元素化学实验三废处理教学改革的探讨与实践

【摘要】鉴于化学实验室每年要产生大量危险废物，对学校及周边环境造成严重危害，该文结合实验教学模式改革，就元素化学实验产生的三废处理方法进行了探讨。

【关键词】元素化学 三废处理 无机化学实验 教学改革

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0042-01

化学是一门中心科学，是一门以实验为基础的自然科学。[1] 所以，在教学中，实验是一种必不可少的教学手段。在这些学生实验中，几乎每次都会产生较多的废气、废液和废渣。近几年，随着我校办学规模的不断扩大，化学实验消耗也不断增加。在无机化学实验中排放的废气、废液、废渣，即“三废”也相应增多，这些产物中很多都属于剧毒的“三致”（致突变、致畸形、致癌）污染物，它们散发到空气中、水中、土壤中都会造成严重地环境污染。[2] 有的虽然无毒害，但无休止的排放会对环境造成很大的危害。而且，在21世纪可持续发展阶段，为了保护环境，我们也要提纯绿色化。[3，4] 那我们该如何处理实验室中产生的“三废”呢？这将是当前我们化学工作者面临的一个重要课题。

1.实验室三废排放存在的现状

我院化学专业的无机化学实验的元素部分开设的实验项目包括： P区非金属元素、主族金属、ds区金属、第一过渡系元素、常见非金属阴离子的分离与鉴定、常见阳离子的分离与鉴定、四氧化三铅组成的测定、碱式碳酸铜的制备，等等。这些实验都会产生各种各样的有毒废弃物，尤其是副族元素性质实验部分，会产生各种含铜、银、锌、镉、汞、铅、钛、钒、钴、镍等的有毒物质。而我们在实验过程中，根据我校的实验条件，这些废弃物没有经过任何处理就直接排向下水道，流到实验楼下的废液池中，也没有采取好的措施对废液池中的废液进行的集中处理，这给环境造成了及其严重地污染，而且长期储存的混合废液也存在非常严重地安全隐患。虽然近几年我们的实验教学也在改革，实验项目也在向绿色化方向发展，但是在实验三废处理方面做得还不够，还有待狠狠的加强改革，采取有效措施来对实验废弃物进行处理和回收利用。所以，作为化学工作者应采用科学手段妥善处理实验过程中产生的各种废弃物，使环境少受污染，从而达到做好的环境效应。

2.元素化学实验三废处理方法

针对我校目前存在的问题，本课题组采用探究式方法，以研究性实验教学的模式，结合开放式实验教学，对P区非金属元素、主族金属、ds区金属、第一过渡系元素、常见非金属阴离子的分离与鉴定、常见阳离子的分离与鉴定、四氧化三铅组成的测定、碱式碳酸铜的制备，等元素部分实验产生的三废进行分类处理并回收利用。具体体现在以下几个方面：

2.1 学生分组

将2014级化学专业学生分成若干小组，每个小组负责一个实验的三废处理。每个小组设定一个小组长，负责组织本小组成员对其负责的实验进行分析讨论，分析可能产生的具体三废物质，然后根据具体的三废物质，设计出合理的处理方案，交予老师审核通过，最后分派小组成员任务，对三废进行具体处理并回收利用，以致达到合理的排放标准，减少环境污染。

2.2 废弃物分类处理

2.2.1废气的处理

实验室废气的特点，一是少，二是多变。废气处理应满足两点要求：一是控制实验环境的有害气体不超过规定的空气中有害物质的最高容许浓度；二是排出气体不超过居民大气中有害物最高容许浓度。[3] 为此，实验室排出的少量有害气体，可在通风橱内进行，让尾气直接排空。废气量较多或毒性大的废气，一般要通过化学处理后再放空。例如，CO2，NO2，SO2，Cl2，H2S，HF等废气应先用碱液吸收；NH3用酸吸收；CO可先点燃转变成CO2等。

2.2.2 废液的处理

元素化学实验中使用的试剂种类繁多，组成复杂，且大多含有害、有毒成分，有的还含有剧毒物质、致癌物质等。具体是含酸废液含碱废液、含铬化合物废液、含银化合物废液、含汞化合物废液、含砷化合物废液、含氰化合物废液、重金属化合物废液、含卤素化合物废液。对于酸碱废液的处理方法是将实验后产生的废酸集中回收存放，或用来处理废碱或稀释后清洗公厕，做到以废治废，或将废酸液先用耐酸塑料网纱或玻璃纤维过滤，滤液加碱中和，调pH至6～8后就可以排出，少量废渣可埋于地下。其他的重金属或贵金属化合物废液，将采用化学方法，把这些金属进行转化回收利用，或者转化成沉淀物，使废液达到排放标准。

2.2.3废渣的处理

废渣可以采用掩埋法。有毒的废渣必须先进行化学处理后深埋在远离居民区的指定地点，而且掩埋场应远离水源，场地底土不透水、不能穿入地下水层。无毒的废渣可直接掩埋，掩埋地点应有记录。还有，对不能自然降解的有毒废物，集中到焚化炉焚烧处理。对于放射性固体废物，先集中在专用的废物桶内，再根据具体情况采用放置、焚化等方法处理。

3.元素实验三废处理教学改革的主要特色

3.1 减少环境污染，实现实验绿色化

以前的化学实验中，学生观察到了有关现象和数据，达到实验目的后，会把制得的产物直接倒掉或排放。现对三废进行处理，在教学中遵循绿色化学的理念，将每次实验的产物和废弃物回收利用，不仅节约药品，又减少或避免了有害物进入环境造成污染。只有当人们普遍树立起环境意识时，才能形成社会力量，来共同保护人类自身的生活环境。

3.2与开放式实验教学模式相结合，培养应用型人才

实施三废处理实验教学的目的是让学生在掌握有关知识和技能的同时，通过三废处理实验设计获得较高的设计思维、开拓意识、创新能力、科学素质、团结协作精神和动手能力，以此提高自身的综合能力，为以后的毕业设计和将来从事科研工作打下了良好的基础。

4.结语

通过对元素实验三废处理的教学改革，培养了学生的设计思维、开拓意识、创新能力、科学素质、团结协作精神和动手能力，同时培养了大学生的综合能力。这种自主设计处理实验三废的教学模式，培养了学生思考的能力，提高了学生自主学习和自主解决问题的能力，有利于学生的个性发展，为以后的毕业设计和将来从事科研工作打下了良好的基础。

参考文献：

[1]赵新华主编. 无机化学实验（第四版）[M].高等教育出版社，2014.

[2]赵素瑞，高向红，袁冬梅. 无机化学实验室危险废物减量化[J]. 化学通报，2011，74（2）：188.

[3]白广梅，李英. 无机化学实验的绿色化[J]. 实验技术与管理，2006，23（2）：104.

[4]梁起，黄华珍，唐建锋，等.“绿色化学”实验的探索[J]. 实验技术与管理，2004，21（1）：109.

作者简介：

张福兰（1976-），女，汉族，重庆垫江人，讲师，主要从事应用量子化学研究/从事无机及分析化学教学工作。