循环经济在化学实验教学中的探索和应用
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作者: 庄文昌 岳玮
摘 要： 循环利用实验产物是循环经济模式在化学实验教学中的具体运用。作者积极探索循环利用实验产物的新的实验模式，将绿色化学、绿色实验观念适时渗透于化学实验教学中，利用萃取和蒸馏实现了CCl4的回收利用。
关键词： 循环经济 化学实验教学 探索 应用
2009年1月1日我国正式颁布了《循环经济促进法》，它预示着循环经济将作为一种国策渗透到各行各业中，成为人们一种新的理念。循环经济分为3个连续的阶段或环节：生产阶段、消费阶段和废旧物品再制造阶段［１］，它的增长是“资源―产品―再生资源”的物质循环流动的过程，生产与消费过程不产生或只产生少量的废弃物（即循环消费经济）［2］。它是按照生态规律和经济规律来安排生产活动的，使产业链上游的废物变成下游的原料，使资源得到最有效的利用［3］。作为新理念产生、形成和传播的重要基地的学校，更应当站在时代的前列，敏锐捕捉新信息，做循环经济方面改革的积极推崇者和实践者。循环利用实验产物或废弃物，延长实验产物的使用寿命，是化学实验绿色化的一个重要途径；将循环利用的实验观念适时的渗透于化学实验教学中，是每一位化学工作者的职责。
1.循环经济模式在化学实验教学中的探索
循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为特征的可持续经济增长模式［4］，即在经济发展中遵循生态学规律，将清洁生产资源综合利用，生态设计和可持续消费融为一体，实现废物减量化、资源化和无害化，使经济系统和自然生态系统的物质循环利用，维护自然生态平衡［5］。
循环经济通过形成输出、输入的动脉产业和静脉产业，把经济活动组成一个“资源―产品―消费―再生资源”的物质反复循环流动的过程。在化学实验教学中，我们应借鉴循环经济的思想，积极引导学生反思传统化学实验教学在资源浪费和环境污染等方面的种种缺陷［6］，把“循环经济”思想合理运用于化学实验试剂和废弃物的处理与再生利用上，让化学实验中的各种产物在循环实验的链条中找到自己适合的位置，延长产物的使用寿命，从而培养学生的资源意识、环境意识和可持续发展的观念，逐步建立起循环经济思想方法。
1.1传统的实验模式
原料→产物→废弃物排放
这种传统实验模式以原料的高消耗和产物对人与环境的高污染为特征，是一个线性过程。随着资源的短缺甚至枯竭和人类生存环境的迅速恶化，这种传统实验模式正在受到前所未有的挑战，人们越来越清楚地认识到它的种种不足。
1.2 循环利用模式
原料→产物→原料再生
该模式实现了实验原料与产物的滚动利用，而且经过多次实验后的产物能大部分重新转化成为起始物，只有少量废弃物末端排放。在这一过程中达到了物质的循环利用，构成了一个完整的循环圈，既节省了原料，又减少了污染。
2.循环经济模式在化学实验教学中的应用――循环利用CCl4
CCl4是一种重要的有机溶剂，基础实验中经常用到。以CCl4为代表的氯代烃作为一类耐生物降解的有机化合物是饮用水源中备受关注的污染物。其具有一定的水溶性和挥发性，同时又有较强的溶脂性，能在人体内得到生物富集进而严重危害人体健康，此类物质多数已被确定或被认为是高度可疑的致癌物质。国内饮用水大多采用江、河、湖水经过滤后用氯消毒，经研究江、河、湖淡水大多被有机污染物污染，而氯消毒过程又使碳氢化合物转化成有机氯化物，但是在一般的条件下CCl4很难降解。
用CCl4萃取碘是有机实验中的经典实验，如何在保证完成实验教学任务的前提下，避免污染环境，实现CCl4的循环利用呢？通过多种方法试验比较，我发现用NaOH反萃取法分离碘与CCl4，然后进行蒸馏，这样不仅能够合理安排教学时间，而且能循环利用化学试剂，并且实验效果良好。
2.1循环利用的实验原理
碘溶解在CCl4中显紫红色，而萃取后的CCl4溶解了碘而呈红色，又因为碘能与碱反应，生成次碘酸盐和金属碘化物，所以可以用碱溶液对CCl4进行处理，使红色褪掉，反应如下：
2NaOH+I2=NaIO+NaI+H2O
2.2具体操作方法与实验安排
完成CCl4萃取碘的实验后，将水与CCl4分离，再用10%NaOH溶液滴加到CCl4的碘溶液中，不断震荡分液漏斗，直到CCl4层红色褪尽后，静置分液即得到无色透明的CCl4。用淀粉溶液对CCl4进行检验，结果不含碘和碘离子。
2.3实验安排与效果
反萃取后的CCl4可以再用于后续萃取碘的实验，整个萃取实验结束后，再对所有回收后的CCl4进行蒸馏，重新得到纯净的CCl4。
这样反复进行反萃取操作，既锻炼了学生萃取实验的操作能力，增强了学生的环保意识，又减少了萃取试剂的使用，降低了环境污染的风险。如果按照传统的实验方法，若200名学生做萃取实验，至少要用掉2500毫升CCl4。而对CCl4进行回收循环利用后，按每组25人计算，300毫升足够，且实验结束后还能回收250毫升试剂，实现了预期的目标。
3.结语
萃取、蒸馏是化学实验中常见的操作，利用这两个简单的实验操作就可实现类似于CCl4此类试剂的循环利用，这符合循环经济的思想，是循环经济在化学实验教学中的一次探索。这一探索节约了实验成本，减少了环境污染，此外还锻炼了学生的综合实验设计与动手能力，培养了学生的环保意识，增强了学习的兴趣，真可谓一举多得。
参考文献：
［1］杨再鹏.循环经济的过程和工作重点［J］.化工环保，2007，27，（5）：393-398.
［2］蒋声汉.循环经济在化工行业的实践与思考［J］.化工生产与技术，2005，12，（4）：46-48.
［3］李文翰.化工行业新趋势――发展循环经济［J］.现代商业，2008，8：195.
［4］王丽珍.循环经济发展与生态文明建设关系初探［J］.湖南民族职业学院学报，2011，7：37-39.
［5］李文翰.推行节能减排走可持续发展之路［J］.石油和化工节能，2010，2：35-37.
［6］徐小叶.在初中化学教育中如何培养学生的循环经济观［J］.考试周刊，2010，39：195-196.
项目基金：徐州工程学院重点教改项目（YGJ0809）资助。
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