如通過實(shí)施清潔生產(chǎn)促進(jìn)企業(yè)整體素質(zhì)的提高；降低產(chǎn)品成本，提高競(jìng)爭(zhēng)能力；同時(shí)，企業(yè)的環(huán)境好、無(wú)污染、不擾民，使企業(yè)具有一個(gè)良好的社會(huì)形象，增加了消費(fèi)者對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的信任度；改善了職工的生產(chǎn)操作條件乃至生活環(huán)境，減輕了對(duì)職工身心健康的影響。

3結(jié)束語(yǔ)

綠色化工是降低傳統(tǒng)化工所造成的環(huán)境污染的最有效手段，學(xué)生是未來(lái)化工行業(yè)的主力軍，需要高校與企業(yè)聯(lián)手加強(qiáng)對(duì)學(xué)生綠色化工意識(shí)的培養(yǎng)，這也是素質(zhì)教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)社會(huì)及未來(lái)責(zé)任感的一項(xiàng)重要舉措。當(dāng)然，我們的校企合作在不少方面也有不如人意的方面，如合作關(guān)系多停留在表層，還不夠深入，合作關(guān)系脆弱、具有不對(duì)等性。總之，校企合作工作任重而道遠(yuǎn)，需要政府、企業(yè)、學(xué)校的不斷探索和實(shí)踐。只有大家共同努力，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境、實(shí)施綠色化工的意識(shí)，我國(guó)化工工業(yè)才能健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

作者：楊連利黃怡張衛(wèi)紅單位：咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院