綠色化學(xué)的發(fā)展范文
時(shí)間:2023-11-20 17:29:40
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篇1
關(guān)鍵詞: 溴苯制備裝置 綠色化學(xué) 發(fā)展
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,高中化學(xué)新教材中大部分知識(shí)都是通過實(shí)驗(yàn)引入的。在倡導(dǎo)環(huán)保態(tài)度的今天,我們的教材也在一步步地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),減少甚至消滅有毒物質(zhì)的使用和產(chǎn)生,在保護(hù)環(huán)境的同時(shí),滲透綠色化學(xué)理念于各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。比如通過溴苯的制備這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)在各個(gè)時(shí)期各個(gè)版本中的變遷,我們可以清楚地看到綠色化學(xué)在發(fā)展。
1.2000年以前化學(xué)教材
溴苯的制備是有機(jī)合成中一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn),也是高中化學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn),但是2000年以前的人教版(以下簡(jiǎn)稱為舊人教版)高二化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)室制取的溴苯的裝置,因?yàn)槠湓趯?shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中以及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行后的污染問題都很嚴(yán)重,該裝置一直是舊人教版實(shí)驗(yàn)裝置中備受爭(zhēng)議的裝置之一。歷年來,針對(duì)該裝置的改進(jìn)裝置一直是研究的熱點(diǎn)問題。
舊人教版的教材上溴苯的實(shí)驗(yàn)室制備如圖1所示,該裝置的缺點(diǎn)很明顯。
(1)藥品用量過大,而且沒有說明苯和液溴的比例。若液溴過量,容易造成嚴(yán)重污染,且生成的溴苯顏色過深。
(2)反應(yīng)物和催化劑一次性全部加入無法控制反應(yīng)速度。
(3)反應(yīng)容器上的長(zhǎng)導(dǎo)管冷凝效果不理想,有大量溴蒸氣和苯蒸氣溢出。對(duì)于證明該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物有HBr的生成證據(jù)不充分。
(4)裝置不密閉且沒有對(duì)尾氣有一個(gè)妥善的處理方法。在實(shí)驗(yàn)過程中有毒的溴蒸氣和HBr氣體揮發(fā)出來,不符合綠色化學(xué)的要求。
(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束,處理溴苯的時(shí)候,燒瓶?jī)?nèi)充滿溴蒸氣、HBr氣體再次大量溢出,嚴(yán)重污染環(huán)境。
(6)該裝置的長(zhǎng)導(dǎo)管過長(zhǎng),不易固定。
2.2000―2004年教材
在這期間仍然是一綱一本,可能是考慮到該實(shí)驗(yàn)的污染較嚴(yán)重,不符合綠色化學(xué)的理念,新改版的人教版化學(xué)教科書采取了回避的措施,刪去了溴苯的實(shí)驗(yàn)室制法的內(nèi)容,僅僅用文字描述的方法敘述了溴與苯在催化劑存在的條件下可以發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯。
3.2005年至今的教材
2005年以后全國(guó)實(shí)行課改以來,一綱多本的形勢(shì)下,各地編寫教材的專家對(duì)于該實(shí)驗(yàn)裝置的處理方法各不相同。
3.1人教版和魯科版
現(xiàn)行的人教版依然未將該實(shí)驗(yàn)裝置納入教材內(nèi)容,現(xiàn)行的魯科版的化學(xué)教材也采取了類似的處理方法,對(duì)溴苯制取的實(shí)驗(yàn)裝置已不做過多要求,改為要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的方式,或者用簡(jiǎn)單的方程式知識(shí)呈現(xiàn)。
3.2蘇教版
現(xiàn)行的蘇教版選修5有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)采用了如圖2所示的溴苯制備裝置。該裝置是建立在對(duì)舊人教版教材上溴苯制備裝置充分研究的基礎(chǔ)上,并結(jié)合有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的實(shí)驗(yàn)儀器的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出來的實(shí)驗(yàn)裝置。相較圖1所示裝置,有如下優(yōu)點(diǎn)。
(1)藥品用量減少,并且明示了苯和液溴的比例為5∶1,以該比例進(jìn)行實(shí)驗(yàn),能確保液溴反應(yīng)完全,減少溴蒸氣的揮發(fā),大大降低該實(shí)驗(yàn)的污染性。
(2)反應(yīng)物用分液漏斗逐滴滴入,可以較好地控制反應(yīng)速度。
(3)用冷水冷凝管代替了長(zhǎng)導(dǎo)管,加強(qiáng)了對(duì)苯蒸氣和溴蒸氣的冷凝效果,基本可以保證苯和液溴的蒸氣不擴(kuò)散進(jìn)錐形瓶中,減少了污染。并且對(duì)產(chǎn)物HBr的鑒定也提供了有利的條件。
(4)裝置考慮到了尾氣的處理問題,用一個(gè)堿石灰干燥管連接在裝置的尾部,能較好地吸收HBr氣體。
但是經(jīng)過實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)裝置仍存在一些不足之處。
(1)裝置較為龐大,搭建過程比較繁瑣。
(2)分液漏斗中加入苯和液溴混合液時(shí),苯和液溴容易揮發(fā)。
(3)實(shí)驗(yàn)完畢,處理溴苯的時(shí)候,直接加入NaOH溶液,雖然可以避免燒瓶中的溴蒸氣和HBr氣體擴(kuò)散到空氣中,但是直接往反應(yīng)容器中滴加NaOH溶液,NaOH會(huì)與粘在溴苯表面,無法獲得純凈透明的溴苯。
3.3上海二期課改教材
上海的二期課改化學(xué)教材中,溴苯的實(shí)驗(yàn)室制備裝置經(jīng)過改進(jìn)后采用如圖3所示裝置。該裝置對(duì)于舊人教版中溴苯制取裝置有了很大的改進(jìn)?;旧夏軡M足實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的要求,裝置簡(jiǎn)單,操作方便,藥品用量少,環(huán)境污染輕,現(xiàn)象明顯等。但是在實(shí)際操作過程中,我又發(fā)現(xiàn)仍存在下列問題:
(1)往分液漏斗中加液的問題依然存在,液溴蒸氣的揮發(fā)仍不可避免。
(2)少,反應(yīng)劇烈時(shí)無法完全吸收溴蒸氣,對(duì)產(chǎn)物HBr的證明有影響。
(3)實(shí)驗(yàn)完畢后,教材上的描述是直接將具支試管里的液體倒入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中,在此過程中具支試管中溴蒸氣和HBr氣體會(huì)大量擴(kuò)散。
4.裝置的改進(jìn)
4.1裝置及操作
怎樣的實(shí)驗(yàn)裝置才能解決這一系列的問題?我翻閱了大量的資料,站在前人的肩膀上,經(jīng)過探索、實(shí)踐,對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn),取得了較為理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。
實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:
(1)檢驗(yàn)裝置氣密性;
(2)將帶導(dǎo)管的青霉素瓶塞上插入一段較粗鐵絲,在其下端纏繞上一段經(jīng)過打磨、繞成螺旋狀的細(xì)鐵絲。向青霉素瓶中加入約2.5mL苯,塞好塞子。
(3)用小號(hào)注射器小心的吸入0.5mL液溴,并將其插入青霉素塞子內(nèi)。
(4)在干燥管平放后,用長(zhǎng)滴管深入干燥管球形處,滴入約0.5mL硝酸銀溶液,再小心地用鑷子將一團(tuán)浸有的脫脂棉塞入干燥管較粗的一口。將干燥管固定在鐵架臺(tái)上。
(5)將一個(gè)裝有約6mLNaOH溶液的氣球套在干燥管較細(xì)的一口,并用細(xì)鐵絲繞緊。
(6)將粗鐵絲往下推,使其下端細(xì)鐵絲恰好接觸液面。再將注射器中的液溴小心的推入青霉素瓶中,開始反應(yīng)??梢钥吹角嗝顾仄恐腥芤何⒎?,沾有的脫脂棉顏色加深,干燥管球體部分的硝酸銀溶液出現(xiàn)淺黃色沉淀。
(7)反應(yīng)一段時(shí)間后,將鐵絲拉起,反應(yīng)逐漸停止。
(8)迅速拔出注射器,吸取約2mL水后將其推入青霉素瓶中??梢杂^察到溶有液溴的溴苯的顏色為褐色。
(9)再將氣球拿下,用注射器吸取氣球內(nèi)的NaOH約2mL,將其推入青霉素瓶中,待青霉素瓶中的紅棕色消失后即可打開塞子,震蕩青霉素瓶,可以看到青霉素瓶底部出現(xiàn)無色油狀的溴苯。
4.2 實(shí)驗(yàn)說明
該實(shí)驗(yàn)采用的青霉素瓶子作為實(shí)驗(yàn)的主要反應(yīng)容器,一方面可以進(jìn)一步節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品,另一方面青霉素瓶的塞子特別軟,方便注射器的反復(fù)插入,且拔出后仍能保持很好的密封性;干燥管中的硝酸銀溶液較少,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后能非常明顯地觀察到淺黃色的沉淀,如果采用大量的硝酸銀溶液,以該實(shí)驗(yàn)如此少的藥品用量,只能觀察到硝酸銀中生成接近白色的沉淀,無法看到淺黃色;氣球中的氫氧化鈉溶液可以被利用兩次,一是吸收尾氣,二是在提純溴苯的時(shí)候還可以再次利用,節(jié)約藥品。
5.結(jié)語(yǔ)
高中化學(xué)新教材在編寫的過程中已經(jīng)注意了減少藥品用量,減少對(duì)環(huán)境的污染,體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念。但其中仍有不少實(shí)驗(yàn)還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。這就要求教師在平時(shí)的教學(xué)中,運(yùn)用智慧,從反應(yīng)原理到裝置的設(shè)計(jì),再到“三廢”的處理,處處都要向?qū)W生滲透綠色化學(xué)的理念,并引導(dǎo)學(xué)生參與其中,讓學(xué)生明白人類在環(huán)境污染面前并不是無能為力的,從而樹立戰(zhàn)勝環(huán)境污染的信心。只有這樣,“綠色化學(xué)”才不是一句口號(hào),才能真正地滲透到學(xué)生的血液中去,讓學(xué)生樹立“綠色化學(xué)”的思想。
參考文獻(xiàn):
[1]翟新民.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的價(jià)值和用途[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2010,(7):38-40.
篇2
[關(guān)鍵詞]綠色;化學(xué)工藝;應(yīng)用;發(fā)展
中圖分類號(hào):TQ02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2017)06-0116-01
前言:隨著環(huán)境污染問題的加重,國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)越來越重視,而綠色化學(xué)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要理論支撐,綠色化學(xué)工藝的應(yīng)用極為重要。
一、綠色化學(xué)的內(nèi)容概述
綠色化學(xué)工藝在化工生產(chǎn)中的引進(jìn)使得環(huán)境污染加劇問題得到了進(jìn)一步控制,綠色化學(xué)的概念正不斷的深入人心。對(duì)于綠色化學(xué),不管是原材料的應(yīng)用還是在化學(xué)反應(yīng)中催化劑的添加,都要盡可能做到無毒、無害、零污染。運(yùn)用綠色化學(xué)工藝不僅能減少化工生產(chǎn)中有害物質(zhì)的排放,還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。首先,工業(yè)用材料必須是可再生資源,并且保證原材料無毒無害;其次,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為綠色的,應(yīng)用的材料容易降解,且有害物排放低或?yàn)榱悖涣硗?,慎重選擇化學(xué)反應(yīng)的催化劑,選擇沒有危害的催化劑;最后,謹(jǐn)慎選擇添加溶劑,如果該溶劑有副作用則不能再用。我們需要不斷加強(qiáng)對(duì)綠色化學(xué)技術(shù)的研究,在今后的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中,盡可能應(yīng)用可再生的綠色資源,對(duì)于不可再生的資源應(yīng)限制其重復(fù)利用。
二、綠色化學(xué)工藝研發(fā)現(xiàn)狀
2.1 “原子化學(xué)經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)
“原子化學(xué)經(jīng)濟(jì)”即是在化W反應(yīng)中,要求對(duì)反應(yīng)物中的原子實(shí)現(xiàn)最大程度的利用,并使其參加反應(yīng)的物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為生成物,也只有這樣才實(shí)現(xiàn)了真正意義上的綠色化學(xué)工藝。
2.2 原材料的選取
在化工生產(chǎn)中,對(duì)于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原材料來說,其性質(zhì)決定了生產(chǎn)的過程和方法。對(duì)于原材料的選取,要想保證反應(yīng)的徹底、無害,則應(yīng)優(yōu)先考慮按綠色化學(xué)工藝要求使用的無毒害材料。
2.3 改善催化劑類型
在化學(xué)反應(yīng)中改善催化劑的類型,可以使反應(yīng)中不穩(wěn)定的中間體被進(jìn)一步氧化或還原,使其反應(yīng)更加徹底、高效。另外,要確保化學(xué)反應(yīng)的可選擇性,發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)會(huì)有一些很容易被氧化、還原的中間物質(zhì)生成,所以要提高催化劑的載氧能力,并根據(jù)新型催化劑的反應(yīng)特性研發(fā)相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)工藝。
2.4 使用清潔工藝
使用清潔工藝可以使整個(gè)化學(xué)生產(chǎn)過程達(dá)到綠色環(huán)保的效果,另外,使用再生能源、選用先進(jìn)的工藝技術(shù),可以從根本上減少或避免因污染物排放帶來的環(huán)境危害。例如:廢棄的秸稈以及稻草等就可以作為化學(xué)原料,將糖類植物轉(zhuǎn)化為乙酰丙酸,實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖的提取,這樣就避免了反應(yīng)中廢棄物的出現(xiàn)。
三、綠色化學(xué)工藝的開發(fā)
3.1 采用無毒害的生產(chǎn)原料
企業(yè)在生產(chǎn)化工產(chǎn)品的過程中,首先應(yīng)該做好的就是對(duì)生產(chǎn)原料的選擇。 生產(chǎn)原料不同,相應(yīng)的生產(chǎn)方法與流程也會(huì)有所不同。綠色化學(xué)工藝則要求在生產(chǎn)過程中使用無毒無害的原料,即使在必須要使用化學(xué)物質(zhì)的情況下,也要采取措施將危害降到最低。在根源上消除污染環(huán)境的“三廢”,在生產(chǎn)過程中綠色化學(xué)工藝應(yīng)采用可再生的原料,如野生植物或農(nóng)作物等。
3.2 采用無毒害的催化劑
目前的化工品生產(chǎn)過程中,90%以上的化學(xué)反應(yīng)都需要加入催化劑來提高化學(xué)反應(yīng)速率,因此在綠色化學(xué)工藝的開發(fā)過程中,對(duì)無毒害、新型高效綠色催化劑的開發(fā)也是一個(gè)關(guān)鍵的研究方向和課題。丁烯烷基化與異烯烷基化生產(chǎn)工業(yè)中,異辛烷屬于“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng),但反應(yīng)的催化劑使用的是對(duì)設(shè)備具有強(qiáng)烈腐蝕性危害的氫氟酸或硫酸,而且生產(chǎn)后的廢液很難進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚砘厥眨謺?huì)進(jìn)一步污染環(huán)境。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外的很多高校和機(jī)構(gòu)都在研發(fā)新型的烷基催化劑,開發(fā)出腐蝕性低、能耗低、污染小的催化劑,也是綠色化學(xué)工藝的重要努力方向。
3.3 提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性
在石油化工行業(yè)中有許多強(qiáng)放熱類的反應(yīng),而且其目的產(chǎn)物一般又是一些不穩(wěn)定的容易被反應(yīng)氧化的中間體,因此這類催化劑就成為了催化劑中選擇性最低的類型。另外,還有一些產(chǎn)品的組成方式是異構(gòu)體的,因此為有效的將原材料加工轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品,在過程中就需要加入選擇性較高的催化劑,對(duì)這種催化劑的開發(fā)不僅能夠降低生產(chǎn)成本、節(jié)約資源,更重要的是能減少其對(duì)環(huán)境造成的不良影響, 綠色化學(xué)工藝注重的是不同氧化反應(yīng)和不同反應(yīng)特點(diǎn)的催化劑的開發(fā)。
四、綠色化學(xué)工藝的應(yīng)用
4.1 生物技術(shù)
從廣義上來說,生物技術(shù)包括了基因、細(xì)胞、酶以及微生物技術(shù)等。在應(yīng)用方面,生物技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樯锘ず突瘜W(xué)仿生學(xué)方面。生物在某些領(lǐng)域正在逐步代替石油、天然氣等不可再生能源。生物技術(shù)中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),大多數(shù)都是利用自然界中找到的酶或者是工業(yè)生產(chǎn)的酶作為催化劑。這種利用酶作為催化劑取代化學(xué)催化劑的方法,具有對(duì)環(huán)境無化學(xué)污染、反應(yīng)的條件溫和以及生產(chǎn)出來的產(chǎn)品性質(zhì)相對(duì)優(yōu)良等特點(diǎn)。
4.2 清潔技術(shù)
清潔環(huán)保是綠色化學(xué)工藝追求的目標(biāo),清潔的生產(chǎn)技術(shù)就是無毒、無害、無廢棄物。例如清潔煤脫硫、脫碳技術(shù)的應(yīng)用以及太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用,都屬于清潔的生產(chǎn)技術(shù)。較為先進(jìn)的清潔技術(shù)還有等離子技術(shù)、綠色催化技術(shù)和生物工程技術(shù)等。應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù),其生產(chǎn)過程不僅不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,其產(chǎn)品也屬于清潔產(chǎn)品。
4.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
氮元素是農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí)所必須的元素之一,這樣我們就可以通過生物固氮的方法來增加氮元素。外界環(huán)境中的氮元素都是以氮?dú)獾男问酱嬖?,不能夠被農(nóng)作物直接吸收。傳統(tǒng)的固定氮元素的方法是通過化學(xué)反應(yīng)生成NH3,化學(xué)反應(yīng)中使用的催化劑以及生成的雜質(zhì)都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而應(yīng)用綠色化學(xué)工藝的生物固氮技術(shù),減少了工業(yè)合成氨的生產(chǎn),消除了生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的污染,從而保護(hù)了空氣質(zhì)量。
五、綠色化學(xué)工藝的發(fā)展
5.1 化學(xué)工藝發(fā)展
在未來的發(fā)展中,綠色化學(xué)將發(fā)展綠色化學(xué)工藝的模式,廣泛應(yīng)用各種節(jié)能材料,這些都有利于綠色化學(xué)工藝的實(shí)施以及相關(guān)體系的進(jìn)一步優(yōu)化。在將化學(xué)工藝進(jìn)行綠色化的處理過程中,運(yùn)用的比較創(chuàng)新的一個(gè)方法就是對(duì)化學(xué)生產(chǎn)進(jìn)行在線控制與檢測(cè),對(duì)生產(chǎn)的每一個(gè)具體環(huán)節(jié)的工藝和過程加以把控,以此做到協(xié)調(diào),這樣才可以保證參與到化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)和反應(yīng)過程都是安全的,并且要設(shè)立相關(guān)機(jī)制以處理化學(xué)反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)的一些意外情況。對(duì)于社會(huì)公眾,必須加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的宣傳導(dǎo)向工作,在降低工業(yè)污染的同時(shí)也要做到減少生活垃圾排放。
5.2 催化劑的發(fā)展
5.2.1 仿酶催化
化學(xué)反應(yīng)中,酶催化過程具有專一、效率高等特點(diǎn),在目前的化學(xué)反應(yīng)中應(yīng)用的都是天然酶。天然酶是有一定限度的,所以需要我們逐步開發(fā)出人工酶來取代天然酶的應(yīng)用。另外,人工酶的優(yōu)勢(shì)在于可以仿制一些人工活性反應(yīng)結(jié)構(gòu),使反應(yīng)中所需的疏水環(huán)境以及與多種非共價(jià)鍵反應(yīng)的原子協(xié)同效應(yīng),充分發(fā)揮作用。
5.2.2 納米催化劑
納米催化劑可以對(duì)環(huán)境起到治理的作用,納米金屬催化劑中主要包含了一些含鉑、銠金等成本較高的金屬氧化物;還有另一種是較為傳統(tǒng)的以氧化鋁和氧化硅等金屬氧化物為載體,通過一系列反應(yīng)形成一種負(fù)載型納米催化劑,以此來提高化學(xué)反應(yīng)的速率以及活性。目前納米催化劑可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車尾氣排放的處理,達(dá)到凈化空氣的效果。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,近年來環(huán)境污染不斷加劇,為了減少污染物排放、節(jié)約資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),綠色化學(xué)必將向著新的發(fā)展高峰邁進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
篇3
控制軟件和系統(tǒng)的落后嚴(yán)重阻礙了多層共擠吹膜設(shè)備綠色化的進(jìn)程??刂栖浖拖到y(tǒng)的技術(shù)水平已成為設(shè)備技術(shù)水平的標(biāo)志。國(guó)內(nèi)塑料多層共擠吹膜設(shè)備制造企業(yè)的控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都為成套外包,基本上沒有軟件開發(fā)能力。出口的多層共擠吹膜設(shè)備,控制系統(tǒng)的軟硬件基本上都是國(guó)外的。
多層共擠吹膜設(shè)備控制系統(tǒng)包括自動(dòng)配料計(jì)量控制、實(shí)時(shí)溫度控制、擠出計(jì)量控制、風(fēng)環(huán)風(fēng)速控制、人字板和護(hù)板角度控制、穩(wěn)泡器控制、牽引系統(tǒng)控制、薄膜線速度控制、自動(dòng)收卷控制。
控制技術(shù)的發(fā)展方向是控制技術(shù)科學(xué)發(fā)展方向?yàn)橹悄芑?、網(wǎng)絡(luò)化與虛擬化。智能化控制,即控制系統(tǒng)具備對(duì)外界的感知、分析、預(yù)防、決策的自適應(yīng)的“人腦”功能,通過數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)排除對(duì)整機(jī)的加工溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、熔體壓力、熔體溫度、內(nèi)外冷卻系統(tǒng)、穩(wěn)泡系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、收卷系統(tǒng)等干擾因素,進(jìn)行全方位的閉環(huán)控制,穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)。
1 系統(tǒng)控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)整機(jī)的加工溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、熔體壓力、熔體溫度、內(nèi)外冷卻系統(tǒng)、電動(dòng)穩(wěn)泡裝置、人字板角度、薄膜旋轉(zhuǎn)牽引系統(tǒng)、薄膜線速度、光電糾偏裝置、收卷裝置等進(jìn)行全方位的集中控制,具有自動(dòng)報(bào)警和自診斷等功能。實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)智能化的精確控制、監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程參數(shù)化,儲(chǔ)存制品加工工藝參數(shù),提高了操作的精確度和方便性。
廣東金明精機(jī)機(jī)械有限公司(以下簡(jiǎn)稱金明公司)聯(lián)手西安交大研發(fā)“高性能智能化多層共擠吹塑裝備”,項(xiàng)目將采用基于進(jìn)化計(jì)算與模糊控制等智能算法,結(jié)合吹膜裝備控制的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)位置、速度、溫度、壓力等物理量的閉環(huán)精確控制,通過并行化、實(shí)時(shí)化與最小資源化等處理,采用片上化等技術(shù),將算法硬化到專用芯片上,最終獲得專用的、自主研發(fā)的、實(shí)現(xiàn)吹膜裝備工藝的系統(tǒng)芯片。基于SOC系統(tǒng)芯片的控制系統(tǒng),是現(xiàn)階段塑機(jī)行業(yè)的核心技術(shù)之一,而目前這一技術(shù)還只掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中。該產(chǎn)品研發(fā)成功后,將打破外國(guó)公司對(duì)高檔吹膜機(jī)的壟斷,改變行業(yè)“機(jī)強(qiáng)電弱”的局面,提升國(guó)產(chǎn)設(shè)備的利潤(rùn)空間。金明公司九層共擠阻隔薄膜設(shè)備的智能化控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能化的精確控制、監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程參數(shù)化,具有配料計(jì)量、溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、風(fēng)環(huán)風(fēng)速、穩(wěn)泡器、人字板和護(hù)膜板角度、牽引速度、薄膜線等成型的各環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制及收卷機(jī)的自動(dòng)控制,顯示及監(jiān)控溫度、電流、頻率、壓力、長(zhǎng)度、張力、速度等各項(xiàng)參數(shù),自動(dòng)報(bào)警和自診斷功能,實(shí)現(xiàn)快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)和精確的薄膜厚度控制,厚度基本偏差降低50%,可節(jié)省約5%的原料。
智能功能的預(yù)測(cè)控制技術(shù)的應(yīng)用及開發(fā)。預(yù)測(cè)控制(Model Algorithm Control-MAC)是近年來發(fā)展起來的一類新型的計(jì)算機(jī)控制算法。預(yù)測(cè)控制由于采用多步測(cè)試、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正等控制策略,具有很強(qiáng)的抗干擾能力和魯棒性,是對(duì)傳統(tǒng)的PID控制的革命,也是實(shí)現(xiàn)工程塑料制品高精度化的革命。預(yù)測(cè)控制根據(jù)設(shè)定的成型加工的工藝曲線(速度、壓力、溫度、位移等成型工藝參數(shù)),預(yù)測(cè)環(huán)境的變化規(guī)律并自我調(diào)整,實(shí)現(xiàn)智能控制,其穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制;可以有效地消除和減小由于機(jī)械的因素和外部擾動(dòng)對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制的不利影響,大幅度提高成型加工的重復(fù)精度;成型曲線的重現(xiàn)性,基本處于無能量損耗的成型加工,提高制品成品率及質(zhì)量一致性。
感測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及研發(fā)。感測(cè)(sensing)技術(shù)是智能化控制系統(tǒng)的重要組成部分。如果沒有先進(jìn)的感測(cè)技術(shù),一切準(zhǔn)確的測(cè)試與控制都將無法實(shí)現(xiàn),即使最現(xiàn)代化的電子計(jì)算機(jī),沒有準(zhǔn)確的信息(或轉(zhuǎn)換可靠的數(shù)據(jù)),不失真的輸入,也將無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。感測(cè)系統(tǒng)包括傳感器、變送器。傳感器對(duì)被測(cè)的原始信息進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換。變送器把傳感器的直接輸出進(jìn)行放大及電平搬移以得到所需的電壓輸出范圍,以供給二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和過程調(diào)節(jié)。
2 單層厚度控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
單層厚度調(diào)整裝置。系統(tǒng)由檢測(cè)、執(zhí)行及中央處理器等三部分組成。中央處理器根據(jù)單層厚度測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)層厚發(fā)出的信號(hào),控制與層厚有關(guān)的技術(shù)參數(shù),使層厚尺寸公差控制在要求范圍內(nèi)。采用自動(dòng)模頭系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制層的厚度,提高了單層厚度均勻度和質(zhì)量,在保證薄膜品質(zhì)不變的條件下減少了原料消耗,降低了生產(chǎn)成本,同時(shí)減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
德國(guó)ScenEx CB共擠吹塑膜專用高精度層厚控制器,每個(gè)擠出機(jī)有一個(gè)WLS重力測(cè)定式生產(chǎn)量測(cè)定感應(yīng)器,牽引上有卷筒速度感應(yīng)器,通過局域網(wǎng)總線系統(tǒng),MAC-CB電腦與感應(yīng)器相聯(lián),一個(gè)重力測(cè)試生產(chǎn)量控制系統(tǒng)與一個(gè)牽引控制器協(xié)同作業(yè),確保與各個(gè)預(yù)定層厚的精確符合。在操作者輸入了目標(biāo)產(chǎn)量( 每米重量)之后,系統(tǒng)將以線速度為基礎(chǔ)計(jì)算出每個(gè)擠出機(jī)所需的生產(chǎn)量,并通過螺桿轉(zhuǎn)速來控制各層厚度。用戶可調(diào)整每組擠出量和總重。為了進(jìn)一步提高層厚控制精度,ScenEx CB可以與Octagon的寬度測(cè)量和控制器結(jié)合起來。只要操作者確定了目標(biāo)值,系統(tǒng)將自動(dòng)地控制每個(gè)膜層的平均厚度,公差范圍在1%內(nèi)。生產(chǎn)變化可以迅速、輕松的實(shí)現(xiàn),材料輸入也最小。
意大利Luigi Bandera公司吹膜生產(chǎn)線的厚度調(diào)整裝置配置的電容式傳感器采用無線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議,可實(shí)現(xiàn)層度數(shù)據(jù)的快速讀取,從而省去了更換旋轉(zhuǎn)方向而消耗的時(shí)間,并使薄膜層更均勻。
美國(guó)美奎公司的28組分自動(dòng)稱重喂料系統(tǒng),通過失重計(jì)量方式將信號(hào)傳送到各個(gè)重力料斗,精密確定各組分的給料速率;根據(jù)薄膜制品的寬度和各層厚度、材料密度和牽引速度在線控制擠出螺桿的轉(zhuǎn)速。
3 膜泡厚度控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
膜泡厚度控制系統(tǒng),由測(cè)厚探頭檢測(cè)到薄膜厚薄信號(hào)后傳送到計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)把厚薄信號(hào)與當(dāng)前設(shè)定平均厚度進(jìn)行對(duì)比,根據(jù)厚薄偏差量以及曲線變化趨勢(shì)進(jìn)行運(yùn)算,控制冷卻介質(zhì)溫度,調(diào)整各點(diǎn)冷卻速度,使薄膜厚度偏差控制在目標(biāo)范圍。
金明公司開發(fā)出了國(guó)產(chǎn)首臺(tái)可自動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜厚度的吹膜機(jī)頭。機(jī)頭口模直徑φ250mm,周圍均布56個(gè)加熱元件(加熱元件數(shù)量視口模直徑和控制點(diǎn)精度要求增減),通過電加熱方式調(diào)整控制風(fēng)環(huán)出風(fēng)口溫度,與薄膜在線測(cè)厚儀和控制單元共同組成了一套薄膜厚度在線檢測(cè)、調(diào)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng),提高薄膜的厚度均勻度30%~40%。
美國(guó)David Standard公司的風(fēng)環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng),在風(fēng)環(huán)的圓周方向上有48個(gè)控制點(diǎn),在線測(cè)量薄膜的厚度,并同時(shí)將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng),根據(jù)薄膜厚度沿圓周變化的情況,自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量,實(shí)現(xiàn)薄膜厚度的調(diào)節(jié)和控制。
薄膜厚度變化是高度非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變性和控制不確定性系統(tǒng),與伺服(變頻)電機(jī)控制量之間的精確數(shù)學(xué)模型幾乎無法建立。常規(guī)的PID控制,其抗干擾和抗參數(shù)攝動(dòng)的魯棒性不夠理想,難以得到滿意的調(diào)速和定位性能,對(duì)于高度非線性,不確定性,復(fù)雜反饋信息控制效果很差甚至無能為力。針對(duì)系統(tǒng)給定與反饋之間的誤差,開發(fā)提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和控制精度的各種專業(yè)控制算法的應(yīng)用。將現(xiàn)代可拓、變結(jié)構(gòu)等非線性控制方法引入電機(jī)磁場(chǎng)定向控制算法,以消除磁阻電機(jī)參數(shù)的非線性影響,且對(duì)電機(jī)與控制器進(jìn)行一體優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)永磁-磁阻伺服電機(jī)輸出力矩的精確控制,使系統(tǒng)快速響應(yīng);開發(fā)給定非線性信號(hào)校正算法,有效解決設(shè)備的低速控制特性問題。
4 張力控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
如果張力過大,會(huì)使塑料薄膜被拉斷;張力過小,則會(huì)出現(xiàn)跑膜現(xiàn)象。即使不會(huì)出現(xiàn)上面的情況,如果張力頻繁波動(dòng)變化的話,也會(huì)導(dǎo)致塑料薄膜厚度不均,影響制品質(zhì)量。塑料薄膜卷材在一定的張力控制下被輸送到機(jī)器,而且在一定的張力控制下被卷取。張力控制是提高薄膜卷材質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器直接測(cè)定卷料的張力,根據(jù)實(shí)測(cè)張力及設(shè)定的目標(biāo)張力的變化經(jīng)PID運(yùn)算后自動(dòng)改變離合器或制動(dòng)器的激磁電流,從而獲得恒定的張力。交流伺服電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng),提高了設(shè)備的速度調(diào)節(jié)性能,而且節(jié)能效果顯著。
瑞士CMGZ600數(shù)字式張力控制器將眾多的功能集成在一個(gè)緊湊的外殼內(nèi),支持三種張力控制模式―“收卷控制”、“放卷控制”、“中間段控制”。單臺(tái)張力控制器最多提供兩個(gè)獨(dú)立的PID控制回路,可控制兩個(gè)獨(dú)立的張力測(cè)量點(diǎn)。CMGZ600用戶界面友好,張力給定值、儀表的參數(shù)均可通過菜單方式進(jìn)行設(shè)置,也可通過計(jì)算機(jī)通訊口和總線來設(shè)置??刂破鲀?nèi)置設(shè)置,也可通過計(jì)算機(jī)通訊口和總線來設(shè)置??刂破鲀?nèi)置“斜坡啟動(dòng)”等功能,加之其他張力控制功能,使得CMGZ600張力控制器功能強(qiáng)大,使用簡(jiǎn)單。CMGZ600數(shù)字式張力控制器的信號(hào)處理速度達(dá)到2毫秒,非常適合對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性要求較高的張力控制應(yīng)用。如果采用“速度疊加”功能則可進(jìn)一步提高控制器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。此外,CMGZ600控制器還內(nèi)置“導(dǎo)航控制”功能,控制器可以根據(jù)材料實(shí)際卷徑大小而動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)部PID控制參數(shù),優(yōu)化張力控制性能。單通道或雙通道可選,最多提供兩個(gè)獨(dú)立張力閉環(huán)控制。可選擇“收卷”、“放卷”、“中間段”控制模式;可選配總線通訊接口,方便遠(yuǎn)程連接和系統(tǒng)集成;內(nèi)置其他特殊張力控制功能,功能強(qiáng)大,操作簡(jiǎn)單。
5 控制模塊化技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
德國(guó)W&H公司多層共擠薄膜控制系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了快速更換、易于維修、降低維護(hù)成本的綠色化要求。Easy Change模塊用于自動(dòng)程序轉(zhuǎn)換,Easy Wind模塊用于對(duì)收卷工藝進(jìn)行目標(biāo)校準(zhǔn)而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)薄膜收卷,Profile Booster模塊用于在產(chǎn)品切換后加速形成新的產(chǎn)品斷面,Energy Monitoring模塊用于判斷并形成關(guān)于所有相關(guān)組件的獨(dú)立能耗的圖像。
6 風(fēng)環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
風(fēng)環(huán)自動(dòng)控制是一種在線實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),目的是穩(wěn)定膜泡直徑,也是薄膜厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分。不用自動(dòng)風(fēng)環(huán),國(guó)外設(shè)備的薄膜厚薄均勻性也只能作到誤差7%左右,加了自動(dòng)風(fēng)環(huán)后,薄膜厚薄均勻性可以做到誤差4%以內(nèi)。
美國(guó)David Standard公司的風(fēng)環(huán)Smart RingWesJet自動(dòng)風(fēng)環(huán),全自動(dòng)風(fēng)量控制調(diào)節(jié)系統(tǒng),在圓周方向上有48個(gè)控制點(diǎn),在線測(cè)量薄膜的厚度,并同時(shí)將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng),根據(jù)薄膜厚度沿圓周變化的情況,進(jìn)而調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量,最后實(shí)現(xiàn)薄膜厚度的調(diào)節(jié)和控制。加拿大Future Design公司Saturn Genie系列風(fēng)環(huán)能夠記錄吹塑薄膜生產(chǎn)線運(yùn)行最佳時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存下來,在提高生產(chǎn)線的速度時(shí)取出儲(chǔ)存的數(shù)據(jù),使生產(chǎn)線達(dá)到生產(chǎn)-質(zhì)量工藝狀態(tài)。該風(fēng)環(huán)配備了5臺(tái)線性電機(jī),分別調(diào)節(jié)下唇、泡錐、上唇、泡錐風(fēng)口和升降器(將風(fēng)環(huán)升至機(jī)頭上)。這種風(fēng)環(huán)設(shè)計(jì)用于頻繁更換產(chǎn)品的吹塑薄膜生產(chǎn)線,可以減少產(chǎn)品更換產(chǎn)生的廢料。
7 機(jī)頭自動(dòng)控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
金明公司研發(fā)出國(guó)內(nèi)首套自動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜厚度的多層共擠吹膜自動(dòng)機(jī)頭,機(jī)頭口模直徑φ250mm,周圍均布56個(gè)加熱元件(加熱元件數(shù)量視口模直徑和控制點(diǎn)精度要求增減),通過電加熱方式調(diào)整控制口模內(nèi)管坯料流的溫度,與薄膜在線測(cè)厚儀和控制單元共同組成了一套薄膜厚度在線檢測(cè)、調(diào)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng),自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制吹塑薄膜的厚度,提高了薄膜厚度均勻度和質(zhì)量,在保證薄膜品質(zhì)不變的條件下減少了企業(yè)的原料消耗,降低了生產(chǎn)成本,同時(shí)減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
8 IBC控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
IBC(內(nèi)冷)系統(tǒng)具有提高產(chǎn)量、透明度、穩(wěn)定膜泡直徑、力學(xué)性能以及凈化膜泡內(nèi)氣體的綠色化作用。IBC(內(nèi)冷)控制系統(tǒng)主要由內(nèi)冷微電腦控制器、風(fēng)機(jī)、自動(dòng)溫控的空氣冷卻器、超聲波傳感器、氣流控制閥以及自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)泡器等組成。多組超聲波傳感器對(duì)膜泡的徑向直徑進(jìn)行監(jiān)控和檢測(cè),IBC控制器根據(jù)超聲波傳感器的傳感信號(hào)進(jìn)行處理,確定膜泡內(nèi)冷的空氣交換量,處理器發(fā)出信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu),精確地控制膜泡進(jìn)、排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,使膜泡內(nèi)部容氣量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),從而在冷卻膜泡的同時(shí)又能穩(wěn)定膜泡的外徑。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反映性能是實(shí)現(xiàn)快速達(dá)到生產(chǎn)所需的膜泡外徑及穩(wěn)定膜泡外徑的主要技術(shù)參數(shù),高性能氣體比例控制閥、伺服交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用,提高了穩(wěn)定膜泡直徑的動(dòng)態(tài)性能。新一代IBC控制系統(tǒng),帶有溫度補(bǔ)償?shù)某暡▊鞲衅?,得到更精確的控制原始信號(hào);對(duì)膜泡突然出現(xiàn)孔洞等引起的過度膨脹或收縮,能及時(shí)恢復(fù)到正常狀態(tài);高精度的氣流控制閥,改善了因膜泡不穩(wěn)引起的膜皺問題和厚薄均勻度問題,提高了因折徑變化引起的收卷端面不齊的問題;采用雙冷卻進(jìn)風(fēng)系統(tǒng),大大提高了冷卻效率,機(jī)臺(tái)產(chǎn)量大幅提高;采用了頂部冷卻,可以有效防止薄膜分片困難。
德國(guó)W&H公司Varex II內(nèi)冷系統(tǒng),集成電子、中央供氣和創(chuàng)新的高度調(diào)整,在冷卻環(huán)內(nèi)部和膜泡上進(jìn)行的創(chuàng)新空氣導(dǎo)向,提高了冷卻率、降低了壓力損耗,從而進(jìn)一步提升了產(chǎn)能。冷卻環(huán)外罩以復(fù)合材料制造,具有優(yōu)良的隔熱性,因此即便在低冷卻空氣溫度下,也可避免冷卻環(huán)外殼的冷凝,從而進(jìn)一步拓寬了產(chǎn)量的提升空間。
9 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
數(shù)控系統(tǒng)大量模擬量交換,常規(guī)的分散控制系統(tǒng)中,往往出現(xiàn)相互干擾,運(yùn)行不穩(wěn)定,需要在現(xiàn)場(chǎng)采取大量的屏蔽手段,以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的穩(wěn)定性,但由于使用環(huán)境的變化,屏蔽措施達(dá)不到十分可靠?,F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具有通信特點(diǎn)的智能化儀器儀表、PLC控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和通信設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間由模擬量交換變?yōu)榭煽康臄?shù)據(jù)交換。整個(gè)過程都由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成,控制器與控制器、控制器與上位機(jī)(操作員站或工程師站)之間建立了計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò),使得操作員在上位機(jī)中能夠?qū)Ρ豢叵到y(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,某個(gè)控制回路的控制策略的設(shè)計(jì)也可以在上位機(jī)中組態(tài)完成,通過控制網(wǎng)絡(luò)下載到對(duì)應(yīng)的控制器中實(shí)時(shí)運(yùn)行,大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性,并實(shí)現(xiàn)了集中管理和分散控制。
10 網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)的科學(xué)發(fā)展
網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)設(shè)計(jì)是數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)化控制是控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)控制系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的技術(shù)變革,網(wǎng)絡(luò)化控制(Networked Control System,NCS)是在控制系統(tǒng)中引入了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),從而使得眾多的傳感器、執(zhí)行器、控制器等主要功能部件能夠通過網(wǎng)絡(luò)相連接,相關(guān)的信號(hào)和數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸和交換,避免了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線的鋪設(shè),而且可以實(shí)現(xiàn)資源共享、遠(yuǎn)程操作和控制,增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)化集成控制技術(shù)把現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)、企業(yè)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)同現(xiàn)代控制設(shè)備(包括工業(yè)PC、可編程序控制器PLC、人機(jī)界面HMI、輸入輸出模塊、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、通信接口、伺服控制電機(jī)等)結(jié)合,形成基于通信與控制緊密融合、多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議合理組合、有線與無線相互銜接、管理與控制一體化的控制系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)能耗控制。德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司的EtherCAT實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),通過非常經(jīng)濟(jì)有效的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)卡(NIC)進(jìn)行管理;EL3403測(cè)量模塊具備完整的電網(wǎng)分析和能源管理功能,通過測(cè)量電網(wǎng)中所有相關(guān)的電氣數(shù)據(jù)及計(jì)算每相的有功功率和能量消耗、視在功率S、無功功率Q、頻率F等數(shù)據(jù),對(duì)生產(chǎn)過程能耗進(jìn)行優(yōu)化,降低能耗,從而降低了生產(chǎn)成本,也使得整個(gè)生產(chǎn)過程更為環(huán)保。
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)為用戶提供快速全方位的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),是提高設(shè)備利用率的重要組成部分?;?G通訊技術(shù),集數(shù)據(jù)收發(fā)、海量存儲(chǔ)、智能傳感、智能分析、智能控制、多媒體通訊等功能于一體,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行生產(chǎn)全過程的智能化監(jiān)管,為設(shè)備終端用戶與機(jī)械制造商之間提供方便、快捷、直接的溝通橋梁,以及信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。促進(jìn)了企業(yè)由傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)模式到信息化、網(wǎng)絡(luò)化的轉(zhuǎn)變,優(yōu)化了企業(yè)管理,降低了運(yùn)作成本。實(shí)現(xiàn)維修遠(yuǎn)程化,不但減少了維修投入,更可簡(jiǎn)化故障檢查流程、方便故障研究、實(shí)現(xiàn)故障快速排除。美國(guó)MOOG公司且具有遠(yuǎn)程診斷功能的模塊化的多軸伺服整機(jī)控制器TMC-4,基于PC的人機(jī)界面以及兼容IEC61131-3的開發(fā)環(huán)境,不但實(shí)現(xiàn)更高的閉環(huán)控制精度,而且客戶可根據(jù)自己設(shè)備的特點(diǎn)及要求編寫程序。
結(jié)語(yǔ)
綠色化是可持續(xù)發(fā)展的永恒課題。多層共擠吹膜設(shè)備綠色化技術(shù)的內(nèi)涵與外延在不斷地動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展。特別是由于人們對(duì)環(huán)境的價(jià)值觀不斷進(jìn)步,而以之為價(jià)值基礎(chǔ)的綠色技術(shù)也隨之而變。EuP指令生效后,CE認(rèn)證必然會(huì)引入綠色化生態(tài)環(huán)境的相關(guān)內(nèi)容。積極主動(dòng)地科學(xué)發(fā)展多層共擠吹膜設(shè)備的綠色化技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備向更高層次、更大范圍的綠色化的深度和廣度發(fā)展。
篇4
關(guān)鍵詞:初中化學(xué);綠色化學(xué)觀;化學(xué)實(shí)驗(yàn)
2001年,我國(guó)實(shí)施了基礎(chǔ)教育教學(xué)改革。改革后的新課標(biāo)要求確立以人為本的思想觀念,要求教師要采用多種教育教學(xué)方法?;瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)初中生可以在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)提高觀察能力,思維能力,創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。在化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是素質(zhì)教育所積極倡導(dǎo)的。
綠色化學(xué)觀是在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的新的社會(huì)歷史背景下產(chǎn)生的,綠色化學(xué)可以預(yù)防化學(xué)污染。所以隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展負(fù)面影響的到來,將綠色化學(xué)融入到教育教學(xué)工作已迫在眉睫。初中老師應(yīng)承擔(dān)起向祖國(guó)新一代傳播綠色化學(xué)的責(zé)任和義務(wù),在教學(xué)時(shí)以素質(zhì)教育為基礎(chǔ),將綠色化學(xué)觀貫穿到教學(xué)中,貫穿到實(shí)驗(yàn)中。
一、綠色化學(xué)觀與初中化學(xué)
要想在教學(xué)中貫穿綠色化學(xué)觀,首先要明確什么是綠色化學(xué)觀。綠色化學(xué)是指對(duì)自然環(huán)境無害的、清潔的、友好的化學(xué)。綠色化學(xué)觀倡導(dǎo)在化學(xué)轉(zhuǎn)換的整個(gè)過程中和結(jié)果里低污染,低排放。綠色化學(xué)要求盡可能提高原子的利用率,要有效預(yù)防污染的發(fā)生。所以說綠色化學(xué)觀是針對(duì)節(jié)能減排的一個(gè)重要的指導(dǎo)觀念。綠色化學(xué)觀又包括綠色化學(xué)的發(fā)展觀,綠色化學(xué)的價(jià)值觀,綠色化學(xué)的道德觀和綠色化學(xué)的教育觀。
綠色化學(xué)的發(fā)展觀是指在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)注意資源和環(huán)境相協(xié)調(diào),在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)兼顧對(duì)污染物的控制和廢物的排放,要節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境,注意社會(huì)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)的價(jià)值觀指人們?cè)谶M(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),對(duì)化學(xué)與環(huán)境所持有的觀點(diǎn)和看法。綠色化學(xué)的價(jià)值觀要求教師在在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)注意引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)人與自然相平等的觀念,將綠色化學(xué)觀作為重要的教育指導(dǎo)思想。綠色化學(xué)的道德觀是在現(xiàn)代環(huán)境日益惡化的背景下產(chǎn)生的,初中教師應(yīng)樹立正確的道德觀,加深對(duì)綠色化學(xué)觀的認(rèn)識(shí),要認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)不僅是社會(huì)化學(xué)工作者的任務(wù),也是整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域的責(zé)任和義務(wù)。初中化學(xué)教師有責(zé)任向?qū)W生傳授綠色化學(xué)的思想和知識(shí)。綠色化學(xué)的教育觀要求教師在教學(xué)過程中要時(shí)刻謹(jǐn)記綠色化學(xué)觀,將綠色化學(xué)融入到教育教學(xué)工作中。
化學(xué)教師要想將綠色化學(xué)應(yīng)用到自己的教學(xué)工作中就要從自身做起,提高自身的知識(shí)和素質(zhì),調(diào)整自己的知識(shí)體系,豐富自己的知識(shí),尤其是有關(guān)綠色化學(xué)的知識(shí)。要理解綠色化學(xué)的思想內(nèi)涵、主要內(nèi)容和實(shí)施綠色化學(xué)的方法途徑。
二、在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)綠色化學(xué)觀
在新課改的背景下,初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材也做出了相應(yīng)的改變,現(xiàn)行的初中化學(xué)課本有關(guān)實(shí)驗(yàn)的部分充分體現(xiàn)著綠色化學(xué)的思想。比如說刪除了一些相對(duì)危險(xiǎn)的、有害的試劑的相關(guān)實(shí)驗(yàn),對(duì)其他實(shí)驗(yàn)的試劑的用量也給出了明確的規(guī)定。新編的人教版初中化學(xué)課本引入了試劑用量少,排出的廢物較少的實(shí)驗(yàn),同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中也介紹了尾氣和廢液的處理方法。初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)觀的重要一部分,為了能更好的培養(yǎng)綠色化學(xué)觀念,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)記住以下幾點(diǎn):
(一)做微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)并不是對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單地減少用量,而是在微型條件下重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)達(dá)到既能完成教學(xué)目標(biāo)又能節(jié)能減排的目的。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般對(duì)試劑的需求量較低,節(jié)約了藥品。同時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置也更加的簡(jiǎn)單易行,容易操作。有的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)甚至利用生活中的廢物來進(jìn)行。比如用藥品使用后的鋁板代替滴板,這樣對(duì)廢物進(jìn)行利用減少了對(duì)環(huán)境的污染。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了綠色化學(xué)的觀念。
(二)規(guī)范化學(xué)實(shí)驗(yàn)
高中教師在引導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意規(guī)范性,對(duì)前期實(shí)驗(yàn)藥品的取用步驟和后期廢料的處理都要嚴(yán)格規(guī)范。比如在聞氣味時(shí)注意開口不能過大防止有毒氣體的泄露;取藥品時(shí)不能取量太多,以免造成浪費(fèi):對(duì)于實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢液要按類倒入不同的回收容器中然后進(jìn)行無公害處理;對(duì)于廢氣要進(jìn)行吸收處理。
(三)串聯(lián)化學(xué)實(shí)驗(yàn)
對(duì)于一些有聯(lián)系性的實(shí)驗(yàn),教師在設(shè)計(jì)時(shí)可以將它們放在一起,這樣能避免重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟,減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)藥品的浪費(fèi)。比如在做濃硫酸和銅的反應(yīng),觀察完反應(yīng)過程還可以利用反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫做二氧化硫使品紅褪色的實(shí)驗(yàn)。這種利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物去做下一個(gè)驗(yàn)的教學(xué)方法充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。
(四)微視頻展示實(shí)驗(yàn)
對(duì)于一些藥品用量大,污染厲害不好控制的實(shí)驗(yàn),教師可以錄制成微視頻,錄制時(shí)要逼真全面,讓學(xué)生有身臨其境的感覺,上課時(shí)以微視頻的形式展示給學(xué)生,可以讓學(xué)生在了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)減少對(duì)藥品的的浪費(fèi)、降低環(huán)境污染。
(五)定期舉行綠色化學(xué)專題討論
篇5
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);高中化學(xué);滲透
一、引言
綠色化學(xué)是一種在技術(shù)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域利用新技術(shù)以減少對(duì)環(huán)境污染從而保護(hù)環(huán)境的新型化學(xué)反應(yīng),由于它在化學(xué)反應(yīng)途徑中以最大限度實(shí)現(xiàn)無污染或者凈化污染物,且其研究?jī)?nèi)容是發(fā)現(xiàn)更為環(huán)保的能源化學(xué)材料。這種工藝非終端環(huán)境治理,也更能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
二、綠色化學(xué)的具體內(nèi)涵
綠色化學(xué)是一種意在最大限度上利用資源使得資源利用率達(dá)到最大,以提高產(chǎn)品或者有用物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,從而進(jìn)一步可以由始端解決環(huán)境污染的問題,達(dá)到污染物治理的新型化學(xué)。由于現(xiàn)在環(huán)境問題的日漸嚴(yán)重,使得各國(guó)都在積極促進(jìn)綠色化學(xué)的研究。而且綠色化學(xué)隨著科學(xué)的發(fā)展已經(jīng)跨越了學(xué)科的界限,除了化學(xué)專業(yè)本身,綠色化學(xué)也涉及了機(jī)械制造、電子數(shù)學(xué)等領(lǐng)域,綠色化學(xué)這一研究方向已成為跨越國(guó)籍跨越學(xué)科的全球性的科學(xué)方向。綠色化學(xué)的基本要求是減少資源的使用并且加強(qiáng)重復(fù)利用率,實(shí)現(xiàn)二次利用或者對(duì)污染物副產(chǎn)品及時(shí)回收,或者在轉(zhuǎn)化后對(duì)廢物進(jìn)行再生。那么對(duì)于轉(zhuǎn)化率低污染程度大的原料,應(yīng)該積極尋找可替換資源,減少其使用量。
三、綠色化學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透
在教材中,要充分體現(xiàn)當(dāng)今環(huán)境污染的嚴(yán)重性,環(huán)境狀況不容樂觀,從而引起學(xué)生對(duì)保護(hù)環(huán)境發(fā)展綠色化學(xué)的必要性。在化學(xué)生產(chǎn)工藝與化學(xué)技術(shù)方面,綠色化學(xué)的出現(xiàn)對(duì)幫助工廠減少能源消耗,提高資源利用率,從而提高工廠效益有重要作用。如果將眼光放遠(yuǎn),綠色化學(xué)是一種全新的經(jīng)濟(jì)環(huán)保理念,由此可以看出它代表了人類最長(zhǎng)遠(yuǎn)最根本的利益,這樣就對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。由此可以看出綠色化學(xué)中所包含的眾多優(yōu)點(diǎn),因此這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于引進(jìn)高中數(shù)學(xué)中也是十分重要的。在高中,學(xué)生需要做大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn),每天都會(huì)消耗大量的化學(xué)試劑,由此產(chǎn)生的廢料廢物如果直接排放到環(huán)境里,對(duì)學(xué)校師生以及周圍居民的身體健康的危害也是不可忽視的。因此,在高中化學(xué)課程里引入綠色化學(xué)這一理念就十分重要了。
四、如何在高中化學(xué)中踐行綠色化學(xué)的理念
第一,教師本身應(yīng)該加強(qiáng)綠色環(huán)保意識(shí)。教師作為教書育人的主體,除了嚴(yán)格要求學(xué)生以外更需要嚴(yán)格要求自己踐行綠色化學(xué)的理念,從自身做起樹立綠色化學(xué)的意識(shí),落實(shí)在課堂教育中的環(huán)保理念。第二,讓綠色化學(xué)理念滲透于課堂之中。雖然中國(guó)對(duì)綠色化學(xué)的重視逐漸加深,課本教材上也出現(xiàn)了綠色化學(xué)的身影,但是綠色化學(xué)在課堂上所占的比例還是太少,由于綠色化學(xué)不屬于考試范疇,有些教師在教學(xué)過程中甚至將其忽略。因此,在課堂上加深學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的認(rèn)識(shí),讓學(xué)生了解綠色化學(xué)的重要性就不可或缺了。為了順應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)于環(huán)保理念逐漸重視的現(xiàn)狀,教師也應(yīng)該讓學(xué)生在非實(shí)驗(yàn)課的課堂之中樹立起綠色化學(xué)對(duì)生活重要性的認(rèn)識(shí),從而促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。第三,實(shí)驗(yàn)課中的綠色化學(xué)的滲透。對(duì)于高中化學(xué)來說,實(shí)驗(yàn)課可以最大限度地增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力,增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際操作的能力,這樣就可以使學(xué)生更好地了解課本之中知識(shí)的意義,因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是課堂上極其重要的組成部分。綠色化學(xué)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與基本流程。實(shí)驗(yàn)材料用量的多少以及結(jié)果的可靠性全都依賴于實(shí)驗(yàn)流程,這也是為什么在做實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該充分地研究實(shí)驗(yàn)原理,使得設(shè)計(jì)出來的實(shí)驗(yàn)所需用量都在最佳之內(nèi)。如果由于實(shí)驗(yàn)之前的失誤使得用量錯(cuò)誤,那么就只能從頭開始試驗(yàn),這樣就造成了實(shí)際浪費(fèi)因此不符合綠色化學(xué)的理念。此外在實(shí)驗(yàn)過程中,綠色化學(xué)理念要徹底貫徹,學(xué)生需要考慮如何在試劑量一定的情況下來確保實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率最高,使得實(shí)驗(yàn)過程中盡可能地節(jié)省試劑節(jié)約資源。實(shí)驗(yàn)之后廢料的處理?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中很多試劑使用過后不能收回,而且會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì),這就要求教師以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前就準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需物品的確定的量,造成盡可能少的浪費(fèi)。以及實(shí)驗(yàn)后的廢料如果不處理直接排放到環(huán)境中,對(duì)環(huán)境也會(huì)造成污染,因此在實(shí)驗(yàn)過程中,教師應(yīng)該將廢棄物的處理放入實(shí)驗(yàn)最后一個(gè)環(huán)節(jié),或者教師用最恰當(dāng)?shù)氖侄翁幚韽U料,來確保廢棄物得到充分凈化,以免對(duì)環(huán)境造成污染。教師在教學(xué)過程中還可以通過讓學(xué)生討論,閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的方法來使學(xué)生更好地理解綠色化學(xué)的概念,在實(shí)際教學(xué)操作中,教師可以在解釋反應(yīng)過程中適當(dāng)縮短時(shí)間,舉出更多學(xué)生可以理解的例子,從反應(yīng)物、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)條件、消耗能量、催化劑等各個(gè)方面來進(jìn)行比較,讓學(xué)生更好地理解其中綠色化學(xué)的內(nèi)涵。
五、結(jié)束語(yǔ)
綠色化學(xué)作為一個(gè)大的方向與研究項(xiàng)目,不是一朝一夕可以完成的,因此教師更應(yīng)該從學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受能力以及認(rèn)知能力為出發(fā)點(diǎn),在課堂中從自身做起讓學(xué)生潛移默化中樹立綠色化學(xué)的理念。在注重可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代,滲透到高中化學(xué)教學(xué)中的綠色化學(xué),對(duì)未來環(huán)境的影響會(huì)更加深遠(yuǎn)。
參考文獻(xiàn):
[1]邢季穎.綠色化學(xué)理念在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究[D].遼寧師范大學(xué),2013(04).
篇6
【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);綠色化學(xué)觀
科技有利有弊,它既可以推動(dòng)社會(huì)發(fā)展,也能破壞生態(tài)環(huán)境。調(diào)查顯示,目前全球每年都要產(chǎn)生4億噸廢物,對(duì)人類的安全造成威脅?;瘜W(xué)是不是可以在不破壞環(huán)境的同時(shí)創(chuàng)造財(cái)富?為此,“綠色化學(xué)”的觀念開始出現(xiàn),它為化學(xué)帶來了新的教育方向。保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為化學(xué)教育者的指導(dǎo)思想,他們開始追求開展綠色化學(xué)的教學(xué)活動(dòng)。在高中的化學(xué)課程中,融入綠色化學(xué)觀,對(duì)提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)具有積極的作用。
一、綠色化學(xué)觀的概念
綠色化學(xué)觀指的是在日常的生產(chǎn)和生活中,面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,人們認(rèn)為最主要的防治方法是從源頭上進(jìn)行杜絕,因此而形成的思想觀念。它主要包括四個(gè)方面的內(nèi)容:
1.綠色化學(xué)發(fā)展觀。這指的是通過人口、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境資源之間協(xié)調(diào)發(fā)展,來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo),不僅要對(duì)人類生存的生態(tài)環(huán)境和資源進(jìn)行有效保護(hù),還要對(duì)污染進(jìn)行控制,減少垃圾的產(chǎn)生,避免資源的浪費(fèi),做到文明消費(fèi)。
2.綠色化學(xué)價(jià)值觀。它指的是人類在對(duì)環(huán)境的價(jià)值深入了解的基礎(chǔ)上得出的看法和觀點(diǎn)。它不同于以往人們以人為中心的發(fā)展觀念,而是將人與自然放在平等位置,在追求人的發(fā)展的同時(shí),還要注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)。
3.綠色化學(xué)道德觀。它是在繼承傳統(tǒng)的道德觀念的基礎(chǔ)上將其進(jìn)一步發(fā)展,在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下,追求人與環(huán)境和諧發(fā)展。
4.綠色化學(xué)教育觀。從污染源頭上進(jìn)行控制來保護(hù)環(huán)境,提高人們的生活水平,這就是綠色化學(xué)。將綠色化學(xué)的思想觀念融入到化學(xué)課程的教學(xué)中,讓其成為高中化學(xué)教育的一部分。貫徹綠色化學(xué)的教學(xué)觀念有助于提高人們的環(huán)保意識(shí),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
二、高中綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)
高中開展化學(xué)教育不只是為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí),它是素質(zhì)教育的一部分。高中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)既可以掌握基本的化學(xué)原理和化學(xué)規(guī)律,知道化學(xué)的用處,還可以知道如何利用化學(xué)來為生活服務(wù);學(xué)生不僅要將化學(xué)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用,還要將知識(shí)內(nèi)化,將綠色化學(xué)的觀念深深地映入自己的內(nèi)心,成為自己思想的一部分,隨時(shí)隨地將保護(hù)環(huán)境作為自己的責(zé)任。
在高中的化學(xué)課程中,實(shí)施綠色教育,不只是讓學(xué)生應(yīng)對(duì)高考,還要讓學(xué)生形成保護(hù)環(huán)境的意識(shí),讓學(xué)生可以更深入更全面的理解科技,理性看待科技的益處和弊端,能夠用發(fā)展性的眼光去看待化學(xué),在保護(hù)環(huán)境的前提下對(duì)自然加以改造。學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的態(tài)度也由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
三、在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入綠色化學(xué)觀的策略
(一)增強(qiáng)教師綠色化學(xué)的教育觀念
要提高化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量,就要對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)重視,而教師是組織化學(xué)教學(xué)活動(dòng)的關(guān)鍵。教師應(yīng)該積極的開展教學(xué)活動(dòng),鼓勵(lì)學(xué)生參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中去,這樣才能提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性,全身心的投入到實(shí)驗(yàn)中,從而讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提高自己動(dòng)手的能力,鞏固自己的化學(xué)知識(shí)和技能。因此,教師自身必須具備綠色化學(xué)的觀念,才能將其傳授給學(xué)生,讓學(xué)生重視污染的問題,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。
(二)改變使用裝置,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果
在組織教學(xué)時(shí),教師應(yīng)該對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分重新安排,盡量避免浪費(fèi)和造成污染,用最短的時(shí)間獲得最有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師應(yīng)該在確保實(shí)驗(yàn)質(zhì)量不變的情況下去使用安全性較高的實(shí)驗(yàn)藥品和裝置。舉個(gè)例子,在“CuSO4、NaCl和AgNO3三種溶液進(jìn)行反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)中,往往會(huì)出現(xiàn)溶液浪費(fèi)的問題,這三種溶液中有重金屬的元素,若直接丟棄就會(huì)污染環(huán)境。而按照綠色化學(xué)的觀念來操作,教師可以用滴板來吸取溶液,這樣能夠避免浪費(fèi),減少污染。另外,可以將剩余的溶液與其他的試劑進(jìn)行反應(yīng),將其轉(zhuǎn)化成無毒的物質(zhì)。
再比如“二氧化硫的制取”的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí),可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)備不夠完善或沒有遵循規(guī)范的操作流程而導(dǎo)致氣體泄漏,對(duì)師生健康和環(huán)境造成傷害。另外,對(duì)實(shí)驗(yàn)藥品的用量沒有準(zhǔn)確控制。按照綠色化學(xué)的觀念可以這樣操作:教師可以將玻璃片置于白紙上,在玻璃片上放很少的亞硫酸鈉晶體,將紫色的石蕊溶液和加了酚酞的NaOH溶液以及PH試紙放在旁邊。實(shí)驗(yàn)開始后,教師在亞硫酸鈉晶體上滴幾滴硫酸溶液,然后把燒杯蓋上去,再對(duì)滴液顏色如何變化進(jìn)行觀察,這樣可以控制好藥品的用量,避免浪費(fèi)和污染。實(shí)驗(yàn)時(shí)不能被書本約束,應(yīng)該努力創(chuàng)新,將原本有害的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成綠色的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
(三)進(jìn)行微型化實(shí)驗(yàn),減少排放
微型化實(shí)驗(yàn)指的是實(shí)驗(yàn)中不改變操作方法和技術(shù),而是盡量使用小容量的實(shí)驗(yàn)儀器,藥品用量減少了,反應(yīng)物就會(huì)隨之減少,因此,污染也會(huì)減少。這樣既可以減少藥品的用量,避免了浪費(fèi),還能使實(shí)驗(yàn)更加的安全。教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生努力思考,對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新,爭(zhēng)取以最短時(shí)間和最小用量來獲得最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)效果。
四、結(jié)束語(yǔ)
總而言之,目前人類最主要的問題就是環(huán)境問題,實(shí)施綠色化學(xué)是所有化學(xué)教育者要努力的目標(biāo)。在高中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入綠色化學(xué)的觀念,不僅可以提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí),還能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,這是推動(dòng)化學(xué)教育發(fā)展的重要手段,也是在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑。
【參考文獻(xiàn)】
篇7
化學(xué)是自然科學(xué)中的一門重要科學(xué),從字面意思上理解,綠色化學(xué)就是指清潔環(huán)保無害的化學(xué).而實(shí)際上綠色化學(xué)也就是指設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面科學(xué)合理,且對(duì)環(huán)境無負(fù)作用或者負(fù)作用很少可以忽略的化學(xué)過程.化學(xué)為人們提供物質(zhì)上的需求,也為探索自然提供了信息依據(jù).而隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們的生活水平不斷提高,生態(tài)環(huán)境在人們的開發(fā)和建設(shè)下遭到了嚴(yán)重破壞,化學(xué)生產(chǎn)工程中產(chǎn)生的污染和破壞使得環(huán)境不斷的惡化,已經(jīng)危害到了我們賴以生存的家園.所以,為了滿足現(xiàn)實(shí)生活的需要,在以保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展為核心的情況下,一個(gè)新的化學(xué)工業(yè)理念逐漸產(chǎn)生———綠色化學(xué).綠色化學(xué)的宗旨是實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境和人類健康沒有危害,還能起到保護(hù)作用的新型化學(xué).綠色化學(xué)在起始階段就開始對(duì)在化學(xué)過程中出現(xiàn)的污染進(jìn)行預(yù)防和處理,綠色化學(xué)最顯著的特點(diǎn)就是在整個(gè)化學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)零污染和零排放.所以,為了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,倡導(dǎo)綠色化學(xué)是當(dāng)前所應(yīng)做的具有重要意義的工作.在初中的課程教材中引入綠色化學(xué)理念,可以讓學(xué)生們了解到綠色化學(xué)的實(shí)際意義,更好地培養(yǎng)學(xué)生們的環(huán)保意識(shí)并啟迪學(xué)生的思想,不再僅僅局限與書本上的知識(shí)而是去更充分地感受所學(xué)知識(shí)的實(shí)在價(jià)值.
二、初中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)的意義
當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,工業(yè)化程度急劇增長(zhǎng).但是在這樣的增長(zhǎng)下卻是以環(huán)境的破壞為代價(jià)而換來的,雖然在短時(shí)間我們獲得很大的經(jīng)濟(jì)效益,但是這種“竭澤而漁”的方式帶來的是慘痛的代價(jià)和教訓(xùn).這樣的發(fā)展是虛浮的,根基不穩(wěn)自然會(huì)使建筑坍塌,對(duì)環(huán)境的破壞和污染會(huì)制約人類的發(fā)展甚至是危及子孫后代.因此,人們對(duì)生態(tài)環(huán)境也慢慢的重視起來,倡導(dǎo)綠色成了當(dāng)今時(shí)代的主體和發(fā)展的前提,也是人們最關(guān)注的字眼.綠色化學(xué)、綠色食品、綠色出行等陸續(xù)出現(xiàn)在我們的生活中,讓人們對(duì)綠色有了新的認(rèn)識(shí),也加深了綠色理念.綠色化學(xué)的作用也是顯而易見的,如臭氧層保護(hù),水土資源保護(hù),大氣污染的防治等等.在初中教學(xué)課程中融入綠色化學(xué)概念,可以增強(qiáng)中學(xué)生的環(huán)保意識(shí).由于中學(xué)生的環(huán)保意識(shí)較差,環(huán)境道德觀念落后,踐踏花草、亂扔垃圾等現(xiàn)象隨處可見.所以,綠色化學(xué)的開展不僅可以讓學(xué)生們感受到化學(xué)的魅力,了解綠色化學(xué)的基本理念和過程,更可以讓學(xué)生樹立起綠色化學(xué)從我做起的思想.教師在綠色化學(xué)的教學(xué)過程中要重視起來,闡明綠色化學(xué)的重要性,讓學(xué)生端正心態(tài),真正地認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)對(duì)我們的價(jià)值.化學(xué)是一門相對(duì)枯燥的學(xué)科,為了能讓學(xué)生們能更好地學(xué)習(xí)好綠色化學(xué),教師可以通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行綠色化學(xué)的教學(xué),這樣不僅增強(qiáng)了綠色化學(xué)的趣味性,更充分地讓學(xué)生們投入學(xué)習(xí)之中.
三、在初中化學(xué)教學(xué)中如何融入綠色化學(xué)
1.在實(shí)際生活中倡導(dǎo)綠色化學(xué)教師首要做的是端正學(xué)生的思想觀念,引導(dǎo)學(xué)生樹立起保護(hù)生態(tài)環(huán)境的思想觀念,讓學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)的價(jià)值,明確綠色化學(xué)對(duì)人類發(fā)展發(fā)揮的重要作用.教師在將綠色化學(xué)融入初中化學(xué)教程中時(shí),要注意與初中教材內(nèi)容緊密聯(lián)系,環(huán)環(huán)相扣.為了能起到在實(shí)際生活中倡導(dǎo)綠色化學(xué)的作用,教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上與學(xué)生們一起做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),必須進(jìn)行無污染的綠色實(shí)驗(yàn).例如,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上開展“綠色替代溶劑技術(shù)”實(shí)驗(yàn)時(shí),讓學(xué)生充分感受到綠色化學(xué)為科技發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步作出的貢獻(xiàn),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)的研究對(duì)改善生態(tài)環(huán)境的重要意義.此外,教師應(yīng)教導(dǎo)學(xué)生保護(hù)環(huán)境要從日常生活中的小事做起,比如:節(jié)約用電用水、對(duì)垃圾進(jìn)行分類處理等等,讓學(xué)生在日常行為習(xí)慣中培養(yǎng)綠色化學(xué)意識(shí).
2.從化學(xué)實(shí)驗(yàn)中傳授綠色化學(xué)知識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生從教條式的教育制度中解脫出來,學(xué)生在這樣新奇的體驗(yàn)中不僅收獲了知識(shí),也起到了將理論知識(shí)用到實(shí)際中的效果.學(xué)生們通過自己的親手操作就實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)的見證,更加堅(jiān)定了學(xué)生通過營(yíng)造綠色生活為社會(huì)和環(huán)境做貢獻(xiàn)的決心.另外,教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極思考,開發(fā)自己的想象力并發(fā)揮個(gè)性思維,不固步自封局限思維.這樣去引導(dǎo)學(xué)生可以加深學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的認(rèn)識(shí),在今后的生活工作中也能使綠色理念延誤下去,擴(kuò)大綠色理念的價(jià)值和作用.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題,思考問題,解決問題.在進(jìn)行污染性實(shí)驗(yàn)時(shí),教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),盡量降低對(duì)環(huán)境的污染程度,比如在進(jìn)行“硫的燃燒”的實(shí)驗(yàn)時(shí),可以盡量減少“硫”的量,降低二氧化硫的產(chǎn)生量,并對(duì)集氣瓶進(jìn)行密封的同時(shí)加微量的氫氧化鈉溶液,盡可能地減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生.通過這樣的實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生在不知不覺之中產(chǎn)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí),并在日常生活中行動(dòng)起來.
3.通過課外活動(dòng)學(xué)習(xí)綠色化學(xué)化學(xué)教師對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)綠色化學(xué),不僅局限于課堂上知識(shí)傳授和講解,還可以在課外做許多有意義的課外活動(dòng).這些課外活動(dòng)不但能激發(fā)學(xué)生們的積極性,而且可以更好的吸收所學(xué)到的綠色化學(xué)相關(guān)知識(shí).教師組織課外活動(dòng)形式多樣,比如:
(1)到附近的化工廠進(jìn)行參觀考察,帶領(lǐng)學(xué)生觀察化工企業(yè)對(duì)廢氣、廢液、廢渣等的處理方式,或者讓學(xué)生親自進(jìn)行指標(biāo)測(cè)試,通過對(duì)水質(zhì)、雨水的pH、空氣污染等指標(biāo)的檢測(cè),讓學(xué)生通過自己的親身體驗(yàn),認(rèn)識(shí)到環(huán)境污染對(duì)社會(huì)的危害;
(2)教師可以給學(xué)生布置課題,以小組的形式讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)、查資料、調(diào)查問卷等方式對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行調(diào)查,利用一節(jié)課的時(shí)間讓學(xué)生展示自己的調(diào)查結(jié)果,讓學(xué)生就自己的調(diào)查結(jié)果互相交流、互相評(píng)價(jià);
(3)利用學(xué)校的宣傳欄,宣傳綠色化學(xué)知識(shí),或者教師可以開展綠色化學(xué)的講座,為學(xué)生講解綠色化學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用以及近年來利用綠色化學(xué)技術(shù)在降低環(huán)境污染中取得的成就,豐富學(xué)生的課外知識(shí),進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí).
四、小結(jié)
篇8
1.綠色化學(xué)的涵義
綠色化學(xué),顧名思義,就是對(duì)環(huán)境無害的化學(xué),也通常被稱為無公害化學(xué).從環(huán)境保護(hù)的角度說,綠色化學(xué)可以定義為利用化學(xué)相關(guān)知識(shí),減少或者消除對(duì)人體、環(huán)境有害的物質(zhì),達(dá)到化學(xué)無公害化.有關(guān)學(xué)者提出了原子利用率理論,本質(zhì)含義就是盡量做到把每一個(gè)原子都充分利用,做到真正的百分百利用.隨著科技的發(fā)展,綠色化學(xué)成為了一門交叉學(xué)科,不僅涉及化學(xué)工藝學(xué),而且還可能涉及機(jī)械、化工、電子、自控等多個(gè)學(xué)科門類.隨著世界各國(guó)積極倡導(dǎo)綠色化學(xué),大力扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè),也使綠色化學(xué)成為一門朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè).
2.綠色化學(xué)的核心內(nèi)容
通過對(duì)上文中綠色化學(xué)的多角度定義可以得知,綠色化學(xué)的核心是綠色,綠色當(dāng)然是一個(gè)替代詞.綠色化學(xué)的理念基礎(chǔ)就是我們通常所說的5R原則,所謂5R原則來源就是五個(gè)綠色化學(xué)關(guān)鍵詞的英文首字母,具體為減量(含義為盡量減少相關(guān)污染物的排放)、循環(huán)使用(對(duì)涉及的原材料循環(huán)使用,達(dá)到高利用率)、回收(對(duì)相應(yīng)的污染物進(jìn)行回收處理,做到不浪費(fèi)一點(diǎn)資源)、再生(再生的含義就是盡量使用可以再生的資源,在原料的選擇上下功夫,以利于環(huán)境保護(hù))、拒用(拒用的含義就是拒絕使用有害物質(zhì),積極研發(fā)替代品).通過對(duì)5R原則的介紹,我們知道,綠色化學(xué)的核心理念就是節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境.
二、化學(xué)教學(xué)中引入綠色化學(xué)的必要性
1.綠色化學(xué)與中學(xué)化學(xué)教育
化學(xué)教育是中學(xué)生必修的一門科學(xué)基礎(chǔ)課,也是我國(guó)實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略的重要組成部分,對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)人才至關(guān)重要.在中學(xué)階段,化學(xué)課程的主要任務(wù)就是普及化學(xué)知識(shí),激發(fā)學(xué)生的興趣.中學(xué)階段的化學(xué)課程處于啟蒙階段,所以在學(xué)生啟蒙階段積極培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀念十分重要,對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展也有一定的教育作用.
2.在中學(xué)化學(xué)中如何引入綠色化學(xué)
熟悉中學(xué)化學(xué)教材的人都知道,在教材的相關(guān)章節(jié)中提到了綠色化學(xué)的重要性,為了從感官上培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)觀念.如在制備有毒氣體時(shí),我們一般的常識(shí)是在通風(fēng)櫥中進(jìn)行,現(xiàn)在結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,為了提高反應(yīng)效率,可以在完全密封的環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng),這樣既可以獲得較高的反應(yīng)效率,又可以做到有毒氣體零排放,通過有毒氣體的制取實(shí)驗(yàn),也可以引入綠色化學(xué)概念,提高學(xué)生的綠色化學(xué)修養(yǎng).
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念
1.培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)
查閱相關(guān)資料得知,我國(guó)中學(xué)生在綠色化學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)方面普遍較差,為了改變這一現(xiàn)狀,積極倡導(dǎo)綠色化學(xué)觀念,必須在化學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)素養(yǎng).我國(guó)化學(xué)教育現(xiàn)狀是重視學(xué)生的理論成績(jī),不重視學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng),特別是綠色化學(xué)理念的培養(yǎng),在這種背景下,教師要承擔(dān)起綠色化學(xué)理念傳播者的重任,以身作則,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中積極倡導(dǎo)并身體力行綠色化學(xué)理念,積極響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展號(hào)召,以5R原則為指導(dǎo)原則(5R原則即減量、循環(huán)、回收、再生、拒用)來培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)理念.也可以作為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則,解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的浪費(fèi)和污染環(huán)境的系列問題,相關(guān)教學(xué)單位,可以考慮把5R原則作為實(shí)驗(yàn)室守則予以公布,真正發(fā)揮5R原則的作用,切實(shí)讓學(xué)生知道綠色化學(xué)的重要性.
2.應(yīng)用綠色化學(xué)原理,改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在5R原則的指導(dǎo)下,以綠色化學(xué)理念的培養(yǎng)為契機(jī),積極應(yīng)用綠色化學(xué)原理,改進(jìn)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),真正做到綠色化學(xué)在理念上深入人心,在實(shí)際行動(dòng)上做到實(shí)處,結(jié)合當(dāng)今中學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際,本文詳細(xì)介紹如何利用綠色化學(xué)原理,對(duì)現(xiàn)在的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行徹底改造,為了脈絡(luò)清晰,本文從以下幾個(gè)方面介紹:
(1)積極探索新方法
化學(xué)是一門奇妙的學(xué)科,方法多樣性是其主要特點(diǎn),化學(xué)反應(yīng)不是固定的,其反應(yīng)效率和反應(yīng)速度可能因?yàn)榄h(huán)境溫度、反應(yīng)物濃度或者催化劑的不同而有天壤之別,有的反應(yīng)自然反應(yīng)極慢,但是加入相應(yīng)催化劑后可以上百倍的增加反應(yīng)速度,基于這個(gè)原理,我們?cè)谠O(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定多探索,積極開發(fā)新的催化劑,盡量使反應(yīng)發(fā)生的快而徹底,減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生,從源頭上踐行綠色化學(xué)理念.
(2)實(shí)驗(yàn)的器具多樣性
隨著科技發(fā)展,化學(xué)器具更新很快,在這種背景下,我們要把綠色化學(xué)理念融入到化學(xué)儀器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,結(jié)合中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際,我們?cè)谶M(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí),既可以利用常規(guī)儀器,也可以利用高科技的微型器具,也可以我們自制實(shí)驗(yàn)器具,在實(shí)驗(yàn)過程中要充分考慮綠色化學(xué)理念,積極探索適合綠色化學(xué)的新器具,比如,在濃硫酸與金屬銅反應(yīng)制備硫酸銅的反應(yīng)中,中學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供的常規(guī)儀器太大,容易造成浪費(fèi),在這種背景下,我們可以利用微型實(shí)驗(yàn)儀器,這樣既滿足了實(shí)驗(yàn)要求,又大大節(jié)省了反應(yīng)原料,充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)的相關(guān)理念,可以對(duì)學(xué)生達(dá)到良好的教育作用.
(3)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和環(huán)境多樣性
通過查閱相關(guān)資料得知,中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般不具有很大的危險(xiǎn)性,所以有時(shí)候試驗(yàn)場(chǎng)地不僅僅只局限于實(shí)驗(yàn)室,比如在做pH測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí),一般實(shí)驗(yàn)室會(huì)提供多種酸或者堿性物質(zhì)以備檢測(cè),但是這樣會(huì)浪費(fèi)大量的實(shí)驗(yàn)原料,為了積極踐行綠色化學(xué)理念,教師可以把學(xué)生實(shí)驗(yàn)室放在野外,學(xué)生采集相關(guān)標(biāo)本,研磨成汁,再用相關(guān)試劑測(cè)試物質(zhì)的酸堿性或者具體的pH,這樣既可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)材料,又可以給學(xué)生主動(dòng)性.因?yàn)椋瑢?shí)驗(yàn)室的物質(zhì)已經(jīng)知道酸堿性,所以學(xué)生做的只是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),而上述新方法,由于不知道所采集標(biāo)本的酸堿性,所以這就成了探索性實(shí)驗(yàn),大大喚起了學(xué)生的積極性,也十分符合綠色化學(xué)的理念.
3.藥品利用綠色化
藥品利用綠色化也是綠色化學(xué)理念的重要方面,藥品利用綠色化就是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),要節(jié)約藥品,合理使用藥品,對(duì)于價(jià)格昂貴的藥品,還要積極探索替代品,以節(jié)約珍貴的資源,從藥品利用層面上踐行綠色化學(xué)理念.
四、化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育理念的行動(dòng)研究
1.充分挖掘教材中的綠色化學(xué)資源
現(xiàn)在的中學(xué)化學(xué)教材都十分重視綠色化學(xué)理念,在課本中都隨處可見綠色化學(xué)理念,通過實(shí)際閱讀中學(xué)化學(xué)課本,教材中的綠色化學(xué)理念主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
(1)節(jié)省資源作為主體.在中學(xué)化學(xué)課本中,以節(jié)約資源作為整本書的理念支撐,例如在氯堿工業(yè)中采取了循環(huán)操作,體現(xiàn)了綠色化學(xué)中節(jié)省資源能源的基本原理.
(2)在設(shè)計(jì)中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),把綠色化學(xué)理念貫穿其中,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖時(shí),尾氣處理必不可少.
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化學(xué)是一門自然科學(xué),在原子和分子的水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化、制備和應(yīng)用?;瘜W(xué)是一門具有深?yuàn)W的內(nèi)蘊(yùn)和無限研究和挖掘空間的科學(xué)。隨著人類社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,人類利用化學(xué)的能力不斷提高,在能源和資源、材料科學(xué)和環(huán)境方面,化學(xué)的應(yīng)用帶給人類驚喜和福音?;瘜W(xué)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用的不斷進(jìn)步也在人類社會(huì)產(chǎn)生了“雙刃劍”效應(yīng),其負(fù)面作用是造成了嚴(yán)重的資源消耗和環(huán)境污染。由于化學(xué)發(fā)展模式的不適應(yīng),人類生存環(huán)境以及生態(tài)的破壞日漸嚴(yán)重,同時(shí)也在制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,給人類的身體健康、生命安全造成了嚴(yán)重的威脅?;瘜W(xué)領(lǐng)域所反映出的嚴(yán)峻問題引起了國(guó)際社會(huì)的普遍重視,改變生產(chǎn)以及研究模式的命題和實(shí)踐開始付諸實(shí)施,“綠色化學(xué)”的理念和實(shí)踐應(yīng)運(yùn)而生。綠色化學(xué)又稱為清潔化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或環(huán)境無害化學(xué)。綠色化學(xué)屬于從源頭上來防止污染的化學(xué),屬于層次更高級(jí)、更符合發(fā)展人類社會(huì)發(fā)展需要的化學(xué),它追求的是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),綠色化學(xué)是針對(duì)人類利用化學(xué)科學(xué)的理念和方法所提出的。
二、綠色化學(xué)的發(fā)展思路以及模式
綠色化學(xué)的發(fā)展思路體現(xiàn)在化學(xué)技術(shù)應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的源頭,即在研究和應(yīng)用的源頭就要打破傳統(tǒng)的只計(jì)產(chǎn)出不計(jì)污染、先污染再治理或以環(huán)境污染和資源浪費(fèi)換經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的觀念??紤]到時(shí)空變化和條件變化的因素,尊重和服從自然生態(tài)發(fā)展規(guī)律,實(shí)現(xiàn)保護(hù)生態(tài)平衡和加快發(fā)展的速度。一般來講,實(shí)現(xiàn)高效發(fā)展的主要思路是盡可能少地利用原材料,盡可能多地制造成品;盡量減少污染物的排放,盡量提高轉(zhuǎn)化率。相關(guān)的污染物的排放標(biāo)準(zhǔn),在本質(zhì)上來講是建立在所有的化學(xué)企業(yè)全部按照高效生產(chǎn)的操作這個(gè)假設(shè)前提上的。對(duì)材料進(jìn)行回收以及重復(fù)利用。材料的回收主要體現(xiàn)的理念是節(jié)約資源,重復(fù)利用主要體現(xiàn)的理念是節(jié)約成本。自然環(huán)境很難進(jìn)行凈化或者短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)凈化的材料,應(yīng)該進(jìn)行重復(fù)利用;而對(duì)污染比較高的化學(xué)制成品應(yīng)該盡可能回收利用。積極倡導(dǎo)材料的回收以及利用是一種行之有效的綠色途徑。實(shí)現(xiàn)再生利用并拒絕使用高污染產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)化學(xué)制成品的環(huán)節(jié)必須考慮到再生利用問題。實(shí)踐證明,在自然環(huán)境中,高分子的原材料有著非常明顯的污染,這就要求在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就應(yīng)對(duì)回收和再利用進(jìn)行考慮,實(shí)現(xiàn)變廢為寶,實(shí)現(xiàn)綠色制造。同時(shí)應(yīng)該拒絕使用那些高污染、無法回收與替代、不能再生以及重復(fù)使用的高危材料,從科研環(huán)節(jié)就能夠盡可能尋找相應(yīng)的綠色替代品。
三、綠色化學(xué)在高?;瘜W(xué)教學(xué)中的探索以及應(yīng)用
(一)改革高?;瘜W(xué)教材
高校化學(xué)所使用的教材尚缺乏綠色化學(xué)方面的內(nèi)容,因而在高校的教材中,應(yīng)該增加綠色化學(xué)的相關(guān)知識(shí)以及國(guó)際上在綠色化學(xué)領(lǐng)域中所研究的先進(jìn)成果。教師依據(jù)教材向?qū)W生講授化學(xué)知識(shí),隨著教材對(duì)綠色化學(xué)內(nèi)容的充實(shí),教師的授課理念、授課方案的設(shè)計(jì)、課堂講授對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的考核評(píng)價(jià)都應(yīng)將綠色化學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充起來。教師要加強(qiáng)同學(xué)生的綠色化學(xué)知識(shí)的交流以及探討,積極主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生在日常生活以及學(xué)習(xí)中關(guān)注和學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的相關(guān)知識(shí)。通過改革高?;瘜W(xué)教材將綠色化學(xué)的理念和知識(shí)建構(gòu)傳授給大學(xué)生。
(二)培養(yǎng)和強(qiáng)化化學(xué)教師的綠色化學(xué)意識(shí)
化學(xué)教師在多年的化學(xué)教學(xué)中已經(jīng)形成了思維慣性和知識(shí)積淀的固化內(nèi)容,那么,在高校化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念首先就必須轉(zhuǎn)變化學(xué)教師的教學(xué)理念,包括加強(qiáng)教師綠色節(jié)能環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)和對(duì)綠色化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。同時(shí),教師還應(yīng)該在行為上起到表率作用。教師應(yīng)該多閱讀相關(guān)的書籍、文獻(xiàn)文章,了解更多的綠色化學(xué)知識(shí)和信息,在一定程度上改變比較傳統(tǒng)的教學(xué)方式以及思維,應(yīng)該在實(shí)際的課堂教學(xué)以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)有害化學(xué)物質(zhì)的排放進(jìn)行強(qiáng)調(diào)?;瘜W(xué)教師應(yīng)該在課余時(shí)間對(duì)綠色化學(xué)的實(shí)際教學(xué)以及研究的動(dòng)向、軌跡進(jìn)行關(guān)注,有效地傳授給學(xué)生。
(三)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行靈活的補(bǔ)充
高校所使用的教材具有相對(duì)的穩(wěn)定性,在教材編寫成型并投入使用后,不會(huì)輕易改變。也就是說,新教材和老教材的交替會(huì)有一定的過渡時(shí)間。因此,在一段時(shí)間內(nèi),遵循教材的課堂教學(xué)內(nèi)容會(huì)是相對(duì)固定的。高校教師應(yīng)該在實(shí)際的教學(xué)中,憑借自己掌握的綠色化學(xué)知識(shí)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充,讓學(xué)生的綠色化學(xué)方面的意識(shí)在相對(duì)比較完整的鏈條上進(jìn)行延續(xù)。
(四)將綠色化學(xué)的理念融入到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中
在高?;瘜W(xué)的教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)教材中比較抽象的概念的理解,同時(shí)還能夠?qū)瘜W(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固,然而,最重要的是強(qiáng)化學(xué)生提出問題、分析問題以及解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴兄趶?qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,還能夠培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)教學(xué)能夠有效實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)。不管是溶劑、試劑或者催化劑,在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中都需要先考慮使用無毒無害的環(huán)保材料,在進(jìn)行試驗(yàn)之前的準(zhǔn)備階段,應(yīng)該充分考慮相關(guān)的代替品或者防止使用有害有毒的材料。除此之外,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)實(shí)現(xiàn)試劑的完全反應(yīng),有效避免不完全反應(yīng)以及燃燒等效率比較低的化學(xué)過程。
四、結(jié)束語(yǔ)
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關(guān)鍵詞: 高中化學(xué)教學(xué) 綠色化學(xué)思想 滲透建議
1.引言
綠色化學(xué)不但是我國(guó)建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的重要體現(xiàn),而且是當(dāng)代高中化學(xué)教學(xué)的重要思想和課題。高中的化學(xué)教學(xué)中,不論是對(duì)相應(yīng)課程模式的設(shè)計(jì)還是對(duì)內(nèi)容的設(shè)計(jì)都要充分體現(xiàn)出綠色化學(xué)的思想理念,逐步引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)綠色化學(xué)的觀念意識(shí)。而綠色化學(xué)的思想如何在高中化學(xué)教學(xué)中得到充分滲透也成了當(dāng)代高中化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的重要課題。
2.對(duì)于綠色化學(xué)思想的概述
2.1綠色化學(xué)思想的主要內(nèi)容
所謂綠色化學(xué),主要是指對(duì)于環(huán)境不會(huì)造成污染并且屬于清潔型的化學(xué)。綠色化學(xué)的思想主要是針對(duì)無毒害的原材料進(jìn)行的具體研究和實(shí)際利用,盡可能地做到對(duì)能源的節(jié)約,使得在每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中都能夠?qū)崿F(xiàn)清潔無污染。在實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的過程中,要在保證轉(zhuǎn)化率的條件下再對(duì)化學(xué)反應(yīng)物的使用量上盡量減到最少,并且要注意盡可能減少度廢棄物的排放量;對(duì)于化學(xué)反應(yīng)中常用的催化劑,可以進(jìn)行重復(fù)使用,這樣就能夠有效降低使用的成本費(fèi)用,并有效降低廢棄物的排放量;對(duì)于化學(xué)反應(yīng)后可以回收的可利用資源要進(jìn)行充分回收,重復(fù)利用;盡可能采用具有再生性的原材料。
2.2綠色化學(xué)思想的重要影響
綠色化學(xué)的思想觀念旨在有效降低化學(xué)污染,降低或者消除有害的污染物質(zhì)。通過對(duì)可再生原材料的循環(huán)使用有效減少化學(xué)反應(yīng)所造成的環(huán)境污染,進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。綠色化學(xué)的思想對(duì)于高中的化學(xué)教學(xué)具有重要的積極引導(dǎo)作用,通過綠色化學(xué)的主要內(nèi)容和觀點(diǎn)理論結(jié)合化學(xué)教學(xué)中的化學(xué)原理與方法,既能夠保證化學(xué)教學(xué)的有效性,又能夠有效地做到環(huán)境保護(hù)。綠色化學(xué)思想對(duì)于當(dāng)代高中化學(xué)教學(xué)具有重要的影響,學(xué)生可以通過化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容充分地了解綠色化學(xué)的思想理念,進(jìn)而能夠有效提高學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí),這也是我國(guó)建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的重要發(fā)展條件。
3.綠色化學(xué)思想在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透建議
3.1在化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中進(jìn)行綠色化學(xué)的滲透
高中化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容不但包含基本化學(xué)教學(xué)的知識(shí)和理論,而且包含綠色化學(xué)的思想內(nèi)容。所以,高中化學(xué)教師在化學(xué)教學(xué)過程中,要針對(duì)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中的綠色化學(xué)思想觀念進(jìn)行充分展示,并且要把實(shí)際化學(xué)教學(xué)的知識(shí)理論和綠色化學(xué)的思想內(nèi)容有效結(jié)合,不斷將綠色化學(xué)的思想在高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中進(jìn)行滲透。這樣在化學(xué)教學(xué)過程中,教師就能夠有效針對(duì)綠色化學(xué)的思想內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面引導(dǎo)和教育。除此之外,教師還應(yīng)該針對(duì)化學(xué)教學(xué)中的具體內(nèi)容開展各種形式的綠色化學(xué)思想化學(xué)教學(xué)活動(dòng),有效促進(jìn)學(xué)生在活動(dòng)中充分了解綠色化學(xué)的思想理念。教師在化學(xué)教學(xué)過程中,對(duì)于涉及反應(yīng)污染物的時(shí)候,要逐漸引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境清潔型反應(yīng)物質(zhì)的思考和討論,這樣就使得學(xué)生在思考和討論的過程中能夠?qū)G色化學(xué)的思想進(jìn)行充分了解和滲透。
3.2在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行綠色化學(xué)思想的滲透
對(duì)于高中化學(xué)教學(xué)而言,不但包含重要的化學(xué)理論知識(shí),而且包含眾多的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。高中化學(xué)教學(xué)的重要組成就是化學(xué)實(shí)驗(yàn),因此,要想使得綠色化學(xué)思想在高中化學(xué)教學(xué)中得到全面滲透,就要在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中滲透綠色化學(xué)思想。這就要求化學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中結(jié)合綠色化學(xué)思想的主要內(nèi)容,不斷培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。對(duì)于高中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)而言,實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果評(píng)價(jià)是主要的內(nèi)容,因此,教師應(yīng)該針對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容,將綠色化學(xué)的思想融入到具體化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案中,在保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提下做到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源。教師還可以通過對(duì)學(xué)生的積極引導(dǎo),逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)思想的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。通過讓學(xué)生自己親自動(dòng)手完成融入綠色化學(xué)思想的實(shí)驗(yàn),有效提高了學(xué)生綠色化學(xué)的觀念意識(shí),并且有效地加深學(xué)生對(duì)于綠色化學(xué)思想的理解。
3.3通過不同形式的教學(xué)方案實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的有效滲透
對(duì)于高中化學(xué)教學(xué)而言,教學(xué)內(nèi)容知識(shí)相對(duì)較多并且相對(duì)復(fù)雜,因此要使得學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行有效掌握,化學(xué)教師就要針對(duì)學(xué)生的具體情況進(jìn)行化學(xué)教學(xué)內(nèi)容制定。在此過程中,教師要針對(duì)不同形式的化學(xué)知識(shí)理論進(jìn)行教學(xué)形式的不同設(shè)計(jì),這樣就能夠有效提高學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的積極性,并且在不同形式的化學(xué)教學(xué)方案中,滲透綠色化學(xué)思想,這樣不但能給有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)于高中化學(xué)知識(shí)的掌握,而且能夠有效增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于綠色化學(xué)思想的了解。教師在化學(xué)教學(xué)過程中,可以通過利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)手段增強(qiáng)化學(xué)教學(xué)形式和內(nèi)容的趣味性,并將綠色化學(xué)的思想觀念充分滲透。這樣不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)理論的興趣,而且在潛移默化中促進(jìn)學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)思想觀念的掌握。除此之外,教師還可以通過開展具體的實(shí)踐活動(dòng)提高學(xué)生學(xué)習(xí)高中化學(xué)知識(shí)和理論的熱情,學(xué)生在具體的實(shí)踐活動(dòng)中能夠充分掌握綠色化學(xué)的重要思想理念。
4.結(jié)語(yǔ)
綠色化學(xué)思想的出現(xiàn)受到了教師的廣泛關(guān)注,并且綠色化學(xué)在高中化學(xué)的教學(xué)領(lǐng)域中獲得了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用,只有將綠色化學(xué)的思想充分融入到高中化學(xué)教學(xué)中,才能夠使綠色化學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮重要作用。學(xué)生通過學(xué)習(xí)融入綠色化學(xué)思想的高中化學(xué)教學(xué)課程,能有效地提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)。
參考文獻(xiàn):
[1]王小東.綠色化學(xué)思想在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透[J].中學(xué)生導(dǎo)報(bào)(教研周刊),2012.
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