医学院校化学实验绿色化与实验室废液处理的探索

2015-10-14朱玲慧赵小菁方苗利陈启云马建军

浙江医学教育 2015年5期

关键词：废液医学院校重金属

莫清，朱玲慧，赵小菁，方苗利，陈启云，马建军@

(1. 浙江医学高等专科学校，浙江杭州 310053；2. 浙江中医药大学，浙江杭州 310053)

·教学研究与管理·

医学院校化学实验绿色化与实验室废液处理的探索

莫清1，朱玲慧2，赵小菁1，方苗利1，陈启云1，马建军1@

(1. 浙江医学高等专科学校，浙江杭州 310053；2. 浙江中医药大学，浙江杭州 310053)

医学化学实验过程中产生废液不做任何处理会对环境造成危害。根据医学院校化学实验室产生废液的情况，从医学院校化学实验绿色化和废液处理两个方面，探索并实践了废液处理的方法。以医学为导向，从优化实验项目，合理选材、绿色实验，减少废液产生，循环利用，辅助化学实验教学，开设废液处理的开放性实验论述了化学实验的绿色化；从实验室废液的分类无害化处理论述了废液处理的具体方法。

化学实验室；绿色；废液；处理

Abstract: Waste liquid from chemical laboratory of medical college in the experimental process without any treatment will cause harm to environment. According to the condition of waste liquid,the exploration and practice of comprehensive treatments of waste liquid were carried out in two aspects, which were the green chemistry experiment and the treatment of the waste liquid. And to maximum reduce the pollution to the environment, the specific methods for comprehensive treatment of waste liquid were put in to practice. The green chemistry experiment were carried out as follows: the optimization of the medical experiment project, greenization of experiments, recycling, computer aiding instruction and the open experiment on the treatments of waste liquid. The specific methods were obtained by the non-hazardous?disposal of the waster liquid.

Keywords: chemical?laboratory; green; waster liquid; treatment

我校化学实验室主要承担本校卫生检验与检疫、医学检验技术、药学等专业的分析化学、无机化学、有机化学的实验教学。随着学生人数的增加，实验室利用率不断提高，导致废液的排放量迅速增加，废液的污染问题日益突出[1-3]。因此探索绿色化学实验与实验室废液处理方法势在必行。

1 医学院校化学实验室废液分类

目前，我校化学实验室产生的废液可分为3类[4-5]，分别是：(1)酸碱类废液，主要含有硫酸、硝酸、盐酸、碳酸钠等；(2)重金属废液，主要含铜、镉、锰等；(3)有机废液，主要指四氯化碳、苯酚等。

2 医学院校化学实验绿色化

医学院校培养的是对人类生命负责的医学人才，现代化学和现代医学的关系紧密，化学是医学的理论基础之一[6-7]。相比于传统的化学实验，绿色化学实验可实现废液与原料的循环，逐步减少化学废液处理的排放。绿色化学实验可以减少废液的产生，降低药品的支出，节约资源，符合当今建设资源节约型、环境友好型社会的要求。

2.1 合理选材，绿色实验

根据不同专业培养方案，实验设置遵循减量、重复使用、易回收的原则[6]。尽量选用无毒、无害或低毒、低害的试剂，并采用利用率高、污染物产生少的实验方法和设备。如碘量法滴定实验，由于原有的三氧化二砷是一种剧毒性物质，因此可将三氧化二砷改为毒性较小的硫酸铜；苯胺的萃取实验采用乙醚萃取，而苯胺本身具有一定的毒性，同时乙醚更是一种易挥发、容易爆炸的管制品，因此将苯胺的萃取实验改为更为环保、绿色的苯酚水溶液的萃取实验。

2.2 减少废液产生，循环利用

开设的化学实验课，通过合理安排以减少试剂的使用量，减少废液产生，同时也减少了药品及废液处理的经费支出。如将原有50ml的酸碱滴定管改为25ml的酸碱滴定管，如此不仅可以减少滴定液的用量，也可以减少滴定底物用量，从而减少废液的产生；在氯化钠含量的测定实验中，滴定剩余的硝酸银滴定液可作为配合物的生成和性质实验中的硝酸银溶液循环使用；高锰酸钾法测定过氧化氢含量的实验中，将滴定剩余的高锰酸钾滴定液循环使用，作为氧化还原反应实验中的高锰酸钾溶液。

2.3 辅助化学实验教学

虚拟实验是化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物”零排放的特殊实验方式。随着信息与通讯技术的迅猛发展，计算机辅助教学及其技术在教育领域广泛而深入地实践推进，以微课、慕课、公开课为代表的教育技术创新应用倍受业界瞩目。

2.4 开设废液处理的开放性实验

针对目前化学实验课程设置简单，验证性实验居多，研究性和综合性实验较少的情况，开设实验室废液处理的开放性实验[7-8]，一方面探索实验室废液的处理方法，提高环保意识；另一方面可以充分调动学生学习化学知识的主动性和积极性。

3 废液分类处理

3.1 酸碱类废液

一般酸碱废液根据中和反应原理进行无害化处理。在实验室设置废酸、废碱的废液桶，将实验产生的酸碱废液相互混合后，再用稀酸或者稀碱将混合液中和至pH值为7～8，最后加水稀释后排放至下水道。

3.2 重金属废液

重金属废液的处理方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜过滤法、凝胶和絮凝法、电化学处理法等[9]。膜过滤技术对重金属离子具有很高的去除率，但处理成本高；而吸附法处理过程耗时较长，处理效率低。综合各种处理方法的利弊，我们选取了操作灵活、处理成本低以及可靠性高的化学沉淀法[10-11]。根据沉淀溶解平衡原理，当将含有重金属的废液的pH调至14，即废液中OH-浓度为1mol/L时，溶液中重金属的浓度即为对应重金属离子的Ksp。此时，溶液中大部分的重金属离子浓度已经远小于重金属废液的排放标准，可直接排放。部分重金属的溶度积见表1。

表1 部分金属氢氧化物的溶度积*

*表中所列溶度积，均为活度积，但应用时一般作为溶度积，不加区别。

将上述充分沉淀的废液过滤后，可除去大部分的金属离子。如果此时溶液仍不是澄清透明，可加入适量硫化钠，沉淀剩余在溶液中的金属离子，再加入柱层析实验中回收的氧化铝作为絮凝剂加速沉淀溶液中的金属离子。将溶液加热、过滤后可除去溶液中剩余的金属离子，最后将溶液调至中性即可达到排放的标准。

3.3 有机废液

实验室有机废液的处理重点是将废液回收再利用和无害化处理两个方面。将溶液中能循环使用的有机溶液进行回收利用。苯酚水溶液萃取实验中，采用的萃取剂乙酸乙酯将苯酚萃取，蒸馏后可循环使用；沸点测定实验中蒸馏得到的酒精可用于酒精灯的燃烧。可燃性有机物，如苯、已烷、二甲苯、甲苯等，采用焚烧法处理。对其他难燃烧的物质及低浓度的废液，则用溶剂萃取法或吸附法处理[12]。

4 小结

医学院校化学实验不可避免会产生废液，对环境造成一定的危害。因此，在保证实验效果的前提下，应尽量推行微型实验；尽量避免高毒性试剂的使用；尽可能将可循环的污染物回收作为另一实验的原料；尽可能采用微课、慕课进行实验教学。以此一方面节约原料药品、节省开支，削减或消除实验过程对环境造成的污染；另一方面可培养学生的环保意识。因此开展对实验室废液处理的研究是一项非常有意义的工作。

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