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摘要:本文着重探讨了在新课程理念下的化学教学,如何突破课堂教学的封闭性,积极开发挖掘生活中丰富的教育素材,并将其有效地组织呈现,构建化学与日常生活、社会实际的广泛联系,使学生走进生活,感悟生活,创造生活,激发学生的学习兴趣。
关键词:生活化学,课堂教学,渗透
一、挖掘生活素材,注重生动形象教学
生活中处处有化学,生活本身就是一个巨大的化学课堂。把教材内容与生活实际有机结合,特别符合初学化学的学生的认知特点,从熟悉的生活情境中学到新的知识,不仅能激发学生学习兴趣,也能开阔学生的视野,提高学生的科学素养和文化修养。 这些素材可以来自:
1.化学史实、故事、新闻报道
化学史实记载了化学发展过程中科学家的探索历程,它不仅揭示了知识本身,还渗透着科学的思想、科学的方法以及科学家勇于探索的精神,因而是很好的教育素材。课堂上一个动人故事、一个美妙的传说,都会使学生很快进入角色,将注意力转移到本学科的情境之中。例如当讲到《生活中常见的盐》时,引入了中国化工实业家侯德榜博士的事迹和《三国演义》中哑泉和药泉的故事;学习了燃烧的条件后,教师可引入1854年英国战舰“欧罗巴”号失火事件。
而新闻报道直接来自现实生活,更赋有时代气息和挑战性,一些社会共同关注的热点问题、突发的事件都可以成为很好的素材。如xxx年12月2日成都新闻报道:四川屏山县三名村民烤火取暖意外中毒死亡,经检验为一氧化碳中毒死亡。从而引出完全燃烧的意义和措施。这些真实的事件可以使学生真实地感受到化学,这样不仅能激发学生的学习兴趣,还可对学生进行过程与方法教育,有助于学生情感态度价值观的培养,同时又增进了学生对化学原理的理解,提高学习效率。
2.实物、图片、影视、录像等资料
利用身边随手可得的实物、图片,可以将化学直观地展现在学生面前,如在“化学与材料”的教学中,可以通过学生寻找身边的这些材料,比较各种材料的性能,进而了解它们的用途。利用高强度陶瓷可制成航天飞机的防热瓦、钛合金材料可用于制造航天航空器等内容的图片,可以让学生了解材料科学,一下子缩短了高科技与学生生活的距离。在“水的组成”中,放映四川汶川大地震有关资料。在遇难同胞中,有很多人不是被石块压死,而是在废墟里漫长的等待中严重脱水而死,说明了水对于我们生命的延续是如此的重要。另外,一些影视作品、科教片也可以提供更生动形象的`素材,并且具有探索、发现意义,如中央电视台第10套中的《探索发现》、《走进科学》等节目。
3.自然现象、生活、生产实际、现代科学技术新发展
生活中常见的现象、生活小常识,其中蕴含的化学知识也是学生迫切想知道的内容。例如在讲到空气污染时联系实际生活进行探究,还可以提供一定的阅读材料供学生阅读,譬如酸雨现象、厄尔尼诺现象等。。在学习“酸碱盐”时,可结合生活中的一些小窍门创设教学情境,如,“如何除去鱼胆的苦味”、“为什么有的馒头松而多孔”等。在讲授“白色污染”时,可根据生活中事例引入,如从xxx年6月1日起所有超市、商场、集贸市场等一律不得免费提供塑料购物袋,强制执行“限塑令”等。
在教学中插人学生熟悉的、渴望解决而又解决不了的问题,这样做不但没有增加学习难度,反而扩大了学生知识面,让学生用书本知识解决生活问题,慢慢的也就会主动地将课本知识与生活实际相联系。同时他们也逐步将化学知识与最新科技相联系,从而培养学生积极关注生活,用科学理论知识处理实际问题的能力。
二、开展生活实验,激发学生创新意识
实验是化学教学中的重要形式。将实验与生活紧密结合起来,更能发挥实验的作用,体现实验的魅力。通过实验内容的生活化和实验用品的生活化来把实验和生活很好地联系起来。如演示蔗糖遇浓硫酸的黑面包的实验;点燃浸有酒精和水的棉手帕却烧不着的实验,学生非常喜欢上有实验的课,他们必然很兴奋,学习积极性也高。因此,我们应尽可能多地补充实验,增加实验量,尤其要设计一些贴近生活、联系实际的实验,不要仅限于教材上给出的实验。我们教师可以随机根据教学内容增设一些教材中没有的家庭小实验。如在讲燃烧条件时,可设置一个“点不着的纸”的小实验;在讲完碱溶液能使酚酞试液变红后,就可做白纸显字的实验;在讲生石灰、熟石灰的性质用途时,可利用生石灰加热罐头、自制暖水袋、防潮剂等,来烘托课堂气氛。
在实验中还应尽量使用生活中经常使用的物质进行实验。如在做空气成分含量时,在做好课本实验的基础上,补充用玻璃杯、饭碗和蜡烛这些生活化的用品来测定空气中氧气的含量;学习酸的性质后,采用白醋做酸性质的验证实验;在蛋白质的教学中,使用牛奶、蛋清等家庭厨房食用的食品等。这些生活化的实验用品,使得学生从新的角度去认识生活中的物质,也使得课堂更贴近生活,增加了课堂的生活化和生动化。这样有利于拓展学生的思路,发挥其想象力,激发其兴趣,从而培养学生解决实际问题的能力。
三、创设生活化练习,开拓学生思路
化学课堂上,适时、适量选择和设计生活的试题情境,进行生活化的“包装”,让学生在具体、有趣的生活情境中,运用所学知识分析和解决问题,体悟到化学的真实。在学习“化学与材料”后,做课堂练习,如北京奥运会游泳馆“水立方”内部材料主要由钢铁构成,属于 材料,外部材料聚氟乙烯属于 材料。再如学习了常见金属活动性顺序,可设计练习:从“南海Ⅰ号”沉船打捞出的文物中发现,金器保存完好,铜器表面有锈迹,而铁器则锈迹斑斑。这说明金、铜、铁的金属活动性由强到弱的顺序是 。
这样,把对知识的训练巧妙地设计为解释生活中遇到的问题,学生备感亲切、有趣,会积极地运用所学知识去分析思考,真正解决生活中的问题,并获得愉快的情感体验。
四、利用课本知识,重视实际应用结合
在授课本知识的同时,必须注意到课本知识与实际应用相结合。应尽量例举既容易理解,又新颖贴切的实例。如在讲盐酸与碳酸盐的反应后,我布置了一道思考题:热水瓶底的水垢如何去除?学生利用已学知识,知道水垢的主要成分含碳酸钙,而碳酸钙可与盐酸反应生成可溶性的物质而被去除。在家里用什么来代替盐酸?因为食醋中含有醋酸,醋酸也是一种酸,所以家里可用食醋代替盐酸除去。学习了金属活动顺序后,提出“如何揭穿一些不法分子以铜锌合金假冒黄金诈骗行为”。通过教材第九章“化学与材料”的学习,学生走进服装商场就知道怎样鉴别“真丝”与“人造丝”,不同衣料的优缺点、洗涤和熨烫注意问题;再如第七章酸、碱、盐的应用中有一段文字:有人把工业用盐如亚硝酸钠,误作食盐用于烹调,多次发生中毒事件。这样将化学知识与实际应用紧密地联系起来,既培养了学生的学习兴趣,又培养了学生运用知识分析和解决问题能力。对培养学生学以致用、勇于创新的精神起到积极的作用,也有助于学生重视科学技术和开阔眼界。
五、布置生活化作业,体验学习的乐趣
学生学习化学就是要应用到社会生活实践中,因此,课外作业不应是为了做题而做题。学生作业应该由“封闭”走向“开放”,由“独立完成”走向“协同合作”,应该具有个性化、活动化、生活化,从而使学生体验到学习化学的乐趣与价值,增强学习化学知识和技能的信心与动力。
例如,在学习糖类、油脂、蛋白质之后,可布置学生把自己经常食用的食品进行归类,让学生收集有关食物营养成分的资料,为自己或家人制定合理的膳食计划。如果家里有肥胖者,在平时饮食中要注意哪些问题?如果家里有糖尿病的病人,他的饮食要注意哪些?家里有脂肪肝的人,其饮食又要注意哪些问题呢?还比如为了检验浓硫酸的吸水性,我在课后布置了作业,先让学生设计一套实验装置,想办法达到实验目的,然后向学生开放实验室,让他们自己动手检验它。有学生想到把一块桔子皮封在装有浓硫酸的锥形瓶里,过一段时间观察桔子皮的变化情况等家庭作业。这样通过实验调动了学生学习的积极性、激发学生兴趣和创造力,有利于培养学生对化学学科乃至对整个科学的热爱。
总之,生活化学源于生活,发生在身边,又可从所学知识中得到诠释,更能让学生感受到知识的力量,是学生学习的原动力。生活化学引入化学教学必将给化学教学注入新的活力,使课堂教学魅力无穷,精彩叠出。是教学改革中开辟出来的一片广阔天地,更是全面推及素质教育生动而具体的举措。
参考文献:
(略)
摘要:我们现在的生活处处离不开化学,我们的衣食住行无一没有化学的参与。化学的研究让我们的生活更加美好,化学让我们能够生产出门需要的产品,化学让我们了解事物的性质从而懂得如何运用它。化学就在我们的身边,化学的应用已经普及到每一个事物上。学习化学,有助于我们更好的了解生活。
关键词:生活;医疗;化学
化学与人们的衣、食、住、行都有密切关系。先说衣服:有纯棉的化纤的,纯棉的是用棉花纤维制作而成;化纤就更多了,比如氰仑、锦纶、涤纶、涤卡等等。食品当中,有食品制作加工和检验。谷物食品,蛋白质类食品,蔬菜的植物纤维,叶酸等等。住房的建造中,需要使用个中建筑材料,砖、瓦,水泥,白灰,玻璃,铝合金及其各种保温材料和取暖的铝塑材料,钢铁制作的暖气片,行走需要各种机动车,机动车、飞机轮船的制作需要各种金属材料,陶瓷材料、铝合金、铜合金等等。还有医疗中的各种医药、针剂、片剂及其医疗器械等等。高科技领域、公、农业生产、国防、教育、文教卫生各个行业都需要与化学有关。
1.化学与衣、食、住、行:
1.1衣服中的化学
衣服由各种纤维制成,但天然的纤维不能完全满足人类的需要,且数量不足。于是人们通过化学发明了合成纤维。合成纤维具有天然纤维所没有的一系列优良性能,如强度高,耐磨,耐虫蛀,比重轻,保温性好,并且还耐酸碱的腐蚀。合成纤维中主要有锦纶,涤纶,腈纶,维纶,丙纶,氯纶,氨纶,芳纶,氟纶等。其中锦纶,涤纶,腈纶被称为现代化纤的三大支柱合成纤维是用石油,煤,天然气,石油废气,石灰石,空气,水等非纤维类的化工原料合成的纺织品(通常成丝状,如为片状或块状者则为树脂,合成树脂添加各种助剂后的制成品称为塑料)做原料,经过化学合成和机械加工制成的,这种纤维才是真正的“人造纤维”.合成纤维为重要的高分子聚含物,有优异的化学性能和机械强度,在生活中应用极广。如果没有合成纤维的化学技术,那世界上大多数人就要挨冻了,因为有限的天然纤维根本就不够用。我国1995年的化学纤维产量为330万吨,其中90%是合成纤维。何况纯棉纯毛等天然纤维也是棉花、羊毛经化学处理制成的。再有就是合成橡胶,少了合成橡胶,世界上60亿人口又有多少亿人要穿草鞋过冬啊合成染料更使世界多了一道多彩缤纷的亮丽风景线。所谓“丰衣足食”,是生命得以延续的保证。没有了化学,就没了保证。
1.2食物中的化学
“民以食为天”,我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品。1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍,如果没有他发明的这个化学技术,那么世界上就有一半的人得不到温饱,那么世界上就多了一半的人的生命面临危机了。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂,如甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等,多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。当然,也有一些不法分子利用化学物质和化学方法来提高食品的口感、外观,并且也某些微量元素含量的提高,瘦肉精,地沟油,“染色馒头”余温仍在,“毒豆芽”又粉墨登场细数近年发生的恶性食品安全事件,大多与添加剂有关。添加剂的滥用已成当下食品安全的“原罪”,演变为食品领域的一场“人造灾难”.因此我们还要学会如何正确的应用化学这强大的“武器”.
1.3居住中的化学
用来建造房屋的水泥、钢铁、玻璃等等无一不是用化学的方法来制成的。由于有了化学,我们的住房才有多彩的装饰。生石灰浸在水中成熟石灰,熟石灰涂在墙上干后变成洁白坚硬的碳酸钙,覆盖了泥土的黄色,房子才显得整洁明亮。化学炼出钢铁,我们才有铁制品使用。由于铁制品在潮湿的空气中容易生锈,我们又能利用化学知识来有效的解决这个问题。化学加工石油,我们才能用上轻便的塑料。虽然废弃的塑料会导致“白色污染”,但它的优点是功不可没的,不利的一面我们可以利用化学知识来有效的防止。化学锻烧陶土,才能使房屋有漂亮的瓷砖表面,美化了我们生活的环境和质量。
1.4交通中的化学
化学反应是交通工具得以行驶的动力。没有燃料的燃烧放出热量,车辆根本无法开动。化学能是它们得以行动的最原始的能量来源,即使用了电做动力,也不能忘记化学能伟大的贡献。在现在,化学仍是交通工具的生命仍对人们出行起重大作用。虽然汽油、柴油、煤等燃料的燃烧会给我们生活的环境带来污染,但是我相信将来依然能够通过化学来解决这个问题。
2化学与医疗的关系:
2.1化学与药品合成
古时候,人们通过用柳树皮、树叶涂抹身体来缓解关节炎和背部疼痛,后来人们研究发现,起到镇痛效果的是柳树皮和树叶中所含的一种化学成分水杨酸。19世纪末,在德国拜耳公司工作的化学家菲利克斯・霍夫曼的父亲老霍夫曼,在用水杨酸驱除关节炎带来的疼痛时,呕吐和胃部不适让他痛不欲生。为解除父亲服药时的巨大痛苦,霍夫曼查阅了一系列论文,最终找到了一种方法,生产出了稳定且副作用较小的乙酰水杨酸(阿司匹林的主要成分)。
1899年3月6日,阿司匹林的发明专利申请获通过,拜耳公司开始在德国生产这一药物,随后,可用于发热、头痛、关节痛的治疗及防止心血管老化等的阿司匹林成为全球用量最大的药品之一。20世纪,化学家在抗菌药方面的发明包括已经禁用了磺胺类药物和青霉素等挽救了无数人的生命,宣告了合成药物时代的到来。经过百余年的发展,全球化学合成药物种类约达1500种。合成药物是用化学合成或生物合成等方法制成的药物。化学合成包括有机合成和无机合成。生物合成包括全生物合成和部分生物及部分化学合成。药物合成在医药工业中占极重要的地位。合成药物在医疗实践中被广泛应用。有些合成药物与天然药物的结构很相似,但不完全相同,例如优奎宁与奎宁相似,但不完全相同。有些合成药物则与天然药物毫无关系,例如阿司匹林、呋喃西林等。
2.2化学与医疗技术
说到化学提供的医疗技术,最先想到的就是化疗了。化疗是利用化学药物杀死肿瘤细胞、抑制肿瘤细胞的生长繁殖和促进肿瘤细胞的分化的一种治疗方式,它是一种全身性治疗手段对原发灶、转移灶和亚临床转移灶均有治疗作用,但是化疗治疗肿瘤在杀伤肿瘤细胞的同时,也将正常细胞和免疫(抵抗)细胞一同杀灭,所以化疗是一种“玉石俱焚”的治疗方法(仔细看一下“化疗的毒副作用”)即可完全明白,化疗依然无法根治肿瘤。特别是中晚期肿瘤或身体虚弱的病人,盲目使用化疗,不仅会导致病情迅速恶化,更会加速病人的死亡。那么化疗是什么时候发明出来的呢在第一次世界大战后,人们发现芥子气可以杀死一般的白细胞,就认为芥子气也可以杀死导致白血病的变异白细胞。
于是,芥子气就作为杀死变异白细胞及其他癌细胞的“良药”.虽然人们发现这些经过化疗的病人出现像那些在芥子气中幸存的士兵有非常相似的症状,可人们还继续使用化疗。21世纪初,人类开始了生命方舟计划,其目的就是为了抗衡癌症,化疗在此过程中也进一步得到人类的重视。
总结:我们生活中化学无处不在,多了解化学才能更好的了解生活的魅力,化学在保证人类的生存并不断提高人类的生活质量方面起着非常重要的作用。化学在提供给人们丰富的物质基础的同时,也提供给人们一个安全的生存环境。而在此基础上,人们又追求着更加丰富的物质基础与更加安全的生存环境,这就是人类进步的标志。显而易见,在人类进步的过程中,化学将继续运用它的创造力,一如既往地扮演着重要角色,推动人类更好、更快地发展。
不能说化学决定了我们的社会,但化学对人类社会的重要性却毋庸置疑。它渗入到了人类社会的方方面面,存在于人类社会的各个角落。它无处不在,无时无刻不在运用着它那强大的创造力,无时无刻不在丰富着我们的物质基础,也无时无刻不在推动着人类社会的进步。当然,化学也在进步,进步得与我们的社会、与我们的生活更加契合,同时也产生着越来越重要的影响。
化学是一门基础自然科学,它与环境保护息息相关。下面是小编为大家精心推荐的化学与环境保护学术论文,希望能够对您有所帮助。
化学与环境保护学术论文篇一化学与环境保护
摘 要: 文章从环境保护出发,介绍了环境污染的现状及防治方法,分析了化学与环境的密切关系,以及利用化学方法解决环境问题的途径。保护环境,已成为人类紧迫和重要的任务。
关键词: 环境污染 环境治理 绿色化学
我由一份报告了解到:“环境问题是由于人类不合理地开发和利用自然源所造成的。触目惊心的环境问题主要有大气污染、水质污染、噪声污染、食品污染、不适当开发利用自然资源这五大类。”一个个铁一样的事实告诉我们,它们像恶魔般无情地吞噬人类生命。威胁生态平衡,危害人体健康,制约经济和社会的可持续发展,让人类陷入了困境。对此我的看法是:“只要我们——人类有时刻不忘保护环境的意识,有依法治理环境的意识,地球村将成为美好的乐园。”未来的天空一定是碧蓝的,水是清澈的,绿树成荫,鲜花遍地,人类可以尽情享受大自然赋予我们的幸福。
一
人类在改造自然、创造物质财富的进程中,特别是20世纪,随着有机化学工业的发展,石油、天然气生产的急剧增长,使化工污染越来越突出,环境问题日趋严重。不可否认,化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步作出了巨大贡献,化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但是,随着化学品的大量生产和广泛应用,给人类本来绿色平和的生态环境带来了黑色的污水,黄色的烟尘,五颜六色的废渣和看不见的无色毒物。
环境污染威胁人们健康,给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大威胁,如何保护我们赖以生存的自然环境,已成为世界各国共同关注和思考的问题。上世纪80年代全面地开展了对各主要元素,尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和各主要元素之间的相互作用,人类活动对这些循环产生的干扰和影响,以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究;重视化学品安全性评价;开展了全球变化研究,涉及臭氧层破坏、温室效应等全球性环境问题;同时扩大了污染控制化学的研究范围。
环境污染,通常是指由工业废气、废水、废渣、汽车排气引起的大气污染、水质污染、食品污染和土壤污染,以及噪声、恶臭、垃圾和地面下沉等问题。在农村,则主要是指森林植被的破坏造成生态系统平衡失调,以及由化肥、农药特别是剧毒高残留农药的施用过量和使用不当造成的大气及水源、作物果实污染、土壤盐渍化等问题。
大气污染,是指煤烟粉尘污染、二氧化硫污染和光化学烟雾污染等。如烧1吨煤,一般就有6公斤烟粒升入空中。这种飘浮空中的烟粒与燃烧煤放出的二氧化硫气体混合水质污染,便可形成煤粉尘烟雾。
水污染,主要是指厂矿污水及有害有毒物质污染,城市粪便、垃圾污染、内河航船污染物污染,等等。进入20世纪70年代以来,情况尤为严重。据报道,西方国家由于大量排放污水,造成境内河流水色“五彩缤纷”,“要什么颜色就有什么颜色”。
对于我国在环保方面的发展动向、世界各国的环境保护情况,每个月我都利用网络、报纸,查找一些最新的不同的专题和板块“环保资讯”告诉大家;并定期制作一些宣传板宣传环保知识和生活中的环保常识。提高了大家的环保意识,号召同学们从不同方面关爱自己的家园,从身边的小事做起,为周围的环境奉献自己的一份力量。
二
随着国家对环境污染问题的重视和公众环境保护意识的提高,跨世纪的环境化学任重道远。无论是控制或防治环境污染和生态恶化,还是改善环境质量、保护人体健康、促进国民经济的持续发展等各个方面,环境化学都可以发挥重要作用。在环境监测,大气复合污染的化学机制、污染评价与防止对策,水体中复合污染及土壤多介质污染机制研究,有毒化学品生态效应及危险性评价,内分泌干扰物质的筛选,污染控制原理,环境修复技术等诸多领域,环境分析化学,大气、水体和土壤环境化学,污染生态化学,污染控制化学等分支学科都面临挑战和良好的发展机遇。
一项普查资料表明:我国工业污水的排放量每年可达75亿吨。由于大部分污水未加处理就排放,致使许多城市和地区的饮水水源受到了不同程度的污染。我国南方一个城市,由于数以百计的工业废水排污口每天排放几十万吨含有酚、氰化物、铬、砷、汞、镉、有机磷等废水,已使河水早就无法饮用。
在农村,由于大量化肥和农药的使用,大气、土壤污染也十分严重,特别是剧毒高残留农药的长期过量施用,已使不少作物不但品质显著下降,而且在毒性方面也都达到足以危害人畜的地步。据报道,我国华北某省的一个城市每天要排放出65万吨工业废水和生活污水。这些污水所含毒物严重超标,有的超过农田灌溉水质标准几十以至上百倍。由于一些地区用这些废水灌溉农田,导致土壤大面积被污染。最近有关部门在普查中发现:污灌区土壤中重金属含量普遍高于清灌区,其中汞高出3~4倍,镉高4~5倍。此种情况,如不及时采取措施,长此下去,终有一天会造成“土壤中毒”,导致土地无法耕种。此外,城市的噪声、垃圾、秽物、恶臭等更使环境污染在一些地区达到了十分严重的地步。
世界银行的报告说,污染已经严重威胁中国人的身心健康和智力发展。另外,中国的水污染也相当严重。如果把污染给中国国民经济造成的损失折合成美元计算,水污染给中国造成的损失每年至少在50亿美元以上。大气污染和水污染加在一起,每年造成的损失就高达600亿美元。这个数字接近1995年中国国内生产总值的8%。
1992年联合国环发大会提出了可持续发展的概念,将环境保护变成世界范围的统一行动。人类对生产的概念要重新诠释,即提倡清洁生产。环境治理要由原来的末端治理转向生产的全过程控制,最终实现零排放。绿色化学、绿色技术是国际前沿,世界各国都极为重视,我国也已加入绿色化学的研究行列。发展绿色化学与技术,消灭和减少环境污染,这是国家社会、经济持续发展的必由之路。
参考文献;
[1]唐星华,等.绿色化学与环境保护.江西化工出版社,2002(2).
[2]梁英豪著.化学与环境.广西教育出版社,1999(10).
化学与环境保护学术论文篇二化学工业中的环境保护
1 化工对环境的污染
化学工业是对环境中的各种资源进行化学处理和转化加工的生产部门,其特点是产品多样化、原料路线多样化和生产方法多样化。由于其生产特点决定了化学工业是环境污染较为严重的行业。
1. 1 污染物的来源
化工生产中,随着化工产品的原料路线和生产工艺的不同,所排放出的污染物也多种多样。
化学反应不完全。化工生产过程中,随着反应条件和原料纯度的不同,原料不可能全部转化为成品或半成品。余下的低浓度或成分不纯的物料,常作为废弃物排出而进入自然环境。
化学反应的副产品、产品和中间产物。化工生产过程中,在进行主反应的同时,也常伴随一些副反应。这些副产品如不加以回收利用,当作废料排出就会污染环境。
化工生产过程中排放的废弃物。化学工业排放出的废弃物,不外乎三种形态的物质,即废水、废气和废渣,总称工业“三废”。
燃料燃烧可以为化工生产过程提供能量,以保证化工生产在一定的温度和压力下进行。但燃烧产生大量烟气和烟尘对环境产生极大的危害。
无论采用直接冷却还是采用间接冷却,都会有污染物质排出。另外,升温后的废水对水中溶解氧产生极大影响,破坏水生生物和藻类种群的生存结构,导致水质下降。
化工生产大都是在气相和液相条件下进行,物料大都使用管道输送,在生产和输送过程中,由于设备和管道不严密、密封不良、腐蚀严重或操作不当等原因,往往造成物料泄漏。化学物料或产品从设备和管道中泄漏出来不易回收而造成环境污染。
1.2 污染物的污染特点
化工厂一般多集中在水源较丰富的江、河、湖、海附近,生产中的废水大都排入水域,因此化工产业对水域的污染变尤为严重。化工污染的特点可归纳为以下几个方面:
(1)毒性大,有刺激或腐蚀性
化工厂排出的废弃物中,有些是有毒或剧毒物质如废水中所含的氰、酚、砷、汞、镉和铅及无机酸、碱类等带有刺激性、腐蚀性的物质,这此物质对生物或微生物有毒性或剧毒性;废气中含有刺激性和腐蚀性气体很多如二氧化硫、氮氧化物、氯气、氯化氢和氟化氢等,能直接损害人体健康,腐蚀金属、建筑物,污染土壤等。
(2)种类多,危害大
化工生产排出的污染物种类繁多,除氰、酚、砷、汞、镉、铅等外,还有各种有机酸、醇、醛、酮、酯、醚和环氧化合物以及粉尘、烟气和酸雾等浮游粒子。这些污染物对环境、对生物、对人体都有很大危害。污染物进入水体会增加水中酸碱度或大量消耗水中的溶解氧,或造成水体富营养化,使水体遭到破坏。酸碱污染物进入土壤,会使土壤遭到破坏,植物生长受到影响。大气中的污染物浓度增加,还可能影响气候和气象的变化。
(3)污染后恢复困难
受化工污染物污染的水域,即使减少或停止污染物排出,要恢复到水域的原来状态,需要很长时间。特别是对于能被生物吸收的重金属污染物质,即使停止排放后也很难消除污染。被农药污染的土壤,恢复原来状态一般需要数百年。
2.
21世纪要求从传统的线形经济到循环经济的变革即可持续发展。通向可持续发展道路则要经过以下几个阶段:末端治理—清洁生产—生态工业—低碳经济—可持续发展。
2.1 化工的清洁生产
清洁生产(Cleaner Production)是将预防和治理污染。贯穿于整个工业生产过程和产品的消费使用过程中,尽量使之不产生或少产生废物,以期对人类和环境不产生或产生最小的危害,这是由联合国环境规划署工业与环境规划行动中心(UN-EP EC/PAC)提出的。它表述了原材料-生产-产品-消费使用的全过程的污染防治途径。
化学工业清洁生产的内容有以下几个方面:
清洁的生产过程:尽量少用或不用有毒有害的原材料,选用少废、无废的新工艺和新技术,改善、强化生产操作和控制技术,完善生产管理,提高物料的回收利用和循环利用率;开发、采用新的催化剂和各种化学助剂,使之有利于提高物料收率、降低消耗、减少和防止污染;改进装置和设备,或采用新装置、新设备,尽量减少污染;开发和采用闭路循环技术,其核心在于将生产工艺过程中产生的污染物最大限度地加以回收利用和循环利用,以最大限度地减少生产过程中排出的三废数量。
清洁的产品:产品设计应考虑节约原材料和能源,少用昂贵、短缺及有毒有害的原料,改变产品品种结构,使之达到高质量、低消耗、少(或无)污染;产品在消费使用过程中和使用后,不会对人体健康和生态环境产生不良影响;产品的包装安全、合理,在使用后易于回收、重复使用和再生,产品的使用功能和寿命合理。
清洁的能源:开发和利用各种节能技术,合理利用常规能源,尽量做到高效率、低消耗;开发和利用可再生的能源和新能源,节约能源,提高其有效利用率。
清洁后处理:有效处理和综合利用生产和消费过程中不可避免排出的副产物或废弃物,使之减少或消除对人类和环境的危害;研究开发和利用低耗、节能、高效的三废治理技术,强化管理,使最后必须排放的污染物对环境的污染及对人类的危害达到许可范围或最低限度。
清洁生产从狭义上讲,是一种具体的技术(方法),它包括节能、降耗、节水、安全、无污染等内容;从广义上讲,是一种包括哲学、经济学、环境科学、企业管理学、生产工艺学等方面的综合科学,是实现经济可持续发展的一种新模式。
2.2 生态工业
生态工业是指仿照自然界生态过程物质循环的方式来规划工业生产系统的一种工业模式,在生态工业系统中各生产过程不是孤立的,而是通过物料流、能量流和信息流互相关联,一个生产过程的废物可以作为另一过程的原料加以利用。生态工业追求的是系统内各生产过程从原料、中间产物、废物到产品的物质循环,达到资源、能源、投资的最优利用。图1所示为理想工业生态系统的示意图。
生态工业的研究内容主要包括:
(1)如何 应用系统工程的理论和方法研究实现生态工业系统内各过程间的物质集成和能量集成。生态工业的物质集成,包括反应过程的物质转化集成及净化分离过程的物质交换集成;生态工业的能量集成就是要实现对生态工业系统内能量的有效利用,不仅要包括每个生产过程内能量的有效利用,这通常是由蒸汽动力系统、热回收换热 网络等组成,而且也包括各过程之间的能量交换,也即一个生产过程多余的能量作为另一过程的热源而加以利用。提高能源利用率、降低能耗不仅节约能源,同时也意味着减少 环境污染。
(2)研究和建立生态工业园区信息 管理和决策进行工业生产中产品和过程的生命周期分析,包括从原料、工艺、产品到消费、回收全过程对环境影响的分析,要研究如何应用有限的、不确定的包括 经验性的数据即可方便地做出较为客观的生命周期评价的方法。
(3)开发废物资源化的新工艺,进行环境友好的工艺替代,包括原料、催化剂、产品的无害化工艺,产品可降解工艺,材料生产中的“非物质化”等。生态工业将环境问题的解决提高到了一个更高的层次,它是一个极富有吸引力的工业生产模式,能从根本上解决资源、能源和环境的可持续 发展,做到人类的生产活动与自然协调发展。
2.3 绿色化工
绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿,是21世纪化学工业可持续发展的科学基础,其目的是将现有化工生产的技术路线从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。绿色化学的理想一方面是实现反应的“原子 经济”性,要求原料中的每一原子进入产品,不产生任何废物和副产品,实现废物的“零排放”,并采用无毒无害的原料、催化剂和溶剂 ;另一方面是生产环境友好的绿色产品,不产生环境污染。目前绿色化学与化工越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。
绿色化工技术还包括采用无毒无害原料、催化剂和容器替代有毒有害化学物质、清洗剂,减少和消除健康危害和环境污染的技术以及对环境友好的清洁产品的开发。
3. 结语
化工生产建设必须与环境保护协调发展。这就要求化工生产,要由传统的高污染、高物耗能耗、粗放经营状态向以精细化学品、化工新材料、生物技术为核心的技术密集型产业的转变。环境保护日益重要,这就需要我们研究出更多利于化学工业可持续发展的措施,在保证化工产业快速发展的同时对环境的污染也降到最小。
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