有機化學實驗室綠色化之探索

李雪雁+周德軍

摘要：高校有機化學實驗室綠色化是響應國家環保要求，實現綠色校園的必然選擇，更重要的意義在于可影響到學生的環保意識。本文介紹了我院有機化學實驗室走綠色化道路的探索：如開展半微量微型實驗、合理安排實驗實現循環利用、升級實驗方式和方法、完善廢棄物處理方式等。

關鍵詞：有機化學實驗；綠色化；環保意識

我院有機化學實驗室承擔著重要的教學和科研任務，長期有眾多的藥學學生在做實驗，產生大量三廢，特別是使用易燃燒易揮發有機化學品以及具有腐蝕性和毒性的反應物，最終產生了成份復雜、處理難度極大的污染物，嚴重威脅了師生健康和周邊環境。習近平總書記在十九大報告中，對推進建設美麗中國發表了重要論述。特別關于綠色低碳循環發展專門指出要“推進資源全面節約和循環利用”、“降低能耗、物耗，實現生產系統循環鏈接”、“開展創建綠色學校等行動”，這些重要論述為高校有機化學實驗室的綠色化提供了行動指導，也與當今綠色化學發展的要求和趨勢相吻合。[1]我院有機化學實驗室也進行了走綠色化道路的探索。

1、有機化學實驗綠色化的難點

有機化學實驗全過程均可產生污染。主要有以下幾類：

1.1試劑污染

由于教材或者實驗方案中設計使用的藥品、試劑本身就有一定毒性，危害人身健康。例如，溴苯蒸氣或霧會刺激上呼吸道、眼睛和皮膚，高濃度吸入會有麻醉作用，釋放到水環境中會對水生生物有毒，可能對水體環境產生長期不良影響。實驗經常用到的苯酚對皮膚、粘膜有強烈的腐蝕作用，可抑制中樞神經或損害肝、腎功能。

1.2過程污染

實驗過程中的產物及中間產物具有污染性，這也是實驗室污染的主要來源之一。例如，有些反應會用到Cl2、CO、NH3、SO2等有毒或有害氣體。此外，實驗過程中的不當操作，會帶來新的污染或者使污染程度加重。

1.3產物污染

有機化學實驗的終產物，如果處理和回收不當也會對環境產生污染。由于條件所限和學生操作等方面的原因，高校化學實驗室所產生的最終產物雜質多，性質不穩定，導致重復使用效率不高或按照實驗室的條件根本就無法重復利用，而直接被當做生活廢棄物處理。[2]

此外，由于學校各層面綠色環保意識和師生自我保護意識較弱，對于有機化學實驗綠色化的重要性和緊迫性存在認識不足的情況較為普遍；實驗設備設施跟不上實驗綠色化的要求，在精確計量、實驗人員防護、廢棄物處理等方面受到制肘；學生操作實驗的熟練程度和應用能力有限；課程設計的各個實驗間內容相對獨立，系統性差，試劑重復循環利用困難等等，這些因素都給有機實驗室綠色化帶來挑戰。

2、有機化學實驗室綠色化的探索

2.1提高認識，擔負起環保責任

充分意識到維護周邊環境安全和師生健康、培養師生綠色環保意識，是學習貫徹黨的十九大相關精神的具體實踐。學校或研究所在有機化學實驗室的綠色化改造、設施設備、廢棄物處理等方面加大投入和監管力度，并建立起必要的綠色化管理制度，堵塞漏洞，避免隨意拋棄污染物和污染事故的發生。

2.2培養師生綠色化學意識

實驗室積極普及應用綠色化學知識。綠色化學是指用化學的技術和方法，去避免或減少那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑和試劑在生產過程中的使用，同時在生產過程中不產生有毒有害的副產物，廢物。教師在提高自身認識的基礎上，在教學過程中積極向學生傳遞綠色化學有關知識，將綠色化理念貫穿教學和實驗始終，培養學生的環保理念和可持續發展意識，培養其對化學試劑安全性的認識，同時教給其必要的處理辦法，充分調動學生的積極性和能動性，促使學生實驗操作合理化、規范化，減少甚至消除污染的產生。

2.3合理化設計實驗課程

（1）優選試劑。在試劑的選擇過程中，盡量選擇毒性小、對環境危害小的試劑。對于課本教材中提到的試劑能夠用對環境友好的、毒性更低的試劑或天然產物替代的盡量選擇替代。如，三氟甲磺酸酐可以選擇我院新開發的康明斯試劑代替。（2）優化實驗方案。在制定實驗方案時，選擇實驗過程中有害中間產物、衍生物較少、反應時間更短，能夠同樣達到實驗效果的替代方案，或者對現有的方案進行綠色化修訂，減少有害物質的產生和使用，減少師生與有害物質的接觸。如：能夠用重結晶的方法純化的產物盡量選擇重結晶法，減少化學消耗降低成本只是一個方面，還有更重要的是減少有機溶劑帶入產物中。（3）實驗試劑準備經濟化。在準備實驗試劑時，要盡量做到準確無誤，精確計算實驗所需試劑的質量與體積，將其用量控制到最低限度，從源頭上減少污染源的產生。[3]在配置一定濃度的溶液時，需要了解本次實驗及后續實驗的需求量，先配置好較高濃度的容易，然后按需按比例進行稀釋，做到節約化使用，源頭控制污染。

2.4合理安排實驗順序，盡量實現循環利用

有機化學實驗以合成實驗為主，各個反應類型的實驗具有獨立性。如果完全按照教材順序安排實驗，就會增加投入成本，增加有害物質的產出。在設計實驗方案，安排實驗進度的時候，可以前瞻性地考慮教材體系和可操作性，盡量使用前一實驗的產物作為下一實驗的原料，提高試劑的使用率，達到循環利用的目的。[4]比如，綜合萃取、減壓蒸餾、薄層色譜這三個實驗，將萃取實驗得到的植物浸提液作為減壓蒸餾的原料，進行濃縮和回收溶劑，然后再把減壓蒸餾得到的濃縮液作為薄層色譜的樣品，實現藥品的循環利用。

參考文獻：

[1]梁曉晨，孟令普，周德軍.藥學有機化學實驗與實習改革研究[J].神州，2017，12（中），46-48.

[2]覃逸明，曾凡芝.有機化學實驗廢物對人體健康的危害及防護藥物化學[J].柳州師專學報，2006，21（4）：106.

[3]王如陽，王泓，劉曉芳.有機化學實驗室實現綠色環保的探索與實踐[J].實驗環境與安全，2007（6）：160.

[4]張麗.淺析有機化學實驗綠色化[J].化工與材料，2016（1）：15.

致謝：非常感謝河南理工大學教育教學改革項目（No.2017JG094）的支持；感謝河南理工大學醫學專項基金（No.NSFRF1622）的支持；感謝河南省科技廳科技攻關項目（No.172102310436）的支持。endprint