论文部分内容阅读
“绿色”已经成为20世纪将继续成为21世纪的一个重要词语。它的含义不再仅仅是一种颜色的表达。它具有更为广泛的社会、经济、生产和生活的内涵。“绿色和平组织”“绿色奥运”“绿色食品”“绿色化学”“绿色学校”,一系列关于“绿色”的报导常见于各种报刊杂志和广告宣传之中。其中最令人瞩目的当属“绿色化学”。
一、关于对绿色化学的理解
“绿色化学”是化学工业非常发达的美国最早提出的名词。绿色化学可以诠释为环境友好化学(Environmentally BenignChemistry),它的核心内涵是反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质,它又可以称为环境无害化学,清洁化学。绿色化学使用化学药品遵循“五R原则”即:①拒用危害品(Reject);②减少用量(Reduce);③循环使用(Recycle);④回收再用(Reuse);⑤再生利用(Regenerate)。
从以上可以看出,绿色化学不同于我们平常所说的环境保护,绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,它是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学是“防”,环境保护是“治”,只有从根本上切断污染源,才能真正做到保护环境。
二、化学实验教师如何在实验室管理过程中渗透化学理念。培养可持续发展的环保意识
1 妥善处理实验废弃物。减少环境污染
化学实验室是培养学生动手能力,探究科学规律的场所。所用化学试剂种类多,排放的污染物成分相当复杂,而大多数中学实验室目前还没达到可直接处理实验室废弃物的能力,废气直接排放,废液、废渣大多随下水道流入江河、水塘,或渗入地下,直接危害环境。作为一名化学实验教师,搞好实验室三废的综合治理,实现化学实验室绿色化,这无疑是我们所处特殊岗位所赋予我们的艰巨任务。
根据教学大纲要求,高中化学实验将近二百个,其中涉及有毒有害物质的实验约占55%,反应物或产物中的质有毒无机物有:Cl2、Br2、H2S、SO2、CO、Ba2 、NO2,以及其它重金属离子,有毒的有机物如CS2、CCI 、茶中苯、苯酚、甲醛、多氯化烃等等。
通过对我市十所完中的实验教师调查发现,配有专职实验教师的学校不过一半,大部分实验教师环保意识不够到位,对实验室废弃物基本不进行处理,对污染基本处于不设防的状态。事实上,作为一名化学工作者,不管是专职还是兼职的,大家对于“污染”“绿色”“环保”都有一定的认识,只是还缺少一种“从我做起”的意识和理念。其实,只要有了想法,妥善处理实验室废弃物,清除污染源,操作起来也并不困难。例如,实验产生的废酸集中回收存放,可用来处理废碱,也可以用石灰乳或碳酸钠等中和后,使其PH值在6.5-8.5之间再排放:含锌、钡、锰等金属离子的废液,可加入碱、碳酸盐或硫化物沉淀,残渣埋于地下:废铬酸液可用浓高锰酸钾氧化后再循环使用。烃及其含氧衍生生的废弃物可用活性炭吸附,或用废纸、木屑吸收后焚烧生成水和二氧化碳除去;醇、醛、胺等污染物可用高锰酸钾氧化处理;酚类、苯胺类废液可加入漂白粉煮一下,使其氧化分解后排放。为防止有些漂白粉煮一下,使其氧化分解后排放。为防止有些处理后的产生二次污染,有条件的学校处理有机污染物还可用生物降解法、氧化和活性污泥法。
2 循环使用有机溶剂,合理安排实验时间,变废为宝
绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学,所以,我们应该应用化学的处理方法,充分利用现有资源及反应产物。这不仅从源头上防止了污染,而且增加了经济效益。在中学化学实验中,萃取实验用的有机溶剂有CCl2、煤油等,如果废弃了,不仅污染了环境,而且会产生新的隐患。如果进行回收、集中、化学处理,它们又可重新使用。对于萃取碘的CCl2、煤油可以用稍浓的NaOH溶液洗液、分液。又可重新得到CCl4、煤油,进行循环使用。在高一化学实验,铁和硫反应生成硫化亚铁,收集演示实验生成的硫化亚铁,进行制取硫化氢的实验。在学生分组实验中,高一化学实验三配制一定物质的量浓度的溶液中,把容量瓶的规格改为50ml或100ml,配制HCI溶液的浓度改为0.1moI/L或0.2mol/L(不同班级任选一个),配制NaOH溶液的浓度改为0.15mol/L,再分瓶收集备用高二实验中和滴定。高三分组实验用废铁屑制取FeSO4晶体实验,所制得的FeSO4可以用于高二铁及铁的化合物分组实验。总之,在实验室工作中,用绿色化学的思想来指导,合理安排实验顺序,就能够充分利用实验室资源,变废为宝。
三、化学实验教师应配合科任教师在实验教学中渗透绿色化学理念,对中学化学实验进行绿色化设计
前面提到过,绿色化学的目标不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染。对实验室废弃物进行处理之后再排出或回收再利用,这确实是非常符合绿色化学的循环使用,回收再用,再生利用的原则的。但事实上还有两条重要的原则可以作为我们实验教师的工作指导思想,那就是,拒用危害品和减少用量。美国新任化学会会长在就职文章中指出“更安全的化学是化学家在21世纪要学习研究的首要领域”,绿色的实验设计,才是绿色化学的灵魂所在也是创建绿色化学实验室的关键所在。具体地说,我们可以从以下几方面着手:
1 推广使用微型化学实验仪器,节约药品减少污染。
微型化学实验是在实验操作中以尽可能少的试剂获取所需的化学信息的方法,它具有现象明显、效果好、节约成本、减少污染、安全、便携的特点,它不是地常规实验的简单微缩,而是在绿色化学思想下用于预防化学污染的实验新思想,例如在笔者指导学生将试管改为点滴板,即在点滴板的两个井穴内分别滴入2滴K1溶液,再在滴有K1溶液的两穴内分别滴入两滴饱和氯水和溴水,用细玻璃棒搅拌,然后再滴入一滴淀粉溶液,可观察到溶液变蓝,即证明溶液中有碘单质被置换出来。另外也用滤纸或玻璃片来代替试管完成此实验。氯水和溴水用量的减少,大大减轻了氯气和溴蒸气所造成的污染。在演示实验中若将上述微型化的实验和电教手段(如投影仪、多媒体教桌等)相结合,则可以弥补因微型化而造成的现象不明显。
2 降低药品浓度,提高实验效果,减少环境污染。
为教师准备实验是实验教师分内之事,几乎所有的药品都出于实验教师之手。在现行中学化学教材中,有些实验指明了药品浓度,有些实验没有指明了药品浓度。我对许多涉及药品浓度的实验探索和改进。既节约了药品、保证了实验效果,又减少了环境污染。1 指示剂浓度的减少,指示剂酚酞、石蕊等原浓度为0.5%～1.0%,经改进可减少到0.1%～0.25%,也可以相应减少酒精的用量。2 对苯酚性质,苯酚溶液浓度由2%降至0.5%～1.0%,溴水浓度也可降低为橙红(稍浓)。3 对定性检验剂硝酸银浓度改进,配制银氨溶液,硝酸银浓度、氨水浓度可由2%降为1%。一般离子检验,硝酸银浓度0.1%就足够了。4 浓度对化学平衡的影响,硫氰酸钾、三氯化铁溶液的浓度可由0.01mol/L降为0.0005moI/L,0.1mol/L不变。这些改动实验药品的浓度都增强了实验效果。降低实验药品浓度的例子还很多,作为化学实验工作者,应具有绿色化学的思想,并指导日常工作,尽可能地降低实验药品浓度,减少药品的损耗,预防环境污染。
3 改进实验内容或装置,减少污物排放。
实验教师工作职责有一条就是积极开展实验教学研究和教学仪器研究。
化学实验总是伴随有气、液或固体产生生成,这些产物绝大多数是有毒或有害物质。因此在不影响实验结果的前提下改进实验内容及装置,可使有害物质转化为无害的物质,或减少污染产生排放量,如在进行Cu和浓H2SO4反应实验时会产生大气污染物SO2,可将此实验改成在一次性注射器中进行:把铜片先放人注射器中,然后用注射器抽取一定体积浓H2SO4,使铜和浓硫酸在密闭容器中反应,随着S02气体的生成,慢慢移动活塞,使生成的SO2不致泄漏。操作完毕再将残留物连同SO2气体一起注射人碱中,从而有效避免SO2对师生的危害以及对大气污染。同样,在做浓HNO3与S、Fe、cu、c等实验时,也可按此改进方法进行。
再如“比较电解质溶液导电能力的实验”,盐酸和氯化钠溶液通电时,电解产物中存在有害的氯气,如果将盐酸和氯化钠溶液改为稀硫酸和硫酸钠溶液,即可达到比较电解质溶液导电能力强弱的目的,又可避免氯气的污染。
一、关于对绿色化学的理解
“绿色化学”是化学工业非常发达的美国最早提出的名词。绿色化学可以诠释为环境友好化学(Environmentally BenignChemistry),它的核心内涵是反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质,它又可以称为环境无害化学,清洁化学。绿色化学使用化学药品遵循“五R原则”即:①拒用危害品(Reject);②减少用量(Reduce);③循环使用(Recycle);④回收再用(Reuse);⑤再生利用(Regenerate)。
从以上可以看出,绿色化学不同于我们平常所说的环境保护,绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,它是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学是“防”,环境保护是“治”,只有从根本上切断污染源,才能真正做到保护环境。
二、化学实验教师如何在实验室管理过程中渗透化学理念。培养可持续发展的环保意识
1 妥善处理实验废弃物。减少环境污染
化学实验室是培养学生动手能力,探究科学规律的场所。所用化学试剂种类多,排放的污染物成分相当复杂,而大多数中学实验室目前还没达到可直接处理实验室废弃物的能力,废气直接排放,废液、废渣大多随下水道流入江河、水塘,或渗入地下,直接危害环境。作为一名化学实验教师,搞好实验室三废的综合治理,实现化学实验室绿色化,这无疑是我们所处特殊岗位所赋予我们的艰巨任务。
根据教学大纲要求,高中化学实验将近二百个,其中涉及有毒有害物质的实验约占55%,反应物或产物中的质有毒无机物有:Cl2、Br2、H2S、SO2、CO、Ba2 、NO2,以及其它重金属离子,有毒的有机物如CS2、CCI 、茶中苯、苯酚、甲醛、多氯化烃等等。
通过对我市十所完中的实验教师调查发现,配有专职实验教师的学校不过一半,大部分实验教师环保意识不够到位,对实验室废弃物基本不进行处理,对污染基本处于不设防的状态。事实上,作为一名化学工作者,不管是专职还是兼职的,大家对于“污染”“绿色”“环保”都有一定的认识,只是还缺少一种“从我做起”的意识和理念。其实,只要有了想法,妥善处理实验室废弃物,清除污染源,操作起来也并不困难。例如,实验产生的废酸集中回收存放,可用来处理废碱,也可以用石灰乳或碳酸钠等中和后,使其PH值在6.5-8.5之间再排放:含锌、钡、锰等金属离子的废液,可加入碱、碳酸盐或硫化物沉淀,残渣埋于地下:废铬酸液可用浓高锰酸钾氧化后再循环使用。烃及其含氧衍生生的废弃物可用活性炭吸附,或用废纸、木屑吸收后焚烧生成水和二氧化碳除去;醇、醛、胺等污染物可用高锰酸钾氧化处理;酚类、苯胺类废液可加入漂白粉煮一下,使其氧化分解后排放。为防止有些漂白粉煮一下,使其氧化分解后排放。为防止有些处理后的产生二次污染,有条件的学校处理有机污染物还可用生物降解法、氧化和活性污泥法。
2 循环使用有机溶剂,合理安排实验时间,变废为宝
绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学,所以,我们应该应用化学的处理方法,充分利用现有资源及反应产物。这不仅从源头上防止了污染,而且增加了经济效益。在中学化学实验中,萃取实验用的有机溶剂有CCl2、煤油等,如果废弃了,不仅污染了环境,而且会产生新的隐患。如果进行回收、集中、化学处理,它们又可重新使用。对于萃取碘的CCl2、煤油可以用稍浓的NaOH溶液洗液、分液。又可重新得到CCl4、煤油,进行循环使用。在高一化学实验,铁和硫反应生成硫化亚铁,收集演示实验生成的硫化亚铁,进行制取硫化氢的实验。在学生分组实验中,高一化学实验三配制一定物质的量浓度的溶液中,把容量瓶的规格改为50ml或100ml,配制HCI溶液的浓度改为0.1moI/L或0.2mol/L(不同班级任选一个),配制NaOH溶液的浓度改为0.15mol/L,再分瓶收集备用高二实验中和滴定。高三分组实验用废铁屑制取FeSO4晶体实验,所制得的FeSO4可以用于高二铁及铁的化合物分组实验。总之,在实验室工作中,用绿色化学的思想来指导,合理安排实验顺序,就能够充分利用实验室资源,变废为宝。
三、化学实验教师应配合科任教师在实验教学中渗透绿色化学理念,对中学化学实验进行绿色化设计
前面提到过,绿色化学的目标不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染。对实验室废弃物进行处理之后再排出或回收再利用,这确实是非常符合绿色化学的循环使用,回收再用,再生利用的原则的。但事实上还有两条重要的原则可以作为我们实验教师的工作指导思想,那就是,拒用危害品和减少用量。美国新任化学会会长在就职文章中指出“更安全的化学是化学家在21世纪要学习研究的首要领域”,绿色的实验设计,才是绿色化学的灵魂所在也是创建绿色化学实验室的关键所在。具体地说,我们可以从以下几方面着手:
1 推广使用微型化学实验仪器,节约药品减少污染。
微型化学实验是在实验操作中以尽可能少的试剂获取所需的化学信息的方法,它具有现象明显、效果好、节约成本、减少污染、安全、便携的特点,它不是地常规实验的简单微缩,而是在绿色化学思想下用于预防化学污染的实验新思想,例如在笔者指导学生将试管改为点滴板,即在点滴板的两个井穴内分别滴入2滴K1溶液,再在滴有K1溶液的两穴内分别滴入两滴饱和氯水和溴水,用细玻璃棒搅拌,然后再滴入一滴淀粉溶液,可观察到溶液变蓝,即证明溶液中有碘单质被置换出来。另外也用滤纸或玻璃片来代替试管完成此实验。氯水和溴水用量的减少,大大减轻了氯气和溴蒸气所造成的污染。在演示实验中若将上述微型化的实验和电教手段(如投影仪、多媒体教桌等)相结合,则可以弥补因微型化而造成的现象不明显。
2 降低药品浓度,提高实验效果,减少环境污染。
为教师准备实验是实验教师分内之事,几乎所有的药品都出于实验教师之手。在现行中学化学教材中,有些实验指明了药品浓度,有些实验没有指明了药品浓度。我对许多涉及药品浓度的实验探索和改进。既节约了药品、保证了实验效果,又减少了环境污染。1 指示剂浓度的减少,指示剂酚酞、石蕊等原浓度为0.5%～1.0%,经改进可减少到0.1%～0.25%,也可以相应减少酒精的用量。2 对苯酚性质,苯酚溶液浓度由2%降至0.5%～1.0%,溴水浓度也可降低为橙红(稍浓)。3 对定性检验剂硝酸银浓度改进,配制银氨溶液,硝酸银浓度、氨水浓度可由2%降为1%。一般离子检验,硝酸银浓度0.1%就足够了。4 浓度对化学平衡的影响,硫氰酸钾、三氯化铁溶液的浓度可由0.01mol/L降为0.0005moI/L,0.1mol/L不变。这些改动实验药品的浓度都增强了实验效果。降低实验药品浓度的例子还很多,作为化学实验工作者,应具有绿色化学的思想,并指导日常工作,尽可能地降低实验药品浓度,减少药品的损耗,预防环境污染。
3 改进实验内容或装置,减少污物排放。
实验教师工作职责有一条就是积极开展实验教学研究和教学仪器研究。
化学实验总是伴随有气、液或固体产生生成,这些产物绝大多数是有毒或有害物质。因此在不影响实验结果的前提下改进实验内容及装置,可使有害物质转化为无害的物质,或减少污染产生排放量,如在进行Cu和浓H2SO4反应实验时会产生大气污染物SO2,可将此实验改成在一次性注射器中进行:把铜片先放人注射器中,然后用注射器抽取一定体积浓H2SO4,使铜和浓硫酸在密闭容器中反应,随着S02气体的生成,慢慢移动活塞,使生成的SO2不致泄漏。操作完毕再将残留物连同SO2气体一起注射人碱中,从而有效避免SO2对师生的危害以及对大气污染。同样,在做浓HNO3与S、Fe、cu、c等实验时,也可按此改进方法进行。
再如“比较电解质溶液导电能力的实验”,盐酸和氯化钠溶液通电时,电解产物中存在有害的氯气,如果将盐酸和氯化钠溶液改为稀硫酸和硫酸钠溶液,即可达到比较电解质溶液导电能力强弱的目的,又可避免氯气的污染。