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摘要:從“綠色化學(xué)”提出的背景和綠色化學(xué)的概念引申出綠色化學(xué)的理念及指導(dǎo)思想。結(jié)合實(shí)際情況從教材的改革、實(shí)驗(yàn)方案和方式的優(yōu)化及廢液處理幾個(gè)方面對(duì)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化進(jìn)行了初步的探索及實(shí)踐，旨在減少環(huán)境污染，培養(yǎng)學(xué)生的“綠色化學(xué)”思維模式，將綠色化學(xué)的理念應(yīng)用到今后的學(xué)習(xí)工作中。

關(guān)鍵詞:環(huán)境污染;綠色化學(xué);化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

二十世紀(jì)以來(lái)，化學(xué)化工研究有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展。對(duì)人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。但同時(shí)，也給人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境造成了巨大的威脅。面臨大氣污染、臭氧層破壞、氣候變暖、河海污染、淡水資源缺乏、物種減少等嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)［1］，1991年美國(guó)化學(xué)會(huì)提出了綠色化學(xué)的概念。按照美國(guó)《綠色化學(xué)》(GreenChemistry)雜志的定義，綠色化學(xué)是指:在制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)有效利用(最好可再生)原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險(xiǎn)的試劑和溶劑。而今天的綠色化學(xué)是指能夠保護(hù)環(huán)境的化學(xué)技術(shù)，又稱(chēng)“環(huán)境無(wú)害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”［2］，它涉及有機(jī)合成、催化、生物化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科，內(nèi)容廣泛。綠色化學(xué)打破傳統(tǒng)“先污染、后治理”的理念，在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，使得過(guò)程和終端都接近零排放或零污染。綠色化學(xué)以實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性為主要途徑，即在獲取新物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程中充分利用每個(gè)原料原子，從而實(shí)現(xiàn)“零排放”，因此可以充分利用資源，又不產(chǎn)生污染。文章根據(jù)筆者所在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)際教學(xué)情況，結(jié)合綠色化學(xué)的理念，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的探索和改革。

1教材的綠色化

實(shí)驗(yàn)教材是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的主要載體，根據(jù)綠色化學(xué)的要求和理念去改編實(shí)驗(yàn)教材。在符合教學(xué)大綱要求和保證學(xué)生掌握操作技能的同時(shí)，用無(wú)毒無(wú)害化學(xué)實(shí)驗(yàn)取代那些毒性大、污染嚴(yán)重、“三廢”處理困難的實(shí)驗(yàn)。

2實(shí)驗(yàn)方案綠色化

利用化學(xué)技術(shù)和方法，研究、設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和步驟，提高試劑利用率，減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有害物、污染物的產(chǎn)生。例如設(shè)計(jì)串聯(lián)實(shí)驗(yàn)。打破學(xué)科間、實(shí)驗(yàn)間的界限，將幾個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)合理安排次序，使前面實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為后面實(shí)驗(yàn)的原料。這樣提高了試劑的利用率，降低了實(shí)驗(yàn)成本，減少了污染。另一方面，學(xué)生在了解各實(shí)驗(yàn)之間相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上，對(duì)幾個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)也有了全局觀與綜合技能的訓(xùn)練，提高了學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ囵B(yǎng)了學(xué)生的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。采用綠色化的原料，選取無(wú)毒無(wú)害的化學(xué)試劑，在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中選取綠色化的催化劑和溶劑，從源頭杜絕毒害和污染。例如物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定，選擇綠色的“過(guò)氧化氫”作為化學(xué)試劑，進(jìn)行測(cè)定過(guò)氧化氫催化分解的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)κ，進(jìn)而得到κ與反應(yīng)物濃度的關(guān)系，這樣整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)現(xiàn)了零污染［3］。

3實(shí)驗(yàn)的微型化

在保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果的前提下，盡可能少的使用化學(xué)試劑。一些性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，總體降低各反應(yīng)環(huán)節(jié)試劑的用量和濃度，實(shí)驗(yàn)容器也要盡可能的微小化。這樣既降低了化學(xué)反應(yīng)的成本，也減少了廢液廢固的產(chǎn)生，節(jié)約教學(xué)資源，降低污染。

4重視廢液處理

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，將廢液處理安排一定的課時(shí)。將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液及時(shí)處理，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。常用的廢液處理方法有［4］(1)酸堿中和法，用于處理酸含量小于3～5%，堿含量小于1～3%的酸性廢液與堿性廢液;(2)對(duì)于含汞、鋅、鉛、銅、錳等重金屬離子的廢液，在堿性條件(pH=8～10)下，加入硫化鈉生成硫化物沉淀，靜置分離后，將溶液調(diào)節(jié)pH為6～8后排放;(3)Cr(Ⅵ)對(duì)人體和環(huán)境有嚴(yán)重的危害，含Cr(Ⅵ)廢液需在酸性條件下使用FeS04還原成Cr(Ⅲ)，然后加入堿液，使其生成Cr(OH)3沉淀物，靜置分離后，調(diào)節(jié)溶液pH為6～8后排放;(4)含銀化合物廢液的排放對(duì)魚(yú)類(lèi)等水生生物危害很大，通常采用硫化物沉淀和鋁還原法處理;(5)對(duì)于含有H2S、NO2等廢氣的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)增加吸收裝置，H2S可通入硫酸銅溶液中，Cl2、NO2、SO2可用堿吸收。對(duì)于上述處理過(guò)程中產(chǎn)生的少量廢渣，可以找一個(gè)遠(yuǎn)離水源的地方掩埋于地下。

5高毒、高危化學(xué)實(shí)驗(yàn)的處理

對(duì)于一些易燃、易爆、危險(xiǎn)、毒性高、污染重的實(shí)驗(yàn)，可以通過(guò)多媒體演示或仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直觀地了解反應(yīng)過(guò)程、看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。避免了實(shí)際操作的危險(xiǎn)和污染，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的有效手段。

6結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)類(lèi)高校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，擔(dān)負(fù)著農(nóng)、林、理工科類(lèi)本科生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要依據(jù)“綠色化學(xué)”的指導(dǎo)思想不斷地研究和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，更有責(zé)任把綠色化學(xué)的理念帶到課堂上，引導(dǎo)學(xué)生用綠色化學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題，幫助學(xué)生建立起綠色化學(xué)思維模式，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，將綠色化學(xué)的可持續(xù)發(fā)展理念運(yùn)用到今后的學(xué)習(xí)、工作中。

參考文獻(xiàn)

［1］朱清時(shí)．綠色化學(xué)和新的產(chǎn)業(yè)革命［J］．現(xiàn)代化工，1998(1):4-6．

［2］朱文祥．綠色化學(xué)和綠色化學(xué)教育［J］．化學(xué)教育，2001(1):1-4．

［3］李軍，許俊強(qiáng)，郭芳．基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)與實(shí)踐［J］．重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，27(8):58-61．

［4］胡世代．無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化重要舉措［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23(7)：50-55．

作者:梁敏 屠小菊 喻鵬 武芳芳 單位:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)