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cepha

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专业: 药物化学

[交流] 【转贴】如何实现化学实验室绿色化

当今全球环境污染问题日益严重，化学工业的发展是一个重要原因，它在为人们带了惊讶的同时，也带来了令人烦恼的化学环境问题，因此，在治理环境污染的进程中，化学工作者对此负有不可推卸的责任。除大型工矿企业污染之外，每天数以万计的高校、中学有大批学生在做各种各样的化学实验，其中许多学校排放的废物很少处理。虽然每次排放量不算大，但这种“聚沙成塔”的污染成分复杂。累计效应实在不应被忽视。
我们知道化学是一门中心科学。这门科学离不开实验，实验是化学理论产生的基础，化学的规律和成果建立在实验基础上，化学实验也是检验化学理论正确与否的唯一标准。
   化学实验室的污染具有如下特点：
1、污染物质浓度大而集中，如无机酸、碱几乎是每个实验所必需的，这些东西若不加处理直接排放，会腐蚀下水管道，污染附近土壤。
2、种类较多，不像工厂那样单一。
3、有机实验室挥发性、有毒性物质多。
   发达国家大学化学系都非常重视三废处理的问题，一般设置了由教授负责的处理本系三废的领导班子。处理费用投入也较大，而我国在这方面相对滞后。因此改变传统的实验设置和模式是相当必要的。目前，绿色化学已成为当前化学研究的热点和前沿，而且是21世纪化学发展的重要方向之一。它为人类解决化学工业对环境的污染，实现经济和社会可持续发展提供了有效的手段。绿色化学要求通过一系列的原理与方法来降低或除去化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生，使所设计的化学产品或过程对环境更加友好。换句通俗的话说，就是我们要从源头上控制污染，设计无污染的化学工艺，而不是等到污染之后再去治理。要实现这一过程，首先要从实验室开始，才能过渡到工业生产。
   建议从以下几方面入手：
  一、删除和改进以剧毒物质为主的实验
  我们要大刀阔斧地删除那些毒性大、危险性大，三废处理困难的实验项目，无疑符合绿色化学之要求。如无机实验中含氰电镀，As203的性质，N02的性质和制备，C12的氧化性，砷酸盐的性质等实验。从北京师范大学等院校无机化学教研室主编的“无机化学实验”第三版的改进上体现了出来，它删除了第二版中相关内容。又如在有机化学实验中，可用“肉桂酸”实验代替“喹啉”实验，避开了苯胺、硝基等有毒致癌试剂，可用“溴乙烷”实验代替“溴苯”实验，避开了苯、溴等对空气污染大的试剂，减少对环境的污染，同时也降低了低值易耗品的费用；对于合成硝基酚、双酚A及酚酞类化合物，由于反应不可能完全，酚类在水中的溶解度较大，这些废液中所含的酚类都是超标的，可以加入漂白粉煮一下，以使酚类氧化分解后再倒掉，这个方法对于苯胺类化合物也适用。
  二、发展微型化学实验，减少环境污染
  微型化学操作技术是以尽可能少的试剂来获取所需的化学信息的实验方法。其试剂用量为对应常规实验数的十分之一至千分之一。开展微型化学实验有利于培养学生严谨的科学态度，增强环境意识。其优越性有如下几点：
  1、微型化学实验，特别是微型制备方法，并非常规化学实验的简单缩小，其中相当一部分是近代科研方法的模拟（在近期大量文献中，有机合成多是毫摩尔级的）。它将合成与鉴定融为一体，利用红外、色谱、核磁共振等现代仪器对实验制得的少量产物进行组成与结构的测试。通过由常量到微型实验的方法演变，使学生体会到如何利用化学基本原理来重新设计、改造、组合各种仪器装置，以满足不同规格的实验要求。这个灵活应用知识的过程，对活跃学生的思路，激发他们的创造力将起到积极的作用。
  另外，微型制备实验把合成产物的数量控制在不超过后续测试的需用量作为一项原则。这样，既满足实验所需获取的化学信息的要求，又大幅度地降低原料试剂的用量，减少化学反应对环境的污染，其经济效益是显而易见的。同时，试剂量可使反应时间缩小，一些实验现象更易观察，有良好的教学效果。
  2、采用微型化学实验对教师进行教学内容方法的改革是一个促进，特别是中学化学实验室，由于经费紧张，开出的实验较少，有些学校干脆不开学生实验，只是教师演示而已。微型化学实验安全以节省，解除了实验教师的不少后顾之忧。他们可更放手在采用开放型和探索型的实验教学方式去因材施教。如对同一实验项目，可设计几种不同的原料或几个不同的用量，由学生选做。改变过去那种实验内容和实验要求过于统一的格局，充分地调动学生的学习积极性，使他们在主动探索的气氛中，做好微型化学实验。
  微型化学实验的仪器、药剂、滴瓶小巧便携，为课堂上边讲边做提供了方便。有的学校在元素与化合物的教学中，每堂结合讲解内容做几个微型实验，从而改变过去叙述性内容教学枯燥乏味的情况，收到较好的效果。微型化学实验还为开展课余的化学科技活动增添了新的内容和手段。
  三、采用闭路操作或循环使用等实验方法
  1、实验室应设酸槽和废碱槽，一段时间后，将其进行中和达到规定的PH值6—9后再排放。
  2、贵重的药品的废液也要经化学处理回收后再排放。
  3、对一些有毒有机难溶物要经过蒸馏回收处理后再排放。
  这些方法能增强学生的环保意识，使他们知道化学试剂的使用原则，明确即使是点滴量的化学药品，也能发生显著反应，所以不能随意排放，污染我们赖以生存的地球。
  四、增加设计性、综合性实验，提高科技含量
  当今时代，科学技术日新月异的发展，促进了各学科之间互相渗透，学科间的界限也将变得越来越模糊。因此如何培养学生综合应用各化学学科的理论知识和实验技能来解决实际化学问题的能力，成为一个迫切的课题。
   总之，世界需要绿色化，人类文明的重要组成部分——科学实验首先绿色化，对于推动纳米科技的发展，实验手段和技术改进有极好作用。

[ Last edited by cepha on 2007-6-2 at 00:11 ]

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