建立绿色化学理念,深化化工工艺学教学改革

【摘要】为保证21世纪我国的可持续发展战略的实施，必须进行绿色化学教育。本文分析了《化工工艺学》课中开展绿色化学教育的必要性与可行性；介绍了化工工艺学教学中开展绿色化学教育的改革与实践，以及绿色化学教育在培养和提高人才的全面素质与综合能力等方面的积极作用。我们认为绿色化学教育既是21世纪化学教育所面临的时代挑战，也是化工教育发展的一大机遇，关系着我国可持续发展战略目标的实现。

【关键词】 绿色化学教育绿色化工改革

绿色化学与化工是当今国际化学与化工科学研究的前沿，它吸收了当代化学、物理、生物、材料、信息等科学的最新理论和技术，是具有明确的社会需求和科学目标的新兴交叉学科。目前，绿色化学作为未来化学工业发展的方向和基础，越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。绿色化学（Green Chemistry）又称环境无害化学。绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性” 为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子， 实现零排放。 不仅充分利用资源，而且不产生污染； 并采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂， 生产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境友好产品。

可持续发展在世界化工掀起一场绿色革命。 展望新世纪，随着世界人口的增长和国际社会对环境污染和资源等问题的关注，促进可持续发展已成为推进化工产品更新换代的主要动力，注重环境保护将成为全球化学工业的共同行动，并由被动的治理性策略转为积极的预防性策略，越来越向更高的层次和水平发展。大打环保牌，从环保取得经济效益，从环保夺得竞争优势，将成为新世纪全球化学工业的特点之一。企业的可持续性的评价要从经济性、环境性和社会性3方面提出最低要求。企业环境经营高度化的目标是“绿色化”企业。一个“绿色化”的企业将是在利润、成长、竞争力及满足所有利益相关方要求的各项目标中找到平衡点的企业。有专家还过对法。德、意、英4国的4000人进行的民意调查显示，86%的人喜欢从具有社会意识的化工公司购买产品。“绿色”将是赢得客户的一个重要品牌。因此，化工公司都将着力营造“绿色化”企业。

面对这场化工学术界悄然进行的绿色革命，广大的化工教育工作者不能无动于衷，尤其是将来作为社会的科技革命主力的大学生更应该受到绿色化学教育。如何把绿色化学与化工

融合于化工课程教学内容中，使绿色化学成为21世纪化工的重要组成部分，促进大学化工教学绿色化，对化工教育工作者来说是一个崭新的课题。实践证明，在化工课程教学中及时地、适当地渗透绿色化学与化工思想和内容，对培养学生的创新精神、创新能力和拓宽知识面是极为有益的。笔者根据绿色化学理念，探讨了如何在化工工艺学课程教学中渗透绿色化学教育的方法和实践。

1、《化工工艺学》课中开展绿色化学教育的必要性与可行性

化学化工专业人才肩负着绿色化学开发和研发的重要责任。如果大学化工专业学生接受了绿色化学与化工教育，他们在今后的学习和生活中就会自觉以绿色化学的理念来要求和规范自己的行为，而他们的行为在有意无意中又会对周围的其他人产生潜移默化的影响。在他们走上各行各业的工作岗位时，如果他们能把工程问题置于社会环境中综合考虑，他们对我们国家的未来发展和人类的可持续发展的影响将是巨大的。

《化工工艺学》课程是高等院校化工专业学生的一门必修课，由于《化工工艺学》课程直接面向化工专业学生，因此，《化工工艺学》课程对学生进行绿色化学教育有着得天独厚的条件，其影响面之大、教学效果之明显远非选修课所能比。从《化工工艺学》课程自身的角度来看，由于该课程主要涉及产品生产的所有可能反应途径、工艺路线、过程安全等问题，存在着内容老化、和工程实际联系不紧密、对学生缺乏吸引力等缺点。以什么样的《化工工艺学》课程面向21世纪，是摆在化工教育工作者面前的一个重要课题，相应的教学改革迫在眉睫。由于绿色化学所包含的都是化学及相关学科先进的思想理念和科研成果，将绿色化学的内容引入《化工工艺学》的日常教学中，一方面在内容上对《化工工艺学》课程教学是一个革新和补充，另一方面，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的创造力，增强学生的环保意识，提高学生的综合素质。此外，我们可以开设以绿色化学为主要内容的全校任选课，供文管类学生选修，对他们进行绿色化学教育，使其具备化学基本素质，了解化学与社会的密切关系，成为具备可持续发展思想的现代公民。

鉴于绿色化学对人类可持续发展、环境保护等重要领域的深刻意义，我们及时将这一重要知识体系纳入了我校的《化工工艺学》教学中，并作了积极的努力和实践，取得了良好的效果。

2、《化工工艺学》中开展绿色化学教育的具体措施

2.1 将绿色化学教育融入到《化工工艺学》课程课堂教学中

要把绿色化学的理念贯穿到整个化工教育之中，化工教育必须体现绿色化学的新内容。教师在课堂教学、实验等方面，要始终贯彻绿色化学的思想，要让学生了解绿色化学，树立起绿色意识。我们十分关注国内外有关绿色化学进展的各项报道，平时注重对国内外相关资料的收集和整理，并对已有的资料加以消化和吸收。在此基础上，将教学内容涉及的绿色化学知识，较为系统地化工专业开展绿色化学教育的改革实践渗透、融入《化工工艺学》课程的教学内容中，并积极跟踪科研成果的新进展、新动向及其相关的新信息，不断丰富、深化和改进绿色化学的教学内容。另外，课堂上我们还结合当前社会上“可降解塑料”、“ 新型化学杀虫剂”等的风行，介绍与此相关的一些绿色化学知识，使学生明白绿色化学与我们的生活息息相关。由于学生积极性很高，《化工工艺学》课程学时有限，我们还请教师利用业余时间给学生开设了“ 污水处理中的绿色化学”、“ 造纸工业中的绿色化学”、“ 生物质资源的有效利用”、“ 纳米技术与环境保护”等知识讲座，学生的反映非常好。尤其值得一提的是，有些没有开设《化工工艺学》课的非化工类专业的同学受到吸引，也纷纷找到化工教师要求跟班旁听。实践证明，将绿色化学教育融合到《化工工艺学》教学中，不仅密切了化学和工程实际的联系，改变了以往《化工工艺学》课程教学内容单调、陈旧的面貌，而且大大激发了学生的求知欲和学习的热情，极大地提高了《化工工艺学》的教学效果，受到了学生好评。

2.2 立足课堂，渗透绿色知识

《化工工艺学》课程是高等工科院校化工专业学生开设的一门必修课，该课程影响面很大，在我院每年大约有200人学习《化工工艺学》课程，在教学中，我们坚持融入绿色化学与化工教学内容，这样既可以深化、优化教学内容和课程体系，使教学内容更具活力，同时又使课堂内容不断丰富和更新，取得了较好的教学效果。具体做法如下：

2.2.1补充和重组教学内容

《化工工艺学》课程教学涉及绿色化学知识的内容很多，我们在对学生进行专业知识教育的同时，结合绿色化学的五大任务和十二原则[7]，将绿色化学的基本内容分成“原子经济反应和高选择性反应”、“无毒无害原料及可再生资源的利用”、“采用无毒无害溶剂与催化剂”、“环境无害的绿色化学产品”、“可再生资源的利用”、“绿色化学方法”、“绿色化学产品”、“绿色化学发展趋势”、“清洁能源与可持续发展”几个专题，同时对《化工工艺学》九大章节的内容，进行重组优化，力图使每一章节都能与绿色化学与化工一个专题紧紧结合，从而有机地将绿色化学与化工渗透在课堂教学中。如在《煤的化学加工》一章，融入“清洁能源与可持续发展”专题，《合成氨》一章，融入“清结生产和绿色化工”专题，《硫酸与硝酸》一章，融入“原子经济性与环境效益”专题等。

2.2.2因内容制宜，时时渗透绿色化学观念

在实践中，我们体会到，在课程教学中进行绿色化学与化工教育渗透，使学生在潜移默化中受到绿色化学与化工教育是关键。根据教学内容，教师精心设计和安排，教学时间基本控制在2—3min，虽然在课堂教学中占时不多，但达到了点到为止的教学目的。如《合成氨》一章中的“脱硫后硫的去向”内容时，在教材中对净化过程讲了脱硫的方法，但只是讲到怎样将原料气中的硫化物吸收掉，没有讲吸收后再怎样处理。实际上，在工厂里能通过催化剂将吸收的硫化氢氧化成单质硫，然后工厂将单质硫回收，当作副产品销售。这样就彻底治理了量大且污染严重的硫，并将其变废为宝。无论采取何种方法（固体燃料气化法、烃类蒸汽转化法、重烃部分氧化法）来生产氨，原料中硫的含量都是比较高的，所以如能将硫回收利用并产生经济效益，是一项很有意义的事情。因此，笔者在讲解该工艺时，对这些进行了补充。这样不仅能增强学生对环保的重视程度，还加强了他们的可持续发展观念，并提高学生在经济效益方面的认识。如在讲授《基本有机化工的主要产品》一章中，传统环氧乙烷的生产方法均是通过氯醇法二步制备的。生产方程式如下：

上述反应不仅需要消耗大量的石灰和氯气，而且生成应用价值很低的氯化钙，设备腐蚀和环境污染严重。但自发现银催化剂后，改为乙烯直接氧化成环氧乙烷的一步法“原子经济”路线，原子利用率从原来的37.45%提高到100%，方程式为：

并实现化工过程废物的“零排放”。由于这个例子具有现实性、实用性，一下子就调动了学生的学习热情。在硫酸生产过程中，需将硫铁矿粉碎、球磨、筛分和配料等，会产生大量废水，而废水中含有大量的尘粒。湿法净化过程也产生大量废水，这些废水中也含有大量粉尘。但在教材关于的三废治理的内容中，仅仅讲了怎样处理水中的砷、氟和高酸度，对怎样处理水中的粉尘没有提到。一般的生产工艺中，对此用沉降的方法，并加入絮凝剂以加速污泥沉降，清液循环利用。这么简单的几句话，就可以让学生知道实际生产的复杂性和多样性，同时也能让他们了解一种废水中固体不溶物的处理方法。

总之，在讲解典型化工产品生产工艺时，笔者比较全面地讲解了在生产过程中可能产生废渣、废水、废气及废热的地方，并简要介绍了相应的处理知识，让学生在了解理论知识的同时，还了解这些知识在实际生产中的应用，切实提高了他们的绿色化学意识和经济效益观念，收到了良好效果。

3 结语

绿色化学不是一门独立的学科， 它是在传统化学基础上发展起来的更高次的化学。作为高校化学教师， 应把传授绿色化学知识作为自己义不容辞的责任， 用实际生动的范例充实我们的教学内容， 按照范例所涉及的知识点， 将绿色化学知识自然、生动地渗透到化学教学中。实践证明， 将绿色化学教育渗透于《化工工艺学》教学中的做法是可行的。通过绿色化学教育在《化工工艺学》教学中的渗透， 学生反映他们的知识面扩展了， 学习《化工工艺学》的兴趣提高了， 还有学生谈起科学技术对人类社会发展作用的辩证关系： 科学技术既能造福人类， 也能给人类带来灾难。使学生产生科学技术双刃剑作用的观念， 正是科学素质教育STS 教育阶段的重要任务。使用这种教学方法有利于培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高的创新型人才。因此， 这种简便、有效的做法值得我们去进一步完善和推广应用。