元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)三廢處理教學(xué)改革的探討與實(shí)踐

【摘要】鑒于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室每年要產(chǎn)生大量危險(xiǎn)廢物，對(duì)學(xué)校及周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害，該文結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，就元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的三廢處理方法進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】元素化學(xué) 三廢處理 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）01-0042-01

化學(xué)是一門中心科學(xué)，是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。[1] 所以，在教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是一種必不可少的教學(xué)手段。在這些學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，幾乎每次都會(huì)產(chǎn)生較多的廢氣、廢液和廢渣。近幾年，隨著我校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，化學(xué)實(shí)驗(yàn)消耗也不斷增加。在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中排放的廢氣、廢液、廢渣，即“三廢”也相應(yīng)增多，這些產(chǎn)物中很多都屬于劇毒的“三致”（致突變、致畸形、致癌）污染物，它們散發(fā)到空氣中、水中、土壤中都會(huì)造成嚴(yán)重地環(huán)境污染。[2] 有的雖然無毒害，但無休止的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的危害。而且，在21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展階段，為了保護(hù)環(huán)境，我們也要提純綠色化。[3，4] 那我們?cè)撊绾翁幚韺?shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的“三廢”呢？這將是當(dāng)前我們化學(xué)工作者面臨的一個(gè)重要課題。

1.實(shí)驗(yàn)室三廢排放存在的現(xiàn)狀

我院化學(xué)專業(yè)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的元素部分開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括： P區(qū)非金屬元素、主族金屬、ds區(qū)金屬、第一過渡系元素、常見非金屬陰離子的分離與鑒定、常見陽離子的分離與鑒定、四氧化三鉛組成的測定、堿式碳酸銅的制備，等等。這些實(shí)驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生各種各樣的有毒廢棄物，尤其是副族元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn)部分，會(huì)產(chǎn)生各種含銅、銀、鋅、鎘、汞、鉛、鈦、釩、鈷、鎳等的有毒物質(zhì)。而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)我校的實(shí)驗(yàn)條件，這些廢棄物沒有經(jīng)過任何處理就直接排向下水道，流到實(shí)驗(yàn)樓下的廢液池中，也沒有采取好的措施對(duì)廢液池中的廢液進(jìn)行的集中處理，這給環(huán)境造成了及其嚴(yán)重地污染，而且長期儲(chǔ)存的混合廢液也存在非常嚴(yán)重地安全隱患。雖然近幾年我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也在改革，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也在向綠色化方向發(fā)展，但是在實(shí)驗(yàn)三廢處理方面做得還不夠，還有待狠狠的加強(qiáng)改革，采取有效措施來對(duì)實(shí)驗(yàn)廢棄物進(jìn)行處理和回收利用。所以，作為化學(xué)工作者應(yīng)采用科學(xué)手段妥善處理實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的各種廢棄物，使環(huán)境少受污染，從而達(dá)到做好的環(huán)境效應(yīng)。

2.元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)三廢處理方法

針對(duì)我校目前存在的問題，本課題組采用探究式方法，以研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，結(jié)合開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)P區(qū)非金屬元素、主族金屬、ds區(qū)金屬、第一過渡系元素、常見非金屬陰離子的分離與鑒定、常見陽離子的分離與鑒定、四氧化三鉛組成的測定、堿式碳酸銅的制備，等元素部分實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的三廢進(jìn)行分類處理并回收利用。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 學(xué)生分組

將2014級(jí)化學(xué)專業(yè)學(xué)生分成若干小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)實(shí)驗(yàn)的三廢處理。每個(gè)小組設(shè)定一個(gè)小組長，負(fù)責(zé)組織本小組成員對(duì)其負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析討論，分析可能產(chǎn)生的具體三廢物質(zhì)，然后根據(jù)具體的三廢物質(zhì)，設(shè)計(jì)出合理的處理方案，交予老師審核通過，最后分派小組成員任務(wù)，對(duì)三廢進(jìn)行具體處理并回收利用，以致達(dá)到合理的排放標(biāo)準(zhǔn)，減少環(huán)境污染。

2.2 廢棄物分類處理

2.2.1廢氣的處理

實(shí)驗(yàn)室廢氣的特點(diǎn)，一是少，二是多變。廢氣處理應(yīng)滿足兩點(diǎn)要求：一是控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境的有害氣體不超過規(guī)定的空氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度；二是排出氣體不超過居民大氣中有害物最高容許濃度。[3] 為此，實(shí)驗(yàn)室排出的少量有害氣體，可在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，讓尾氣直接排空。廢氣量較多或毒性大的廢氣，一般要通過化學(xué)處理后再放空。例如，CO2，NO2，SO2，Cl2，H2S，HF等廢氣應(yīng)先用堿液吸收；NH3用酸吸收；CO可先點(diǎn)燃轉(zhuǎn)變成CO2等。

2.2.2 廢液的處理

元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用的試劑種類繁多，組成復(fù)雜，且大多含有害、有毒成分，有的還含有劇毒物質(zhì)、致癌物質(zhì)等。具體是含酸廢液含堿廢液、含鉻化合物廢液、含銀化合物廢液、含汞化合物廢液、含砷化合物廢液、含氰化合物廢液、重金屬化合物廢液、含鹵素化合物廢液。對(duì)于酸堿廢液的處理方法是將實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的廢酸集中回收存放，或用來處理廢堿或稀釋后清洗公廁，做到以廢治廢，或?qū)U酸液先用耐酸塑料網(wǎng)紗或玻璃纖維過濾，濾液加堿中和，調(diào)pH至6～8后就可以排出，少量廢渣可埋于地下。其他的重金屬或貴金屬化合物廢液，將采用化學(xué)方法，把這些金屬進(jìn)行轉(zhuǎn)化回收利用，或者轉(zhuǎn)化成沉淀物，使廢液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3廢渣的處理

廢渣可以采用掩埋法。有毒的廢渣必須先進(jìn)行化學(xué)處理后深埋在遠(yuǎn)離居民區(qū)的指定地點(diǎn)，而且掩埋場應(yīng)遠(yuǎn)離水源，場地底土不透水、不能穿入地下水層。無毒的廢渣可直接掩埋，掩埋地點(diǎn)應(yīng)有記錄。還有，對(duì)不能自然降解的有毒廢物，集中到焚化爐焚燒處理。對(duì)于放射性固體廢物，先集中在專用的廢物桶內(nèi)，再根據(jù)具體情況采用放置、焚化等方法處理。

3.元素實(shí)驗(yàn)三廢處理教學(xué)改革的主要特色

3.1 減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化

以前的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察到了有關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮螅瑫?huì)把制得的產(chǎn)物直接倒掉或排放。現(xiàn)對(duì)三廢進(jìn)行處理，在教學(xué)中遵循綠色化學(xué)的理念，將每次實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物和廢棄物回收利用，不僅節(jié)約藥品，又減少或避免了有害物進(jìn)入環(huán)境造成污染。只有當(dāng)人們普遍樹立起環(huán)境意識(shí)時(shí)，才能形成社會(huì)力量，來共同保護(hù)人類自身的生活環(huán)境。

3.2與開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相結(jié)合，培養(yǎng)應(yīng)用型人才

實(shí)施三廢處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是讓學(xué)生在掌握有關(guān)知識(shí)和技能的同時(shí)，通過三廢處理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)獲得較高的設(shè)計(jì)思維、開拓意識(shí)、創(chuàng)新能力、科學(xué)素質(zhì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和動(dòng)手能力，以此提高自身的綜合能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來從事科研工作打下了良好的基礎(chǔ)。

4.結(jié)語

通過對(duì)元素實(shí)驗(yàn)三廢處理的教學(xué)改革，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、開拓意識(shí)、創(chuàng)新能力、科學(xué)素質(zhì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和動(dòng)手能力，同時(shí)培養(yǎng)了大學(xué)生的綜合能力。這種自主設(shè)計(jì)處理實(shí)驗(yàn)三廢的教學(xué)模式，培養(yǎng)了學(xué)生思考的能力，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主解決問題的能力，有利于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來從事科研工作打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙新華主編. 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第四版）[M].高等教育出版社，2014.

[2]趙素瑞，高向紅，袁冬梅. 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢物減量化[J]. 化學(xué)通報(bào)，2011，74（2）：188.

[3]白廣梅，李英. 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23（2）：104.

[4]梁起，黃華珍，唐建鋒，等.“綠色化學(xué)”實(shí)驗(yàn)的探索[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2004，21（1）：109.

作者簡介：

張福蘭（1976-），女，漢族，重慶墊江人，講師，主要從事應(yīng)用量子化學(xué)研究/從事無機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)工作。