大学分析化学实验绿色化的主要途径 本文关键词：化学实验，途径，分析，大学
大学分析化学实验绿色化的主要途径 本文简介：【论文来源】：刘二东.高校分析化学实验绿色化的探索与实践[J].山东化工,2015,13:118-119+121. 化学是一门重要的自然科学，自从诞生以来对人类社会的进步发挥了重要作用。科技的发展往往是一面“双刃剑”,即为人民带来方便，同时也出现一些问题，化学也不例外。通过
大学分析化学实验绿色化的主要途径 本文内容：
【论文来源】：刘二东.高校分析化学实验绿色化的探索与实践[J].山东化工,2015,13:118-119+121.
化学是一门重要的自然科学，自从诞生以来对人类社会的进步发挥了重要作用。科技的发展往往是一面“双刃剑”,即为人民带来方便，同时也出现一些问题，化学也不例外。通过化学技术，在这个世界上创造出了很多新物质，极大的促进了社会文明的发展，但是许多化学产品也是环境污染的一个重要影响因素。在很多高校中分析化学是化学相关专业学生的必修课程，分析化学实验作为一门化学基础实验，在处理样品、分析测试过程中可能产生少量污染物质。为了达到顺利开展实验课程的目的，同时力求最大限度减少污染物排放，争取用最少的化学试剂投入获得最好的实验教学效果，是该门课程教师的重要任务。绿色化学还有其他名称，比如清洁化学，又比如环境无害化学。在当前地球生态环境日趋恶化的情形下，绿色化学是科学界为了保护和改善环境，而提出的一个目标和理念。在上化学实验课的时候，经常会使用到一些有毒有害试剂，实验过程中也可能产生有毒物质，做完实验后废弃的产物，如果没有经过合适的处理就排放，就会污染环境。为了解决这一问题，绿色化学实验利用化学的方法和理论，尽量减少甚至去除有害物质排放，以达到保护人类健康和生态环境的目的[1].
绿色化学最早由美国环保局提出。1984 年美国环保局提出了“废物最小化”的理念，五年后又提出了“污染预防”的概念[3].“绿色化学”一词第一次出现在 1990 年的美国“防止污染行动”法令中。以后美国依靠奖励等众多手段推广此战略，比如 1995 年设立了绿色化学挑战奖。其他国家，比如日本、英国等也开始执行绿色化学计划，绿色化学很快成为科学界一个重要研究课题。对于绿色化学来说，目标不是等环境污染了再治理，而是在环境污染之前停止这个过程，预防污染环境。推广绿色化学战略要注意以下几个原则[2]: （ 1） 不用危险品，采用无毒、无害的原料； （ 2） 在尽可能的条件下减少使用量； （ 3） 进行化学反应过程中控制无污染排放的反应条件； （ 4） 生产反应出来产品应是对人类健康、生态环境友好的； （ 5） 反应具有高选择性，减少副产品，甚至实现零排放，至少保证环境污染物零排放； （ 6） 原料物美价廉，反应方式简单； （ 7） 尽可能达到循环使用，回收利用。绿色化学目标是从源头防止污染，同时要求降低实验成本，这是一个全新的观念，改变了传统环境保护治标不治本的手段[4].在高校分析化学实验教学改革中，要贯彻绿色化学教育思想，要教会学生知道如何减少化学实验污染，如何保护生态环境，增强培养社会责任感。在校级实验改革项目资金的支持下，对我校实验教学进行了绿色化教学的探索与实践。在实验改革中采用了很多崭新的理念和方法，精选实验内容、调整实验组合、改进实验方案，将分析实验微型化，研究分析废弃物回收利用等，以达到减少环境污染并降低实验成本的目的[5].
1 大学分析化学实验绿色化的必要性
绿色化学理念在我国高校中最先提出是清华大学，之后许多高校都开始着手实施绿色化学课程。开设绿色化学实验课程，不仅减少了环境污染，还潜移默化的培养了学生正确的发展观和环保意识。分析化学实验教师应该将绿色化学理念贯彻整个实验教学中。要让学生明白，人类社会的进步不能以牺牲环境为代价。在学生实验操作开始前，教师要教授实验注意事项，简单介绍方法性质、条件、社会意义，尤其要重视讲述相关化学试剂的毒性和环保影响。秉承从原料选择的绿色化入手，能从源头阻止污染，同时也要避免实验过程中产生污染[6].
发展绿色化学，对化学教师和学生身体健康有重要意义。在分析化学实验教学过程中，实验教师和学生都要长时间在实验室中操作。如果实验过程中释放了有毒物质，污染了实验室环境，必然会对师生身体健康造成影响。在目前一些高校，化学实验室就像食堂一样容易辨认出，因为经过时有一股怪味，不是化学系的学生也能判断出这里是化学实验室。长期处在这样的空间中显然是对身体健康不利的。全国有很多化学实验室，在高校科研院所、中学、某些工厂企业中每天都有很多实验人员在做化学实验，每次排放污染物量不算大，但是日积月累产生的化学污染相当严重。推广绿色化学实验，减少甚至消除污染物排放，保护人类赖以生存的自然环境是一个非常重要的问题[7].
2 大学分析化学实验绿色化的主要途径
2. 1 选择环保试剂
完成一个化学实验就要用到化学试剂，有的毒性很大，反应之后生成的物质也可能会产生有毒物质。因此，试剂选择是首选要重视的。应该尽量选择毒性小、污染较小的环保试剂。对于危险化学品，如易爆、易燃、腐蚀或有刺激性的，尤其是剧毒物质，在实验中要尽可能不用或少用。比如工业废水中挥发性酚的测定有两种方法，一种是直接光度法，一种是萃取光度法。前一种方法直接在水中测定，而后一种方法需要用到三氯甲烷萃取后再测定。三氯甲烷是一种有毒试剂，显然选择前一种方法，可以避免有毒萃取剂的使用，减少环境污染。
2. 2 推广小量和微型实验技术
微型化学实验指的是采用尽量少的化学试剂同时达到需要的反应结果一种新型实验理念。微型化学实验在近 20年来发展非常迅速，被视为化学实验的一场革命。开展化学实验教学目的是让学生们通过亲自操作和观察化学现象，从而更深入地掌握化学原理。在实验方案设计上，首先要保证实验现象容易观察，在此前提下，应当想办法减少原料试剂的使用。微型化学实验使用的玻璃仪器是微型的，其试剂用量明显减少，比经典的常量化学实验节约可达 90% 以上，同时还可保证实验现象正常。这样不仅能够减少学生操作时间及试剂用量，还减少了相关辅料、水电费用的消耗。这样不仅大幅降低实验成本，还能够减少实验产生的废弃物对环境的污染，加强了实验的安全性。比如化学分析中的滴定分析属于常量分析，为保证一定的分析准确度，滴定体积要求大于 20 mL .因此很多年以来，分析实验中滴定玻璃仪器容量规格一般用 25 mL 移液管、50 mL 滴定管、250 mL 锥形瓶等。为了大力推广微型实验，我们进行了一定的仪器小量化探索。将 25mL 移液管换为 10mL,50 mL 滴定管换为 25mL,250 mL 锥形瓶换为 100 mL.操作方法基本不变，结果表明更换小容量仪器后，仍然可以保证测定结果的准确度和精密度。同时，学生使用小量仪器操作要求更加认真细致，在培养学生滴定分析基本操作技能方面具有一定优势，更有利于培养学生细致严谨的科学态度和习惯。又比如性质实验是分析化学实验中重要部分，传统的做法都是使用试管实验，试剂实验用量通常是几毫升，如果换为点滴板操作，试剂用量会减少为几滴，还可以保证实验效果，减少化学污染物的排放，也是实验绿色化的一个方法。
2. 3 合理选择实验项目
对于同一个分析教学实验往往有多种分析途径可以选择，应当首先选择对环境没有污染的方法。比如经典教学实验铁矿石中铁含量的测定，可以选择的两种方法有重铬酸钾法和无汞定铁法。为了减少对环境的污染，应当选择无汞盐测铁法。通过修改分析实验教学计划，合理调整实验次序和项目，尽可能地做到前面实验反应的产物或剩余试剂转变成后面实验的反应物或原料，这也是实现分析实验绿色化的重要途径。比如沉淀滴定中会使用到硝酸银，沉淀滴定实验做完后，剩余的硝酸银直接丢弃，不仅浪费还会污染环境。
如果将剩余硝酸银收集起来，作为重量法测定钡盐实验中一个试剂，即节约了药品也减少了排放。重铬酸钾是一种性质稳定的氧化性滴定剂，长期保存也不发生明显变化。将重铬酸钾法测定铁含量和间接碘量法实验进行串联。前面一个实验滴定完成后剩余的重铬酸钾溶液进行了再利用，可以作为后一个实验间接碘量法中硫代硫酸钠标定的基准物质。
通过实践发现，改进实验安排串联部分实验以后，不仅可以明显减少实验废弃物的排放，实现分析化学实验操作过程的绿色化，而且可以加深学生对两个实验关系的了解。
2. 4 采用现代教学手段建立化学仿真实验
化学仿真实验是以三维立体模拟实验室代替传统的实验室，使用计算机程序模仿传统实物的实验。计算机仿真化学实验是化学实验教学摆脱实物实验操作的一场革命。仿真实验室，不仅是教育技术的重要进步，而且是绿色化学保护自然资源环境的重要手段。仿真实验不受实验室仪器设备、实验材料的限制，可以方便的将实验用动画形式展现给学生。学生可以自主选择实验仪器，自主拆装等，极大的提高了学生的实验兴趣。学生可以进行无限制、多样式的重复操作，无污染、无浪费。也可进行交互操作训练，参与者与之进行互动，使其不但可以很好的理解实验的运行机理，还可养成在以后的工作生活中运用现代技术的习惯。仿真实验还可以模拟仿真违规操作，将错误操作产生的不良后果展示给学生，让学生看到错误操作的危害，有效的加深学生对操作技术的重视，有效地防止错误操作的发生。对于实验投入过高或者危险性过大的实验，常规实验往往很难开展，利用计算机技术进行仿真实验则可以有效的解决这个问题，同时还保证了学生对实验原理的理解。总之，计算机模拟仿真技术是现代实验教学的一个重要工具，是实现绿色化实验的一个重要手段。
3 结论
绿色化学是保护自然环境的化学，改革有污染排放的传统化学实验，研究传统化学实验的绿色化方法，是化学发展的必然趋势。对于化学实验绿色化的重要性与必要性，许多高校还不十分重视，高校化学实验教学中存在着一些问题亟待改进。高等学校应加大对学生的环保理念教育，有效的保证绿色实验改革的顺利推广。实践证明，在分析化学实验教学中进行绿色化学教育，可以提高学生的实验操作水平，可以增强学生的综合素质。环境保护人人有责，实验过程的绿色化保障学生在校期间环保理念的培养，在长期的熏陶下学生走入社会也能牢记保护环境的重要性。
参考文献
[1]蔡向阳，蔡碧琼。 绿色基础化学实验探析[J]. 福建化工，2004,18（ 4） : 44 - 46.
[2]赵 岩，邬旭然，王进军，等。 培养学生的环保意识 - 有机化学实验绿色化教改研究[J]. 实验技术与管理，2003,20（ 5） : 96 - 98.
[3]王元兰，赵 芳，文瑞芝。 有机化学实验绿色化教学的探索与实践[J]. 中南林学院学报（ 社科版） ,2007（ 1） : 236- 237.
[4]朱清时。 绿色化学与可持续发展[J]. 中国科学院院刊，1997 （ 6） : 415 - 421.
[5]Anastas Paul T,Warner,John C. Green chemistry theoryandpractice [M]. NewYork: Oxford University Press,1998.
[6]王元兰，谭晓燕。 农林院校基础化学教学中实施绿色化学教育的探讨[J]. 中南林学院学报（ 社科版） ,2005（ 5） :186 - 188.
[7]武汉大学。 分析化学[M]. 4 版。 北京： 高等教育出版社，2001.
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