高职院校开展绿色化学实验的思考

张　增

(日照职业技术学院山东日照276826)

摘要绿色化学是维护生态环境的化学，本文在分析高职化学实验教学现状的基础上，重点探讨了如何实施化学实验绿色化的具体措施，主要是科学安排实验内容和途径，开展微型试验、仿真试验和串联试验，认真做好废弃物的回收利用和无害处理工作。

关键词绿色化学；绿色化学实验；环境污染

绿色化学实验是以绿色化学的理论和方法为核心和基本原则，对化学实验进行改进，尽可能减少环境污染或无污染，使化学实验过程达到绿色化的方法。绿色化学实验的设计，将实现没有或只有极少环境副作用的化学实验设计，对培养大学生的绿色化学意识具有十分重要的意义。目前世界各国都在进行绿色化学的研究，并注重绿色化学的发展与教育，高职院校化学教育与社会生活和生产实践联系极其紧密，对于推广绿色化学教育更责无旁贷，而绿色化学实验是实施绿色化学教育的重要环节，因而在实验教学中应尽可能推广绿色化学实验。

一、高职化学实验教学的现状

化学实验是化学学科的基石，是体现绿色化学内容、培养学生绿色意识的主要途径。尤其是高职教育，旨在培养技能型实用型人才，因此更需注重实验教学。高职课程中约有一半以上的知识是通过实验引入的，但是在设计实验的时候却很少关注到绿色化学教育问题，化学实验中环保意识淡薄。在实验设计中只重视操作方便、装置简单、现象明显，却很少顾及环境污染问题，更谈不上对实验进行绿色设计。因此，我们必须在高职化学实验教学中尽快改变这种做法，设计和进行绿色化学实验。

二、绿色化学实验的开展

绿色化学实验是在绿色化学的原则下，用预防化学污染的新思想和新技术，对常规实验进行改革而形成的化学实验新方法。用尽可能少的试剂来进行实验，从而极大地减少实验室的“三废”，降低污染程度和不必要的浪费，以实现绿色化学要求尽可能少的副作用的理想和目标。绿色化学实验的研究设计将实现没有或只有极少环境副作用，对学生环境保护意识的培养有着重要的意义，是可持续发展战略在化学实验中的具体体现。绿色化学实验使用化学药品的基本原则是五“R”原则，即减量(Reduce)、重复使用(Reuse)、拒用(Rejection)、回收(Recycling)、再生(Regeneration)。

1、科学安排实验内容

科学安排化学实验是从源头根除污染源的最理想的方法。在安排实验内容时充分考虑环保的要求，选择无毒无害实验。在能够很好地让学生掌握实践理论知识，获得动手操作能力的前提下，尽可能地选择无毒无害化学实验，不做那些毒性大的实验或用其他方法取而代之。尽可能采用无毒无害的化学试剂，采用新方法使中间产物和最终产品均对人体健康和环境无毒、无害。

2、反应途径及实验内容、方法的重新设计

对一些不可避免会产生污染的化学实验，可改用别的反应方式或途径，使其不产生污染物。例如MnO2催化分解KClO3制氧气会产生有毒副产物氯气，我们改用氧化铜催化H2O2分解制氧气，产物除氧气以外还有水，而水不构成环境污染。如果需要缓慢释放氧气，可用5%的NaOH溶液或Cu2+、Fe2+、Cr3+、Mn2+等溶液及木炭，银粉，碘粒等作催化剂，或市售30%的H2O2稀释到组成为3%-5%的溶液，再加MnO2催化分解，即可缓慢制取O2。

按照不用危害品的原则，在不改变实验要求的原则下，尽可能不用危害品。可改进实验方法，如测涤纶分子量的教学实验，要用苯酚、四氯化碳本身就是毒害品。苯酚被吸入人体后可损伤肾脏，四氯化碳对人体的心、肝、肾的毒性也比较强。这类物质如果不经处理就排入水体，必对环境造成污染。如果将实验改为以水为溶剂测定聚乙烯醇的分子量，同样能达到教学的要求。再如无机化学实验中的硫酸亚铁铵的制备。如果在实验中改变实验装置，增加实验中废气吸收装置，就避免了实验中产生的有害气体向大气排放的弊端。同时，实验中及实验后的有害产物应进行无害化处理，如实验中产生酸性气体可用碱液吸收，碱性气体可用酸液吸收，有机蒸气要尽可能冷凝回收或通过燃烧氧化，使其转化为无害或基本无害物质。

3、开展微型化学实验

微型化学实验是绿色化学实验的重要组成部分，我们应该把握住微型化学实验的精髓，积极开展化学实验的微型化研究。微型化学实验是以尽可能少的试剂，来获取所需化学信息的实验原理与技术，而不一定要在微型仪器中进行。由于试剂用量大大减少，产生的“三废”量也非常少，基本解决了对环境的污染问题，也大大地节约了实验费用。多年来，我们对传统的实验进行了改进，采用了“性质实验点滴化，分析实验减量化，合成实验微型化”，用已有的仪器就能完成大多数实验，从而实现了“以尽可能少的试剂获取所需化学信息”的目标。

4、利用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验

常规的、传统的化学实验不可避免的消耗许多药品和大量的水资源，尤其是对于一些试剂药品昂贵、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒、有害的试剂(如苯、苯酚、砷化物、重金属等)的实验，并在整个实验中排放较多的有毒气体、有毒废水，给师生身体健康带来极大的危害，且对环境造成较大的破坏的实验，采用计算机多媒体系统进行仿真实验显得尤为重要。目前，国内外已有相关的计算机仿真化学实验软件销售。利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真，用文字、声音、图象、动画的效果让学生在计算机屏幕上所做实验达到身临其境的感受，如醚的过氧化物爆炸、有毒溶剂的燃烧、砷化物的相互转化等实验，这样既让学生学会了实验方式，而且使那些毒些大、危险性较大、试剂昂贵的实验变成了绿色化的实验的方法，自始至终，不会对人体和环境造成污染。

5、串联实验以及试剂的回收利用

串联实验是指通过调整实验次序，使一个实验的产物成为下一个实验的原料。如把萃取和蒸馏实验安排在一起，利用四氯化碳萃取碘的水溶液，得到碘的四氯化碳溶液，然后在碘的四氯化碳溶液中加入氢氧化钠溶液至紫色刚好消失，利用反萃取把四氯化碳分离出来，最后进行蒸馏，使四氯化碳回收再利用。串联实验以及试剂的回收利用在一定程度上减轻了常规实验对环境的污染，有利于环境保护，又节约了经费。

6、实验废弃物的无害化处理

化学实验产生的废弃物，如果直接排放，不仅会造成环境污染，还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无害化处理，以实现化学实验绿色化。在处理前，要充分了解废弃物的性质，采取吸附法、氧化分解等有效方法，及时回收处理残余的易挥发和有毒药品。例如，在化学实验中，常产生SO2、HF、Cl2、H2S等大气污染气体，这些气体都可以用消石灰溶液中和吸收；实验后的强酸、强碱废液，选择石灰石或石灰作中和剂；含酸较低的废液可通过石灰石、白云石或炉渣灰等过滤层中和；含碱废液可用工业硫酸或盐酸中和；含锌、钡、锰等重金属离子的废液，可加入碱、碳酸盐或Na2S，使金属离子转为氢氧化物、碳酸盐或硫化物沉淀，残渣埋于地下。

有机化学实验产生的废弃物大多是烃及其含氧衍生物。处理这些污染物的最简单的方法是用活性炭如(木炭)吸附，或用废纸屑、木屑吸收后焚烧生成H2O和CO2除去。目前处理有机污染物的最广泛、最有效的方法是生物降解法、活性污泥法等，都是利用人工培养或自然形成的气性细菌的氧化分解作用将有机物分解成H2O、CO2、NH3及无机盐类除去。

处理体积庞大、成份较复杂的废液，用石灰沉淀法沉淀凝聚效果不佳时，可适当添加三氧化二铁、硫酸铝或聚丙烯酰胺等絮凝剂，改善沉淀效果。

总之，绿色化学不是一门独立的学科，它是一种战略方针、一种指导思想、一种研究政策、一种新的教学理念。绿色化学实验就是从防止环境污染和节约资源的观点来重新审视和改革传统化学实验，更新和发展传统的化学思维方式，通过改进实验装置，选择环保型实验项目，实验废弃物无害化处理，开展微型、计算机多媒体技术仿真实验和应用现代实验手段，建立化学实验绿色化教学的新理念，培养了学生的“绿色化学”和“环境保护”意识。

参考文献

[1]刘怀乐．中学化学实验与教学研究〔M〕．重庆：西南师范大学出版社，1996．

[2]吴玖玖，沈筱玉，施能进．实现化学实验绿色化的重要举措〔J〕．化学教育，2005，(9)：11-13．