云 觀，陳佳麗，蔣 艦，邵艷秋

(1.牡丹江師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011；2.牡丹江龍江環(huán)保供水有限公司，黑龍江 牡丹江 157011)

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是本科教學(xué)中化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、高分子和材料科學(xué)等多專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生廢液及固廢，如果在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后不能及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物，將會(huì)對(duì)人體健康和環(huán)境造成危害和污染。目前綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)呼聲漸高[1-3]，進(jìn)行環(huán)境無(wú)害的化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域的長(zhǎng)期目標(biāo)。本文主要介紹了本校本科有機(jī)化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的廢液、固廢和處理辦法。

1 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢液及固廢種類

根據(jù)現(xiàn)階段本院本科生使用的教材[4]，將其進(jìn)行的全部有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的題目及廢液固廢類型進(jìn)行了匯總，如表1所示。

表1 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及產(chǎn)生的主要廢液固廢

表1(續(xù))

2 廢液、固廢類型及處理辦法

2.1 廢液及固廢類型

2.1.1 干燥劑型

在實(shí)驗(yàn)環(huán)己烯的制備、乙酸乙酯的制備、正丁醚的合成、乙酸正丁酯的合成中，產(chǎn)生的氯化鈣、硫酸鎂廢棄物均作為產(chǎn)品干燥時(shí)的干燥劑使用。這兩種化學(xué)品在使用后均變?yōu)榻Y(jié)晶水合物狀態(tài)。

2.1.2 催化劑型

在正丁醚的合成實(shí)驗(yàn)和乙酸正丁酯的合成實(shí)驗(yàn)中，濃硫酸作為催化劑使用，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)分液漏斗分出，成為廢液。

2.1.3 反應(yīng)原料型

在實(shí)驗(yàn)乙酰苯胺的制備、阿司匹林的制備、乙酸正丁酯、肉桂酸的制備中，乙酸、鋅粉、水楊酸、正丁醇、苯甲醛五種有機(jī)物由于未完全反應(yīng)，在進(jìn)行除雜時(shí)，以雜質(zhì)的形式被蒸餾或過(guò)濾出來(lái)形成廢物。在實(shí)驗(yàn)茶葉中生物堿的提取中，乙醇作為萃取咖啡因的溶劑，在后期蒸餾時(shí)需蒸餾出大部分乙醇，成為廢液。在實(shí)驗(yàn)溴乙烷的制備中，濃硫酸作為反應(yīng)原料，過(guò)量和溴化鈉進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后剩余的硫酸分液漏斗分出，成為廢液。

2.1.4 回收原料型

在實(shí)驗(yàn)蒸餾和沸點(diǎn)測(cè)定、分餾中，無(wú)水乙醇和丙酮作為實(shí)驗(yàn)式樣進(jìn)行使用，蒸餾和分餾出的無(wú)水乙醇和丙酮成為實(shí)驗(yàn)廢液。在實(shí)驗(yàn)熔點(diǎn)的測(cè)定中，液體石蠟作為熱浴液進(jìn)行使用，多次使用后會(huì)被樣品污染而成為廢液。在實(shí)驗(yàn)柱層析中，無(wú)水乙醇作為洗脫劑使用，在潤(rùn)洗色譜柱和洗脫亞甲基藍(lán)時(shí)會(huì)和樣品混合形成廢液。在所有的蒸餾和分餾操作中，均會(huì)用到碎瓷片充當(dāng)沸石，使用過(guò)后成為固廢。

2.1.5 反應(yīng)產(chǎn)物型

在所有的有機(jī)合成制備中，得到的有機(jī)物產(chǎn)品由于純度和學(xué)生操作嚴(yán)謹(jǐn)度不同，不能直接用作化學(xué)試劑，成為廢液及固廢。

2.1.6 泄露危險(xiǎn)品型

在使用水銀溫度計(jì)時(shí)，因?yàn)閷W(xué)生誤操作造成水銀泄露，成為泄漏危險(xiǎn)品型廢液。

2.1.7 洗滌劑型

在實(shí)驗(yàn)甲基橙的制備中，用到乙醚和乙醇進(jìn)行洗滌甲基橙晶體，洗滌后成為廢液。

2.1.8 碎玻璃型

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不可避免會(huì)造成玻璃儀器的打碎和損壞，形成固體廢棄物。

2.2 廢液及固廢處理辦法

2.2.1 中和無(wú)毒害處理

對(duì)于產(chǎn)生的干燥劑型、催化劑型、反應(yīng)原料型、洗滌劑型廢液及固廢，可進(jìn)行中和處理，采用堿性廢液固廢和酸性廢液中和;也可采用藥劑中和, 即采用Na2CO3、NaOH、石灰乳、碳酸鈣、工業(yè)硫酸、鹽酸等中和[5], 反應(yīng)方程式為:H++OH-→H2O，NaOH+HCl→NaCl+H2O，Na2CO3+H2SO4→ Na2SO4+H2O+CO2↑，經(jīng)過(guò)中和的廢液可直接排放。對(duì)于產(chǎn)生的毒害性固廢，例如溫度計(jì)中水銀，首先監(jiān)督學(xué)生不要直接倒入下水道及垃圾箱，用硫磺粉覆蓋于水銀表面，生成無(wú)毒的硫化汞[6]，然后密封儲(chǔ)存，交給有資質(zhì)的廢物處理企業(yè)進(jìn)行處理。

2.2.2 蒸餾再利用處理

對(duì)于回收原料型廢液，可進(jìn)行再次利用。蒸餾和分餾操作產(chǎn)生的乙醇和丙酮，柱層析中洗脫用的乙醇，均可以收集起來(lái)再次蒸餾使用。蒸餾后的二次乙醇可用于清洗玻璃儀器，進(jìn)行折光率測(cè)定的練習(xí)、蒸餾操作的練習(xí)等實(shí)驗(yàn)使用。使用過(guò)的沸石也可收集起來(lái)，使用二次乙醇浸泡清洗，烘干后可再次使用。

2.2.3 安全儲(chǔ)存作為其它實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原料

反應(yīng)產(chǎn)物型廢液及固廢較難處理，反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)法直接作為成品化學(xué)試劑使用。對(duì)于此類廢液及固廢，應(yīng)選用合適的容器安全儲(chǔ)存，一部分可作為其它實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原料。例如合成的肉桂酸，可以在下一屆學(xué)生進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)作為待測(cè)樣品使用；學(xué)生合成的乙酰苯胺，由于苯胺氧化，變?yōu)榉奂t色，可以利用其進(jìn)行重結(jié)晶基礎(chǔ)操作；合成的阿司匹林，可以作為樣品進(jìn)行分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定其產(chǎn)品純度；實(shí)驗(yàn)中合成的乙酸正丁酯可儲(chǔ)存起來(lái)，作為減壓蒸餾實(shí)驗(yàn)的原材料，讓學(xué)生練習(xí)減壓蒸餾實(shí)驗(yàn)操作；學(xué)生合成的洗滌靈進(jìn)一步處理，制成成品洗滌靈，用以洗刷實(shí)驗(yàn)室的玻璃儀器。

對(duì)于環(huán)己烯、溴乙烷、咖啡因、甲基橙等反應(yīng)產(chǎn)物固廢處理，將一部分交給有相關(guān)科研項(xiàng)目的教師，其通過(guò)柱色譜等方法將固廢提純后使用，可減少這些教師的科研開(kāi)支；剩余的部分進(jìn)行安全儲(chǔ)存，然后交給有廢物處理資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行安全處理。

2.2.4 損壞玻璃儀器的再利用和處理

對(duì)于損壞的玻璃儀器，首先對(duì)其評(píng)估，對(duì)于可修理可再利用的玻璃儀器，先將其清洗干凈，送到儀器維修部門進(jìn)行修理；對(duì)于不可修理的玻璃儀器，則作為固體廢棄物進(jìn)行儲(chǔ)存，然后交給有固廢處理資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行處理。

3 小結(jié)

采用上述處理措施，可減少有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的廢液、固廢排放量，降低實(shí)驗(yàn)開(kāi)支，節(jié)省實(shí)驗(yàn)低值易耗經(jīng)費(fèi)。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)逐漸實(shí)現(xiàn)綠色化，還需要更多的化學(xué)教育工作者們進(jìn)一步努力。