有機化學實驗室經濟化與綠色化建設的探索

馬詠梅

(渭南師范學院化學與生命科學學院，陜西渭南714000)

有機化學實驗室經濟化與綠色化建設的探索

馬詠梅

(渭南師范學院化學與生命科學學院，陜西渭南714000)

有機化學實驗是有機化學教學中必不可少的組成部分，而由于近幾年該課程人數的增多，實驗規模也隨之擴大，每次實驗需要消耗大量試劑和使用大量實驗儀器，同時也有大量的污染物排放.為了節約資源、減少環境污染，從有機化學實驗改革、實驗產物的回收、與周邊企業聯合、實驗室的管理等方面探索了有機化學實驗室的經濟化與綠色化建設.

有機化學實驗室;經濟化;綠色化

有機化學實驗是有機化學教學中必不可少的組成部分，它是檢驗學生對有機化學的理解、掌握程度的主要途徑，也是培養學生操作技能、創新能力的重要方式.而有機化學實驗室是學生展示實驗技能，理論結合實踐的重要基地.它的建設方向直接影響著學生能力的培養、實驗室的發展，甚至決定了高校教學水平的高低.根據可持續發展觀，我們從經濟化與綠色化角度出發探索了有機化學實驗室的建設思路.

1 有機化學實驗室經濟化與綠色化建設的必要性

隨著高校近幾年招生人數的不斷增加，有機化學實驗課程的人數、實驗規模也隨之擴大.每次實驗需要消耗大量試劑，使用大量實驗儀器，同時也有大量的污染物排放.這就給實驗室的管理和建設提出了巨大的挑戰.為了節約實驗經費，解決實驗給實驗室帶來的環境問題，在保障完成教學任務和教學質量的前提下，我們須探索有機化學實驗室的經濟化和綠色化建設.

2 有機化學實驗室經濟化與綠色化建設的探索

2.1 有機化學實驗的改革

長期以來，有機化學實驗大多以常量實驗為主［1］，一方面，實驗中需要的試劑大多有一定的毒性，而且易揮發，由此產生的有毒、有害物質的排放和環境污染問題日趨嚴重.另一方面，有機化學實驗需要的試劑和各類標準磨口玻璃儀器等易耗品的品種多，價格昂貴.使有限的實驗教學經費入不敷出.因此，為了提高資金運作效益，提高實驗室的建設水平，更好地服務于師生，為省級實驗教學示范中心建設做貢獻，我們對一些有機化學實驗做了如下改革.

首先，實行常規實驗小量—半微量化，小量—半微量化實驗的藥品和試劑用量一般只有常量的1/5到1/10［2－3］.在蒸餾、分餾的操作實驗、甲基橙的制備、咖啡因的提取中我們嘗試實驗的改革.例如在丙酮與水的分餾實驗中，我們使丙酮的用量從15mL減少到10mL，最終并沒有影響實驗現象和實驗結果.還大大地節約了化學試劑和藥品，縮短了實驗時間，降低了有害物質的排放，改善了實驗室的環境.與此同時，不僅使學生學會了在實驗過程中保護自身的健康安全，增強了學生以小量規模進行實驗的能力，還保護了環境免受污染，培養了學生認真細致的科學態度和社會責任感［4］.所以改革有機化學實驗順應了教學改革的潮流，也是實驗室經濟化和綠色化建設的主要措施.為有機化學實驗室的經濟化和綠色化建設指明了方向.

其次，還可把有機化學實驗的基礎操作、性質、制備這三部分實驗內容按照實驗教學的特點進行優化組合，以制備實驗為主干線，將教學大綱中要求的基本操作實驗、性質實驗盡量分散到每次制備實驗中［5］.例如，1－溴丁烷的制備實驗，以合成正丁基溴為目標，同時在實驗過程中訓練學生回餾、蒸餾、萃取、干燥、洗滌、有害氣體的吸收、折光率的測定等基本操作技術，最后利用得到的產品1－溴丁烷進行鹵代烴的性質驗證實驗.從而減少了開展實驗的次數，節省了實驗的原材料，使多次實驗過程造成的污染降為一次污染.這樣鍛煉了學生的綜合實驗能力，培養了學生實事求是、一絲不茍的科研精神，提高了教學質量，使學生更系統地掌握了所學的知識，同時也符合經濟化與綠色化的理念.

此外，對于污染較嚴重、毒性較大、時間較長的實驗和一些性質實驗，可以通過錄像、多媒體等形式將實驗過程展示給學生［6］.比如醇、酚、醛、酮、芳烴、糖、羧酸的性質實驗，所用試劑種類繁多、總用量較大、實驗時間較長、操作難度低，實驗污染相對較嚴重，試劑回收后處理困難.但這些實驗又是加深學生對理論知識的掌握，提高其對化合物的鑒別能力必不可少的.我們可以試著在學生中找一些基本功扎實、操作技巧熟練的學生組成一個小組將這些實驗做為演示實驗拍攝下來.演示過程中出現的問題，教師及時糾正并予以講解，現象不明顯的重新做并分析原因，讓學生說出為什么會這樣.做到實驗原理講解清楚，操作過程規范，實驗現象明顯.可使觀看錄像的學生仿佛身臨其境，既能學到實驗原理、掌握操作過程，又能加深對性質實驗的認識.目前，互聯網上模擬性質實驗及性質實驗演示錄像等資源較多，對其加以合理利用，既可以激發學生的興趣，又可以發揮學生的想象力，也能起到減少試劑使用和實驗室污染的作用.

2.2 實驗產物的回收利用

循環使用實驗產物是為實驗室節約資源和增強環保的重要途徑.我校每年做有機化學實驗的學生有化學、化教、應化、精細化工、材料、高分子、生物等7個專業800多人，實驗過程中產生的廢物和實驗產物，可以想象何其多，我們可通過對產物的回收再利用使其變廢為寶.比如操作實驗蒸餾的產物乙醇可以作為其他制備實驗的原料.制備實驗乙醚的制備，可以收集制備出的乙醚用來做萃取、干燥等操作實驗的練習.生物堿的提取中產生的大量乙醇可以重復使用，實驗過程中每次需用80—100mL 95%乙醇，按回收80mL計算，可節約實驗經費896.00(80mL×800次×7元/500mL)元.甲基橙的制備制出的甲基橙可以作為酸堿滴定的指示劑或者配成溶液后作為薄層色譜分析的點樣溶液，此實驗按產量2.5g計算，收集所有產品產生的經濟效益是960.00(2.5g×800次×12元/25g)元.從而培養學生的資源經濟意識、環境保護意識和循環經濟可持續發展的觀念.

2.3 與周邊企業的聯合

在開設設計性、綜合性實驗時，我們可以與周邊的企業聯合，把農用化學品、食品添加劑、醫用藥品阿司匹林等的合成技術、性質的檢測等引進我們的實驗室［1］.合成出的產品我們可以拿到儀器分析實驗室進行綜合分析.整個過程培養了學生的創新思維，激發了學生的實驗熱情，提供了學生就業的機會，節省了實驗成本，減少了重復實驗帶來的污染.為實驗室的經濟化和綠色化建設作出了貢獻.

2.4 有機化學實驗室的管理

在建設經濟化和綠色化的有機化學實驗室過程中，實驗室的管理模式直接影響著實驗的教學質量和實驗室的發展，影響著實驗室的建設能否適應高等教育水平的快速發展.為此，我們提出了“六字方針”管理有機化學實驗室，即嚴格、規范、高效.

(1)嚴格的規章制度.學院制定了關于實驗室安全、儀器損壞、三廢處理、學生實驗等方面的制度.學生在實驗過程中應遵守紀律，仔細認真，組次分明，愛護公用儀器，節約用水、電和化學藥品.如遇危險，熟悉相應的急救措施，促成了學生防水、防火、防電、防爆、防毒等相關安全意識的養成，減少了因安全事故造成的損失.

(2)規范的實驗操作和實驗室污物排放管理.要求學生做實驗前認真預習，書寫預習報告，做到實驗過程中了解實驗目的，熟悉實驗內容，熟練實驗操作，步驟規范，嚴于律己.例如環己烯的制備實驗，涉及的操作步驟多，有蒸餾、分餾、萃取、干燥，用時比較長.如果學生不認真，急于求成，組裝儀器不按照由下往上、從左到右的原則;往圓底燒瓶中加入環己醇和濃硫酸后，忘記振蕩使之充分混合，造成局部碳化;安裝儀器時忘記把接收器置于冰水浴中，造成產物揮發，產量減少;當出現上述情況時，學生往往不加思考，把反應液倒掉重新做，既浪費試劑又浪費時間，還污染環境.通過教師的嚴格要求與檢查后，情況大有改觀，避免了重復操作實驗，降低了實驗藥品和實驗儀器尤其玻璃儀器的損耗.并有助于學生養成良好的實驗習慣和嚴謹的科學態度.

在污物排放方面，嚴格遵守《三廢處理規定》.有機化學實驗中產生的廢氣可通過通風設備排出，也可根據其化學性質進行吸收.產生的廢液，根據種類進行不同的處理.例如廢酸、廢堿，將其中和后再排放;三氯甲烷、四氯化碳等廢液加酸，乙醚、石油醚、乙酸乙酯等廢液加入高錳酸鉀中和后加水稀釋倒入廢液瓶中;互不作用的廢液混合后，調節廢液pH值3—4，加入鐵粉，攪拌，用堿調pH值等于9左右，繼續攪拌10分鐘，靜止后液體排放，固體按廢渣處理［7］.廢渣按照規定儲存在相關容器中，等學生實驗結束后做統一處理.杜絕了學生隨意排放三廢，樹立了師生的“綠色化”意識，保護了實驗室的環境.

(3)提高實驗室的管理效率.有機化學實驗室試劑種類多，要求做到分門別類，擺放有序.磨口玻璃儀器品種多、用量大，磨口處易粘連，力求做到輕拿輕放，及時檢查.學生做實驗時按簽名領取儀器，做完實驗歸還儀器，檢查每一件儀器是否有破損、是否拆開，避免磨口處打不開.工作量大，任務重.需要實驗教師、實驗員、學生有機地配合，使學生擁有主人翁的精神，使用試劑后歸回原位，用完儀器后認真清理，切實珍惜實驗員的勞動成果，為提高實驗室的管理效率盡微薄之力.

為了提高實驗室管理水平，學院領導多次組織實驗室管理人員、實驗教師到西北大學、陜西師范大學等國家級實驗教學示范中心參觀學習交流，開闊了視野，增強了信心［8］，調動了管理人員的積極性，提高了工作效率.為了創建自己的特色，樹立自己的品牌，我們還應該組建實驗室網絡管理平臺.實驗室管理人員可以通過網絡手段了解其它實驗室的情況以達到資源共享.此外，還能做到賬目清晰、管理有序，及時了解實驗藥品和儀器的使用，提高實驗儀器的使用率和實驗室運轉機制，避免一些易揮發試劑的閑置而造成的浪費和對實驗室環境的污染.

3 結語

經濟化與綠色化相輔相成，經濟化是前提，綠色化是目標，建設經濟化與綠色化的有機化學實驗室任重而道遠.為了消除實驗室中的不和諧因素，實現人、經濟、環境的有機協調和可持續發展，我們還需做更進一步的努力.

［1］李永紅，沈玲，侯金松，等.有機化學實驗“節約化和綠色化”的探索與思考［J］.淮南師范學院學報，2009，(5):50－51.

［2］李春香，孟憲偉.半微量化學分析實驗的研究與實踐［J］.藥學教育，2003，(4):48－49.

［3］白林，陳明凱.綠色化學實驗［J］.化學教育，2002，(7－8):51－53.

［4］王海滔，呂廣輝，余振強，等.小量、半微量化改進有機化學實驗的研究［J］.上海化工，2009，(12):19－21.

［5］張葵花.加強有機化學實驗中環保意識的探討［J］.泉州師范學院學報，2001，(4):99－102.

［6］安琳.有機化學實驗“綠色化”教改模式的初步探索［J］.西北醫學教育，2007，(2):294－295.

［7］顏運濤.淺析化學實驗室的污染與防治［J］.中國高新技術企業，2009，(8):120－121.

［8］焦更生，黨民團，劉秉智.化學實驗教學示范中建設的實踐與研究［J］.渭南師范學院學報，2011，(4):60－62.

【責任編輯 曹 靜】

Research on Constructing the Economic and Unpolluted Organic Chemistry Laboratory

MA Yong-mei
(School of Chemistry and Life Sciences，Weinan Normal University，Weinan 714000，China)

The paper explains that it is necessary to construct the economic and unpolluted organic chemistry laboratory，according to the problem in the organic chemistry lab.For students increasing，experimental scale enlarged，and a large number of using reagents and laboratory instruments，some measures are taken，such as reforming organic chemistry experiments，recycling experiment production，joining the enterprises and managing the lab，in order to reduce the resources and the environmental pollution in laboratory.

organic chemistry laboratory;economic;unpolluted

book=58,ebook=44

O62-3

A

1009—5128(2012)06—0058—03

2011—07—11

渭南師范學院科研計劃項目(07YKZ030)

馬詠梅(1979—)，女，山西臨汾人，渭南師范學院化學與生命科學學院講師，西北工業大學在讀博士.研究方向:化學反應動力學.