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構(gòu)建綠色有機化學(xué)實驗室的探討與實踐
有機化學(xué)實驗室與實驗中心其他實驗室最大的不同，是有機化學(xué)實驗用到大量的化學(xué)藥品，下面是小編搜集整理的一篇探究有機化學(xué)實驗室的論文范文，歡迎閱讀查看。
摘 要：有機化學(xué)實驗室的管理工作包括藥品的合理貯存與使用、實驗準備工作、廢液的回收等，實踐證明，科學(xué)的管理方式可以節(jié)約實驗成本，減少實驗污染，保障實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的順利進行，而且對學(xué)生樹立綠色環(huán)保意識有潛移默化的影響。
關(guān)鍵詞：有機化學(xué)實驗室 實驗準備 有機廢液 循環(huán)利用
有機化學(xué)實驗是化學(xué)專業(yè)學(xué)生的必修課，我校有機化學(xué)實驗課程緊密配合理論課的教學(xué)，分為有機化學(xué)實驗基本操作、有機化合物的性質(zhì)與鑒別和有機化合物的合成與制備三個教學(xué)模塊，通過這三個模塊的實驗訓(xùn)練，鞏固和加深學(xué)生對理論知識的理解，形成學(xué)生熟練的實驗操作技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，啟發(fā)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力[1，2]。有機化學(xué)實驗室是對學(xué)生進行有機化學(xué)實驗教學(xué)的重要陣地，采取行之有效的手段，讓有機化學(xué)實驗室的管理更加科學(xué)、合理、環(huán)保，從而更好地保障教學(xué)實驗工作順利進行，具有重要的意義。通過有機化學(xué)實驗室藥品的貯存與使用、有機化學(xué)實驗的準備工作、有機化學(xué)實驗室廢液的回收與循環(huán)利用三個方面討論了我校對有機化學(xué)實驗室的管理方式，并針對部分問題提出了改進意見。
1 有機化學(xué)實驗室藥品的貯存與使用
有機化學(xué)實驗室與實驗中心其他實驗室最大的不同，是有機化學(xué)實驗用到大量的化學(xué)藥品，這些藥品大部分具有易燃、易爆、強腐蝕、易揮發(fā)、有毒等危險性，所以對藥品的貯存與使用的管理是有機化學(xué)實驗室管理的一個重要內(nèi)容，也是確保實驗室安全和環(huán)境保護的重要方面。有機化學(xué)實驗藥品室儲存有一學(xué)期的有機實驗課程所需的藥品，張學(xué)英等[3，4]詳細地闡述了藥品科學(xué)貯存需要遵循的原則和注意事項。除了藥品的貯存外，由于有機試劑的易揮發(fā)性和毒性，在藥品的使用上要具有節(jié)約和環(huán)保意識，要用環(huán)保理念規(guī)范化學(xué)藥品的管理。
1.1 合理維持儲存室藥品存量，避免藥品積壓造成浪費
在化學(xué)藥品管理工作中經(jīng)常遇到的一個問題就是藥品的積壓，藥品積壓在實驗室太久，有些容易揮發(fā)，有些容易變質(zhì)，有些標簽被腐蝕脫落無法識別，直接造成藥品浪費，同時也污染環(huán)境、影響人體健康。為了避免藥品在儲存室的積壓，在藥品管理過程中，首先，要統(tǒng)計每學(xué)期藥品的需要量，按需要量領(lǐng)回藥品，其次，定期清點藥品儲存室的藥品;未開封、未過期的藥品質(zhì)量尚有保障，要優(yōu)先使用這些藥品，再使用新領(lǐng)回的藥品，對未開封，但存放時間較久的試劑，質(zhì)量難以保證的，則交由試劑庫統(tǒng)一回收處理，開封后剩下的試劑，如果試劑的性質(zhì)穩(wěn)定，實驗教學(xué)中對該試劑的級別要求不高，也需要優(yōu)先使用這些藥品，而某些開封后不能繼續(xù)在實驗教學(xué)中使用的試劑，及時發(fā)布這些試劑的信息，與學(xué)院其他實驗室共享，從而降低試劑的浪費，無法共享的交由試劑庫統(tǒng)一回收處理。通過這樣的管理方式，有效地提高了藥品的使用率，減少了藥品的浪費和對環(huán)境的污染。
1.2 節(jié)約藥品，避免重做，從藥品的使用管理環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識
實驗中嚴格監(jiān)督學(xué)生按照用量要求取用藥品，同時盡量避免學(xué)生重做實驗，這是從藥品的使用環(huán)節(jié)進行的管理�；A(chǔ)實驗所做的實驗項目都是精心篩選的，如果有失誤要分析原因，而不一定要重做。低年級的學(xué)生，還沒有很好的環(huán)保意識和分析問題解決問題的能力，實驗過程遇到問題，操作出現(xiàn)失誤，常常不是去思考怎么解決，而是追求更高的實驗產(chǎn)率，想直接重做這個實驗。例如：基礎(chǔ)操作實驗中的液-液萃取實驗，用萃取法將苯甲酸和間硝基苯胺分離，因為這是學(xué)生第一次用到分液漏斗，分液漏斗的旋塞處凡士林涂抹不夠均勻，或者因為實驗過程操作不當，常會遇到漏液的現(xiàn)象，重新處理分液漏斗后，用剩余的溶液繼續(xù)實驗，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)掌握萃取的基本操作這一實驗?zāi)康�，但多�?shù)學(xué)生為了追求更理想的實驗產(chǎn)率，常將剩余溶液棄置下水道，想重新領(lǐng)取藥品試劑重做這個實驗，這樣既污染了環(huán)境又浪費了藥品，這種情況，不應(yīng)讓學(xué)生重做實驗。在藥品使用的管理環(huán)節(jié)，要求學(xué)生節(jié)約藥品，避免重做，通過這樣的方式不僅可以做到藥品的合理化使用，同時也可以幫助學(xué)生培養(yǎng)環(huán)保意識和養(yǎng)成分析問題、解決問題的習(xí)慣。
2 有機化學(xué)實驗的準備工作
有機化學(xué)實驗室的管理工作服務(wù)性強，涉及的工作內(nèi)容繁雜而瑣碎，但最終目的是要保證實驗教學(xué)的順利進行。實踐證明，實驗教學(xué)質(zhì)量與實驗前的準備工作密切相關(guān)，因此做好實驗教學(xué)的準備和組織工作意義重大。
實驗準備工作包括實驗藥品和儀器的準備[5]，在藥品的準備過程中，一點小小的失誤，都可能造成全班學(xué)生的實驗失敗，所以藥品準備過程要認真嚴謹、注意細節(jié)。要想保證實驗過程中不缺任何藥品，保證實驗效果達到要求，就要做到熟悉每一個實驗所需的試劑以及對試劑規(guī)格的要求，按照實驗要求提供相應(yīng)級別的試劑。有些試劑保存時間短，則必須在使用時配置;有些實驗對化學(xué)試劑的要求比較高，實驗前必須對試劑進行特殊處理，如2-甲基-2-己醇的制備實驗要求所有試劑需干燥，實驗前需將該實驗所用到的正溴丁烷用無水氯化鈣干燥，丙酮用無水碳酸鉀干燥，乙醚用分子篩干燥，再經(jīng)蒸餾純化后，方可供學(xué)生使用。儀器方面，有機化學(xué)實驗要用到許多玻璃儀器，玻璃儀器是易耗品，在購置時需比計劃量多一些，避免實驗中途出現(xiàn)短缺。另外，實驗前檢查調(diào)試所需的儀器設(shè)備，如天平、阿貝折光儀、循環(huán)水泵等，及時排除儀器可能出現(xiàn)的一般故障。
準備工作結(jié)束后，與實驗教師一起做預(yù)實驗，一方面進一步檢驗實驗物品是否準備齊全，另一方面也為學(xué)生實驗教學(xué)提供借鑒，更明確實驗過程中容易出現(xiàn)的問題，提高學(xué)生實驗課的教學(xué)質(zhì)量。
總之，實驗準備工作比較煩瑣，需要充分認識到實驗準備工作的重要性，本著認真嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，保證實驗準備工作的質(zhì)量，從而保障學(xué)生實驗課的教學(xué)質(zhì)量。
3 有機化學(xué)實驗室的廢液管理
3.1 實驗室廢液分類回收的必要性[6]
有機化學(xué)實驗室產(chǎn)生的化學(xué)廢棄物主要是有機廢液，這些有機廢液有些是有很大毒性的，如含濃度較大的二甲苯、氯仿等的有機廢液能破壞人體免疫系統(tǒng)，造成人體機能失調(diào);有些化學(xué)廢液因其含濃度較大的廢酸、廢堿而具有很強的腐蝕性。如果不經(jīng)過處理隨意排放這些廢液，不僅會對環(huán)境以及人類健康造成嚴重威脅，同時會對學(xué)生產(chǎn)生不良的示范作用，不利于培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的理念和環(huán)保意識。另外，與工業(yè)廢水相比，實驗室廢棄物具有種類多、排放量小、易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等特性，如果任意將其混合，容易發(fā)生危險，也會給后續(xù)處理造成困擾，所以高�；瘜W(xué)實驗室的廢棄物尤其需要科學(xué)合理的分類收集、存放和處理。
3.2 本科生有機化學(xué)實驗廢液的收集
以我�；瘜W(xué)實驗教學(xué)中心有機化學(xué)實驗室為例，有機化學(xué)實驗室每學(xué)年要承擔(dān)近400學(xué)時的本科生實驗，課程主要分為3個模塊：有機基本操作實驗、有機化合物的性質(zhì)與鑒別和有機化合物的合成與制備。這些課程的實驗內(nèi)容變動性不大，實驗室產(chǎn)生的廢棄物成分較為固定，對這些廢棄物按照以下方式分類收集：對于有機化合物的性質(zhì)與鑒別實驗產(chǎn)生的廢液，分為不含鹵有機廢液、含鹵有機廢液、廢酸、廢堿四種來回收[7]。有機基本操作實驗和合成實驗所回收的廢液(見表1)，除了濃硫酸廢液外，其他12種廢液有些是作為萃取劑被蒸餾得到的前餾分，有些是蒸餾得到的產(chǎn)品，廢液成分比較單一，為了方便回收和循環(huán)利用，將這12種廢液分別收集和存放，貼以標簽注明廢液成分，同名廢液合并存放。
表1 2011～2012學(xué)年本科生有機化學(xué)實驗課廢液
回收情況
表1統(tǒng)計了2011～2012學(xué)年有機化學(xué)實驗室承擔(dān)的所有本科生實驗課程的廢液回收情況。表1中預(yù)期廢液量的估算[8]，按照每組實驗理論上產(chǎn)生的廢液量乘以實驗組數(shù)得到。對于基本操作實驗，不涉及產(chǎn)率，實驗室加入的試劑大多變成了廢液，所以按加入試劑的量來進行廢液量的統(tǒng)計。對于合成與制備實驗，每一個實驗項目，實驗教材上都給出了產(chǎn)量，這個產(chǎn)量是一個經(jīng)驗值，按正常操作完成實驗一般能實現(xiàn)這個產(chǎn)量，以這個產(chǎn)量作為每組實驗的預(yù)期廢液量進行統(tǒng)計。實際廢液量是每次實驗結(jié)束后實際收集的廢液量。
由表1數(shù)據(jù)可知，雖然經(jīng)過多年的教學(xué)改革，許多有機化學(xué)實驗項目已經(jīng)是在不影響實驗教學(xué)效果的前提下用盡可能少的試劑來進行實驗，但由于學(xué)生實驗組數(shù)較多，產(chǎn)生的廢液量仍然相當可觀。
分析表1中的數(shù)據(jù)可得，實際收集的廢液量都比預(yù)期廢液量小，其中乙醇、乙醚等用量較大的試劑回收率很低。除了統(tǒng)計方法的系統(tǒng)誤差外，造成這一現(xiàn)象的原因主要是存在隨意排放廢液的現(xiàn)象。有些同學(xué)環(huán)保意識不夠強，圖省事怕麻煩，直接把廢液排入下水道，有些學(xué)生沒有明確哪些廢液需要分類回收，尤其是大一新生，接受的實驗訓(xùn)練比較少，還沒有養(yǎng)成自覺對廢液分類回收的習(xí)慣。為了給學(xué)生做好示范，每個實驗室都應(yīng)在公共臺面放有試劑回收瓶，瓶身貼有醒目的標簽寫明回收廢液的種類、實驗項目，并在實驗教學(xué)過程中多次強調(diào)，加強監(jiān)管，嚴格要求學(xué)生按照對應(yīng)的名稱正確回收廢液，逐漸讓分類回收廢液成為每個學(xué)生的習(xí)慣和自覺行為。
3.3 有機廢液的循環(huán)利用
廢液的循環(huán)利用，是節(jié)約經(jīng)費、節(jié)省資源的有效手段，對環(huán)境保護有重要意義。上述有機廢液中，乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等可以通過蒸餾或分餾的方法提純后再次使用，再次使用這些溶劑時，一般不作為合成反應(yīng)的試劑，而是作為后處理的試劑，如洗脫劑、萃取溶劑等，這樣既不會影響反應(yīng)的進行，又實現(xiàn)了廢液的循環(huán)利用[9]。沒有得到循環(huán)利用的廢液，將和學(xué)院其他實驗室的廢液一起送至有資質(zhì)的專業(yè)處理公司回收處理。
4 結(jié)束語
綜上所述，科學(xué)的管理方式可以提高有機實驗室的工作效率，節(jié)約實驗成本，減少實驗污染，保障實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的順利進行，而且還會對學(xué)生產(chǎn)生深遠的影響。干凈整潔的實驗室，嚴格正規(guī)的實驗規(guī)章制度，科學(xué)合理的實驗安排，準確無誤地提供實驗所需的藥品和儀器，對學(xué)生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)有積極的作用。藥品的綠色化管理和廢棄物的分類回收利用，是對學(xué)生形成環(huán)保觀念的很好示范，是綠色環(huán)保理念很有效的傳達方式。因此，本著認真嚴謹?shù)膽B(tài)度，探索有機化學(xué)實驗室更科學(xué)規(guī)范、更綠色環(huán)保的管理方式，將為有機化學(xué)實驗的教學(xué)工作提供更有力的保障。
參考文獻
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