有机化学实验中废液及固废的处理
2020-04-07陈佳丽邵艳秋
云 观，陈佳丽，蒋 舰，邵艳秋
(1.牡丹江师范学院 化学化工学院，黑龙江 牡丹江 157011；2.牡丹江龙江环保供水有限公司，黑龙江 牡丹江 157011)
有机化学实验是本科教学中化学、生物、医学、高分子和材料科学等多专业的专业基础课，在有机化学实验中大多数实验都会产生废液及固废，如果在实验结束后不能及时处理实验产生的废弃物，将会对人体健康和环境造成危害和污染。目前绿色化学实验呼声渐高[1-3]，进行环境无害的化学实验是化学实验教学领域的长期目标。本文主要介绍了本校本科有机化学相关实验时产生的废液、固废和处理办法。
1 有机化学实验中产生的废液及固废种类
根据现阶段本院本科生使用的教材[4]，将其进行的全部有机化学实验的题目及废液固废类型进行了汇总，如表1所示。
表1 有机化学实验项目及产生的主要废液固废
表1(续)
2 废液、固废类型及处理办法
2.1 废液及固废类型
2.1.1 干燥剂型
在实验环己烯的制备、乙酸乙酯的制备、正丁醚的合成、乙酸正丁酯的合成中，产生的氯化钙、硫酸镁废弃物均作为产品干燥时的干燥剂使用。这两种化学品在使用后均变为结晶水合物状态。
2.1.2 催化剂型
在正丁醚的合成实验和乙酸正丁酯的合成实验中，浓硫酸作为催化剂使用，在实验过程中会经过分液漏斗分出，成为废液。
2.1.3 反应原料型
在实验乙酰苯胺的制备、阿司匹林的制备、乙酸正丁酯、肉桂酸的制备中，乙酸、锌粉、水杨酸、正丁醇、苯甲醛五种有机物由于未完全反应，在进行除杂时，以杂质的形式被蒸馏或过滤出来形成废物。在实验茶叶中生物碱的提取中，乙醇作为萃取咖啡因的溶剂，在后期蒸馏时需蒸馏出大部分乙醇，成为废液。在实验溴乙烷的制备中，浓硫酸作为反应原料，过量和溴化钠进行反应，反应结束后剩余的硫酸分液漏斗分出，成为废液。
2.1.4 回收原料型
在实验蒸馏和沸点测定、分馏中，无水乙醇和丙酮作为实验式样进行使用，蒸馏和分馏出的无水乙醇和丙酮成为实验废液。在实验熔点的测定中，液体石蜡作为热浴液进行使用，多次使用后会被样品污染而成为废液。在实验柱层析中，无水乙醇作为洗脱剂使用，在润洗色谱柱和洗脱亚甲基蓝时会和样品混合形成废液。在所有的蒸馏和分馏操作中，均会用到碎瓷片充当沸石，使用过后成为固废。
2.1.5 反应产物型
在所有的有机合成制备中，得到的有机物产品由于纯度和学生操作严谨度不同，不能直接用作化学试剂，成为废液及固废。
2.1.6 泄露危险品型
在使用水银温度计时，因为学生误操作造成水银泄露，成为泄漏危险品型废液。
2.1.7 洗涤剂型
在实验甲基橙的制备中，用到乙醚和乙醇进行洗涤甲基橙晶体，洗涤后成为废液。
2.1.8 碎玻璃型
学生在实验过程中，不可避免会造成玻璃仪器的打碎和损坏，形成固体废弃物。
2.2 废液及固废处理办法
2.2.1 中和无毒害处理
对于产生的干燥剂型、催化剂型、反应原料型、洗涤剂型废液及固废，可进行中和处理，采用碱性废液固废和酸性废液中和;也可采用药剂中和, 即采用Na2CO3、NaOH、石灰乳、碳酸钙、工业硫酸、盐酸等中和[5], 反应方程式为:H++OH-→H2O，NaOH+HCl→NaCl+H2O，Na2CO3+H2SO4→ Na2SO4+H2O+CO2↑，经过中和的废液可直接排放。对于产生的毒害性固废，例如温度计中水银，首先监督学生不要直接倒入下水道及垃圾箱，用硫磺粉覆盖于水银表面，生成无毒的硫化汞[6]，然后密封储存，交给有资质的废物处理企业进行处理。
2.2.2 蒸馏再利用处理
对于回收原料型废液，可进行再次利用。蒸馏和分馏操作产生的乙醇和丙酮，柱层析中洗脱用的乙醇，均可以收集起来再次蒸馏使用。蒸馏后的二次乙醇可用于清洗玻璃仪器，进行折光率测定的练习、蒸馏操作的练习等实验使用。使用过的沸石也可收集起来，使用二次乙醇浸泡清洗，烘干后可再次使用。
2.2.3 安全储存作为其它实验的反应原料
反应产物型废液及固废较难处理，反应产物无法直接作为成品化学试剂使用。对于此类废液及固废，应选用合适的容器安全储存，一部分可作为其它实验的实验原料。例如合成的肉桂酸，可以在下一届学生进行熔点测定实验时作为待测样品使用；学生合成的乙酰苯胺，由于苯胺氧化，变为粉红色，可以利用其进行重结晶基础操作；合成的阿司匹林，可以作为样品进行分析化学实验，测定其产品纯度；实验中合成的乙酸正丁酯可储存起来，作为减压蒸馏实验的原材料，让学生练习减压蒸馏实验操作；学生合成的洗涤灵进一步处理，制成成品洗涤灵，用以洗刷实验室的玻璃仪器。
对于环己烯、溴乙烷、咖啡因、甲基橙等反应产物固废处理，将一部分交给有相关科研项目的教师，其通过柱色谱等方法将固废提纯后使用，可减少这些教师的科研开支；剩余的部分进行安全储存，然后交给有废物处理资质的企业进行安全处理。
2.2.4 损坏玻璃仪器的再利用和处理
对于损坏的玻璃仪器，首先对其评估，对于可修理可再利用的玻璃仪器，先将其清洗干净，送到仪器维修部门进行修理；对于不可修理的玻璃仪器，则作为固体废弃物进行储存，然后交给有固废处理资质的企业进行处理。
3 小结
采用上述处理措施，可减少有机化学实验中的废液、固废排放量，降低实验开支，节省实验低值易耗经费。有机化学实验应逐渐实现绿色化，还需要更多的化学教育工作者们进一步努力。
