高职化学实验绿色化教学探讨

【摘 要】以广西现代职业技术学院为例，针对工业分析与检验、应用化工专业化学实验教学中所产生的污染问题进行了分析，并从提高环保意识、精选实验内容、优化实验安排、开发仿真实验、微型实验、减少“三废”排放等方面，对化学实验绿色化教学进行了探讨。

【关键词】化学实验 绿色化教学 环境保护

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2015）09C-0152-02

化学作为一门以实验为基础的学科，在改造自然、创造人类物质文明和财富、推动社会发展的过程中作出了重大贡献，但同时也产生了大量的化学污染物质。几乎每个高校化学实验室都已形成了一个小型的环境污染源，每天都有一些废气、废液、废渣未经处理直接排放到环境中，破坏了人类赖以生存的大自然环境。随着社会的发展、科学的进步，人们深刻认识到社会发展不能以污染环境、破坏生态平衡为代价。

一、化学实验造成污染原因分析

（一）实验源头上的原因

实验所采用的教材在教学内容的设计与教学过程的安排上不合理，这是造成实验污染的主要源头。目前，广西现代职业技术学院工业分析与检验、应用化工专业的学生所使用的教材在内容的编排上往往只考虑了各个实验的独立性，忽视了实验的相关性，导致实验试剂使用量大，污染物排放量也相应增大。另外教材内容在编写上缺乏环保意识，往往只注重学生对实验目的、步骤、结果等内容的掌握，忽视了化学试剂可能带来的环境污染以及如何避免的问题。

（二）实验过程中的原因

由于实验经费方面的原因，实验仪器设备陈旧，未能及时购买微型化学仪器开展微型化学实验。实验药品在种类和数量的设计上也存在不合理性。另外，指导教师对实验要求不熟悉，实验过程中没有按照实验实际所需计量来配制标准溶液以及学生在实验过程中的不规范、不科学操作等，加大了试剂的浪费，从而增大了实验对环境的污染。

（三）实验处理的原因

对于实验过程产生的一些可以重复利用的试剂，未能及时回收加以充分利用。对于一些不能回收重复利用的试剂，没有严格按照国家要求的排放标准进行处理。学生每次实验结束和每学期末，都有大量的实验废弃物和过期的试剂未经处理直接排入下水道，这是造成污染的最主要原因。

（四）实验监管的原因

对试剂的使用和废弃物的处理缺乏严格的管理制度。试剂溶液的配制原则上应要多少配多少，但是在实际操作中，部分学生不按实验要求配制溶液，要么配错，要么所配制的量远远超过所需要量，这样大大增加了实验试剂的浪费。另外，实验室乱倒废液，乱丢杂物等现象非常严重。学生实验结束后，废液没有得到及时回收，部分学生直接将废液倾倒在自来水水池中，导致试剂污染严重。对学生的以上行为缺乏相应的监督和处罚制度。

二、化学实验绿色化教学思路探讨

（一）增强环境保护意识，贯彻绿色化学观

增强环保意识和责任意识，首先应从教师开始。教师在教学过程中起主导作用，教学过程中要认真贯彻和执行绿色化学观。教师在向学生讲授化学实验原理的同时，还要讲授实验所用试剂及其产物的毒性，排放后可能对环境造成的危害以及处理有毒有害物质的原理和方法。让学生知道学习化学不仅要掌握有关的化学原理、实验技能，还要学会运用化学原理和实验技能来保护环境、治理污染。

（二）精选实验内容，使用绿色化学试剂

教师在实验教学过程中，要精选实验内容。对于每一个化学实验的开设所需的试剂及试剂的使用是否对环境造成污染及污染程度等应了如指掌。只有这样，教师才能有针对性的开设一些零污染或少污染的化学实验，减少对环境的污染。

如在有机化学实验中，用“肉桂酸”实验代替“喹啉”实验，可以避开苯胺、硝基苯等有毒致癌试剂的使用；用“溴乙烷”实验代替“溴苯”实验，可以避开苯、溴、吡啶等有毒、对空气污染大的试剂的使用。

（三）优化实验安排，设计串联实验

教师在精选实验内容的基础上，还要注重实验的优化安排。把所开设的实验设计成串联实验，使上一个实验的产物成为下一个实验的原料。这样不仅可以缩短实验时间，节约实验开支，还能减少化学试剂对环境的污染。如分析化学实验：①NaOH标准溶液的配制和标定可以与甲醛法测定铵盐中N含量、食醋中总酸度的测定相组合；②HC1标准溶液的配制和标定可以与混合碱的分析（双指示剂法）相组合；③EDTA标准溶液的配制和标定可以与复方氢氧化铝片（胃舒平）中Al和Mg含量的测定以及自来水总硬度的测定相组合；④KMnO4标准溶液的配制和标定可以与高锰酸钾法测定H2O2的含量相组合；⑤ Na2S2O3标准溶液的配制和标定可以与铜合金中铜含量的测定相组合。⑥I2标准溶液的配制和标定可以与维生素C含量的测定（直接碘量法）相组合。对于无机化工实验：二氧化碳分子量的测定可以与过氧化钙的制备相结合，硫酸亚铁铵的制备可以与三草酸合铁（III）酸钾的制备相结合。

（四）运用现代教育技术对化学实验进行辅助教学

在化学实验教学中，很多实验可以利用现代教育技术进行仿真实验来完成。仿真实验不仅可以模拟实验装置及其操作过程，而且通过文字、声音、动画等手段，让学生对所做的实验有种身临其境的感觉。例如有机化学中合成实验，实验过程所用试剂大都是有机有毒试剂，若能让学生在计算机上通过仿真实验来完成，这样可以大大减少有机污染物的排放。对于综合设计型实验，可以先让学生在计算机上预习，再到实验室中去做，这样可以有效地提高实验的成功率，降低实验事故发生率，减少试剂的浪费和污染的排放。

（五）化学实验微型化

微型化学实验注重仪器的微型化和试剂的微量化，实验的试剂用量为常规用量的1/1000～1/10，用量比对应的常规实验节约90%左右，时间缩短1/3左右，是实现化学实验绿色化的一个重要途径。目前，广西现代职业技术学院化学实验的开设中，所采用的仪器还是常规仪器，如分析化学所用到的滴定管都是50mL的，有机化学实验所用圆底烧瓶大多数都是500mL或250mL的。这样导致实验过程中化学试剂和溶液用量大，三废排放量也大。因此，化学教学要继续深化改革，加大对实验经费的投入，购买成套的微型仪器，促进微型实验的顺利开展。

（六）加强废弃物重复利用，妥善处理实验“三废”

加强废弃物的回收及重复利用，不仅可以节省实验经费，而且可以减少环境污染。对于实验过程中产生的可以重复利用的试剂，都要最大程度的提高其使用率。教师及学生在实验试剂溶液的配制过程中，要及时贴上标签，注明溶液的浓度和配制日期，为剩余溶液的重复利用做好准备。有些试剂如HC1、NaOH等，若是低浓度的标准溶液，可以回收用来配制高浓度的标准溶液；若是高浓度的标准溶液，也可以经稀释后当低浓度的标准溶液使用。有些试剂如KMnO4还可以当定性试剂使用，用于有机化学物质的鉴定实验中。有些试剂进行相应处理后可以再度利用。如氯化物中Cl-含量的测定实验，实验废液经过一系列的处理后又可以得到AgNO3溶液，可供下次实验使用。对于实验过程产生的一些不能回收重复利用的试剂，都应按照国家要求的排放标准进行处理。凡是实验过程中会产生有毒、有害及腐蚀性气体的实验都应在通风橱内进行，并采取中和、吸收等方法对尾气进行相应处理。如CO2、SO2、H2S等酸性气体可用水进行吸收处理，Cl2、Br2蒸气等有害气体，可将其导入NaOH溶液进行吸收处理。对于实验过程中产生的各种废液、废渣等污染物，应进行分类收集后统一处理。如：①稀酸、稀碱废液。可进行相互中和处理；②含Cr6+废液。酸性条件下用FeSO4将其还原为Cr3+后加入碱液使其生成氢氧化物沉淀处理；③含Ag+、As3+废液。可采用Na2S沉淀处理；④含Cd2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子的废液，可在碱性条件下使其生成氢氧化物沉淀处理；⑤含有苯胺、酚类的废液。可在废液中加入H2O2使其分解。

总之，化学实验教学中所带来的污染问题已越来越受到人们的关注。在今后的实验教学中，教师和学生应提高环境保护意识，认真贯彻并执行绿色化学理念，加大化学试剂的合理使用率，减少实验废弃物的任意排放，使实验教学实现绿色化。

【参考文献】

[1]李军，许俊强，王敏. 环境友好型化学实验室的构建与实践[J]. 实验技术与管理，2013（12）

【作者简介】易灵红（1983- ），女，湖南娄底人，硕士研究生，广西现代职业技术学院讲师，研究方向：化学教学。

（责编 丁 梦）