高校化学实验绿色化方法与路径探讨

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　　摘  要 绿色化学是当今国际化学学科研究的前沿，环境问题更是人类可持续发展的关键。在阐述绿色化学理念的基本内容基础上，重点针对实现高校化学实验绿色化的具体路径进行研究和探讨。
　　关键词 化学实验;绿色化学;实验室
　　中图分类号：G642    文献标识码：B
　　文章编号：1671-489X（2019）04-0119-02
　　Abstract Green chemistry is the frontier of international chemistry research， and environmental issues are the key to sustainable human development. Based on the basic content of the green chemistry concept， this paper focuses on the research and discussion of the specific path to achieve greening of chemical experiments in collegesand universities.
　　Key words chemistry experiment; green chemistry; lab
　　1 前言
　　化学实验是高校学生学习化学知识与开展科学探究的重要途径，通过化学实验教学，既能够提高学生学习化学的兴趣，又有利于强化他们的创新精神，增强他们的实践能力。随着现代教育改革的不断深化，化学实验也开始朝着绿色化方向发展。本文从介绍绿色化学思想基本内容入手，围绕化学实验绿色化改革的重要意义展开分析，继而深入讨论高校化学实验绿色化的方法与路径。
　　2 绿色化学的基本内涵
　　绿色化学也称为清洁化学或环境友好化学，是随着人类对环境污染治理的重视程度持续提升、环保意识不断增强而出现的新兴化学分支。绿色化学的概念最早见于美国在20世纪90年代初颁布的《污染预防法》，该法重在强调在全国范围内积极开展污染预防，并指出化学与环境之间应当保持友好关系。
　　绿色化学的中心内容是借助化学原理有效治理和控制包括化工业行业在内的工业环境污染。具体而言，其绿色化主要表现在工业生产原料的绿色化、催化剂的绿色化、溶剂的绿色化、化学反应的绿色化以及产品的绿色化等方面，追求化学反应过程中反应物的原子百分之百地转化成所要获得的产物。反應物原子转化成所要获得的产物的比例越高，就说明反应过程排放到环境中的“三废”（废水、废气、废渣）物质数量越低，对环境友好程度越高。本质上讲，绿化化学是在源头上预防污染问题发生的化学，而非在环境污染问题发生后再被动地去进行治理。现阶段，绿色化学思想已经渗透到社会生产生活的方方面面，日常生活中常见的使用节能灯、无氟利昂的电冰箱，尽量不用塑料袋、外卖餐盒，等等，均为绿色低碳思想的体现。
　　3 高校化学实验绿色化的路径
　　本文在阐述绿色化学理念的基本内容基础上，重点针对实现高校化学实验绿色化的具体路径进行研究和探讨。
　　树立环保责任意识与绿色化学实验思想  高校化学教学应当积极响应教育改革的号召，围绕低碳减排扎实推进化学实验绿色化改革，这也是每一位高校化学教育工作者的分内之责。作为高校化学教师，在开展化学实验教学时应当具有强烈的环保责任意识与绿色化学实验思想，这是确保绿色化学实验改革取得预期成效的先决条件之一。首先，在实验理论教学方面，教师应当注重向学生传授同绿色化学有关的知识与思想，使其掌握绿色化学所应坚持的十二项原则;其次，应当在实验教学的整个过程中密切关注学生的操作，时刻提醒学生按照绿色化学原则做实验，提高学生操作的规范程度，让他们形成科学的实验习惯。
　　如化学实验需要取药品，教师需要告知学生按规范操作，防止药品洒落或取用过量，使学生明白这样不仅能够避免实验资源的浪费，还能减少环境污染。在操作毒害气体时，要严格要求学生在通风橱内操作，并对化学反应中形成的废气做出回收处理，真正把低碳减排、节能环保的实验理念贯穿于整个实验教学，让学生在科学实验理念的引导下形成正确的环保意识、资源节约意识以及可持续发展思想。
　　高度重视对化学实验内容的绿色化改进  在源头上控制污染是绿色化学的核心，所以高校化学实验绿色化改革必须要重视对实验内容的改进，在确保能够达到预期实验效果的基础上最大化降低实验对环境造成的污染。具体而言，应当严格规范毒害性化学试剂的使用，能够用无毒害或低毒害试剂替代的要尽量替代。例如：硫化氢气体不仅对人的生命健康有害，而且会严重污染环境，腐蚀实验设备，所以在做相关实验时可以硫代乙酰胺来替代硫化氢;鉴别Br-和I-的传统做法是先制备氯气和氯水，制备过程中也会造成环境污染，所以可以用双氧水来替代氯水。
　　如果化学实验产生的“三废”物质难以进行无害化处理，那么就应当禁止用毒害性化学试剂。同时，可以按照各实验的内容要求，对实验做出组合调整，按照合理的顺序进行实验，这样能够把一项实验的产出物当成其他实验的原料，如此既能有效缩减化学实验的成本，提升实验资源利用率，又能达到废物回收再利用的目的，而且能让学生体会到串联实验的意义，提升其实验兴趣与操作技巧，对培养学生低碳减排思想大有裨益。
　　重视对化学实验废弃物的绿色化处理  在源头上杜绝环境污染，消除污染源，这是绿色化学所追求的最高目标。但是客观来讲，高校化学实验不可能做到完全意义上的无污染，在当前化学实验室排放的“三废”量还是相当高的。因此，高校化学实验绿色化改革必须对实验废物污染予以高度重视，认真对待废水、废气以及固体废弃物的处理问题，尽量降低环境污染。针对不同的实验废弃物应采取不同的处理方式。化学实验过程中形成的各类“三废”物质应当分类回收，然后根据不同废物的性质采用恰当的措施做出处理，包括中和、燃烧、再利用等：如果实验中的化学反应会出现毒害性气体，那么就应当严格要求该实验在通风橱中进行，同时做好尾气的回收与集中处理工作;有些废液中含有对环境造成污染的重金属，对此需要做好回收，防止其泄漏;含有无机酸碱的废液应当在做好分类的基础上进行处理，部分有机溶液中含有能够回收再利用的药品，如乙醚、六氢化苯等，要禁止废液乱排污染环境。 　　合理运用现代多媒体技术开展化学实验  高校化学实验所需的药品和仪器设备中有不少都价格不菲，一些实验原料的制备环节烦琐且危险程度高，有些实验还必须要用到像砷化物、苯这样的毒害性较高的药品。对此可采用现代科技，如借助多媒体教学向学生进行演示，借助计算机技术让学生进行仿真模拟化学实验，减少实验对师生健康与环境质量的负面影响，让学生接触到传统教学媒介难以表达清楚的实验操作和实验现象，通过图、文、声、像相结合的教学方式，让学生亲眼所见、亲身所感。这样不仅能让他们掌握更多正确的实验方法，而且能防止某些化学实验对人体和环境的损害。
　　具体而言，教师可以根据实验目标需要制作电子课件交给学生观看;学生借助课外时间进行网上预约，再到实验室进行登记，继而着手开展此次实验。多媒体技术在化学实验教学中的运用，使得化学实验绿色化的目标得以实现，一方面在教学过程中不会使用化学药品，另一方面使得化学实验理论更加直觀地展现在学生面前，让化学理论课变得不再生涩难懂。总而言之，现代技术应用于高校化学实验，使仿真模拟化学实验成为可能，使学生能够借助这一辅助手段更好地开展实验活动。
　　加强绿色化学实验室的建设与管理  高校化学实验室极易成为环境污染的源头，这同高校化学实验绿色化发展之间存在矛盾。因此，高校必须加强化学实验室的绿色化建设和管理。
　　1）构建绿色的化学实验环境。应当在所有实验室增设通风设施，确保实验室换气通风良好，降低学生和教师对有害气体的顾虑。此外，要对实验台进行更新，在条件允许的情况下以带水斗的中央实验台替代木质实验台，同时要维持实验室的整洁、卫生，让学生能够在良好的环境中开展实验活动。当前还有部分学生存在不文明的实验习惯，如乱扔废试管、燃烧过的火柴梗等。对此要加强约束和引导，让学生明白一些不良习惯可能造成的环境及人身安全危害，培养学生环保意识，使他们能够自觉搞好实验室卫生，科学处理实验废弃物。通过绿色化实验室建设，既可以强化学生绿色化学思想，提升学生实验技能，又可以为化学实验的绿色化发展提供良好的保障。
　　2）强化实验教学制度管理。高校应当将已制定的实验室规章制度张贴于各实验室的醒目位置，在实验室入口处悬挂说明牌，告知学生实验期间应注意哪些问题，列明实验大纲以及实验内容，帮助学生正确进行化学实验，将实验教学管理纳入制度化、规范化轨道。出于确保实验教学顺利开展的目的，应当及时妥善处理实验过程中遇到的问题。为加强教学制度管理，高校应当为各实验室配齐值班人员，在实验课开始前与结束后对室内卫生、水电、仪器设备进行检查，监督仪器设备、药品的使用情况以及“三废”的回收处理情况，并在指定地点贴上废品固液回收标识，进行专门处理。
　　4 结语
　　绿色化学实验作为一种前沿实验理念，追求有害物质用量的最小化，降低学生实验过程中“三废”的排放量。在各大高校推行化学实验绿色化改革，一方面可以降低环境污染程度，另一方面可以引导学生树立正确的环境保护意识，提升创新能力与思维能力。因此，高校应坚持绿色化改革思想，从各个方面推进化学实验教学的绿色化改革，在提升学生化学学习质量的同时，减少可能发生的危险事故。
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