淺析有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化

張麗

(衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，河北 衡水 053000)

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淺析有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化

張麗

(衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，河北 衡水 053000)

摘要：綠色化學(xué)是20世紀(jì)末崛起的一門新興學(xué)科，相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)，它是未來(lái)化學(xué)化工發(fā)展的主要方向之一。本文介紹了實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的措施，主要通過(guò)分析有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的不環(huán)保的環(huán)節(jié)而找到整改的對(duì)策，提出了實(shí)驗(yàn)室三廢處理措施，并研究了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的應(yīng)用，提出了今后有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的發(fā)展前景和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);綠色化

1緒論

綠色化學(xué)(Green Chemistry)是20世紀(jì)末崛起的一門新興學(xué)科,相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué),它是未來(lái)化學(xué)化工發(fā)展的主要方向之一。綠色化學(xué)即用化學(xué)的技術(shù)和方法去避免或減少那些對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產(chǎn)過(guò)程中的使用，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、廢物。綠色化學(xué)是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)學(xué)科的研究前沿，是具有明確社會(huì)需求和科學(xué)目標(biāo)的新興交叉學(xué)科。從科學(xué)觀點(diǎn)看，綠色化學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的更新和發(fā)展；從環(huán)境觀點(diǎn)看，是從源頭上消除污染；從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，它合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本，符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求[1,2]。

2研究?jī)?nèi)容

2.1有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

按照綠色化學(xué)的要求，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在下列主要問(wèn)題：1、常規(guī)型實(shí)驗(yàn)，因溶劑用量大、產(chǎn)物及副產(chǎn)物量多，給環(huán)保和開支帶來(lái)負(fù)擔(dān)。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)較獨(dú)立，沒(méi)有形成系統(tǒng)的“序列多步合成”(前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料，依次多個(gè)實(shí)驗(yàn)相繼，則稱為“序列多步合成”)，使制備得到的產(chǎn)物堆積量大、種類多，給后處理帶來(lái)不便。3、實(shí)驗(yàn)設(shè)備過(guò)于傳統(tǒng)，合成時(shí)間長(zhǎng)，加上學(xué)時(shí)有限，不能滿足熟練程度和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。4、反應(yīng)類型、合成過(guò)程、廢棄物及廢水等與綠色化學(xué)的要求存有較大的本質(zhì)上的差距。

2.2實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的具體措施

2.2.1保留符合或基本符合綠色化學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)

如熔點(diǎn)的測(cè)定、蒸餾和沸點(diǎn)的測(cè)定、從茶葉中提取咖啡因(選做95%乙醇作抽提液)、重結(jié)晶提純法5個(gè)實(shí)驗(yàn)，另外，碳水化合物、氨基酸和蛋白質(zhì)等實(shí)驗(yàn)中也含有一定比例的基本符合綠色化學(xué)的實(shí)驗(yàn)。這樣，此類實(shí)驗(yàn)約占總實(shí)驗(yàn)的25~30%。

2.2.2改進(jìn)對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)

這類實(shí)驗(yàn)約占總實(shí)驗(yàn)的63%，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。根據(jù)多年的實(shí)踐和參考有關(guān)刊物的研究報(bào)道，主要從以下幾個(gè)方面著手。

(1)改常規(guī)實(shí)驗(yàn)為半微量或微量實(shí)驗(yàn)[14]

有機(jī)試劑大多可燃、有毒、易揮發(fā)，若按常量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，需要大量試劑，由此帶來(lái)試劑消耗量大、污染大、資金浪費(fèi)、三廢處理困難。微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)因藥品用量少，對(duì)環(huán)境污染小，被稱為“綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)”，早引起化學(xué)界的極大關(guān)注[15]。

(2)用無(wú)毒或低毒試劑代替高毒試劑

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃制定時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行修訂，盡量采用無(wú)毒、低毒或天然產(chǎn)物代替高毒化學(xué)試劑，既達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，又防止了污染。如水蒸汽蒸餾，以往采用毒性較大、又不易自然降解的有機(jī)試劑，如苯胺、辛醇等，現(xiàn)改為從一些天然產(chǎn)物中提取揮發(fā)油，如從橙皮中提取橙皮油，原料來(lái)源豐富，三廢處理容易，即減少了污染，又增強(qiáng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

2.2.3堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)室有毒有害廢物回收和處理制度

該制度從有實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)就已建立，只因?qū)嶒?yàn)產(chǎn)生的有毒有害廢物種類繁多但數(shù)量并不多，加上環(huán)保部門目前尚未顧及到這一角落，便產(chǎn)生了對(duì)廢物處理不以為然的思想，制度堅(jiān)持得不好。為保證這一制度的實(shí)施，系里應(yīng)把對(duì)有毒有害廢棄物的回收和處理工作當(dāng)作一項(xiàng)重要的教學(xué)和科研任務(wù)，設(shè)置專門領(lǐng)導(dǎo)和工作班子，針對(duì)污染特點(diǎn)研究處理方案，在經(jīng)費(fèi)和時(shí)間上給以保證，對(duì)研試成功的治理方案作為科研項(xiàng)目逐級(jí)上報(bào)并給以獎(jiǎng)勵(lì)。

2.3實(shí)驗(yàn)室的三廢處理

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是污染最嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生較大量的廢氣、廢渣、廢液等化學(xué)污染物，這些污染物的排放污染環(huán)境，危害師生的身體健康。指導(dǎo)學(xué)生如何去排放和處理三廢，重視三廢的回收和利用，培養(yǎng)自覺地環(huán)保意識(shí)是十分重要的。在實(shí)驗(yàn)室里專門設(shè)立廢物桶、廢液桶、廢渣桶，教育學(xué)生嚴(yán)格分類收集，然后分別進(jìn)行處理。

(1)廢渣處理。①固體有機(jī)化合物的制備實(shí)驗(yàn)主要以獨(dú)立實(shí)驗(yàn)為主，個(gè)別合成實(shí)驗(yàn)制備得到的固體產(chǎn)物采用下次實(shí)驗(yàn)套用，如粗的苯甲酸可用于升華、重結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)原料；乙酰苯胺可作為對(duì)硝基苯胺的原料。②對(duì)不能套用的產(chǎn)物、副產(chǎn)物及其它殘?jiān)y(tǒng)一回收進(jìn)行處理。

(2)廢液處理。①對(duì)學(xué)生制備得到的液體產(chǎn)物同固體產(chǎn)物一樣個(gè)別采用套用法，如環(huán)己烯可用于7.7-二氯雙環(huán)[2.2.1]庚烷的原料。實(shí)驗(yàn)所得液體產(chǎn)物用試劑瓶進(jìn)行統(tǒng)一回收處理。②對(duì)有機(jī)溶劑采取回收提純的方法進(jìn)行再利用。③對(duì)含有重金屬離子及酸、堿濃度較高的廢水、副產(chǎn)物統(tǒng)一回收進(jìn)行處理。

(3)廢氣處理。①對(duì)反應(yīng)生成的氣體利用吸收裝置進(jìn)行回收。②學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)上全部安裝封閉式排風(fēng)裝置。

2.4有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的發(fā)展前景和發(fā)展趨勢(shì)

2.4.1對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組，增大設(shè)計(jì)性有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)

隨著高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深入，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)已從過(guò)去單純的驗(yàn)證性試驗(yàn)逐步深入到了設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，從把實(shí)驗(yàn)當(dāng)做驗(yàn)證已有理論、加深對(duì)已有理論的理解，過(guò)渡到了把實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力的手段。所謂設(shè)計(jì)性試驗(yàn)是指學(xué)生根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、組織試驗(yàn)系統(tǒng)、獨(dú)立進(jìn)行操作并得出結(jié)果的試驗(yàn)。設(shè)計(jì)性試驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)技能的綜合性、實(shí)驗(yàn)操作的獨(dú)立性、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的研究性等特點(diǎn)，是提高學(xué)生素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和科研能力綜合能力的一條重要途徑。

2.4.2及時(shí)將先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和最新科研成果引入試驗(yàn)教學(xué)中

近年來(lái)，超聲波、微波、光、點(diǎn)以及生物催化劑(酶、微生物、抗體酶)、綠色溶劑(離子液體、超臨界液體、水)在有機(jī)合成中的應(yīng)用得到了空前的發(fā)展，并形成了一系列先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)如超聲波技術(shù)、微波技術(shù)、膜技術(shù)、生物催化技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)等，這些技術(shù)手段對(duì)于加快反應(yīng)速度、提高產(chǎn)率、減少能耗、減少污染起到了意想不到的作用。

中圖分類號(hào):G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)02-0015-01