医用化学实验教学中的若干环保措施

摘要：针对日益备受关注的环境保护问题,在医学化学实验教学中,通过采取一系列措施,包括联系化学知识和实验内容,进行环保知识宣传教育；改进实验方法,在化学实验中倡导绿色化学；指导学生参与实验室“三废”处理,探讨了医用化学实验室的环保措施。

关键词：医用化学实验；绿色化学；“三废”处理

收稿日期：2011-08-27

作者简介：周亚明（1982―）,女,福建晋江人,助理实验师,主要从事医用化学实验教学工作。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2011）09-0137-02

1 引言

化学是一门实践性很强的自然科学,在医学院校各个专业,医用化学是一门必修的基础课程。化学实验是化学教学过程中不可缺少的重要环节。医用化学实验对于培养学生的观察分析能力和掌握实验基本技能,为今后的学习和工作实践打好基础,起着至关重要的作用。

医用化学实验过程中常不可避免地产生一些对环境污染的“三废”（废气、废液、废渣）,一个化学实验室就像一个小型的化学工厂,它对环境可能造成的污染和破坏不容忽视。泉州医学高等专科学校化学实验室近年来采取若干措施,在提高化学实验课教学效果的同时,又加强了化学实验课的环保教育作用。

在化学实验中,注意联系学生所学的化学知识,结合化学实验课的内容,给学生介绍一些化学污染对生态环境危害的事例,提高学生的环保意识。例如在学生学习了“氧及其化合物”的知识后介绍“臭氧层空洞”、“光化学烟雾”的形成及危害 ；在学习了“烃、石油、煤”的知识后介绍“温室效应”对地球气候的影响；在学习了“硫及其化合物”的知识后,介绍“酸雨”的形成及危害。并让学生收集雨水进行pH值测定,使学生们认识了环境污染的前因后果,从而提高了学生们的环保意识和自觉性。

2 医用化学实验课实验方法改进分析

2.1 设计系列实验方案,减少化学试剂的消耗和“三废”排放

在医用化学实验中,有许多实验内容之间是相互联系的,前一个实验的产物就是下一个实验的反应物。如果将这些实验联系组合,合理、有效地利用它们之间的转化关系,将其设计成系列实验,就能做到既节约药品,又能让学生掌握物质之间的转化关系。以铁的化合物的性质实验为例,将数个实验内容设计为一组系列实验:首先用KMnO4溶液和（NH4）2SO4・FeSO4溶液混合后,加H2SO4酸化,观察溶液颜色的变化,可了解认识Fe2+的还原性；再滴入KSCN溶液,观察血红色溶液生成,可了解认识Fe3+的定性检测实验；再加入NaF,观察血红色消失,了解认识Fe3+与F-的配位反应及掩蔽Fe3+的方法；再逐滴加入NaOH溶液,观察Fe（OH）3沉淀析出,了解认识配合物和沉淀物之间的转换；再离心,沉淀物中加入浓HCl,观察沉淀的溶解及溶液的颜色,了解认识Fe（OH）3在HCl中的溶解性；再向溶液滴加K4［Fe（CN）6］溶液,观察深蓝色沉淀析出,了解认识普鲁士蓝的生成和性质。同时采用成套装置,将Cl2制取与漂白粉制取组合,将CO制取与CuO的还原以及CO燃烧组合。经组合而成的系列实验,化学试剂的用量和废物的排放量都大大减少,学生对实验现象和实验过程中的知识点也有了清楚的认识。

2.2 设计微型化实验装置,提高学生的环保意识和创新意识

微型化学实验是由绿色化学概念发展来的一种实验方法,能有效减少或消除污染。它不是常规实验的简单微缩,而是在微型化的条件下对实验进行创新的再现。微型实验仪器可以利用一些废弃物,如青霉素药瓶可以做试剂瓶、集气瓶,一次性输液器可以做导气管、滴管,一次性注射器可以用于贮气、加气、贮液、加液,装药片的塑料板可以做点滴板等等。微型实验的试剂用量少,仅为常规实验的1/10～1/100,甚至更少。既降低了实验成本,降低了水、电的消耗又大大减少废物排放量。微型化实验对于一些毒性大、药品贵、耗能多、易燃、易爆、污染严重的化学实验尤为适合和必要,能够杜绝或明显减少实验过程中对环境的污染。

2.3 改进试剂配制方法,减少药品用量和环境污染

在不影响实验现象和实验效果的前提下,尽可能地减少实验药品的用量,既可节约实验成本,又可降低对环境的污染。如β-萘酚碱溶液的配制,以往按教材的配制方法是取β-萘酚6.0g溶于100mL10%NaOH溶液中。经改进后取β-萘酚3.0g溶于100mL5%NaOH溶液中,药品用量减少一半,实验效果与原来的方法相同。又如AgNO3试液的配制,将教材中要求配制成0.5mol/L的浓度改为0.05mol/L的浓度,同样可以达到好的实验效果。AgNO3用量大大地减少,废液中Ag+浓度就降低,从而减轻Ag+对环境造成的污染。

对斐林试剂、班氏试剂的配制也予以改进,如斐林试剂的甲、乙液的配制改为取34gCuSO4溶于1 000mL蒸馏水中,加1mL浓硫酸酸化（甲液）；取173g酒石酸钾钠及50gNaOH溶于1 000mL蒸馏水中,加热搅拌（乙液）。药品用量比原来的方法减少了约50%。又如班氏试剂的配制,取100g柠檬酸钠和60g无水碳酸钠加热水溶解并稀释至约850mL,另取13g无水硫酸铜溶于100mL蒸馏水后,两液混合稀释至1 000mL。实验效果相同,而药品用量比经典的方法减少了40%。采用硫代乙酰胺代替有毒的H2S做阳离子沉淀实验。用三氯化铁代替硝酸清洗银镜反应的试管,避免产生有毒的NO2。

2.4 运用多媒体进行实验教学,达到零排放、零污染

在化学实验教学中,有些实验易燃易爆,或试剂有害有毒,或实验过程中排放有毒有害“三废”较多,会给师生的身体健康带来危害,并对环境造成较大污染。目前还无法通过改进实验来减少污染危害,对于这类实验,可采用多媒体技术演示,或让学生在电脑上进行模拟实验操作。如钠或钾和水的剧烈反应生成强碱和氢气的实验,采用多媒体教学,既可达到身临其境的教学效果,又保证师生的健康和安全,达到“零排放、零污染”。

3 及时有效地处理实验中产生的“三废”,减少环境污染

3.1 废气的处理

CO、CO2、SO2、HCI、NO、NO2、Cl2、NH3等是化学实验过程中产生的常见的废气。化学实验室虽然有通风设备,但这些气体被排到外界环境中,同样会污染大气。因此实验中若有废气产生应进行处理,常见的气体处理法是溶液吸收法。CO2、SO2、HCl等酸性气体用碱液（10%～20% NaOH水溶液）吸收装置能有效吸收,NH3等碱性气体用稀H2SO4溶液吸收,NO2等氧化性气体先用Na2SO3溶液吸收后再用碱液吸收。CO尾气先燃烧,再用碱液吸,NO与少量空气混合后再用碱液吸收。此外还可以用固体吸附剂把气体吸附后再进行处理,常用的固体吸附剂有活性炭、活化分子筛等。

3.2 废有机溶剂的处理

废有机溶剂主要产生于有机化学实验,可以先按不同分类分别存储。比如按照含卤素和不含卤素分开存放,或者按照酸性和碱性分开存放。如果实验室能够回收利用或处理的,可以通过简单蒸馏或精馏后再利用,或者用无机酸碱中和后再排放。实验室无法回收利用处理的,可以请有关的专业公司厂家回收处理。

3.3 无机废液的处理

3.3.1 酸碱中和

酸性、碱性废液未处理直接排放会污染水源、土壤,并腐蚀排水管道。应分别收集,再按一定比例混合,调节pH值至接近中性后再排放。

3.3.2 氧化还原

如果废液中含有氧化物或还原物,应将氧化性废液和还原性废液小心混合,使其转化成无氧化还原性的废液后再排放。

3.3.3 沉淀法

如果废液中含有重金属离子,可根据其化学性质加入沉淀剂沉淀后再排放上层清液,沉淀物作深埋处理。含氰根的废液可在碱性条件下加入高锰酸钾或漂白粉,使氰根氧化分解为CO2和N2后再排放。

3.4 固体废渣

固体废渣包括实验过程中产生的沉淀物、失效干燥剂、使用过的滤纸、破损玻璃仪器等。可大致分为化学废渣和非化学废渣。化学废渣应按不同性质、类别分别处理。可回收利用的要尽量回收,无法回收利用的无毒、低毒的废渣可填埋处理。毒性较大的化学废渣可交由专业公司处理。非化学废渣为非污染的废弃物品,如一般化学实验使用过的滤纸,或经过洗涤的破损的玻璃仪器等,可按一般生活垃圾分类处理。

4 结语

化学是人类生存和发展不可缺少的科学,为保证可持续性发展,保护生态环境是人类重要的责任和义务,要从每一个人做起,从每一件事情做起。因此化学实验课要成为既是培养学生理论联系实际,提高学生实验基本技能的课堂,也是教师和学生身体力行,共同参与环保工作的实践基地。

参考文献：

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