【摘要】為了實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的整合、合理的三廢處理和開(kāi)展常量、小量、微量實(shí)驗(yàn)是必須的。從源頭上減少污染源,可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)新能力。
【關(guān)鍵詞】有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化學(xué) 污染 教學(xué)改革
【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2018)29-0183-02
隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,人工合成的產(chǎn)品數(shù)以億計(jì),人們的生活質(zhì)量得到極大提高。但隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展給人類和動(dòng)物賴以生存的環(huán)境造成了極大破壞。環(huán)境的日益惡化對(duì)人類的生活構(gòu)成危害,傳統(tǒng)的先污染后治理的方案往往不能奏效,不能在根本上解決問(wèn)題。因此,科學(xué)家提出綠色化的思路,即通過(guò)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)化學(xué)規(guī)律、發(fā)展新的技術(shù)、避免和減少那些對(duì)人類健康、生態(tài)環(huán)境有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生。綠色化學(xué)是解決化學(xué)工業(yè)的污染問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段,是解決環(huán)境和資源問(wèn)題的出路之一。
化學(xué)工業(yè)所取得的一切成果均建立在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐基礎(chǔ)之上的,實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿于整個(gè)化學(xué)教育的始終?,F(xiàn)今社會(huì)需要的是具有創(chuàng)新能力,能夠?qū)崿F(xiàn)綠色化可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)人才。因此,不能忽視本科實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程教學(xué)的重要性,在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和環(huán)保意識(shí)是每位實(shí)驗(yàn)教師的首要責(zé)任。
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是理解、驗(yàn)證課堂理論的輔助手段。它又做作一門(mén)獨(dú)立系統(tǒng)的技術(shù),學(xué)生從中培養(yǎng)觀察能力、思維能力、操作能力、運(yùn)用能力[1]。本科有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室排放的主要污染物是:(1)具有強(qiáng)腐蝕性的廢酸、廢堿;(2)易揮發(fā)、易燃、易爆的有機(jī)廢溶劑;(3)有毒、高危險(xiǎn)性的有機(jī)廢棄物。為了減少實(shí)驗(yàn)廢棄物的排放及其對(duì)環(huán)境的污染,實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的綠色友好,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)方面進(jìn)行了以下的關(guān)于綠色環(huán)保的探索和實(shí)踐。
一、整合部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高試劑的利用率
傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是分步進(jìn)行的,忽略各部分的聯(lián)系,造成學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)不深刻。為了避免學(xué)生做了前邊的實(shí)驗(yàn)忘了后面的實(shí)驗(yàn),化工教研室根據(jù)教材上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,將多個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)整合成一組實(shí)驗(yàn)[2]。獨(dú)立的合成實(shí)驗(yàn)后得到的大量產(chǎn)品由于不能被很好的利用因而被廢棄,造成了環(huán)境的污染。通過(guò)實(shí)驗(yàn)整合使學(xué)生實(shí)驗(yàn)得到的產(chǎn)品作為下次實(shí)驗(yàn)的原料而被合理利用、培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γw現(xiàn)了有機(jī)實(shí)驗(yàn)的整體性。由于上一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物就是下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料, 一旦上一步合成實(shí)驗(yàn)失敗則下一個(gè)實(shí)驗(yàn)就無(wú)法進(jìn)行, 所以必須保證每一步合成都成功, 才能得到最終想要的目的產(chǎn)物。這種多步驟實(shí)驗(yàn)顯然要求更高、更能鍛煉學(xué)生的操作技術(shù)和細(xì)心習(xí)慣, 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。例如,《普通蒸餾法收集乙醇》這個(gè)實(shí)驗(yàn)收集的乙醇可作為《乙酸的制備》的原料;《乙酸乙酯的合成》制備出的乙酰乙酯可進(jìn)一步作為合成乙酰乙酸乙酯的原料;如教學(xué)需要,乙酰乙酸乙酯可以作為中間原料制備酸或酮,制備出的酸或酮的性質(zhì)可以進(jìn)一步在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中研究。設(shè)計(jì)這種綜合性合成路線兼具減少污染、理論與實(shí)踐相結(jié)合、端正學(xué)生實(shí)驗(yàn)態(tài)度等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在我學(xué)院廣泛推廣。
二、嚴(yán)格控制三廢的產(chǎn)生并建立回收處理辦法
根據(jù)“綠色化學(xué)”的環(huán)保理念,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的藥品應(yīng)遵循5R原則:不用危險(xiǎn)品、減少用量、循環(huán)使用、回收使用、再生使用。(1)使用高效、無(wú)毒害的溶劑和催化劑,提高反應(yīng)選擇性,易于分離回收重復(fù)使用;(2)運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段,將污染嚴(yán)重,且目前還無(wú)法通過(guò)改進(jìn)而減少污染的經(jīng)典實(shí)驗(yàn),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、多媒體等現(xiàn)代教學(xué)形式將實(shí)驗(yàn)過(guò)程在多媒體上展示;(3)開(kāi)發(fā)環(huán)保性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,使用可再生的原料,得到可重復(fù)使用的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展實(shí)驗(yàn)?zāi)J?;?)妥善處理好實(shí)驗(yàn)后的“三廢”,對(duì)有機(jī)溶劑可以蒸餾后重復(fù)使用,對(duì)于特殊溶劑要統(tǒng)一回收處理;(5)在實(shí)驗(yàn)中注意培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí),養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,關(guān)注實(shí)驗(yàn)廢棄物的產(chǎn)生及相應(yīng)的處理手段,且將環(huán)保要求作為實(shí)驗(yàn)考核指標(biāo),強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)、培養(yǎng)環(huán)保習(xí)慣,將綠色環(huán)保意識(shí)保留在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中。
三、開(kāi)展常量、小量、微量實(shí)驗(yàn)
在國(guó)內(nèi)有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有85%以上實(shí)用了微量化和半微量化操作 。微型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展可以從源頭上節(jié)省大量的試劑和減少消耗的能源,在控制大量污染物產(chǎn)生的同時(shí)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力也提出了更高的要求。
學(xué)生在高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí),沒(méi)有經(jīng)過(guò)微量實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,因此需要逐步開(kāi)展。學(xué)生經(jīng)過(guò)常量、半微量、微量的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力將有很大提高,可以很好的適應(yīng)以后的學(xué)習(xí)和工作。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的試劑大多毒性大,且易燃、易爆、易揮發(fā),大量有機(jī)溶劑的實(shí)用會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。實(shí)驗(yàn)微量化實(shí)行后,試劑的使用量可以減少到常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的幾分之一到幾十分之一,既避免了環(huán)境的污染又節(jié)約了大量的有機(jī)試劑。
一切有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教改都必須建立在實(shí)際的基礎(chǔ)上,逐步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。在推行實(shí)驗(yàn)的綠色化教改中,可以借助于現(xiàn)代的教學(xué)技術(shù),如利用微波技術(shù)提高反應(yīng)的速度和反應(yīng)選擇性;利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),模擬分子結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)。對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化教改的推進(jìn)將是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。
參考文獻(xiàn):
[1]王代芝.有機(jī)化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2001(2): 98 - 100.
[2]汪焱鋼.化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究性教學(xué)的一些做法和設(shè)想[J].高等函授學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005(5): 14 - 15.
作者簡(jiǎn)介:
李東娟(1979.10.10-),女,漢族,遼寧人,研究生,遼寧工業(yè)大學(xué)副教授,研究方向:化工過(guò)程控制。