設(shè)計綠色的化學(xué)實驗室，實驗室建設(shè)綠色的有效途徑

時間：2022-9-30閱讀：87

    　綠色化學(xué)實驗的目標(biāo)和任務(wù)不是被動地治理污染，而是主動地減少和消除實驗室的化學(xué)污染。因此增強環(huán)保意識，精選實驗內(nèi)容，改進(jìn)實驗方式，妥善處理廢棄物等，是建設(shè)綠色化學(xué)實驗室的有效途徑。
    一、改進(jìn)實驗實現(xiàn)實驗室的
    1. 尋找替代性藥品。只要有可能，實驗過程中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對人類健康和環(huán)境無毒或毒性很小。例如：用“硫代乙酰胺"代替有毒的“硫化氫"做陽離子沉淀實驗；用“三氯化鐵"代替“硝酸"清洗銀鏡反應(yīng)的試管避免產(chǎn)生有毒的“二氧化氮"；用“煤油"代替“"消除由于“"逸散到空氣中生成刷毒的“光氣"。有機實驗中，用“肉桂酸"代替“喹啉"，避免了“硝基苯"、“苯胺"等致癌、有毒試劑，用“溴乙烷"代替“苯"，避開了“苯"、“溴"等對空氣污染大的有毒試劑。
    2. 尋找替代性裝置。積極尋找、研究、開發(fā)具有環(huán)保功能的系列化學(xué)實驗儀器和設(shè)備，多設(shè)計和制作一些全封閉的成套裝置。
    采用全封閉式系統(tǒng)也是防止和消除污染的較好方法。有人這樣設(shè)計了HS和SO的反應(yīng)裝置：用兩個與大試管相連的小球作為容器，分別生成H2S和SO2使它們在大試管中混合反應(yīng)，多余氣體收集在跟大試管相連的氣球內(nèi)，實驗結(jié)束后尾氣從大試管下方的玻璃管導(dǎo)入堿液中，有效地防止有毒氣體的污染。教材中白磷和的著火點比較試驗易造成室內(nèi)空氣污染且不夠安全。有人設(shè)計了替代性裝置：
    （1）用一帶有雙孔塞的吸氣瓶，一孔上插有長玻璃導(dǎo)管，并伸入吸氣瓶底部，另一孔插入一根直徑約0.1cm的銅絲，銅絲的中間和下端彎曲兩個方向相反的小環(huán)，用鐵錘將兩個小環(huán)錘成一圓匙，使其能托放少量的（上）和白磷（下），銅絲一端彎曲制成螺旋狀，以便加熱。
    （2）取少量放在上端的小匙上，用酒精燈加熱伸出瓶外的一端銅絲，由于銅絲的良好導(dǎo)熱性，白磷、受熱后，下端的白磷首先著火燃燒，一段時間后，上端著火燃燒，這說明白磷的著火點比低。
    （3）玻璃管與大氣相通，可補充空氣，保證白磷和*燃燒，由于玻璃管長且插入吸氣瓶底部，產(chǎn)生的白煙不外逸，不造成室內(nèi)污染。
    3. 用綜合性實驗替代單純性實驗。將兩個或兩個以上不同的化學(xué)反應(yīng)組合在一起，提高實驗的綜合性，如：采用成套裝置，把二氧化硫的制備和性質(zhì)實驗組合在一起，使生成的SO2通入飽和的H2S液、K2Cr2O7液、品紅溶液，最后尾氣用NaOH溶液吸收，防止SO2的逸散。Cl2的制取與漂白粉的制取組合；CO的制取與CuO的還原以及CO的燃燒組合等這些綜合實驗，能把有毒有害的中間產(chǎn)品嵌入無毒的終產(chǎn)品中，既避免了單獨的制取和性質(zhì)實驗時有毒有害物的擴散，又鞏固了學(xué)生的基本操作，提高了實驗的覆蓋面，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生獨立實驗的技能、技巧。
    4. 用實驗錄像代替有毒有害氣體的實驗。對巨毒氣體的實驗，沒有有效的預(yù)防排放措施，用實驗錄像代替，既能讓學(xué)生觀察到實驗現(xiàn)象和操作，又避免了有毒有害氣體的排放。
    二、發(fā)展微型實驗實現(xiàn)污染
    微型化學(xué)實驗是在微型的化學(xué)儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實驗，其特點從理論上講，是以盡可能少的化學(xué)試劑而獲得比較明顯的反應(yīng)結(jié)果和準(zhǔn)確的化學(xué)信息的一種新型方法[5]。采用微型實驗技術(shù)，不僅可大幅度減少實驗費用，而且可以擴大化學(xué)實驗的覆蓋面，提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。其優(yōu)點是減少試劑用量，僅為常規(guī)實驗的1/10—1/100，降低實驗排廢量，減少環(huán)境污染，縮短實驗時間，且安全可靠。微型化學(xué)實驗作為綠色化學(xué)的一項方法和技術(shù)，已在國內(nèi)外日益得到重視和推廣。
    三、建立無汞實驗室消除儀器污染
    化學(xué)實驗中水銀溫度計，水銀壓力計使用頻率很高，這些玻璃儀器易破碎，尤其是貝克曼溫度計，水銀壓力計，汞儲量大，而且散落不易發(fā)現(xiàn)，難于處理，易揮發(fā)，極毒，進(jìn)入人體后會逐漸積累，對人體造成一系列無法的創(chuàng)傷，因此，建立無汞實驗室，用無汞的數(shù)顯貝克曼溫度計，壓力計，消除儀器污染。
    四、妥善處理廢棄物減少環(huán)境污染
    實驗中不可避免會產(chǎn)生某些有毒的氣體、液體和固體，特別是一些巨毒物質(zhì)，如果直接排放就可能污染周圍空氣和水源，使環(huán)境污染，損害人體健康。因此，對廢液和廢氣要經(jīng)過處理后，才能排棄[4]。實驗室常見的有害物處理方法如下：
    1. 廢氣：用堿液吸收或與其它物質(zhì)反應(yīng)，使其變成液體或固體，再作處理。
    2. 廢液：廢酸用石灰乳或碳酸鈉中和；廢鉻液用濃再生；含重金屬離子的廢液可加堿或硫化鈉使其沉積，再過濾分離，殘渣埋于地下。含氰廢液必須認(rèn)真處理。少量的含氰廢液可先加NaOH調(diào)至PH ＞10，再加入幾克使CN-氧化分解。量大的含氰廢液可用堿性氯化法處理。先用堿調(diào)至PH ＞10，再加入漂白粉，使CN-氧化成氰酸鹽，并進(jìn)一步分解為CO2和N2。
    3. 廢渣盡可能再生利用，不能再生的有毒物要遠(yuǎn)離生活區(qū)深埋。
    五、提高師生的環(huán)保意識
    在化學(xué)實驗中也應(yīng)重視環(huán)保教育，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保責(zé)任感，把綠色化學(xué)教育滲透到化學(xué)實驗室、實驗過程中，禁止亂扔、亂倒行為。實驗教師應(yīng)從我做起，既要耐心、細(xì)致的言傳身教，又要認(rèn)真、嚴(yán)格地要求學(xué)生，做保護(hù)環(huán)境的*。在實驗過程中，要教育和督促學(xué)生把廢液、廢渣倒到的容器并作妥善處理，并不斷改進(jìn)實驗，包括盡可能采用微型實驗，盡量減少有害氣體的任意揮發(fā)，將有害氣體盡可能作化學(xué)處理，實驗的廢液，廢渣盡可能回收利用。使學(xué)生牢固地樹立起綠色化學(xué)和環(huán)境保護(hù)的意識，關(guān)心和重視綠色化學(xué)實驗室的建設(shè)。
    此外，實驗室環(huán)境的潛移默化作用也不可忽視。實驗臺、柜干凈，儀器擺放整齊、有序，整個實驗室寬敞、明亮、整潔，使師生一進(jìn)實驗室就產(chǎn)生了保護(hù)環(huán)境的強烈意識。化學(xué)在提高人們生活質(zhì)量，增進(jìn)人們身體健康等各方面所做出的貢獻(xiàn)是有目共睹的，但我們也不能忽視化學(xué)給環(huán)境帶來的負(fù)面影響，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，并實際行動起來，從源頭上控制和消除污染，使化學(xué)成為真正造福人類的中心科學(xué)。

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