蒲艷玲

（蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

化工實(shí)驗(yàn)改革與綠色化學(xué)理念應(yīng)用實(shí)踐分析

蒲艷玲

（蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

生存環(huán)境的不斷惡化，使人們充分認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性，也正因如此人類開始從生活方式以及生產(chǎn)方式入手，實(shí)施了相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，“綠色化學(xué)”理念也是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。由于化工實(shí)驗(yàn)會(huì)存在著一定的污染源，為了響應(yīng)環(huán)保的號(hào)召，化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程開始嘗試運(yùn)用綠色化學(xué)理念，對(duì)化工實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行改革。通過對(duì)綠色化學(xué)以及化工改革必要性的介紹，探索出綠色化學(xué)理念下，化工實(shí)驗(yàn)改革的正確開展方式。

必要性；化工實(shí)驗(yàn)；綠色化學(xué)；仿真實(shí)驗(yàn)

化工實(shí)驗(yàn)是專業(yè)學(xué)生掌握理論知識(shí)、提高自身實(shí)踐能力的有效途徑。因此各院校一直極為重視化工實(shí)驗(yàn)的開展。但由于化工實(shí)驗(yàn)較為特殊，在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的污染物以及廢棄物，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染。為了減少化工實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)理念的化工實(shí)驗(yàn)，各學(xué)校都對(duì)自身的化工實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新。為了確保化工實(shí)驗(yàn)改革的順利進(jìn)行，我們首先要對(duì)“綠色化學(xué)”這一理念進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)。

1 “綠色化學(xué)”

“綠色化學(xué)”這一概念是由美國化學(xué)會(huì)首先提出的，是指在使用以及制造化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)對(duì)可再生原料進(jìn)行合理的運(yùn)用，來對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的有毒試劑與溶劑進(jìn)行有效的規(guī)避，并降低實(shí)驗(yàn)廢物的產(chǎn)生[1]。該概念發(fā)展至今，其定義也發(fā)生了一定的變化，現(xiàn)代的“綠色化學(xué)”更多指的是能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行保護(hù)的化學(xué)。倡導(dǎo)人們?cè)趯?duì)化學(xué)技術(shù)使用的過程中，要通過主動(dòng)的手段，來對(duì)有害物質(zhì)的排放量進(jìn)行有效的控制，并要對(duì)資源與能源進(jìn)行合理的利用，避免浪費(fèi)。

化學(xué)源于生活，與人們的衣食住行有著極為密切的練習(xí)，對(duì)于人類的經(jīng)濟(jì)以及生存而言都有著十分重要的意義。且化學(xué)這門學(xué)科蘊(yùn)含的內(nèi)容極廣，哲學(xué)以及自然學(xué)科等知識(shí)點(diǎn)都有所涉及，是人類發(fā)展不可或缺的內(nèi)容。但化學(xué)像是一把雙刃劍，在為人類生活帶來便利的同時(shí)，化工行業(yè)以及化學(xué)行業(yè)的崛起，也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的負(fù)面影響，人們的生存環(huán)境受到了極大的威脅。為了改變這一現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)人類與生態(tài)環(huán)境之間的和諧發(fā)展，各國社會(huì)都對(duì)這一綠色化學(xué)進(jìn)行了深入的研究。

2 化工實(shí)驗(yàn)改革的必要性

作為高校教學(xué)的重要手段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直都是各學(xué)校教學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，以期望能夠?qū)W(xué)生的創(chuàng)新能力以及實(shí)踐運(yùn)用能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)。而化學(xué)技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)自然也是老師重點(diǎn)關(guān)注的教學(xué)內(nèi)容。但由于化工實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生一定的污染物質(zhì)，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞，引起了社會(huì)各界的關(guān)注，如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)方式進(jìn)行化工實(shí)驗(yàn)，勢(shì)必會(huì)造成較為嚴(yán)重的后果。所以高校必須要對(duì)自身的化工實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行改革，并要將綠色化學(xué)的理念融入都其中，實(shí)現(xiàn)綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣不僅能夠使學(xué)生可以繼續(xù)運(yùn)用化工實(shí)驗(yàn)獲得相應(yīng)的知識(shí)，同時(shí)還會(huì)有效降低實(shí)驗(yàn)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響，所以化工實(shí)驗(yàn)綠色化改革勢(shì)在必行。

3 在化工實(shí)驗(yàn)改革中，綠色化學(xué)理念的運(yùn)用策略

3.1 從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容入手，實(shí)施綠色化學(xué)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是化工實(shí)驗(yàn)開展的靈魂所在，因此老師想要將綠色化學(xué)理念融入到化工實(shí)驗(yàn)的改革之中，就應(yīng)從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容入手。一般在進(jìn)行化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師可以盡量挑選一些基本性操作的實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)使用的物品也要盡量以無毒、綠色的化學(xué)溶劑、催化劑以及原料為主[3]。首先，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，老師必須要對(duì)反應(yīng)物用量進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，要秉持節(jié)約原則，降低化學(xué)藥劑使用量，只要保證化學(xué)結(jié)果即可；其次要對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行篩選，要堅(jiān)持使用低毒、低能耗的項(xiàng)目，從源頭避免有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，有效提高化工實(shí)驗(yàn)的安全性。例如在進(jìn)行硝基苯甲酸乙酯合成的實(shí)驗(yàn)中，就可以運(yùn)用苯磺酸來代替濃硫酸作為合成的催化劑。雖然濃硫酸成本較低且活性較高，卻存在著腐蝕性較強(qiáng)、反應(yīng)復(fù)雜以及副產(chǎn)物等方面的缺點(diǎn)，并不符合環(huán)保的理念，而苯磺硫酸不僅易得、低價(jià)，且可以有效彌補(bǔ)濃硫酸存在的問題，整體產(chǎn)率較高。

3.2 從仿真實(shí)驗(yàn)入手，實(shí)施綠色化學(xué)

所謂“仿真實(shí)驗(yàn)”，就是利用信息技術(shù)與多媒體設(shè)備，對(duì)化工實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行模擬，或者播放相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程視頻，來達(dá)到對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的[4]。這種方式不僅能夠幫助學(xué)生明確化學(xué)藥劑的實(shí)驗(yàn)過程以及化學(xué)物質(zhì)之間的反應(yīng)情況，同時(shí)還能有效解決部分化工實(shí)驗(yàn)毒性與污染性較強(qiáng)的問題，極為符合綠色化學(xué)的理念。

老師在使用信息技術(shù)制作仿真實(shí)驗(yàn)視頻之前，首先要對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行明確，并對(duì)整體仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)；其次要利用網(wǎng)絡(luò)資源，通過合法的手段獲得實(shí)驗(yàn)視頻，并對(duì)視頻資源進(jìn)行后期的制作與配音，以便學(xué)生對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行明確。如果網(wǎng)絡(luò)中沒有相應(yīng)的視頻或搜索視頻不符合教學(xué)要求時(shí)，老師也應(yīng)遵守綠色原則利用動(dòng)畫的形式，來對(duì)實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)過程等內(nèi)容進(jìn)行演示。使學(xué)生即使不動(dòng)手進(jìn)行操作，也能完全明確此次化工實(shí)驗(yàn)的原理以及操作步驟，可以準(zhǔn)確總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，得到相同的教學(xué)效果，避免了化工實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響。

3.3 從“微量化”入手，實(shí)施綠色化學(xué)

在微小型儀器中使用最少限度的試劑進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)被稱之為“微量化實(shí)驗(yàn)”。通常這種實(shí)驗(yàn)的化學(xué)用量是正常化學(xué)用量一般在十分之一到千分之一之間[5]。想要確保化工實(shí)驗(yàn)的順利改革，切實(shí)落實(shí)綠色化學(xué)的理念，就是在化學(xué)過程中盡量減少化學(xué)物品的使用量并降低實(shí)驗(yàn)過程中的排放量，即實(shí)驗(yàn)微量化處理。所以在進(jìn)行化工實(shí)驗(yàn)改革時(shí)，老師應(yīng)推行微量化實(shí)驗(yàn)，從源頭開始降低化工實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的影響。像在進(jìn)行正溴丁烷合成實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用不同量的“濃硫酸氧化溴化鈉”，就會(huì)產(chǎn)生截然不同的效果。使用常規(guī)量時(shí)，化學(xué)反應(yīng)瓶會(huì)在較長時(shí)間后才會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，其中的氣體顏色較深，會(huì)出現(xiàn)大量的溴，一旦控制不當(dāng)就會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；但使用微量試劑在小型反應(yīng)儀器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅整體實(shí)驗(yàn)的時(shí)間較短，而且反應(yīng)瓶中的氣體呈現(xiàn)淺色，溴產(chǎn)量相對(duì)較小，對(duì)于環(huán)境的影響程度較低。

3.4 從實(shí)驗(yàn)裝置入手，實(shí)施綠色化學(xué)

化工實(shí)驗(yàn)多數(shù)都會(huì)涉及到化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)，而在這種合成實(shí)驗(yàn)中難免會(huì)出現(xiàn)一定量的有毒物質(zhì)。一般老師都會(huì)教導(dǎo)學(xué)生在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，降低對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染程度，但卻無法對(duì)有毒氣體進(jìn)行處理，還是會(huì)對(duì)空氣造成污染。所以老師可以通過對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改革的方式，來對(duì)達(dá)到綠色化實(shí)驗(yàn)的目的。老師可以利用自身的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)化工實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)污染物的環(huán)節(jié)進(jìn)行確認(rèn)，并與其他教師一起對(duì)該環(huán)節(jié)使用的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改良，并配合對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的調(diào)整，將實(shí)驗(yàn)的排放量將到最低[6]。同時(shí)還應(yīng)對(duì)化學(xué)催化劑進(jìn)行替換處理，一方面可以降低有害物質(zhì)的產(chǎn)生，同時(shí)還能有效對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行保護(hù)，以防出現(xiàn)化學(xué)試劑對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置造成損害的情況。此外還應(yīng)在設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)循環(huán)系統(tǒng)，要對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行拓展，在條件允許的情況下，設(shè)計(jì)出產(chǎn)物以及輔助劑等物質(zhì)的循環(huán)使用裝置，避免對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。

3.5 從廢棄物入手，實(shí)施綠色化學(xué)

化工實(shí)驗(yàn)廢料也是主要的環(huán)境污染源之一，所以老師必須要對(duì)這一情況予以足夠的重視，要對(duì)廢氣以及廢水等物質(zhì)進(jìn)行合理的處理。一方面，要固體廢棄物以及放射性污染物進(jìn)行科學(xué)的分類，并分別收到專業(yè)的回收容器之中[7]。之后在根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，對(duì)這些排放物分別進(jìn)行處理；另一方面，要將產(chǎn)生大量腐蝕性氣體以及有毒氣體的化工實(shí)驗(yàn)安排在通風(fēng)櫥或者封閉實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，并要對(duì)排放的尾氣進(jìn)行回收，并妥善進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語

通過對(duì)綠色化學(xué)以及化工實(shí)驗(yàn)改革相關(guān)內(nèi)容的闡述，使我們對(duì)綠色化學(xué)理念的內(nèi)容以及優(yōu)勢(shì)有了更進(jìn)一步的了解。各學(xué)校必須要響應(yīng)環(huán)境保護(hù)的號(hào)召，正確運(yùn)用綠色化學(xué)理念來對(duì)化工實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革。要對(duì)催化劑、試劑以及溶劑使用量控制或者替換等方式來對(duì)化工實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的不良物質(zhì)進(jìn)行限制，同時(shí)通過對(duì)化工實(shí)驗(yàn)裝置的完善以及對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的利用，來實(shí)現(xiàn)綠色化工實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行有效的保護(hù)。

[1] 徐文祥.綠色化學(xué)理念下的化工專業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革分析[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2016，（4）∶167.

[2] 劉品禎，李紅梅，程志飛，等.淺談綠色化學(xué)理念在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用與研究[J].廣州化工，2016，（12）∶226-228.

[3] 蒲艷玲.化工實(shí)驗(yàn)改革與綠色化學(xué)理念的運(yùn)用研究[J].生物化工，2016，（4）∶69-72.

[4] 蔡佳利，陳紅，陳朝暉，等.樹立綠色化學(xué)理念 改革化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].科教文匯（中旬刊），2014，（10）∶53-55.

[5] 蔡佳利，陳紅，陳朝暉，等.樹立綠色化學(xué)理念 改革化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].高等教育研究（成都），2014，（4）∶23-27.

[6] 歐陽玉祝，陳小東，彭曉春，等.基于綠色化學(xué)理念的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].化工高等教育，2010，（2）∶64-67.

[7] 王亮，姜艷，何明陽，等.化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”理念的培養(yǎng)及實(shí)踐探討[J].廣州化工，2012，（18）∶164-165，167.

Analysis on the Application Experiment of Chemical Engineering Experiment and Green Chemistry

Pu Yan-ling

The deteriorating living environment makes people fully aware of the importance of environmental protection，and because of this，human beings start from the way of life and production methods，the implementation of the corresponding environmental protection measures，”green chemistry” concept is this Background came into being.As a result of chemical experiments there will be some sources of pollution，in response to the call of social environmental protection，chemical engineering technology experimental courses began to try to use green chemistry concept，the reform of chemical experiments.Through the introduction of green chemistry and the necessity of chemical reform，the paper explores the correct way of reforming the chemical experiment under the green chemistry concept.

necessity；chemical experiment；green chemistry；simulation experiment

O62-4；G642

A

1003-6490（2017）02-0124-02