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【摘要】严格实施的三废处理,控制和减少有害物质的使用,利用天然废弃物设计实验,进行实验教学研究、改进实验方法,实现绿色环保。
【关键词】有机实验 废弃物 污染 环保
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)12-0184-02
人类只有一个地球,生活在中国的地盘上,人人均应关心环保问题。据联合国开发计划署报告:中国面临巨大而复杂的环境挑战,过去20多年经济的快速发展造成了大面积的草原破坏、森林锐减、沙漠化、水土流失、盐碱化、土地污染和生物多样性丧失;工业化、城市化造成的日益恶化的大气和水污染,在一定程度上导致呼吸道疾病和癌症发病率的提高。报告指出,如果中国现在积极行动起来治理,对土地、水、空气、生物多样性和自然资源的破坏就可以停止,而中国人民的健康、生活水平和社会稳定都将依赖于这种改变。所以环保问题值得关注!
环境的污染大到我们的化工生产,小到我们的实验室和家庭的日常生活。为此,对身边三废的处理提出更高的要求,根据自身的条件尽力实现对环境的绿色化是摆在我们面前的探究任务。而有机化学实验室是不可避免地产生三废的场所,大量的强腐蚀性废酸、碱,易燃、易挥发的有机溶剂,有毒、有危险性的有机化学废弃物是有机实验室排放的主要污染物。为了避免或减少实验废弃物对环境的污染,我在有机实验教学中做了如下探究,望起到抛砖引玉之功。
一、师生共树绿色环保的观念
(一)上好第一堂课
担任有机化学实验的老师在给学生上第一节课时通常谈本学期的上课计划,以便学生对本学期的学习任务有全面的了解,然后强调实验的基本程序,预习、强化训练操作的技能技巧、求实事求是地做好验证性实验、树立对原有实验有改革、创新的思维,分析写出实验报告,注意安全事项等。然而对环境污染和环境保护的问题重视不够,导致气乱放、液乱倒、渣乱丢的现象。为此,在上第一堂课时必需强调有机化学实验的污染性、毒性较其它实验大,让学生与老师在认识上产生共鸣。
(二)建立三废处理条款
实验教师要将“三废”处理的办法在课堂上宣读,并在墙上显眼的地方展示便于共同遵守。这对实验室整个学期的整洁、卫生架起良好的开头。
要将节药用试剂、少发生重做、少发生仪器损坏、废弃物处理规范等,作为实验成绩的考核依据之一,从思想上强化学生的环保意识,从行为上培养学生的环保习惯。
二、严格执行三废的处理办法
(一)废气的处理
凡是有挥发性的气体,都必须在通风抽气橱内进行取用,并要求学生及时地盖上容器盖,特别是溴水、乙醚等等。通过排风设备排放到屋子顶端高空散发而被空气稀释降低毒害。
(二)废液的处理
1.废酸 、废碱液:反应使用后的酸、碱液,能重复使用的尽量重复使用,实在不能的,实验室要专门配备有盖的容器分别贴上明显的标签分装回收。当达一定量时按其化学性质进行酸碱中和处理使PH值达到6—8之间后稀释排放。
2.用后的有机溶剂:常用的有机溶剂如:乙醇、丙酮、苯、甲苯、乙酸乙酯、石油醚、乙醚等,使用后都严格要求学生回收到指定的回收瓶内,并尽可能在后续实验中安排重蒸回收、转化、提纯后再用。
3.特殊的试剂:对于有危险的反应残液,如银镜反应残液,严格要求学生用硝酸分解后放入指定的回收瓶以回收硝酸银;对于毒性较大的试剂,如 2 , 4 —二硝基苯肼,尽可能减少其用量,残余物尽可能使其转变成无毒物再视量的多少或稀释后排放或收集处理;对于溴水、溴的四氯化碳溶液剩余量及时回收,妥善保管后继续使用;对于化学反应的其他残液视其性质尽量收集后集中处理;对于水银温度计损坏泄漏的汞,必须仔细完全地收集到固定的回收瓶用水封住妥善保管,待积累后作集中处理。千万不能随便倒在水池里。
(三)废渣的处理
1.能够自然降解的毒废渣,可采取集中深埋。
2.不溶于水的废弃化学品,禁止丢进废水管道,集中用化学方法处理成无害物质。
3.不便于实验室处理的废固,不能丢进废纸篓内,收集送达专门处理单位处理。
4.实验室用后的空试剂瓶处理:一部分无毒安全的清洗后用做产物回收瓶,一部分用做临时的废液回收瓶,其余的全部集中收集,适当的时候交环保部门处理,决不允许任意丢弃。
5.实验室固体废弃物处理设备已研发成功,该设备利用液体废气物燃烧产生的反应热,将固体废弃物预分解,而后进入二段催化氧化反应器,使实验室固体废气物转化成为二氧化碳、水和相应的无机物,大幅度减少的残渣再进行高温氧化,转变为无害的无机氧化物。有经济实力的科研院所、大专院校院校应用更具有意义。综合性的遵义大学理应计划购置。
三、遵从教学规律优化试剂的使用
(一)遵从实验学科的教学规律
着为实验教师要和教学管理者要积极沟通,不同的班级在同一实验室做相同的实验时要连排课程为好,其一是因为任何教师都无法恰好配出本堂课需用的试剂总量,学生实验有的做错的要重复取用,取用过程有滴落等。如能连排连上课正好将所配试剂用到最小剩余量,教学管理者应理解这一教学规律,不能视为教师的苛刻要求。其二是教学所需仪器在同一周内不重复搬动,避免相互碰撞,特别是玻璃仪器,节省人力物力。
(二)试剂控量取用不减效
教师在实验室的教学中要积极探索,把传统的实验反复实践推敲,在不影响效果的情况下把用量从大逐渐进推至极小值。教师每次实验要重点跟踪辅导一个实验组,实施改进探索式教学,同时培养了学生的探究精神。经多年积累,85%左右的有机化学实验都能采取微量和半微量化操作,不仅从源头上控制了污染物,同时节约化学试剂和能源消耗,对学生的实验操作也提出了更精细的要求,实现了少而精的操作。 (三)寻找天然植物代替化学试剂
寻找无毒无害的天然植物为原料代替化学试剂,如进行水蒸气蒸馏、萃取、减压蒸馏、柱色谱、薄层色谱等基本技能实验操作,尽可能少用或不用产生污染的化学物质,同时又保证了学生进行基本实验操作技能得到训练。如在普通水中微加氢氧化钠和酚酞(粉红)代替用酒精的蒸馏,色感好而价格低廉。
(四)努力实现原料——产物——新原料的循环
教师要努力构思实验进度,尽可能使前一实验的产物作为下一实验的原料。如在做重结晶的实验中,用上一个班用后回收的乙酰苯胺产物作为下一个班的原料使用。又如萃取— 减压蒸馏—薄层色谱这三个实验就可实现这种循环。我们将萃取实验得到的产物—植物浸提液作为减压蒸馏的原料,进行浓缩和回收溶剂,然后又把减压蒸馏得到的浓缩液作为薄层色谱的样品。在这一循环中少用了较多有害的化学药品,实现了对环境的绿色保护。
四、利用天然农林畜废弃物开展综合设计实验
我院领导狠抓教学质量,重视科学研究。给教师和学生拓展发展空间,允许教师结合天然废弃物开展综合设计实验。近几年来,我们进行了天然有机化合物的提取,从柑橘皮中提取果胶和橙皮苷、由废茶末提取茶多糖、畜内脏下脚料提取肝素钠等等的综合设计实验。其中每一设计实验都查阅了大量的文献,然后提交设计实验方案,在研究中动手实际完成,最后写出综合设计实验报告。这样不仅加强了学生的动手能力,也锻炼了学生分析问题、解决问题的综合能力, 更可贵的是大大提高了学生对有机化学实验课的学习兴趣。这类综合设计实验不仅对环境污染小,而且使学生对变废为宝的方法有了感性的认识和理性的思考。
五、潜心研究改进每个实验减少三废排放
要有绿色环保的思想,探索新的实验方法。用改进的方法,反应残液可用作下次实验的催化剂,不仅不向环境排放废物, 而且大幅度地降低实验成本, 同时减少纯制处理所需的碱试剂、饱和食盐水等的用量和废液排放。学生通过做这样的实验, 既达到了技能训练要求,又传递了绿色化学的理念。提高实验效率的同时,部分实现了对环境的绿色保护,是一种一举两得的好方法。在有机化学实验教学和管理进行的绿色环保方面的探索和实验也较好,探索之路无止境。
参考文献:
[1]黄涛.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2011,12.
[2]曾昭琼.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社(第三版)出版,2006,12.
[3]董贾寿,张文桂.实验室管理学[M].成都:电子科技大学出版社,2004,5.
[4]刘玉英,马晨.微型有机化学实验[M].济南:山东大学出版社,1997.
【关键词】有机实验 废弃物 污染 环保
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)12-0184-02
人类只有一个地球,生活在中国的地盘上,人人均应关心环保问题。据联合国开发计划署报告:中国面临巨大而复杂的环境挑战,过去20多年经济的快速发展造成了大面积的草原破坏、森林锐减、沙漠化、水土流失、盐碱化、土地污染和生物多样性丧失;工业化、城市化造成的日益恶化的大气和水污染,在一定程度上导致呼吸道疾病和癌症发病率的提高。报告指出,如果中国现在积极行动起来治理,对土地、水、空气、生物多样性和自然资源的破坏就可以停止,而中国人民的健康、生活水平和社会稳定都将依赖于这种改变。所以环保问题值得关注!
环境的污染大到我们的化工生产,小到我们的实验室和家庭的日常生活。为此,对身边三废的处理提出更高的要求,根据自身的条件尽力实现对环境的绿色化是摆在我们面前的探究任务。而有机化学实验室是不可避免地产生三废的场所,大量的强腐蚀性废酸、碱,易燃、易挥发的有机溶剂,有毒、有危险性的有机化学废弃物是有机实验室排放的主要污染物。为了避免或减少实验废弃物对环境的污染,我在有机实验教学中做了如下探究,望起到抛砖引玉之功。
一、师生共树绿色环保的观念
(一)上好第一堂课
担任有机化学实验的老师在给学生上第一节课时通常谈本学期的上课计划,以便学生对本学期的学习任务有全面的了解,然后强调实验的基本程序,预习、强化训练操作的技能技巧、求实事求是地做好验证性实验、树立对原有实验有改革、创新的思维,分析写出实验报告,注意安全事项等。然而对环境污染和环境保护的问题重视不够,导致气乱放、液乱倒、渣乱丢的现象。为此,在上第一堂课时必需强调有机化学实验的污染性、毒性较其它实验大,让学生与老师在认识上产生共鸣。
(二)建立三废处理条款
实验教师要将“三废”处理的办法在课堂上宣读,并在墙上显眼的地方展示便于共同遵守。这对实验室整个学期的整洁、卫生架起良好的开头。
要将节药用试剂、少发生重做、少发生仪器损坏、废弃物处理规范等,作为实验成绩的考核依据之一,从思想上强化学生的环保意识,从行为上培养学生的环保习惯。
二、严格执行三废的处理办法
(一)废气的处理
凡是有挥发性的气体,都必须在通风抽气橱内进行取用,并要求学生及时地盖上容器盖,特别是溴水、乙醚等等。通过排风设备排放到屋子顶端高空散发而被空气稀释降低毒害。
(二)废液的处理
1.废酸 、废碱液:反应使用后的酸、碱液,能重复使用的尽量重复使用,实在不能的,实验室要专门配备有盖的容器分别贴上明显的标签分装回收。当达一定量时按其化学性质进行酸碱中和处理使PH值达到6—8之间后稀释排放。
2.用后的有机溶剂:常用的有机溶剂如:乙醇、丙酮、苯、甲苯、乙酸乙酯、石油醚、乙醚等,使用后都严格要求学生回收到指定的回收瓶内,并尽可能在后续实验中安排重蒸回收、转化、提纯后再用。
3.特殊的试剂:对于有危险的反应残液,如银镜反应残液,严格要求学生用硝酸分解后放入指定的回收瓶以回收硝酸银;对于毒性较大的试剂,如 2 , 4 —二硝基苯肼,尽可能减少其用量,残余物尽可能使其转变成无毒物再视量的多少或稀释后排放或收集处理;对于溴水、溴的四氯化碳溶液剩余量及时回收,妥善保管后继续使用;对于化学反应的其他残液视其性质尽量收集后集中处理;对于水银温度计损坏泄漏的汞,必须仔细完全地收集到固定的回收瓶用水封住妥善保管,待积累后作集中处理。千万不能随便倒在水池里。
(三)废渣的处理
1.能够自然降解的毒废渣,可采取集中深埋。
2.不溶于水的废弃化学品,禁止丢进废水管道,集中用化学方法处理成无害物质。
3.不便于实验室处理的废固,不能丢进废纸篓内,收集送达专门处理单位处理。
4.实验室用后的空试剂瓶处理:一部分无毒安全的清洗后用做产物回收瓶,一部分用做临时的废液回收瓶,其余的全部集中收集,适当的时候交环保部门处理,决不允许任意丢弃。
5.实验室固体废弃物处理设备已研发成功,该设备利用液体废气物燃烧产生的反应热,将固体废弃物预分解,而后进入二段催化氧化反应器,使实验室固体废气物转化成为二氧化碳、水和相应的无机物,大幅度减少的残渣再进行高温氧化,转变为无害的无机氧化物。有经济实力的科研院所、大专院校院校应用更具有意义。综合性的遵义大学理应计划购置。
三、遵从教学规律优化试剂的使用
(一)遵从实验学科的教学规律
着为实验教师要和教学管理者要积极沟通,不同的班级在同一实验室做相同的实验时要连排课程为好,其一是因为任何教师都无法恰好配出本堂课需用的试剂总量,学生实验有的做错的要重复取用,取用过程有滴落等。如能连排连上课正好将所配试剂用到最小剩余量,教学管理者应理解这一教学规律,不能视为教师的苛刻要求。其二是教学所需仪器在同一周内不重复搬动,避免相互碰撞,特别是玻璃仪器,节省人力物力。
(二)试剂控量取用不减效
教师在实验室的教学中要积极探索,把传统的实验反复实践推敲,在不影响效果的情况下把用量从大逐渐进推至极小值。教师每次实验要重点跟踪辅导一个实验组,实施改进探索式教学,同时培养了学生的探究精神。经多年积累,85%左右的有机化学实验都能采取微量和半微量化操作,不仅从源头上控制了污染物,同时节约化学试剂和能源消耗,对学生的实验操作也提出了更精细的要求,实现了少而精的操作。 (三)寻找天然植物代替化学试剂
寻找无毒无害的天然植物为原料代替化学试剂,如进行水蒸气蒸馏、萃取、减压蒸馏、柱色谱、薄层色谱等基本技能实验操作,尽可能少用或不用产生污染的化学物质,同时又保证了学生进行基本实验操作技能得到训练。如在普通水中微加氢氧化钠和酚酞(粉红)代替用酒精的蒸馏,色感好而价格低廉。
(四)努力实现原料——产物——新原料的循环
教师要努力构思实验进度,尽可能使前一实验的产物作为下一实验的原料。如在做重结晶的实验中,用上一个班用后回收的乙酰苯胺产物作为下一个班的原料使用。又如萃取— 减压蒸馏—薄层色谱这三个实验就可实现这种循环。我们将萃取实验得到的产物—植物浸提液作为减压蒸馏的原料,进行浓缩和回收溶剂,然后又把减压蒸馏得到的浓缩液作为薄层色谱的样品。在这一循环中少用了较多有害的化学药品,实现了对环境的绿色保护。
四、利用天然农林畜废弃物开展综合设计实验
我院领导狠抓教学质量,重视科学研究。给教师和学生拓展发展空间,允许教师结合天然废弃物开展综合设计实验。近几年来,我们进行了天然有机化合物的提取,从柑橘皮中提取果胶和橙皮苷、由废茶末提取茶多糖、畜内脏下脚料提取肝素钠等等的综合设计实验。其中每一设计实验都查阅了大量的文献,然后提交设计实验方案,在研究中动手实际完成,最后写出综合设计实验报告。这样不仅加强了学生的动手能力,也锻炼了学生分析问题、解决问题的综合能力, 更可贵的是大大提高了学生对有机化学实验课的学习兴趣。这类综合设计实验不仅对环境污染小,而且使学生对变废为宝的方法有了感性的认识和理性的思考。
五、潜心研究改进每个实验减少三废排放
要有绿色环保的思想,探索新的实验方法。用改进的方法,反应残液可用作下次实验的催化剂,不仅不向环境排放废物, 而且大幅度地降低实验成本, 同时减少纯制处理所需的碱试剂、饱和食盐水等的用量和废液排放。学生通过做这样的实验, 既达到了技能训练要求,又传递了绿色化学的理念。提高实验效率的同时,部分实现了对环境的绿色保护,是一种一举两得的好方法。在有机化学实验教学和管理进行的绿色环保方面的探索和实验也较好,探索之路无止境。
参考文献:
[1]黄涛.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,2011,12.
[2]曾昭琼.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社(第三版)出版,2006,12.
[3]董贾寿,张文桂.实验室管理学[M].成都:电子科技大学出版社,2004,5.
[4]刘玉英,马晨.微型有机化学实验[M].济南:山东大学出版社,1997.