火药化验绿色化研讨与实践透析

开展小量—半微量化实验

在火药化验中，我们提出并实践了“验证实验点滴化，分析实验减量化”，实验效果与常规实验无异，大大节约所需试剂，减轻了后续废液处理的压力。如甲基橙、酚酞、甲基红等酸碱指示剂与遇酸碱变色的验证实验，以及离子（分子）（如Fe3+、I2）检验实验，以前大都在试管中进行，现在要求直接在点滴板上进行，只需几滴，就能达到检验效果；在酸碱滴定分析实验中，实验教材中给出的实验标准溶液的浓度由0.1mol/L，我们重新进行了实验设计，把标准溶液的浓度改为0.01mol/L~0.02mol/L之间，用25mL的滴定管代替50mL的滴定管，改用100mL的锥形瓶，开始移取到锥形瓶的体积为20.00mL，仍能取得较好的实验效果。实践证明，小量—半微量化实验在激发学生对化验的兴趣、强化动手能力的训练、培养创造性思维、树立绿色化学理念上同样有着独特的作用。串联实验是指通过调整实验次序，使一个实验的产物成为下一个实验的原料。[5]如火药化验中分析天平的称量实验，让学生采用减量法称量重铬酸钾粉末（0.13g~0.15g），可以为后续硫代硫酸钠溶液标定实验，提供已知准确质量的氧化剂重铬酸钾；溶液配制，可以配制硫代硫酸钠溶液，为火药中二苯胺含量测定和中定剂含量测定提供标准溶液；在火药中硝化甘油含量测定中，对提取剂乙醚采用蒸发回收利用；对于损坏的温度计，可将水银泡处截除，然后再火焰上圆口，可当玻璃棒继续使用；移液管刻度线上部破损后，可将上部破损部分截除，然后在火焰上圆口即可继续使用；试管底穿孔或管口破损后，可将破损处截除，然后在火焰处圆口，可分别制成两通反应管和普通短试管。串联实验及试剂仪器的回收利用，在一定程度上减轻了常规实验对环境的污染，并且变废为宝，渗透了绿色化学的理念。

实验过程尽量绿色化

在火药化验中，我们注重绿色化学理念改造化验中的各个环节，通过改造，不仅能达到预期的训练效果，而且有利于环境保护。如二苯胺含量测定中，测定空白试验时，需要加入60mL醇醚溶剂(体积比4:1)，如果通风效果不好，会造成学生出现头蒙、头晕的现象，特别是在夏季多人同做实验时，情况会更糟。实际化验教学中，我们让学生开始练习时，不加醇醚溶剂，待学生操作水平达到一定程度后，才加入醇醚溶剂做真正的空白试验，这样做，不仅节约了大量的醇醚试剂，且又减少了环境污染和对学生健康造成的伤害（事先与学生沟通，讲解清楚，否则，真正做实验时会忘记加入醇醚溶剂）；对于二苯胺空白试验、试样滴定实验，在滴定终点判断时，加入半滴溴液，如变蓝，说明没有滴定过量，如不变蓝，则说明滴定过量了。对于变蓝以后的溶液不要倒掉，接着用硫代硫酸钠标准溶液继续滴定至蓝色消失。不变蓝的溶液，继续滴入溴液，使其变蓝后，用硫代硫酸钠溶液继续滴定至蓝色消失。再用半滴溴液检验，如此反复练习，使溶液得到充分利用。同样在酸碱滴定分析实验中、硫代硫酸钠溶液标定实验中，都可以采用此类方法。这种做法，可谓是一举多得：引发学生产生“为什么会这样？”的思考，进而使他们通过各种途径进行解惑；激发学生学习的兴趣，颜色变来变去，比较好玩，有意思；锻炼了学生对终点判断的敏感性，有利于学生掌握关键的滴定技术；大大节约实验试剂，相当于一次试剂被利用了多次；大大节约了学生掌握关键滴定技术的时间。由于我们学生的文化基础比较薄弱，在前期技能训练中，可以直接用自来水代替蒸馏水，实验的效果仍较好（但实验结果不可靠），在学生操作技能水平达到一定程度后，再用蒸馏水进行操作训练，并且要求报告实验结果。这样做既能满足实验要求，又大大节约了可贵的水源和电源，因为蒸馏水制备过程中会消耗大量的电源，冷却水源。

利用化验仿真实验教学

加深学生的感官认识。化验仿真实验采用虚拟实验技术，实现了对真实实验的扩充，拓宽了学生的知识面。如借助三维立体动画可全方位多角度展现现代大型仪器的内部构造，将细致的仪器操作流程用动画描绘出来（如气相色谱仪的构造、原理及其使用）。目前我们研制的“火药分析虚拟训练平台”，已经完成了火药化验所有科目，该项目利用虚拟仿真技术，集演示、训练和考核为一体，动画流畅，实验操作过程和现象逼真度高，互动性强。并且应用到火药化验教学中，得到了专家和学生的认可，取得了良好的教学效果，为教学训练提供了新手段。

妥善处置实验产生的废物

虽然对学生加强了环保教育、多次观看视频、动画，以及进行了小量—半微量化实验等一系列措施，使产生的废液大大减少，化验工作仍会产生一定的废液。由于火药化验的特殊性，该废液具有高毒性、高浓度和高盐度的“三高”特点，含有大量的重金属离子、苯胺类和其他大分子有机物等环境污染物，如果不加技术处理而直接排入下水道，将会对环境造成巨大污染。把学生倒入指定容器里的废液经过“弹药化验废液处理系统”，进行无害化处理，处理后的水质达到了排放标准。总之，通过火药化验绿色化的实践活动，提高了学生学习的兴趣，增强了学生的动手能力。但是，火药化验绿色化需要相当长的时间，一方面有赖于绿色化学理论的深入研究，另一方面需要从事化验教学工作人员的共同努力。同时也应充分认识到：绿色化学本身也不是万能的，由于火药化验的特殊性，对一些成分含量测定可能根本就不具备绿色化条件。但我们应该从进入化验教学开始，把绿色化学理念、内容、技术和方法贯穿于整个火药化验教学的全过程，强化学生的绿色化学意识和环境保护意识。

作者：邓振伟 陈玲 崔云航 田七 单位：武汉军械士官学校弹药导弹系