如何實現化學實驗室綠色化？

摘要：綠色化學已成為當前化學研究的熱點和前沿，但化學實驗室的環境污染仍未受到人們的足夠重視。化學實驗室的綠色化應該從刪除、改進及微型化等方面入手來實現。

關鍵詞：環境污染    綠色化學    化學實驗室 

引言

當今全球環境污染問題日益嚴重，化學工業的發展是一個重要原因，它在為人們帶了驚訝的同時，也帶來了令人煩惱的化學環境問題，因此，在治理環境污染的進程中，化學工作者對此負有不可推卸的責任。除大型工礦企業污染之外，每天數以萬計的高校、中學有大批學生在做各種各樣的化學實驗，其中許多學校排放的廢物很少處理。雖然每次排放量不算大，但這種“聚沙成塔”的污染成分復雜。累計效應實在不應被忽視。

我們知道化學是一門中心科學。這門科學離不開實驗，實驗是化學理論產生的基礎，化學的規律和成果建立在實驗基礎上，化學實驗也是檢驗化學理論正確與否的唯一標準。

化學實驗室的污染具有如下特點：

1、污染物質濃度大而集中，如無機酸、堿幾乎是每個實驗所必需的，這些東西若不加處理直接排放，會腐蝕下水管道，污染附近土壤。

2、種類較多，不像工廠那樣單一。

3、有機實驗室揮發性、有毒性物質多。

發達國家大學化學系都非常重視三廢處理的問題，一般設置了由教授負責的處理本系三廢的領導班子。處理費用投入也較大，而我國在這方面相對滯后。因此改變傳統的實驗設置和模式是相當必要的。目前，綠色化學已成為當前化學研究的熱點和前沿，而且是21世紀化學發展的重要方向之一。它為人類解決化學工業對環境的污染，實現經濟和社會可持續發展提供了有效的手段。綠色化學要求通過一系列的原理與方法來降低或除去化學產品設計、制造與應用中有害物質的使用與產生，使所設計的化學產品或過程對環境更加友好。換句通俗的話說，就是我們要從源頭上控制污染，設計無污染的化學工藝，而不是等到污染之后再去治理。要實現這一過程，首先要從實驗室開始，才能過渡到工業生產。

我建議從以下幾方面入手：

一、刪除和改進以劇毒物質為主的實驗

我們要大刀闊斧地刪除那些毒性大、危險性大，三廢處理困難的實驗項目，無疑符合綠色化學之要求。如無機實驗中含氰電鍍，As203的性質，N02的性質和制備，C12的氧化性，砷酸鹽的性質等實驗。從北京師范大學等院校無機化學教研室主編的“無機化學實驗”第三版的改進上體現了出來，它刪除了第二版中相關內容。又如在有機化學實驗中，可用“肉桂酸”實驗代替“喹啉”實驗，避開了苯胺、硝基等有毒致癌試劑，可用“溴乙烷”實驗代替“溴苯”實驗，避開了苯、溴等對空氣污染大的試劑，減少對環境的污染，同時也降低了低值易耗品的費用；對于合成硝基酚、雙酚A及酚酞類化合物，由于反應不可能完全，酚類在水中的溶解度較大，這些廢液中所含的酚類都是超標的，可以加入漂白粉煮一下，以使酚類氧化分解后再倒掉，這個方法對于苯胺類化合物也適用。

二、發展微型化學實驗，減少環境污染

微型化學操作技術是以盡可能少的試劑來獲取所需的化學信息的實驗方法。其試劑用量為對應常規實驗數的十分之一至千分之一。開展微型化學實驗有利于培養學生嚴謹的科學態度，增強環境意識。其優越性有如下幾點：

1、微型化學實驗，特別是微型制備方法，并非常規化學實驗的簡單縮小，其中相當一部分是近代科研方法的模擬（在近期大量文獻中，有機合成多是毫摩爾級的）。它將合成與鑒定融為一體，利用紅外、色譜、核磁共振等現代儀器對實驗制得的少量產物進行組成與結構的測試。通過由常量到微型實驗的方法演變，使學生體會到如何利用化學基本原理來重新設計、改造、組合各種儀器裝置，以滿足不同規格的實驗要求。這個靈活應用知識的過程，對活躍學生的思路，激發他們的創造力將起到積極的作用。

另外，微型制備實驗把合成產物的數量控制在不超過后續測試的需用量作為一項原則。這樣，既滿足實驗所需獲取的化學信息的要求，又大幅度地降低原料試劑的用量，減少化學反應對環境的污染，其經濟效益是顯而易見的。同時，試劑量可使反應時間縮小，一些實驗現象更易觀察，有良好的教學效果。

2、采用微型化學實驗對教師進行教學內容方法的改革是一個促進，特別是中學化學實驗室，由于經費緊張，開出的實驗較少，有些學校干脆不開學生實驗，只是教師演示而已。微型化學實驗安全以節省，解除了實驗教師的不少后顧之憂。他們可更放手在采用開放型和探索型的實驗教學方式去因材施教。如對同一實驗項目，可設計幾種不同的原料或幾個不同的用量，由學生選做。改變過去那種實驗內容和實驗要求過于統一的格局，充分地調動學生的學習積極性，使他們在主動探索的氣氛中，做好微型化學實驗。

微型化學實驗的儀器、藥劑、滴瓶小巧便攜，為課堂上邊講邊做提供了方便。有的學校在元素與化合物的教學中，每堂結合講解內容做幾個微型實驗，從而改變過去敘述性內容教學枯燥乏味的情況，收到較好的效果。微型化學實驗還為開展課余的化學科技活動增添了新的內容和手段。

三、采用閉路操作或循環使用等實驗方法

1、實驗室應設酸槽和廢堿槽，一段時間后，將其進行中和達到規定的PH值6—9后再排放。

2、貴重的藥品的廢液也要經化學處理回收后再排放。

3、對一些有毒有機難溶物要經過蒸餾回收處理后再排放。

這些方法能增強學生的環保意識，使他們知道化學試劑的使用原則，明確即使是點滴量的化學藥品，也能發生顯著反應，所以不能隨意排放，污染我們賴以生存的地球。

四、增加設計性、綜合性實驗，提高科技含量

當今時代，科學技術日新月異的發展，促進了各學科之間互相滲透，學科間的界限也將變得越來越模糊。因此如何培養學生綜合應用各化學學科的理論知識和實驗技能來解決實際化學問題的能力，成為一個迫切的課題。

總之，世界需要綠色化，人類文明的重要組成部分——科學實驗首先綠色化，對于推動納米科技的發展，實驗手段和技術改進有極好作用。