绿色化学特点范文
绿色化学特点篇1
初中化学是化学学习的启蒙,要让化学更好地发展,必须让最先进的理念走进寄托化学发展之希望的初中学生的心灵。化学最先进的理念是什么呢?是绿色化学。如何让它走进学生的心灵呢?
第一,必须让学生从理念上认识绿色化学,体会到它的时代必然性和优越性。
自从化学成为一门独立的学科之后,化学家们己创造出了许多自然界中不存在的物质,极大地丰富了人类的物质生活。人类在享用化学的先进成果的同时,也不得不面对化学带来的污染。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重。化学工业能否生产出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召,并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学不是简单地进行环境保护,简单地治理污染,而是要利用化学原理从源头上消除污染。那么,什么是绿色化学呢?绿色化学又称环境无害化学,环境友好化学或清洁化学,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,在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
第二,让学生在做化学实验的过程中运用绿色化学理念,使绿色化学内化在学生心灵。
要运用绿色化学的理念,就必须了解绿色化学的特点。绿色化学的主要特点有:①充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物;③提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;④生产出有利环境保护社区安全和人体健康的环境友好的产品。
根据特点1我们可以引导初中学生在做化学实验时充分利用身边的用品做实验,变废为宝,开辟家庭小实验和寻找某些实验仪器和药品的化用品活动,使身边的资源和能源得以充分利用。
例如:①利用鸡蛋壳和白醋来制取CO2
②注射器可以代替胶头滴管取用和滴加少量液体药品。
根据特点2我们可以指导学生做实验时要妥善处理污染物,创造环境和条件,减少污染物排放。例如①利用白磷和氧气反应的实验证质量永恒定律时,将白磷放在底部铺有细沙的锥形瓶中,锥形瓶口盖橡皮塞,橡皮塞上安装一根玻璃管,玻璃管上端必须系牢一个气球,通过密封防止生成的P2O5白烟散出,污染空气。
②在做CO还原CUO时,将尾气CO烧掉,减少污染物向环境排放。
根据特点3,我们要充分利用原料中的原子,指导学生节约药品,剩余药品回收利用,生成物也要回收,废物分类收集,力图让废物也成为我们实验所需的药品,例如①制取CO2时,往往在实验结束时还有大理石没有反应完,可以回收。②做酸碱指示剂鉴别酸碱性时,药品用量要少,否则是浪费。③有的废液中含有CL- 、 SO2-4 ,可以作为检验液体中是否含有CL- 、SO2-4的样品。
根据特点4,我们可以指导学生为什么不能用工业酒精兑酒,为什么不能用工业盐来调味.加深化学产品对于环保,人体健康和安全的特殊要求,从而使他们以后从使化工生产有这方面的绿色化学意识.
以上是我作为化学教育工作者所感悟的,希望与更多教师和学生分享,交流,真正让绿色化学深入到初中化学,走进初中学生心灵,成就化学的美好明天!
绿色化学特点篇2
关键词:绿色化学;发展现状;高中化学
一、什么是“绿色化学”
绿色化学(Green Chemistry)又称清洁化学(Clean Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry )。绿色化学的先驱、原美国绿色化学研究所所长、耶鲁大学P.T. Anastas教授在1992年给出的“绿色化学”的定义是:“The design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances ”翻译成中文即减少或消除危险物质使用和产生的化学产品和过程的设计。我们可以把绿色化学的核心内容理解为在化学工艺和反应中不再使用有毒、有害的物质,并力求反应中原子利用率达到100%,不再产生废物,实现“零排放”。从而从源头上根除污染,研究环境友好的新反应、新过程、新产品,实现化学与生态的协调发展。
二、“绿色化学”的起源和发展
绿色化学最初起源于美国。1984年美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,倡导减少产生废物和回收利用废物,从而达到废物排放最少的目的。绿色化学的思想萌芽。
1989年美国环保局又提出了“污染预防”的概念,指出最大限度地减少生产场地产生的废物,包括减少使用有害物质和更有效地利用资源,并以此保护自然资源。绿色化学的思想初步形成。
1990年,美国颁布了“污染防治”法案,将污染的防治确立为国策。该法案中第一次明确提出“绿色化学”一词,并定义“绿色化学”为采用最小的资源和能源消耗,产生最低排放的工艺过程。
1991年,美国环保局污染预防和毒物办公室启动“为防止污染变更合成路线”的研究基金计划,用以资助化学品设计与合成中污染预防的研究项目。1993年研究的项目扩展到安全化学品、绿色溶剂等方面,该计划更名为“绿色化学计划”。
同一时期,日本等其他很多国家的政府、学术界和企业也开始关注“绿色化学”的研究和开发。
1995年美国设立了“总统绿色化学挑战奖”,1999年澳大利亚皇家化学研究所(RACI)设立了“绿色化学挑战奖”,此外英国设立了“英国绿色化学奖”“绿色化工水晶奖”,并创办了世界第一本名为《绿色化学》(Green Chemistry)的杂志。日本也设立了“绿色和可持续发展化学奖”。这些政府行为都极大地促进了绿色化学的蓬勃发展。
三、我国“绿色化学”的发展现状
我国政府和学术界也很重视在绿色化学方面的研究。
1995年,中国科学院化学部开展了“绿色化学与技术”的院士咨询活动,分析了国内外绿色化学的研究现状和发展方向。
1996年,国家召开了“工业生产中绿色化学与技术”研讨会,并出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇编》。
1997年,国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项启动了“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”。中国科技大学绿色科技与开发中心在该校举行了专题讨论会,并出版了《当前绿色科技中的一些重大问题》的论文集。同年,香山科学会在北京召开了第72次学术研讨会,闵恩泽院士、陈家墉院士等都做了有关绿色化学的重要报告。
1998年,合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会,这些都加快了我国绿色化学研究的步伐。
四、“绿色化学”在高中化学中的渗透
1.“绿色化学”在高中化学新课标和教材中的体现
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学学科的很多重要知识、理论都是从实验中发现并总结的。所以,绿色化学思想融入化学学科是必然趋势。《普通高中化学课程标准》中已经明确提到了绿色化学的概念,比如,“实验化学”模块中提出“形成绿色化学的观念,强化实验安全意识”“树立绿色化学思想,形成环境保护的意识”。
根据课程标准编写的高中化学教材也有很多地方体现了绿色化学的概念。比如,必修2第四章第二节“化学与资源综合利用、环境保护”里第二大点就是环境保护与绿色化学。用一张图可以简单明了地介绍绿色化学的特点。在紧接着的思考交流部分通过比较环氧乙醚制备的新旧工艺,介绍了原子利用率100%的反应是体现绿色化学的原子经济性反应。
再如,选修1“生活与化学”第四章第三节垃圾资源化中治理白色污染的3R原则就源自绿色化学提出的“5R”原则:减量(reduction)、重复使用(reuse)、回收(recycling)、再生(regeneration)和拒用(reject)。
高中化学教材中最能体现“绿色化学”理念的是实验内容,对现行人教版高中化学教材中的实验内容做了简单统计:
对上述实验中涉及的会对环境造成污染的物质也做了简单统计:
由上面两个表可以看出人教版高中化学教材中实验多、涉及的可能污染环境的物质也不少,因此高中化学实验“绿色化”是高中化学教师必须关注和研究的问题。
2.“绿色化学”在高中化学实验教学中的体现
(1)推广微型化实验
微型化实验仪器的体积小,药品的用量可以减至常规所需量的十分之一或更少。与常规实验相比,微型化实验的突出特点是实验成本低、环境污染少、反应速度快、安全系数高、实验效果好。尤其是药品用量少、速度快、污染小的特点与绿色化学的理念完全一致,且十分适合中学实验教学。
(2)利用多媒体模拟化学实验
高中化学里有一些危险系数大或污染严重的实验并不适合课堂演示实验和学生实验,比如,电解饱和食盐水、氢气在氯气中燃烧等。我们可以从网络上下载实验视频,或通过计算机软件模拟真实实验。这样既使学生了解了实验过程,加深了对相关知识的理解,同时实现了化学实验的“零投入和零污染”,也是某种意义上的绿色化学。
3.“绿色化学”在高中化学试卷中的体现
近几年的高考化学试卷都有浓厚的绿色化学色彩。例如,2013、2015年江苏卷第一题选择题就是直接考查保护环境的几种做法;实验流程题更是大多体现了变废为宝,循环利用等绿色化学的思想。高考是有教育功能和导向作用的,高考试题对绿色化学的关注,势必引导高中教学对学生环保意识的培养,从而引起全社会对绿色化学的关注。
我们要在实际教学中渗透绿色化学知识,提高学生的绿色化学意识,增强学生环境保护的使命感,让绿色化学的理念在学生的头脑中深深扎根,形成良好的社会环保氛围,促使我国可持续发展战略的实现。
参考文献:
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[2]朱清时.绿色化学与可持续发展[J].中国科学院院刊,1997(6):415-420.
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[5]孙同明.新课程理念下高中绿色化学教育研究[J].教育研究与实验,2009(S2).
绿色化学特点篇3
对于绿色化学的概念,教材上涉及的很少,如何让学生学习绿色化学更是少的可怜,那么教师如何来构建学生的这种理念呢?学生如何来学习绿色化学更好呢?怎样才能让学生深刻地理解绿色化学呢?这一直以来都是困扰着教师的一个问题。那如何来解决这个困惑呢?我认为可从以下三个方面入手,大家可以借鉴一下。
一、绿色化学的概念的确立。
从学生接触绿色化学的字眼开始,把绿色化学融入中学课程教材改革和课堂教学改革之中,这是中学化学教育的崭新课题。就应该让他们知道绿色化学的定义,绿色化学是由美国化学会提出的化学无害概念,是能够保护环境的化学技术,它可以通过使用自然资源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质,利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能节省资源、减少废弃物排放量。绿色化学又称“环境友好化学”、“环境无害化学”、“清洁化学”。绿色化学的定义就是从生产资料就是无污染、无公害的,生产过程也应该是无污染、无公害的,生产出来的产品也应该是无污染、无公害的产品。从概念上就让学生有一个大致的理解,从而对一些常听到的绿色建筑、绿色食品有一个初步的了解。最起码知道绿色的东西并不是单纯的指绿色,而是指无污染、无公害的,是对人体有好处的东西,所以从一开始就给学生一个正确的理念,对概念有所了解。
二、绿色化学的核心及特点的渗透。
绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对坏境的污染, 按照绿色化学的原则、最理想的化工生产方式是:反应物的原子全部转化为期望的最终产物。它的主要特点是:1.充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料。2.在无毒、无害的条件下进行反应,以减少废物箱环境排放。3.提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”。4.生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。对于绿色化学的核心和特点的渗透,主要的是在教学过程中让学生树立防治污染、保证人类生存质量的责任感。我们教师应该把握住这一点,充分利用学生的优点,激励和激发他们的兴趣,调动他们的积极性。对于农村的孩子来说,学习绿色化学更是难上加难,各种实验设施的不完善都导致了学生的学习困难,和对化学的直观认识。那我们就利用现有的、现实的实例来给学生进行渗透,例如:我们冬天烧煤取暖、做饭。看到烟雾缭绕、闻到刺鼻的、呛人的气味,我们有怎样的感觉,这会不会对环境造成污染,这个现象符合绿色化学的核心特点吗?再有,我们看到的三轮车、汽车排放的尾气对坏境有怎样的危害?让学生讨论这些对坏境的危害和如何预防这些危害,我们应如何采取措施防止和减少这些污染?这样可以增强学生的环保意识、调动学生学习的积极性。培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度,而且能使他们感知环境污染的危害性和环境保护的迫切性。
三、绿色化学在教学中的贯穿和实施。
在教材中,序言部分就提到了绿色化学,而且贯穿了教材的各个部分:第一单元,走进化学实验室就提到化学药品的毒性和腐蚀性、要求学生规范实验、正确顺序实验。药品使用后如何处理都符合了绿色化学的核心理念。第二单元,空气。对于空气的污染和防治就涉及到了绿色化学的原则。大气是人类和其他一切生命体必不可少的的生成条件,大气污染对人类的影响,不仅时间长、范围广,而且大多是人为污染造成的,因此应当引起全人类的关注,采取有效措施,防治大气污染。第三单元,水的污染和防治。第六单元,一氧化碳和二氧化碳对环境的影响,由于近几十年来,人口急剧增加,工业迅猛发展,呼吸产生的的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳,远远的超过了过去的水平。而另一方面,由于对森林乱砍乱伐,破坏了植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡,使大气中的二氧化碳逐年增加,使地球气温发生了变化。二氧化碳含量过高,会使地球温度逐渐升高,形成“温室效应”。我们如何预防一氧化碳中毒和温室效应的危害等,要运用新的能源减少化石燃料的燃烧,多植树造林等措施,都体现了绿色化学的理念。第七单元,燃料和燃烧。本单元讲了化石燃料和新燃料,化石燃料燃烧对环境的影响,可以造成酸雨腐蚀建筑物、污染河流、鱼虾死亡、土壤酸化、植被死亡、出现酸雾、危害人体的健康。例如:光化学烟雾成分复杂,但是,对人体的主要危害是眼睛和粘膜受到刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。1955年,美国洛杉矶因为光化学烟雾依次死了400多人。植物受到损害,开始是表皮褪色,呈蜡质状,经过一段时间之后色素发生变化,叶片上出现红褐色斑点。学生知道这些后会对化石燃料的使用更科学、会懂得化石燃料的使用不仅要节约、还要环保。例如:煤要脱硫处理、乙醇汽油的应用、可燃冰的开采、氢能源的远景。使用新能源,例如:风能、水能、地热、潮汐等能源。新能源属于可再生能源,可再生能源的的开发与利用将成为人类实施能源可持续发展战略的重要举措与途径。我们需要发展,更需要绿色的生活环境。第十二单元,化学与生活。要求人们的食物需要营养化、绿色化。人类需要的六大营养素需要绿色环保的,有些有毒物质,例如:黄曲霉素、甲醛对人体的危害。例如:黄曲霉素可导致肝脏受损、甚至致癌。甲醛可以使蛋白质结构遭到破坏,发生病变。用甲醛溶液浸泡过的鱼虾新鲜、不易变质、但人食用后会对人体造成危害。让学生对所食用的营养物质和绿色化学进行贯穿,更能使身体的健康和绿色化学进行结合。对于这些内容的教学,更应以实际例子来讲解,使学生更好地理解。更能重视绿色化学、绿色生活。
绿色化学特点篇4
关键词:绿色有机合成 技术研究 化学
绿色有机化学的初衷是想从源头上成功抵挡住污染。使人类在生活中,不使用、不生产有害物质,并且在后期也不用再处理产生的废物。真正做到从原料到产品的每一个步骤,每一种物质都是安全无害的。
一、绿色有机过程中的溶剂绿色化
1.超临界流体,这类流体的密度实际上是与液体相似的,但更确切的来说,这是一种拥有传质速率快,本身具备的一些物理性质又对温度等因素带来的影响极为敏感,且粘度和扩散速度又与气体相似的,温度和压力都在临界点以上的这样一种流体。这种流体在有机化学的应用方面能够很好的控制反应过程中活性,调控选择性,成功实现反应与分离能够具有一体化的模式。
2.超临界水作为超临界流体中的代表被广泛应用在反应中,因为超临界水本身具有对一些气体或是有机物的溶解能力,这是一般物质无可取代的。除此之外,超临界水同样具有通过改变一些物理性质来影响反应速率,提高选择性。例如可以通过改变密度、粘度和介电常数,以及调控温度和压力。绿色有机化学中,关于超临界水的反应有水解反应、氧化反应和重排反应。应用到现实中的有旧塑料的油化再降解。
3.离子液体,离子液体主要具有在热的条件下仍然保持较高的稳定性,且不易挥发,通过调节组成它的阴离子和阳离子可以达到调控溶解性的效果,其次,其酸度也可以通过调节成为强酸的特点。而在概念上,离子液体被定义为由阴阳离子构成的,在接近室温的环境中可以保持液态的液体。许多重要的有机化合反应都用到了离子液体这一介质。例如酯化反应、聚合反应、氧化还原反应和烷基化反应。将离子溶液作为反应中的介质,有利于加速反应的速率,使反应始终保持在一个温和的环境中。
4.水溶剂,水溶剂顾名思义就是将水作为有机反应中的溶剂。因为其本身具有的疏水效应对有机转化的整个过程是十分有利的。例如在经醛缩合反应、Michael加成反应、Diels-Alder反应和Mannish反应中,水溶剂就可以提高反应的速度和整体的选择性。另一方面,水本身作为一种安全无害且环保的物质,逐渐的成为绿色有机化学研究中的热点。水在化学反应的过程中,不仅作为一种溶液参与其中,它也会影响反应的进程。经过长期的研究和探索,我们发现水在某些极强的多元反应中具有加速反应的效果,并且具有易于分离的特点。
5.氯两相体系,这种体系是由两种溶剂构成的,它们分别是普通有机溶剂和全氟溶剂。通常的情况下,如果温度较低,全氟溶剂与其他的普通有机溶剂就很难相溶,在这种情况下就会形成氟相和有机相的两相体系。而此时如果外界的环境温度上升,全氟溶剂则可以很好的与普通溶剂相溶,我们将这种溶解度随着温度急剧上升的情况称为形成单一相。这种现象能够更有利于为有机反应提供均相条件。同时,随着反应的结束,温度的降低,体系也会自然的恢复到两相体系。
绿色化学中的氟两相体系的应用也有许多,其中也分为两种,作为有机反应介质和催化剂作用。作为催化剂参与的反应有,烯烃的氢甲酞化反应和硼氢化反应、Diels-Alder反应、烯丙位取代反应和氧化反应。而作为有机介质参与的反应有硝化反应、Swern氧化反应和Hosomic-Sakurai反应。
二、绿色有机合成中的催化剂绿色化
1.固体酸催化剂,固体酸催化剂是指金属盐催化剂,金属氧化物催化剂和分子筛和杂多酸催化剂的总称。并且其本身也具有活性高,选择性强,反应后的产物易于分离而且也可以多次循环利用,这体现了绿色化学的主旨。
2.金属催化剂,有机金属配合物催化剂、金属氧化物催化剂和金属Pd催化剂同属于金属催化剂。我们通过实验证明了金属催化剂能够提升催化的速率,使用浸渍法获取1%的的Pd/Mgo,这将作为反应中的非均相催化剂,将不同性质的醇氧化,我们可以发现此催化剂具有使反应条件温和的特点。
3.酶催化剂,酶曾被许多人认为是化学反应中一种快速且专一的催化剂,近年来,酶在有机化学中的应用日见广泛,人们已经将它高效立体且具有灵活选择性的性能应用在有机化合物的合成中了,此外,酶还具有水解活性高的特点。
三、绿色有机合成过程中的合成方法的绿色化
1.用物理方法来促进化学反应,物理中的光、电和热这三种要素在化学有机反应中占有重要地位,也是我们在绿色有机合成方面的研究方向之一。例如利用微波炉的微波来促进反应速率的例子比比皆是。微波辐射条件不仅可以提升有机反应中的反应速率,也能够提升产品的纯度。在Diels-Alder反应中,微波辐射技术就被成功应用。除此之外,还有加成反应和杂环化合物的合成也作用了此项技术。例如在进行Diels-Alder成环反应实验时,用100w的微波加热五到二十五分钟,产率可以高达79%到90%,而用普通的方式加热,三个小时内仅可产生25%到60%,除了产率高这一特点外,微波方式还具有高选择性和条件温和的特点。另外,除了微波技术,超声波的空化功能也可以减少废物的排放,降低能量的损耗。
2.串联反应,绿色化学提倡减少能耗,避免污染。但我们的实验过程中经常会遇到提纯或是分离一个分子的步骤过于繁琐,不利于经济和环保。因此,我们有必要考虑串联反应在有机化学中的应用,当前串联反应已经被应用在了不对称合成和杂环化合物的合成过程之中,串联效应针对光学效应的产物和分子具有特殊的优越性。
四、总结
绿色有机合成化学逐渐成为了人们生产、生活,化学学科理论和实际发展中的必然选择。随着时代的不断进步,绿色有机合成化学也是我国工业化领域的大势所趋,绿色化学除了要做到溶液绿色化,催化剂绿色化,合成方法绿色化之外,还行应用各项先进技术,将绿色化学发展到各个领域之中去,尤其是基因工程,细胞工程和微生物工程。同时引导一些新兴技术的发展,例如微波技术和超声波技术,达到绿色化学的多领域全面发展。
参考文献
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[2]廖安平,蓝平,周桂,等.催化反应精馏技术连续制备乙酸乙醋[J].化学通报,2009(07).
绿色化学特点篇5
1.绿色化学
何为绿色化学是我们解读绿色化学实验和绿色化学观的一个首要前提.简单来讲就是人与自然和谐的化学,详细的讲主要指环境无害化学、环境友好化学、清洁化学.突出的特点优势是开始做污染预防的科学手段,目的是实现过程和结果的零排放或者零污染.绿色化学与普通化学的主要区别在于绿色化学充分利用原子,通过化学转换获得新物质,其明显具有原子经济性,即实现了资源的充分利用,又预防了环境的污染.
2.绿色化学实验
绿色化学实验所要研究的中心问题是如何实现化学反应和化学产物的下列特点:(1)原材料无毒无害,(2)反应条件如:催化剂、溶剂等无毒无害,(3)过程实现减量、循环、重复利用,(4)实现零排放零污染如:产生的副产品少之又少,原子经济性等,(5)产物对环境不造成危害及环境友好型的,并且满足物美价廉的标准要求.近几年绿色化学实验的改革与发展的主要推动力是绿色化学思想,从这方面研究化学,还有很大的进步空间,值得谈论和深思.
3.绿色化学观
绿色化学观实际也是绿色化学思想的精髓和灵魂,主要指在进行社会生产、生活和实践活动的过程中,人们针对环境的日趋严重恶化、为了减少甚至杜绝化学污染源所形成的对绿色化学重要性的认识思想.其内涵有以下几个方面:(1)绿色化学发展观.这个观点包括两个方面:一是发展经济,即实现人口、经济、社会、资源、环境协调发展;二是保护我们人类赖以生存的共同家园地球自然资源和环境,为子孙后代的安居乐业和永续发展做贡献.换言之,经济发展的同时不忘环境的保护,污染的控制,资源和能源的节约,废物排放的减少,清洁生产和文明消费的实施.目的是实现自然、经济、社会这个三维复合系统的持续、健康、稳定的发展.我们实施绿色化学观教育旨在追求学生在知识、科学、技能方面的综合提高,深刻认识了解人与自然,人与经济、人与社会、人与环境的关系,在可持续的基础上利用自然为人类服务.(2)绿色化学价值观.环境价值观就是指人类对环境价值的认识、观念、看法、观点.转变我们以往以人为中心判断物质利害观念为以人与自然平等和谐观念,以绿色化学原理指导高中化学知识的教学,即要掌握化学物质、化学实验对人的危害以便进行防止.高中化学实验的绿色化是一个长远的任务,教育工作者要有深刻的认识,这不仅是科学战线和化工战线的任务更是整个化学领域的任务.(3)绿色化学教育观.绿色化学根本上是为了预防和控制环境污染,是人类的生活质量得到保证和提高,使自然环境得以保护.在高中化学教育课程改革和课堂教学的全过程中贯穿绿色化学理念,将其化作中学课程改革的重要内容.之所以将绿色化学的理念引入化学教学中,是因为绿色化学有利于环境的保护和人类社会的可持续发展.站在一线的化学教育工作者需要做到的很多,更新自己的知识结构,认识化学新知识,真正理解绿色化学的含义,承担绿色化学的宣传和教育,潜移默化对学生进行教育,不断灌输“绿色化学”的理念,认识到绿色化学的重要性,掌握绿色化学的知识和技能.(4)绿色化学道德观.这一观念是传统人类道德观念的延续和继承并且得到广泛的发展,由于当前现代工业文明引发的人类与环境关系日渐突出使得其产生并且迅速得以发展.这是一种新的道德观念――人类与环境和谐相处的观念,是人类环境意识有史以来发展的最高阶段,体现了主客体的统一,人与环境的统一.
二、高中化学实验中学生绿色化学观的培养
自从新课改以后,中学化学课本的编制和修订过程充分考虑了绿色化学原理,例如:限制了常见实验固体液体试剂取用的数量;删除了有害的实验气体如:硫化氢、苯磺酸等等的制备;科学介绍闻气体的方法;实验中遇到事故的紧急处理;试剂保存和使用的方法原则尤其是特殊的试剂;强调某些实验尾气的处理等等.新课改有益处也存在缺点,为了符合绿色化学观的发展要求,从以下几方面改进实验以增强学生绿色化学观的培养.
首先,大力推行化学微型实验操作.简单的对常规实验进行缩微或者减量并不是这里所指的微型化学实验,实际的微型化学实验是指在微型化条件下,重新设计和探索实验,旨在利用最少的试剂获得最多的化学信息目标.微型实验的两个显著特点是仪器装置微型化和试剂少量化,操作简单,药品节约,污染减少,是未来绿色实验发展的方向.同时还可以使用身边的废旧物或者自制的简单仪器进行一些实验,更体现了绿色化学的概念,让学生树立绿色化学观.
其次,正确规范的进行实验操作.实验的操作规范务必严格进行,例如:称量药品、取用试剂、连接装置、倾倒废液废渣等等实验的每个环节都要按照规范的要求操作,因为这样进行的实验,不仅对药品、试剂、能源节约了,而且实验发生事故的几率也减少了,自然污染也相对减少了.
然后,寻找实验的仪器和药品的替代品.化学实验室的管理应该加强,化学实验员和教师要在实验结束时,将用过的各种废液如:酸类、碱类、盐类等等必须倒入指定的回收容器中,切勿私自随意倒弃.对于废弃物,要按照国标要求进行合理的处置或分解或中和或燃烧或循环利用等等.对于用后的金属片要循环利用交到指定的管理员手中.另外减少环境污染的另一种有效措施是加强对尾气的吸收和处理,这也是实现化学实验末端绿色化的要求.
绿色化学特点篇6
关键词:高校实验;实验教学;绿色化学
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)19-0043-02
绿色化学也称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,是指运用化学原理,在化学品及其制备过程的设计、开发和应用过程中减少或消除对人类健康和环境有害的物质的使用和产生,是一门从源头上阻止污染的化学,是可持续发展战略在化学领域里的体现[1,2]。化学实验作为大学化学专业的一门必修课程,将涉及各种不同类型的化学实验,使用大量各种有毒化学试剂,而现在的大学化学实验教学中,许多学校仍是按传统的实验方法进行教学,即按常量法使用大量的有毒、易挥发的有机试剂,且实验后,各种废液不经任何处理就直接倒入下水道等等。这些都给环境造成了直接或间接的影响。本文从实验试剂的用量、实验方案的改进及实验内容的改进等方面对推动大学化学实验的绿色化进行了简单的探讨。
一、高校化学实验的现状
高校化学实验包括有机、无机、物化、分析和环境检测和分析等学科的实验,不可避免地排放着各种废液和废物,现在随着学生的扩招,学生实验的人数也在不断增加,因而实验中消耗的试剂和药品也大大增加,相应地,实验过程中产生的废液和废物也在大大增加。但高校化学实验的特点是实验试剂和药品种类繁多,一个化学专业的学生,在大学期用到的化学试剂和药品可达上百种之多,如果有的学生能读到硕士和博士时,接触的试剂和药品就更多了;另外,高校化学实验的废液和废物中的组成成分复杂,分离提纯的难度很大,因而,高校化学实验的废液直接倒入下水道。因此,这样日复一日,年复一年,不但伤害着学生的身体,而且也污染着学校周边的环境。同时,很多高校的实验室下水道与居民的下水道相连,污染物将通过下水道形成交叉污染,最后会流入河中或进入土壤中,这样,污染的水将影响灌溉到的农作物或饮用水,对环境和人的安全带来极大的危害。因此,必须从源头上控制污染物,除了化学实验污染物单独处理和排出外,加强化学实验改进,实现化学实验绿色化是从源头上控制污染物的最有效的手段。作为高校教师,有责任和义务遵照绿色化学的原则,从各方面不断地改进各种实验,为实现化学实验的绿色化进行不懈地努力。
二、减少化学实验中的试剂用量,用微型实验代替常量实验
现在很多大学实验大部分都是采用常量试剂进行实验,所用液体试剂动不动就是几十毫升,固体药品用量动不动就是十几克,并且,作为大学教学实验,做完实验后,一般是不进行试剂回收的,都是作为废液倒入废液池,甚至直接倒入下水道,例如,在有机实验中的1-溴丁烷的制备中,有的实验教材中,要求用到的试剂的量为12mL浓硫酸、8mL正丁醇和10克溴化钠。又如,在有的高分子实验教材中,在甲基丙烯酸甲酯的本体聚合中,甲基丙烯酸甲酯的用量就要40mL,在苯乙烯与马来酸酐的交替共聚合中,溶剂甲苯的用量就要76mL,以上有机和高分子实验中的试剂和药品的用量都很大,不但浓硫酸、甲基丙烯酸甲酯和甲苯本身是有毒有害物质,而且在实验过程中会产生大量的有毒副产物。微型实验的特点是实验药品微量化及实验仪器微型化,它能有效减少试剂用量,降低实验排废量,减少环境污染,缩短实验时间,而且安全可靠。因此,在不影响教学计划和教学效果的情况下,我们将上面的实验试剂和药品减少,采用微型实验,实际证明,我们的改进,不但达到了教学目的,而且实现了从源头上减少污染的绿色化学实验。
三、改进实验方案,尽量避免使用有毒试剂和药品
1998年,Anastas等[3]针对绿色化学提出了12原则,其中之一是在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质。在满足教学要求和保证实验效果的情况下,可以将使用有毒试剂和药品的传统实验方案进行适当调整,尽量避免使用有毒试剂和药品的使用。例如,在高分子实验中,大部分是选用酮以及苯或甲苯等有毒物质为溶剂来做溶液聚合实验,为了减少实验中的有毒有害物质,我们将溶液聚合改成以水为溶剂的丙烯酰胺的水溶液聚合;又如,在物理化学实验中,在燃烧热测定实验,传统实验中是用有毒的萘作为实验药品,可以用无毒的蔗糖代替萘作为待测物;在凝固点降低法测定物质摩尔质量实验中,也可用无毒的水-蔗糖体系取代传统的有毒环己烷-萘实验体系[4,5]。通过上面的用无毒物质代替传统的有毒试剂和药品进行实验,不但能减少对环境的污染和对人体的伤害,而且能达到实验教学的目的。
四、精选实验内容,尽量使实验内容之间具有连续性
设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品是绿色化学的原则之一[3]。本着此原则,在选择实验内容时,我们可以选择前后实验的连续性,即用前一个实验的产物作为下一个实验的反应物,这样就高效利用了反应产品,相应地减少了化学药品的浪费,节省了实验成本。例如,在高分子实验中,可以把乙酸乙烯酯的溶液聚合和聚乙烯醇的制备两个实验安排为相邻的两个实验,因为乙酸乙烯酯的溶液聚合的产物可以用来作为实验聚乙烯醇制备的原料;在进行凝胶渗透色谱(GPC)测量聚合物分子量的实验中,可以用学生由聚合物制备实验中制得的聚合物作为样品进行测试,这样就不需购买实验样品,达到绿色化学的目的;又如在有机实验中,可以把对氨基苯磺酸的制备和甲基橙的制备连续安排,因为上一实验制备的对氨基苯磺酸可以作为下一实验甲基橙制备的原料。
五、结论
绿色化学是一种新的创造性思想,是当今国际化学科学研究的前沿。绿色化学实验使用化学药品的基本原则为拒绝使用危害品原则(reject)、减量使用原则(reduce)、循环使用原则(recycle)、重新使用原则(reuse),极大地减少或消除了实验室的“三废”,尽可能减少环境污染或无污染,以实现绿色化学要求尽可能少的负作用的理想和目标,是绿色化学可持续发展战略在化学实验中的具体体现,是培养学生绿色化学观念的重要途径[4]。在化学实验教学中,只要本着绿色化学的原则,对各实验深入探究,就会不断出现新的措施和方法,但这是一个漫长的过程,需要教育工作者坚持不懈地研究和探索。总之,将绿色化学教育纳入高等院校教学改革内容,把绿色化学的思想渗透到化学课程教学内容之中,对培养具有可持续发展理念和具有绿色化学理念的专业人才具有重要意义。
参考文献:
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[2]蔡卫权,程蓓,张光旭,等.绿色化学原则在发展[J].化学进展,2009,21(10):2001-2008.
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[4]罗青枝,郭子成,杨久义,等.改进物理化学实验教学,增强学生绿色化学理念[J].中国科技创新导刊,2009,(29):80.
绿色化学特点篇7
关键词: 高校 绿色化学 化学实验
当前,全球十大环境问题中,有八大环境问题都与化学化工生产有关。由此,很多人对化学工业提出质疑,认为化学是环境变差的罪魁祸首,对化学产生一种莫名其妙的恐惧心理。在这种形势下,综合考虑环保、经济、社会,以及化学工业自身发展的要求,具有全新理念的“绿色化学”(Green Chemistry)应运而生[1]。由于社会的不断进步,人们的环保意识不断提高,科学实验(包括实验教学)中的环境保护问题越来越受到人们的重视。化学实验是化学教学过程中的重要环节,通过开展绿色化学实验研究,推进化学实验教学的绿色化,有利于培养学生的环境保护意识和创新意识。这也将是今后化学实验教学的必然选择。
1.绿色化学概述
进入21世纪,人类正面临着有史以来最严重的环境危机,为了根治环境污染,人们开始从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,提出了“绿色化学”这一新概念。
1.1绿色化学的概念
绿色化学是指用化学的技术,原理和方法去消除对人体健康,安全和生态环境有毒有害的化学品,绿色化学又称清洁化学(Clean Chemistry)、环境友好型化学(Environally Friendly Chemistry)和环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry),与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术[2]。绿色化学主要是利用化学原理以及所有相关的技术和方法,来减少或消除化学反应对生态和环境的污染。它的主要任务是研究新的化学反应体系,包括新的合成方法和路线,探索新的反应条件,寻求新的包括生物资源在内的化学原料,开发能够代替挥发性有机溶剂的溶剂,无毒无害的高效催化剂,减少副产物产生的合成方法,设计和研究新的绿色化学品等。
1.2绿色化学的特点
绿色化学综合起来应该具备以下几个特点:(1)化学反应的原子经济性[3],应保证化学反应中每个原子都参与反应并全部转化为产物。(2)化学反应中的试剂,溶剂,催化剂,目标产物,化学反应条件都是无毒无害的。(3)化学工艺是闭路循环的,整个流程只有原料和必需的能量输入,产出的是产品,其余的物质和能量是内部循环,对环境无影响[2]。(4)过程和终端均为零排放或零污染。
1.3绿色化学的原则
绿色化学的具体内涵体现在使用化学品应遵循的“4R”原则[4]:(1)拒用危害品原则(Rejection):在化学反应过程中拒绝使用一些无法替代,又无法回收和重复使用的有毒有害物质,这是杜绝污染的最根本办法。(2)减量使用原则(Reduction):对教学需要又无法替代的使用有毒物质或产生有毒物质的实验,可通过减量使用原则加以控制。(3)循环使用原则(Recycling):包括回收未反映的原料,副产物以及助溶剂,催化剂等非反应试剂。(4)重新利用原则(Reuse):循环使用和重新利用可有效实现“省资源,少污染,减成本”的目标要求,既是减少废物排放的需要,又是降低实验成本的需要。
2.实施高校绿色化学实验教学的必要性和可行性
化学是一门实践性和应用性很强的学科,化学知识广泛深刻地渗透进个人和社会生活的各个方面,化学实验是化学教学的重要组成部分,根据教育部拟定的基础课实验教学示范中心建设标准,化学实验课占理论课时数的120%左右。在我国的高校里,每天都有大批学生在进行各种各样的化学实验,所用的化学药品种类多,消耗量大,而且大部分有毒或有腐蚀性,有的实验过程还伴随有毒气体的产生,有的实验生成物就是有毒物质。大多数高校对学生每次实验所产生的污染物很少进行处理,而是直接排向环境中。学生在完成实验获取知识和技能的同时,也造成环境的污染。因此,在高校化学实验教学中加强绿色化学教育,对传统化学实验进行大胆的绿色化改革,并实施绿色化学实验,使学生知道并参与怎样减少化学实验污染及污染治理的实践,培养学生的环境保护和可持续发展意识,具有重要的现实意义和必要性。同时以绿色化学的原则为指导,结合化学教学实验自身的特点,实现化学教学实验绿色化的改革是势在必行的。
3.实验高校绿色化学实验教学的途径
优良的教学方法是有效实施实验教学绿色化的保障,它直接影响到教学效果。纵观化学专业的教学计划,学生至少有两到三学期的时间在实验室,因而实验教学方法是否得当成为实验真正绿色化的又一关键点。实验教学中遵从绿色化可从以下几方面进行。
(1)改进或删除有毒性的实验项目
依据绿色化学教学的要求,对实验教学课程体系进行重组,在保证实验教学的前提下,充分考虑试剂和产物的毒性以及整个实验过程所产生的“三废”对环境的污染情况,尽量选择低毒,污染较小且后处理容易的实验项目,改进或删除那些对环境污染大,毒性大,危害性大,“三废”处理困难的实验项目,并用有环保或有实际意义的实验项目代替。
(2)选用绿色原料,绿色溶剂,绿色催化剂
实现同一变换可能存在几种可供选择的原料,溶剂,催化剂。只要可能,实验过程中应尽量寻找实现同一变换最无害的试剂替代有毒有害的试剂;通过改变反应的溶剂,用不易挥发,无害溶剂来代替挥发,有毒的溶剂;用高效,无毒,无害的催化剂代替腐蚀性严重的催化剂。
(3)推广微量,半微量或减量化实验
微型化学实验是以微小量的试剂,在微量化的仪器装置中进行的化学实验。其特点是保证实验效果的同时,大大减少试剂用量,缩短实验时间,降低水电能的消耗,节约了实验经费,大大减少污染排放量,保护了环境。推广微量,半微量或减量化实验,能减少环境污染,是实现化学实验绿色化的一个重要途径。
(4)将某几个实验合并在一起
将几个实验合并在一起,开展串联实验,使本来存在几次污染的的实验变为一次污染,甚至没有污染。而且使前面实验的产物成为后面实验的原料。通过以上方法,可使试剂循环使用,不但能提高试剂的利用率,降低实验费用,而且在一定程度上减轻常规实验对环境的污染。
(5)引进微波,超声波技术
微波作为一种新型能量形式,具有反应条件温和,操作方便,时间短(节能)产率高,产品易纯化,减少用量或不用溶剂,对环境友好等优点。超声波化学利用超声波的空化作用,可提高许多反应的速度,改善目的产物的选择性,改善催化剂的表面形态,提高催化活性组分在载体上的分散性等[5]。在化学实验中引入微波,超声波技术,不但能减少环境污染,节约能源,而且有助于学生对相关的先进科学技术的了解,激发求知欲。这些技术的引入对增强化学实验内容的绿色化有十分重要的作用,因而也是实现化学实验绿色化的一个重要方法。
(6)采用现代教学手段,模拟化学仿真实验
利用计算机模拟仿真手段,简单的验证性实验可以让学生在计算机上进行模拟。一些实验条件高,危险性大或必须使用较多有毒有害的试剂,并在整个实验过程中排放较多有毒气体、有毒废水,给师生身体健康带来极大危害,且对环境破坏较大,而目前又无法通过改进而减少污染实现绿色化的实验,这次实验利用计算机多媒体技术既让学生学会了实验方式,又使那些毒性大、危险性较大、试剂昂贵的实验变成了绿色化的实验自始至终不会对人体和环境造成污染。
(7)妥善处理实验后废弃物
化学实验产生的废弃物,如果直接排放,不但会造成环境污染,而且会淡化学生的环保意识,养成不良的习惯。因此,对实验产生的废弃物应进行洁净化处理,真正实现化学实验绿色化。实验废弃物的处理应根据“变废为宝,化害为利,分别处理”的原则,首先考虑回收再用,然后根据废弃物的性质分别采取可行的物化方法、化学方法或生物方法进行处理。
(8)利用一些成品化的仪器来完成化学实验
利用一些成品化的仪器来完成化学实验,这种仪器和药品可循环使用,不存在污染毒害。
(9)注重实验室的绿色化管理
化学实验室是安全隐患较多的地方,因此实验技术人员要加强实验室绿色化管理。在实验室配制的化学试剂,要注意安全绿色化保管,防止挥发、风化、潮解、见光受热、氧化燃烧、爆炸,以及试剂间的相互作用。我们要根据化学试剂的特性进行分类,按一定的规则和顺序妥善保存。有剧毒性的试剂,不管浓度大小,使用多少就配制多少,已配好未用完的溶液要作无害化处理。实验结束后,我要求每一个学生仔细清洗好自己的仪器,并要打扫自己区域的桌面和试剂台面,无污染的废弃物直接处理,其他一律按规定的地点存放,促使学生养成实验时尽量少污染、零排放的绿色化学意识,养成了善始善终的好习惯。
4.结语
绿色化学是应用化学的技术和工艺去减少或消灭污染。绿色化学符合经济可持续发展的要求,其根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革现在的整个化学和化工。在高校化学实验中实验绿色化,加强绿色化教育,让人类赖以生存的地球环境会变得更加美好。
参考文献:
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绿色化学特点篇8
关键词:绿色化学 化工生产 零排放
化工生产是工业化生产的重要组成部分,化工生产对社会科学化程度的提高起到巨大的推动作用。随着科学技术的快速发展,化工生产技术也在不断的提高。然而人们在重视化工生产的同时,却忽视了周围的环境。化工生产过程中所产生的废弃物严重破坏了我们的环境,因此我们必须追求一种绿色零排放的化工生产,从而确保在健康的环境中创造化工效益。希望通过本文的研究引起相关部门和企业对绿色化学的重视。
一、绿色化学的探讨
1.绿色化学的内涵
绿色化学是指对环境没有化学危害或与环境保持和谐一致的化学。90年代,美国化学协会发现全球都在追求化学生产效益的过程中只重视人们生活的满足而并不注重化学废品的处理,很多化工厂将化工生产过程中的化学危害物直接投放到环境中。发现这种现象之后,美国化学协会最早提出绿色化学这一概念。在绿色化学的概念被提出之后,得到世界各国的积极响应,并且很多化工企业已经将绿色化学运用到工业生产中,将化学废弃物通过科学的化学处理流程处理掉。起初的绿色化学实质就是指,通过绿色化学原理对化工生产过程中所产生的对环境有害物质进行化学反应处理,从而确保工厂所排放的物质对环境是没有任何危害的。然而随着对绿色化学研究的不断深入,绿色化学的范围也得到扩展。绿色化学不仅仅是指对化学有害物质的绿色化学处理,而且还包括合理利用自然资源,减少自然资源的消耗量,从而减少危害物的产生量。
2.绿色化学的重要内容
绿色化学研究的主要内容就是如何将对环境有害的物质变成对环境无害的物质,针对这一问题应该运用科学的绿色化学技术,但是在运用这种技术时,不仅要考虑环境因素,而且要考虑经济因素,不能盲目地追求绿色化学而忽视技术成本。绿色化学主要包括以下四个方面的内容:
(一)对原材料的探索。绿色化学所追求是一种既能实现原料的价值,同时对环境无污染的原材料。
(二)对试剂的研究。通过研究,寻找一种可以将有害物质进行化学分解的反应试剂。
(三)对反应的研究。通过对反应的研究,确保此反应能够减少有害物的排放。
(四)对化学物质的研究。通过大量的实验研究,无论是在原料的选择还是在反应试剂的选择上都要选择对人类生活和环境无害的化学物质。
上述的四个绿色化学的重要内容也是绿色化学的目标和化学发展的方向,目前很少化工企业能够做到以上几点。
3.绿色化学的主要特点
要想准确地认识绿色化学的本质意义,必须对绿色化学的特点有深入的了解。绿色化学的特点主要包括以下五个方面:
(一)绿色化学能够提高自然资源的利用率,从而实现自然资源的合理利用。
(二)通过对环境无危害的化学反应,减少废物对环境的排放量。
(三)提高对原子的利用率。
(四)通过提高化学物质的分解率,实现工业生产的零排放。
(五)生产出五环境和人类健康有利的化学物质。
4.不同国家针对绿色化学的策略
为了响应绿色化学,各个国家采取不同的政策,具体策略见下表1:
表1不同国家针对绿色化学采取的政策
二、化工生产的零排放探讨
1.零排放的内涵
所谓“零排放”是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动。原先的零排放只是针对排放量而言的,而如今的“零排放”不仅是控制工业化生产过程中的废物排放,而且还包括对废弃物的循环再利用,使得废弃物的价值实现最大化利用,从而有效地提高资源循环利用能力,从源头解决废弃物排放问题。零排放的依据是能量守恒定律,实质上就是,将一种化学物质的能量最大程度地转换为另一能量,从而实现能量的最大化转化,这是从能量学角度的观点。如果从零排放的价值角度考虑,零排放就是将工业化生产过程中所产生的废弃物转化为具有一定使用价值的其他化学物质,这将使得工业化生产效益得到充分的实现。
2.化工生产零排放的主要内容
化工生产过程所产生的废弃物主要分为以下三种:废水、废气和废物。这三种废弃物都对环境造成不同程度的破坏,对人们的生活造成严重的危害。如果能够对这三种废弃物进行有效地控制,那么也就是实现了零排放。由于废水的排放在这三者中占重要位置,因此很多学者将技术研究放在工业废水零排放技术上。目前比较新的工业废水零排放技术主要采用世界最先进的生物酶技术和无机膜技术,能够将工业废水处理成可食用饮水,这也是零排放技术的主要目标。2007年7月,我国已经将工业废水零排放技术列入《工业节水"十五"规划》,这充分体现我国对工业零排放技术的重视。虽然我国政府和企业加大对工业生产零排放的重视,但是所投入的精力和资金有限,因此零排放技术的研究得不到充分的发挥,望相关专家学者对零排放技术进行更加深入的研究。
三、总结
如今,“绿色化学”和“零排放”已经成为工业化生产研究的主流。人们在追求工业化生产效益的同时,开始逐渐认识到环境的重要性,我们不能因为过分追求工业化生产而破破坏我们的环境,危害我们的生活,这时我们应该做的就是追求“绿色化学”,追求工业化生产废弃物的零排放,从而在保护我们环境的前提下完成工业化生产。
参考文献:
[1]陈静,徐章法,施汉.染料工业废水零排放的可行性研究[J].环境污染治理技术与设备,2006,(06).
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绿色化学特点范文
本文2023-11-15 18:02:41发表“文库百科”栏目。
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