浅析有机化学实验绿色化

张丽

(衡水学院应用化学系，河北 衡水 053000)



浅析有机化学实验绿色化

张丽

(衡水学院应用化学系，河北 衡水 053000)

摘要：绿色化学是20世纪末崛起的一门新兴学科，相对于传统化学，它是未来化学化工发展的主要方向之一。本文介绍了实现有机化学实验绿色化的措施，主要通过分析有机化学实验的现状发现有机化学实验过程中存在的不环保的环节而找到整改的对策，提出了实验室三废处理措施，并研究了有机化学实验绿色化的应用，提出了今后有机化学实验绿色化的发展前景和发展趋势。

关键词：有机化学实验;绿色化

1绪论

绿色化学(Green Chemistry)是20世纪末崛起的一门新兴学科,相对于传统化学,它是未来化学化工发展的主要方向之一。绿色化学即用化学的技术和方法去避免或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用，同时在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物。绿色化学是当今国际化学学科的研究前沿，是具有明确社会需求和科学目标的新兴交叉学科。从科学观点看，绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展；从环境观点看，是从源头上消除污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源，降低生产成本，符合经济可持续发展的要求[1,2]。

2研究内容

2.1有机化学实验存在的问题

按照绿色化学的要求，有机化学实验存在下列主要问题：1、常规型实验，因溶剂用量大、产物及副产物量多，给环保和开支带来负担。2、实验内容相对较独立，没有形成系统的“序列多步合成”(前一个实验的产物是下一个实验的原料，依次多个实验相继，则称为“序列多步合成”)，使制备得到的产物堆积量大、种类多，给后处理带来不便。3、实验设备过于传统，合成时间长，加上学时有限，不能满足熟练程度和应用能力的培养。4、反应类型、合成过程、废弃物及废水等与绿色化学的要求存有较大的本质上的差距。

2.2实现有机化学实验绿色化的具体措施

2.2.1保留符合或基本符合绿色化学要求的实验

如熔点的测定、蒸馏和沸点的测定、从茶叶中提取咖啡因(选做95%乙醇作抽提液)、重结晶提纯法5个实验，另外，碳水化合物、氨基酸和蛋白质等实验中也含有一定比例的基本符合绿色化学的实验。这样，此类实验约占总实验的25~30%。

2.2.2改进对环境污染较严重的实验

这类实验约占总实验的63%，是当前研究的重点。根据多年的实践和参考有关刊物的研究报道，主要从以下几个方面着手。

(1)改常规实验为半微量或微量实验[14]

有机试剂大多可燃、有毒、易挥发，若按常量法进行实验，需要大量试剂，由此带来试剂消耗量大、污染大、资金浪费、三废处理困难。微型有机化学实验因药品用量少，对环境污染小，被称为“绿色化学实验”，早引起化学界的极大关注[15]。

(2)用无毒或低毒试剂代替高毒试剂

在实验教学计划制定时，对实验内容进行修订，尽量采用无毒、低毒或天然产物代替高毒化学试剂，既达到了实验目的，又防止了污染。如水蒸汽蒸馏，以往采用毒性较大、又不易自然降解的有机试剂，如苯胺、辛醇等，现改为从一些天然产物中提取挥发油，如从橙皮中提取橙皮油，原料来源丰富，三废处理容易，即减少了污染，又增强了学生理论联系实际的能力。

2.2.3坚持实验室有毒有害废物回收和处理制度

该制度从有实验室做实验时就已建立，只因实验产生的有毒有害废物种类繁多但数量并不多，加上环保部门目前尚未顾及到这一角落，便产生了对废物处理不以为然的思想，制度坚持得不好。为保证这一制度的实施，系里应把对有毒有害废弃物的回收和处理工作当作一项重要的教学和科研任务，设置专门领导和工作班子，针对污染特点研究处理方案，在经费和时间上给以保证，对研试成功的治理方案作为科研项目逐级上报并给以奖励。

2.3实验室的三废处理

有机化学实验室是污染最严重的实验室，实验教学过程中产生较大量的废气、废渣、废液等化学污染物，这些污染物的排放污染环境，危害师生的身体健康。指导学生如何去排放和处理三废，重视三废的回收和利用，培养自觉地环保意识是十分重要的。在实验室里专门设立废物桶、废液桶、废渣桶，教育学生严格分类收集，然后分别进行处理。

(1)废渣处理。①固体有机化合物的制备实验主要以独立实验为主，个别合成实验制备得到的固体产物采用下次实验套用，如粗的苯甲酸可用于升华、重结晶的实验原料；乙酰苯胺可作为对硝基苯胺的原料。②对不能套用的产物、副产物及其它残渣统一回收进行处理。

(2)废液处理。①对学生制备得到的液体产物同固体产物一样个别采用套用法，如环己烯可用于7.7-二氯双环[2.2.1]庚烷的原料。实验所得液体产物用试剂瓶进行统一回收处理。②对有机溶剂采取回收提纯的方法进行再利用。③对含有重金属离子及酸、碱浓度较高的废水、副产物统一回收进行处理。

(3)废气处理。①对反应生成的气体利用吸收装置进行回收。②学生实验台上全部安装封闭式排风装置。

2.4有机化学实验绿色化的发展前景和发展趋势

2.4.1对实验教学内容进行重组，增大设计性有机合成实验

随着高校实验教学改革的深入，有机化学实验已从过去单纯的验证性试验逐步深入到了设计性试验，从把实验当做验证已有理论、加深对已有理论的理解，过渡到了把实验作为学生学习新知识、培养学生创新能力和科研能力的手段。所谓设计性试验是指学生根据给定的实验任务，自行设计实验方案、组织试验系统、独立进行操作并得出结果的试验。设计性试验具有实验技能的综合性、实验操作的独立性、实验过程的研究性等特点，是提高学生素质和培养学生创造性思维能力和科研能力综合能力的一条重要途径。

2.4.2及时将先进实验技术和最新科研成果引入试验教学中

近年来，超声波、微波、光、点以及生物催化剂(酶、微生物、抗体酶)、绿色溶剂(离子液体、超临界液体、水)在有机合成中的应用得到了空前的发展，并形成了一系列先进实验技术如超声波技术、微波技术、膜技术、生物催化技术、超临界萃取技术等，这些技术手段对于加快反应速度、提高产率、减少能耗、减少污染起到了意想不到的作用。

中图分类号:G633.8

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)02-0015-01