科學實驗教學中硫酸銅廢液的潛在處理方法淺析

黃啟誠

摘要：硫酸銅具有一定的毒性與皮膚刺激性，直接將硫酸銅廢液傾倒在下水道，除了腐蝕鐵制管道，還會污染環(huán)境，因此，不能直接傾倒硫酸銅溶液，需要對其進行簡單的處理。在此，根據(jù)科學實驗室的客觀條件及操作可行性，提出從硫酸銅廢液中提取硫酸銅晶體及將硫酸銅廢液轉化為污水絮凝劑聚硫酸鐵這兩種潛在方法，并對其可行性和優(yōu)點進行分析。

關鍵詞：硫酸銅廢液;處理方法;蒸發(fā);硫酸銅晶體;轉化;聚硫酸鐵

硫酸銅是一種常見的化學物質。在“放大鏡下的晶體”和“化學變化伴隨的現(xiàn)象”等實驗中，會產生含硫酸銅廢液。硫酸銅具有一定的毒性與皮膚刺激性，直接將硫酸銅廢液傾倒在下水道，除了腐蝕鐵制管道，還會污染環(huán)境，因此，不能直接傾倒硫酸銅溶液，需要對其進行簡單的處理。為此，根據(jù)科學實驗室的條件和操作可行性，提出制作晶體以及合成聚硫酸鐵絮凝劑這兩種硫酸銅廢液的潛在處理方法。

一、前言

硫酸銅，化學式CuSO4，常見的形態(tài)為其結晶體（五水合硫酸銅），是藍色的固體，故其俗名為藍礬、膽礬。硫酸銅的水溶液因為銅離子的存在而呈現(xiàn)為藍色。在小學科學實驗中，主要在科教版六年級上學期第一單元的“放大鏡下的晶體”中用硫酸銅制作大晶體以及第二單元“化學變化伴隨的現(xiàn)象”中觀察硫酸銅溶液和鐵釘反應產生的現(xiàn)象，且我校的科學實驗都是學生以小組的形式親自動手探究完成，從整個年級的角度看，組別數(shù)較多，因此不可避免地會產生硫酸銅廢液。

化學品安全技術說明書（Material Safety Data Sheet，MSDS）顯示，硫酸銅具有一定的毒性和刺激性，對胃腸道、皮膚和眼睛都具有強烈的刺激作用。為了保證實驗效果及達到教學目的，課堂實驗中使用的硫酸銅均為飽和溶液，目前處理實驗中產生的硫酸銅廢液的方法基本都是課后直接將他們傾倒進下水道，這樣在處理過程中除了會刺激皮膚，還會加速鐵質管道的腐蝕、造成環(huán)境污染等。因此，在科學實驗后對硫酸銅廢液進行簡單的處理是十分有必要的。

二、針對科學課堂產生廢液的處理方法的研究現(xiàn)狀

隨著課程改革的深化，實驗材料更加具有層次性和結構性，物質材料對科學探究的重要性不言而喻。課上的實驗材料，除了一部分儀器設備可以循環(huán)使用，相當大一部分的耗材在課程結束后被當作廢品丟棄。無毒性的固體廢品通常丟棄在垃圾桶中，廢液基本都直接傾倒在下水道中。除了本文提到的硫酸銅溶液，在科學實驗中還會產生其他化學廢液，如醋酸溶液、小蘇打（碳酸氫鈉）溶液、醋酸鈉等，但無論是硫酸銅廢液還是其他液體狀的廢棄物，從中國知網沒有找到目前有關針對科學課堂產生廢液的處理方法的參考文獻，說明目前在這方面的研究仍處于一個較大的空白。

三、硫酸銅廢液的處理

硫酸銅作為無機化學和分析化學中常用的化學物質，在高校實驗室中的應用也非常廣泛，目前對產生的硫酸銅或者含銅離子廢液的處理方法主要是由廢液桶進行收集、集中存放并交給具有相應環(huán)保資質的廢液處理公司進行處理。但是，由于在小學科學實驗中產生的硫酸銅廢液的量遠遠比不上高校實驗室，且產生硫酸銅廢液的時間基本集中在上那幾節(jié)課的時間，因此基本上不可能有廢液公司愿意為小學處理硫酸銅廢液?？傮w而言，硫酸銅廢液還是要通過我們進行簡單的處理，盡可能地減少其對人體和環(huán)境的損害。

對小學科學實驗室的現(xiàn)實條件以及可操作性進行分析，實驗室具有基本的玻璃儀器和常見的化學藥品，具有對硫酸銅進行初步處理的條件。另外，對硫酸銅廢液的處理過程也可以設計成課程，增加教學的豐富度。

方法一：制作硫酸銅晶體或重復利用的飽和溶液。對收集的硫酸銅廢液進行蒸發(fā)濃縮處理，制成飽和溶液，制成的飽和溶液可以循環(huán)在課上供學生制作晶體使用，可以通過蒸發(fā)法或者降低溫度法制成晶體集中存放。這種將液體廢料轉化為固體的方法具有節(jié)省體積、減少污染物排放的優(yōu)點，在科學實驗室中推廣是可行的。

方法二：可以將硫酸銅廢液轉化為聚合硫酸鐵溶液這種污水絮凝劑，用于“污水和污水處理”一課。在“化學變化伴隨的現(xiàn)象”一課中產生的硫酸銅廢液中含有加入鐵粉之后生成的硫酸亞鐵，因此，對于這類廢液可以加入鐵粉，將銅離子轉換為單質的金屬銅，得到硫酸亞鐵溶液，隨后往硫酸亞鐵中加入少量的硫酸加熱濃縮，加入適量的氯酸鈉水浴加熱，反應一段時間之后停止加熱，進行靜置、過濾，得到聚合硫酸鐵溶液。這個方法所用的儀器試劑在實驗室中均能找到，并且操作步驟危險性較低，所制成的聚合硫酸鐵絮凝劑可以在后續(xù)“污水和污水處理”一課中使用。學生通過對簡單靜置處理污水和加入絮凝劑處理污水做對比，能發(fā)現(xiàn)靜置對污水處理的現(xiàn)象和作用，以及了解絮凝劑的作用，提高科學探究的興趣。此外，將硫酸銅廢液轉化為聚合硫酸鐵的制備過程在實驗操作和科學探究方面也非常具有代表性， 教師可以將其進行設計整合，作為實驗探究主題類的校本課程或興趣社團進行推廣應用。

目前，針對科學實驗中產生的廢液的處理方面的研究較少。本文根據(jù)科學實驗室的客觀條件以及操作可行性，提出了從硫酸銅廢液中提取硫酸銅晶體以及將硫酸銅廢液轉化為污水絮凝劑聚硫酸鐵這兩種方法，并對其可行性和優(yōu)點進行了分析。

參考文獻：

[1]吳建軍.初中科學生活化教學的實踐探索[J].科學咨詢，2020（02）.

（責任編輯：奚春皓）