科学实验教学中硫酸铜废液的潜在处理方法浅析

黄启诚

摘要：硫酸铜具有一定的毒性与皮肤刺激性，直接将硫酸铜废液倾倒在下水道，除了腐蚀铁制管道，还会污染环境，因此，不能直接倾倒硫酸铜溶液，需要对其进行简单的处理。在此，根据科学实验室的客观条件及操作可行性，提出从硫酸铜废液中提取硫酸铜晶体及将硫酸铜废液转化为污水絮凝剂聚硫酸铁这两种潜在方法，并对其可行性和优点进行分析。

关键词：硫酸铜废液;处理方法;蒸发;硫酸铜晶体;转化;聚硫酸铁

硫酸铜是一种常见的化学物质。在“放大镜下的晶体”和“化学变化伴随的现象”等实验中，会产生含硫酸铜废液。硫酸铜具有一定的毒性与皮肤刺激性，直接将硫酸铜废液倾倒在下水道，除了腐蚀铁制管道，还会污染环境，因此，不能直接倾倒硫酸铜溶液，需要对其进行简单的处理。为此，根据科学实验室的条件和操作可行性，提出制作晶体以及合成聚硫酸鐵絮凝剂这两种硫酸铜废液的潜在处理方法。

一、前言

硫酸铜，化学式CuSO4，常见的形态为其结晶体（五水合硫酸铜），是蓝色的固体，故其俗名为蓝矾、胆矾。硫酸铜的水溶液因为铜离子的存在而呈现为蓝色。在小学科学实验中，主要在科教版六年级上学期第一单元的“放大镜下的晶体”中用硫酸铜制作大晶体以及第二单元“化学变化伴随的现象”中观察硫酸铜溶液和铁钉反应产生的现象，且我校的科学实验都是学生以小组的形式亲自动手探究完成，从整个年级的角度看，组别数较多，因此不可避免地会产生硫酸铜废液。

化学品安全技术说明书（Material Safety Data Sheet，MSDS）显示，硫酸铜具有一定的毒性和刺激性，对胃肠道、皮肤和眼睛都具有强烈的刺激作用。为了保证实验效果及达到教学目的，课堂实验中使用的硫酸铜均为饱和溶液，目前处理实验中产生的硫酸铜废液的方法基本都是课后直接将他们倾倒进下水道，这样在处理过程中除了会刺激皮肤，还会加速铁质管道的腐蚀、造成环境污染等。因此，在科学实验后对硫酸铜废液进行简单的处理是十分有必要的。

二、针对科学课堂产生废液的处理方法的研究现状

随着课程改革的深化，实验材料更加具有层次性和结构性，物质材料对科学探究的重要性不言而喻。课上的实验材料，除了一部分仪器设备可以循环使用，相当大一部分的耗材在课程结束后被当作废品丢弃。无毒性的固体废品通常丢弃在垃圾桶中，废液基本都直接倾倒在下水道中。除了本文提到的硫酸铜溶液，在科学实验中还会产生其他化学废液，如醋酸溶液、小苏打（碳酸氢钠）溶液、醋酸钠等，但无论是硫酸铜废液还是其他液体状的废弃物，从中国知网没有找到目前有关针对科学课堂产生废液的处理方法的参考文献，说明目前在这方面的研究仍处于一个较大的空白。

三、硫酸铜废液的处理

硫酸铜作为无机化学和分析化学中常用的化学物质，在高校实验室中的应用也非常广泛，目前对产生的硫酸铜或者含铜离子废液的处理方法主要是由废液桶进行收集、集中存放并交给具有相应环保资质的废液处理公司进行处理。但是，由于在小学科学实验中产生的硫酸铜废液的量远远比不上高校实验室，且产生硫酸铜废液的时间基本集中在上那几节课的时间，因此基本上不可能有废液公司愿意为小学处理硫酸铜废液。总体而言，硫酸铜废液还是要通过我们进行简单的处理，尽可能地减少其对人体和环境的损害。

对小学科学实验室的现实条件以及可操作性进行分析，实验室具有基本的玻璃仪器和常见的化学药品，具有对硫酸铜进行初步处理的条件。另外，对硫酸铜废液的处理过程也可以设计成课程，增加教学的丰富度。

方法一：制作硫酸铜晶体或重复利用的饱和溶液。对收集的硫酸铜废液进行蒸发浓缩处理，制成饱和溶液，制成的饱和溶液可以循环在课上供学生制作晶体使用，可以通过蒸发法或者降低温度法制成晶体集中存放。这种将液体废料转化为固体的方法具有节省体积、减少污染物排放的优点，在科学实验室中推广是可行的。

方法二：可以将硫酸铜废液转化为聚合硫酸铁溶液这种污水絮凝剂，用于“污水和污水处理”一课。在“化学变化伴随的现象”一课中产生的硫酸铜废液中含有加入铁粉之后生成的硫酸亚铁，因此，对于这类废液可以加入铁粉，将铜离子转换为单质的金属铜，得到硫酸亚铁溶液，随后往硫酸亚铁中加入少量的硫酸加热浓缩，加入适量的氯酸钠水浴加热，反应一段时间之后停止加热，进行静置、过滤，得到聚合硫酸铁溶液。这个方法所用的仪器试剂在实验室中均能找到，并且操作步骤危险性较低，所制成的聚合硫酸铁絮凝剂可以在后续“污水和污水处理”一课中使用。学生通过对简单静置处理污水和加入絮凝剂处理污水做对比，能发现静置对污水处理的现象和作用，以及了解絮凝剂的作用，提高科学探究的兴趣。此外，将硫酸铜废液转化为聚合硫酸铁的制备过程在实验操作和科学探究方面也非常具有代表性， 教师可以将其进行设计整合，作为实验探究主题类的校本课程或兴趣社团进行推广应用。

目前，针对科学实验中产生的废液的处理方面的研究较少。本文根据科学实验室的客观条件以及操作可行性，提出了从硫酸铜废液中提取硫酸铜晶体以及将硫酸铜废液转化为污水絮凝剂聚硫酸铁这两种方法，并对其可行性和优点进行了分析。

参考文献：

[1]吴建军.初中科学生活化教学的实践探索[J].科学咨询，2020（02）.

（责任编辑：奚春皓）