有機化學(xué)實驗室綠色化之探索

李雪雁+周德軍

摘要：高校有機化學(xué)實驗室綠色化是響應(yīng)國家環(huán)保要求，實現(xiàn)綠色校園的必然選擇，更重要的意義在于可影響到學(xué)生的環(huán)保意識。本文介紹了我院有機化學(xué)實驗室走綠色化道路的探索：如開展半微量微型實驗、合理安排實驗實現(xiàn)循環(huán)利用、升級實驗方式和方法、完善廢棄物處理方式等。

關(guān)鍵詞：有機化學(xué)實驗；綠色化；環(huán)保意識

我院有機化學(xué)實驗室承擔(dān)著重要的教學(xué)和科研任務(wù)，長期有眾多的藥學(xué)學(xué)生在做實驗，產(chǎn)生大量三廢，特別是使用易燃燒易揮發(fā)有機化學(xué)品以及具有腐蝕性和毒性的反應(yīng)物，最終產(chǎn)生了成份復(fù)雜、處理難度極大的污染物，嚴(yán)重威脅了師生健康和周邊環(huán)境。習(xí)近平總書記在十九大報告中，對推進建設(shè)美麗中國發(fā)表了重要論述。特別關(guān)于綠色低碳循環(huán)發(fā)展專門指出要“推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用”、“降低能耗、物耗，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)鏈接”、“開展創(chuàng)建綠色學(xué)校等行動”，這些重要論述為高校有機化學(xué)實驗室的綠色化提供了行動指導(dǎo)，也與當(dāng)今綠色化學(xué)發(fā)展的要求和趨勢相吻合。[1]我院有機化學(xué)實驗室也進行了走綠色化道路的探索。

1、有機化學(xué)實驗綠色化的難點

有機化學(xué)實驗全過程均可產(chǎn)生污染。主要有以下幾類：

1.1試劑污染

由于教材或者實驗方案中設(shè)計使用的藥品、試劑本身就有一定毒性，危害人身健康。例如，溴苯蒸氣或霧會刺激上呼吸道、眼睛和皮膚，高濃度吸入會有麻醉作用，釋放到水環(huán)境中會對水生生物有毒，可能對水體環(huán)境產(chǎn)生長期不良影響。實驗經(jīng)常用到的苯酚對皮膚、粘膜有強烈的腐蝕作用，可抑制中樞神經(jīng)或損害肝、腎功能。

1.2過程污染

實驗過程中的產(chǎn)物及中間產(chǎn)物具有污染性，這也是實驗室污染的主要來源之一。例如，有些反應(yīng)會用到Cl2、CO、NH3、SO2等有毒或有害氣體。此外，實驗過程中的不當(dāng)操作，會帶來新的污染或者使污染程度加重。

1.3產(chǎn)物污染

有機化學(xué)實驗的終產(chǎn)物，如果處理和回收不當(dāng)也會對環(huán)境產(chǎn)生污染。由于條件所限和學(xué)生操作等方面的原因，高?；瘜W(xué)實驗室所產(chǎn)生的最終產(chǎn)物雜質(zhì)多，性質(zhì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致重復(fù)使用效率不高或按照實驗室的條件根本就無法重復(fù)利用，而直接被當(dāng)做生活廢棄物處理。[2]

此外，由于學(xué)校各層面綠色環(huán)保意識和師生自我保護意識較弱，對于有機化學(xué)實驗綠色化的重要性和緊迫性存在認(rèn)識不足的情況較為普遍；實驗設(shè)備設(shè)施跟不上實驗綠色化的要求，在精確計量、實驗人員防護、廢棄物處理等方面受到制肘；學(xué)生操作實驗的熟練程度和應(yīng)用能力有限；課程設(shè)計的各個實驗間內(nèi)容相對獨立，系統(tǒng)性差，試劑重復(fù)循環(huán)利用困難等等，這些因素都給有機實驗室綠色化帶來挑戰(zhàn)。

2、有機化學(xué)實驗室綠色化的探索

2.1提高認(rèn)識，擔(dān)負(fù)起環(huán)保責(zé)任

充分意識到維護周邊環(huán)境安全和師生健康、培養(yǎng)師生綠色環(huán)保意識，是學(xué)習(xí)貫徹黨的十九大相關(guān)精神的具體實踐。學(xué)?；蜓芯克谟袡C化學(xué)實驗室的綠色化改造、設(shè)施設(shè)備、廢棄物處理等方面加大投入和監(jiān)管力度，并建立起必要的綠色化管理制度，堵塞漏洞，避免隨意拋棄污染物和污染事故的發(fā)生。

2.2培養(yǎng)師生綠色化學(xué)意識

實驗室積極普及應(yīng)用綠色化學(xué)知識。綠色化學(xué)是指用化學(xué)的技術(shù)和方法，去避免或減少那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑和試劑在生產(chǎn)過程中的使用，同時在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物，廢物。教師在提高自身認(rèn)識的基礎(chǔ)上，在教學(xué)過程中積極向?qū)W生傳遞綠色化學(xué)有關(guān)知識，將綠色化理念貫穿教學(xué)和實驗始終，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保理念和可持續(xù)發(fā)展意識，培養(yǎng)其對化學(xué)試劑安全性的認(rèn)識，同時教給其必要的處理辦法，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和能動性，促使學(xué)生實驗操作合理化、規(guī)范化，減少甚至消除污染的產(chǎn)生。

2.3合理化設(shè)計實驗課程

（1）優(yōu)選試劑。在試劑的選擇過程中，盡量選擇毒性小、對環(huán)境危害小的試劑。對于課本教材中提到的試劑能夠用對環(huán)境友好的、毒性更低的試劑或天然產(chǎn)物替代的盡量選擇替代。如，三氟甲磺酸酐可以選擇我院新開發(fā)的康明斯試劑代替。（2）優(yōu)化實驗方案。在制定實驗方案時，選擇實驗過程中有害中間產(chǎn)物、衍生物較少、反應(yīng)時間更短，能夠同樣達(dá)到實驗效果的替代方案，或者對現(xiàn)有的方案進行綠色化修訂，減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生和使用，減少師生與有害物質(zhì)的接觸。如：能夠用重結(jié)晶的方法純化的產(chǎn)物盡量選擇重結(jié)晶法，減少化學(xué)消耗降低成本只是一個方面，還有更重要的是減少有機溶劑帶入產(chǎn)物中。（3）實驗試劑準(zhǔn)備經(jīng)濟化。在準(zhǔn)備實驗試劑時，要盡量做到準(zhǔn)確無誤，精確計算實驗所需試劑的質(zhì)量與體積，將其用量控制到最低限度，從源頭上減少污染源的產(chǎn)生。[3]在配置一定濃度的溶液時，需要了解本次實驗及后續(xù)實驗的需求量，先配置好較高濃度的容易，然后按需按比例進行稀釋，做到節(jié)約化使用，源頭控制污染。

2.4合理安排實驗順序，盡量實現(xiàn)循環(huán)利用

有機化學(xué)實驗以合成實驗為主，各個反應(yīng)類型的實驗具有獨立性。如果完全按照教材順序安排實驗，就會增加投入成本，增加有害物質(zhì)的產(chǎn)出。在設(shè)計實驗方案，安排實驗進度的時候，可以前瞻性地考慮教材體系和可操作性，盡量使用前一實驗的產(chǎn)物作為下一實驗的原料，提高試劑的使用率，達(dá)到循環(huán)利用的目的。[4]比如，綜合萃取、減壓蒸餾、薄層色譜這三個實驗，將萃取實驗得到的植物浸提液作為減壓蒸餾的原料，進行濃縮和回收溶劑，然后再把減壓蒸餾得到的濃縮液作為薄層色譜的樣品，實現(xiàn)藥品的循環(huán)利用。

參考文獻：

[1]梁曉晨，孟令普，周德軍.藥學(xué)有機化學(xué)實驗與實習(xí)改革研究[J].神州，2017，12（中），46-48.

[2]覃逸明，曾凡芝.有機化學(xué)實驗廢物對人體健康的危害及防護藥物化學(xué)[J].柳州師專學(xué)報，2006，21（4）：106.

[3]王如陽，王泓，劉曉芳.有機化學(xué)實驗室實現(xiàn)綠色環(huán)保的探索與實踐[J].實驗環(huán)境與安全，2007（6）：160.

[4]張麗.淺析有機化學(xué)實驗綠色化[J].化工與材料，2016（1）：15.

致謝：非常感謝河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革項目（No.2017JG094）的支持；感謝河南理工大學(xué)醫(yī)學(xué)專項基金（No.NSFRF1622）的支持；感謝河南省科技廳科技攻關(guān)項目（No.172102310436）的支持。endprint