高職化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)探討

【摘 要】以廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，針對(duì)工業(yè)分析與檢驗(yàn)、應(yīng)用化工專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所產(chǎn)生的污染問題進(jìn)行了分析，并從提高環(huán)保意識(shí)、精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)安排、開發(fā)仿真實(shí)驗(yàn)、微型實(shí)驗(yàn)、減少“三廢”排放等方面，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化教學(xué) 環(huán)境保護(hù)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）09C-0152-02

化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在改造自然、創(chuàng)造人類物質(zhì)文明和財(cái)富、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的過程中作出了重大貢獻(xiàn)，但同時(shí)也產(chǎn)生了大量的化學(xué)污染物質(zhì)。幾乎每個(gè)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室都已形成了一個(gè)小型的環(huán)境污染源，每天都有一些廢氣、廢液、廢渣未經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中，破壞了人類賴以生存的大自然環(huán)境。隨著社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步，人們深刻認(rèn)識(shí)到社會(huì)發(fā)展不能以污染環(huán)境、破壞生態(tài)平衡為代價(jià)。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)造成污染原因分析

（一）實(shí)驗(yàn)源頭上的原因

實(shí)驗(yàn)所采用的教材在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與教學(xué)過程的安排上不合理，這是造成實(shí)驗(yàn)污染的主要源頭。目前，廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)分析與檢驗(yàn)、應(yīng)用化工專業(yè)的學(xué)生所使用的教材在內(nèi)容的編排上往往只考慮了各個(gè)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立性，忽視了實(shí)驗(yàn)的相關(guān)性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)試劑使用量大，污染物排放量也相應(yīng)增大。另外教材內(nèi)容在編寫上缺乏環(huán)保意識(shí)，往往只注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉襟E、結(jié)果等內(nèi)容的掌握，忽視了化學(xué)試劑可能帶來的環(huán)境污染以及如何避免的問題。

（二）實(shí)驗(yàn)過程中的原因

由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)方面的原因，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備陳舊，未能及時(shí)購(gòu)買微型化學(xué)儀器開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)藥品在種類和數(shù)量的設(shè)計(jì)上也存在不合理性。另外，指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)要求不熟悉，實(shí)驗(yàn)過程中沒有按照實(shí)驗(yàn)實(shí)際所需計(jì)量來配制標(biāo)準(zhǔn)溶液以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的不規(guī)范、不科學(xué)操作等，加大了試劑的浪費(fèi)，從而增大了實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染。

（三）實(shí)驗(yàn)處理的原因

對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的一些可以重復(fù)利用的試劑，未能及時(shí)回收加以充分利用。對(duì)于一些不能回收重復(fù)利用的試劑，沒有嚴(yán)格按照國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束和每學(xué)期末，都有大量的實(shí)驗(yàn)廢棄物和過期的試劑未經(jīng)處理直接排入下水道，這是造成污染的最主要原因。

（四）實(shí)驗(yàn)監(jiān)管的原因

對(duì)試劑的使用和廢棄物的處理缺乏嚴(yán)格的管理制度。試劑溶液的配制原則上應(yīng)要多少配多少，但是在實(shí)際操作中，部分學(xué)生不按實(shí)驗(yàn)要求配制溶液，要么配錯(cuò)，要么所配制的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所需要量，這樣大大增加了實(shí)驗(yàn)試劑的浪費(fèi)。另外，實(shí)驗(yàn)室亂倒廢液，亂丟雜物等現(xiàn)象非常嚴(yán)重。學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，廢液沒有得到及時(shí)回收，部分學(xué)生直接將廢液傾倒在自來水水池中，導(dǎo)致試劑污染嚴(yán)重。對(duì)學(xué)生的以上行為缺乏相應(yīng)的監(jiān)督和處罰制度。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)思路探討

（一）增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，貫徹綠色化學(xué)觀

增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和責(zé)任意識(shí)，首先應(yīng)從教師開始。教師在教學(xué)過程中起主導(dǎo)作用，教學(xué)過程中要認(rèn)真貫徹和執(zhí)行綠色化學(xué)觀。教師在向?qū)W生講授化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的同時(shí)，還要講授實(shí)驗(yàn)所用試劑及其產(chǎn)物的毒性，排放后可能對(duì)環(huán)境造成的危害以及處理有毒有害物質(zhì)的原理和方法。讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)化學(xué)不僅要掌握有關(guān)的化學(xué)原理、實(shí)驗(yàn)技能，還要學(xué)會(huì)運(yùn)用化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)技能來保護(hù)環(huán)境、治理污染。

（二）精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使用綠色化學(xué)試劑

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)于每一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開設(shè)所需的試劑及試劑的使用是否對(duì)環(huán)境造成污染及污染程度等應(yīng)了如指掌。只有這樣，教師才能有針對(duì)性的開設(shè)一些零污染或少污染的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，減少對(duì)環(huán)境的污染。

如在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用“肉桂酸”實(shí)驗(yàn)代替“喹啉”實(shí)驗(yàn)，可以避開苯胺、硝基苯等有毒致癌試劑的使用；用“溴乙烷”實(shí)驗(yàn)代替“溴苯”實(shí)驗(yàn)，可以避開苯、溴、吡啶等有毒、對(duì)空氣污染大的試劑的使用。

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)安排，設(shè)計(jì)串聯(lián)實(shí)驗(yàn)

教師在精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還要注重實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化安排。把所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成串聯(lián)實(shí)驗(yàn)，使上一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料。這樣不僅可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約實(shí)驗(yàn)開支，還能減少化學(xué)試劑對(duì)環(huán)境的污染。如分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)：①NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定可以與甲醛法測(cè)定銨鹽中N含量、食醋中總酸度的測(cè)定相組合；②HC1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定可以與混合堿的分析（雙指示劑法）相組合；③EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定可以與復(fù)方氫氧化鋁片（胃舒平）中Al和Mg含量的測(cè)定以及自來水總硬度的測(cè)定相組合；④KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定可以與高錳酸鉀法測(cè)定H2O2的含量相組合；⑤ Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定可以與銅合金中銅含量的測(cè)定相組合。⑥I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定可以與維生素C含量的測(cè)定（直接碘量法）相組合。對(duì)于無機(jī)化工實(shí)驗(yàn)：二氧化碳分子量的測(cè)定可以與過氧化鈣的制備相結(jié)合，硫酸亞鐵銨的制備可以與三草酸合鐵（III）酸鉀的制備相結(jié)合。

（四）運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行輔助教學(xué)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)可以利用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)來完成。仿真實(shí)驗(yàn)不僅可以模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其操作過程，而且通過文字、聲音、動(dòng)畫等手段，讓學(xué)生對(duì)所做的實(shí)驗(yàn)有種身臨其境的感覺。例如有機(jī)化學(xué)中合成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程所用試劑大都是有機(jī)有毒試劑，若能讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上通過仿真實(shí)驗(yàn)來完成，這樣可以大大減少有機(jī)污染物的排放。對(duì)于綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，可以先讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上預(yù)習(xí)，再到實(shí)驗(yàn)室中去做，這樣可以有效地提高實(shí)驗(yàn)的成功率，降低實(shí)驗(yàn)事故發(fā)生率，減少試劑的浪費(fèi)和污染的排放。

（五）化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)注重儀器的微型化和試劑的微量化，實(shí)驗(yàn)的試劑用量為常規(guī)用量的1/1000～1/10，用量比對(duì)應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)約90%左右，時(shí)間縮短1/3左右，是實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)重要途徑。目前，廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開設(shè)中，所采用的儀器還是常規(guī)儀器，如分析化學(xué)所用到的滴定管都是50mL的，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用圓底燒瓶大多數(shù)都是500mL或250mL的。這樣導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中化學(xué)試劑和溶液用量大，三廢排放量也大。因此，化學(xué)教學(xué)要繼續(xù)深化改革，加大對(duì)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入，購(gòu)買成套的微型儀器，促進(jìn)微型實(shí)驗(yàn)的順利開展。

（六）加強(qiáng)廢棄物重復(fù)利用，妥善處理實(shí)驗(yàn)“三廢”

加強(qiáng)廢棄物的回收及重復(fù)利用，不僅可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，而且可以減少環(huán)境污染。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的可以重復(fù)利用的試劑，都要最大程度的提高其使用率。教師及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)試劑溶液的配制過程中，要及時(shí)貼上標(biāo)簽，注明溶液的濃度和配制日期，為剩余溶液的重復(fù)利用做好準(zhǔn)備。有些試劑如HC1、NaOH等，若是低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，可以回收用來配制高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液；若是高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，也可以經(jīng)稀釋后當(dāng)?shù)蜐舛鹊臉?biāo)準(zhǔn)溶液使用。有些試劑如KMnO4還可以當(dāng)定性試劑使用，用于有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)中。有些試劑進(jìn)行相應(yīng)處理后可以再度利用。如氯化物中Cl-含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)廢液經(jīng)過一系列的處理后又可以得到AgNO3溶液，可供下次實(shí)驗(yàn)使用。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的一些不能回收重復(fù)利用的試劑，都應(yīng)按照國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。凡是實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生有毒、有害及腐蝕性氣體的實(shí)驗(yàn)都應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，并采取中和、吸收等方法對(duì)尾氣進(jìn)行相應(yīng)處理。如CO2、SO2、H2S等酸性氣體可用水進(jìn)行吸收處理，Cl2、Br2蒸氣等有害氣體，可將其導(dǎo)入NaOH溶液進(jìn)行吸收處理。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的各種廢液、廢渣等污染物，應(yīng)進(jìn)行分類收集后統(tǒng)一處理。如：①稀酸、稀堿廢液。可進(jìn)行相互中和處理；②含Cr6+廢液。酸性條件下用FeSO4將其還原為Cr3+后加入堿液使其生成氫氧化物沉淀處理；③含Ag+、As3+廢液。可采用Na2S沉淀處理；④含Cd2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子的廢液，可在堿性條件下使其生成氫氧化物沉淀處理；⑤含有苯胺、酚類的廢液。可在廢液中加入H2O2使其分解。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所帶來的污染問題已越來越受到人們的關(guān)注。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師和學(xué)生應(yīng)提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)，認(rèn)真貫徹并執(zhí)行綠色化學(xué)理念，加大化學(xué)試劑的合理使用率，減少實(shí)驗(yàn)廢棄物的任意排放，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)綠色化。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李軍，許俊強(qiáng)，王敏. 環(huán)境友好型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013（12）

【作者簡(jiǎn)介】易靈紅（1983- ），女，湖南婁底人，碩士研究生，廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：化學(xué)教學(xué)。

（責(zé)編 丁 夢(mèng)）