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摘要:分析化學實驗是一門是以實驗操作為主的基礎課程，重點在培養學生的實驗操作技能與創新意識。本文主要論述了通過優化實驗教材內容，減少化學試劑用量，推行多媒體技術模擬實驗以及妥善處理實驗室廢液等方法，探討了實現分析化學實驗綠色化的途徑。
關鍵詞:分析化學實驗;綠色化學;環境保護
分析化學實驗是一門是以實驗操作為主的技能課程，是化工、環境、生物、農林、醫藥、食品科學等專業的基礎課程之一，其實驗內容覆蓋面廣泛，涉及到的試劑藥品種類繁多，且多數為常量實驗，有毒實驗約占50%以上。近十年來，隨著我國高等教育的迅速發展和科學研究規模的不斷擴大，地方高校中與化學及化工相關的專業不斷增多，分析化學實驗的數量明顯增加，實驗室教學、畢業論文設計及高校教師的科研項目越來越多，學生及教師有更多的機會接觸到有毒有害的污染物，地方高校分析化學實驗的安全與環境保護已經成為地方高校不能忽視的問題［1，2］。綠色化學是又被稱為友好化學，是一門利用化學技術與方法來降低或消除有害物質產生，從源頭阻止污染的化學，是可持續發展戰略在化學領域里的體現［3］。綠色化學實驗是在綠色化學思想指導下，在保留常規實驗的基礎上，開展對分析實驗綠色化的研究，內容從改進實驗內容、減少化學試劑用量、采用多媒體技術模擬實驗、妥善處理實驗廢液等方面進行考慮。
1在綠色化學的原則下，優化實驗教材，合理安排實驗排序
現在高校廣泛使用的傳統分析化學實驗教材，由于編著的時間較早，教材內容沒有體現綠色化學的原則，不能表現出時代性與創新性，學生長期使用這類教材不利于學生在課堂的學習中樹立綠色化學的意識，不利于為國家培養出新型的高端技術型人才。在熟悉綠色化學原則的基礎上，將綠色化學的理念融合進教學內容和教材改革之中，在教學大綱的規定下，以綠色化學為主線，結合分析化學實驗的學科特點，將符合綠色化學原則的實驗內容編入教材，在教材中添加綠色化學領域中的研究成果及實際應用，以及綠色化學相應的理論知識，介紹綠色化學的基本思想和技術，在分析化學實驗課的課堂上，逐漸引導和培養學生的綠色化學的意識，實現分析化學實驗的綠色化［4］。選擇實驗項目時，刪減對環境污染較大的實驗項目，用綠色分析化學實驗代替非綠色化學的實驗，選擇毒性小、危害小、污染少的實驗內容。如基礎實驗中銨鹽中氮含量的測定，此實驗是以甲醛法測定氮含量的方法，甲醛對人體有害，易揮發，教師及學生長時間吸入甲醛，對身體造成危害，損害了身體健康，根據綠色化學的原則，刪除此實驗;傳統的實驗教材中將苯酚的含量作為學習碘量法原理的實驗，長時間在暴露在含苯酚的環境中，苯酚對人體的危害較大，選擇碘量法測定葡萄糖的實驗代替?？梢造`活采用串聯實驗的方法合理安排實驗順序，達到化學藥品的循環利用。通過調整實驗教學計劃，合理安排分析實驗的項目和次序，充分利用相關反應，盡可能使得上個實驗的產物能在下個實驗中被利用上，且最好可以循環使用。它在一定程度上減輕了化學試劑對環境的污染，有利于環境保護［5］。例如，分析化學實驗的教學安排有“EDTA標準溶液的配制和標定”，及“鉛、鉍混合液中Pb2+、Bi3+的連續滴定”。兩個實驗都要用到EDTA，前一個實驗學生學習配制一定濃度的EDTA溶液后進行標定，而后一個實驗需要用EDTA溶液對鉛、鉍混合液進行滴定，在實驗安排上，就將EDTA標準溶液的配制和標定排在前面，這樣第一次實驗多配制的EDTA溶液正好可以用在第二個實驗上，這樣就避免倒掉和污染的問題了。通過對分析實驗內容的改革和實驗順序的優化安排，可以減少有毒害的化學物質使用及藥品循環重復利用，可以減少對環境的污染及危害，實現分析化學的綠色化［5］。
2減少化學試劑用量，將半微量分析實驗代替常量實驗
分析化學實驗以常量滴定分析為主，常量的分析滴定所用的玻璃儀器的規格一般都是50mL滴定管，25mL移液管，250mL錐形瓶等，因為玻璃儀器的規格較大，所用化學試劑的用量大，費用高，對環境的污染更大，為了從源頭上改變這種現象，在不能更換滴定儀器的條件下，為了做到綠色化就要在保證實驗效果的提前下降低化學試劑的濃度。例如氯化物中氯含量的測定(莫爾法)是一個必做的實驗，教材中要求硝酸銀的濃度是0．1mol/L，由于硝酸銀的價格高，銀本身又屬于重金屬元素，不僅資源稀少而且大量的污水排放會造成環境污染。如果根據教材要求，硝酸銀的濃度高，消耗量較大，不僅造成環境污染，而且實驗的成本也不低。為了降低實驗成本和保護環境，將實驗中用到的硝酸銀濃度從0．1mol/L降低到0．05mol/L;碘量法測定葡萄糖含量的實驗中，教材中碘標準溶液的濃度要求是0．05mol/L，經過實驗教師的研究比較，將碘標準溶液的濃度降低到0．02mol/L，其他藥品用量相應的減少了，實驗同樣能達到精密度和準確度的要求。雖然半微量實驗測定結果的準確度低于常量分析實驗的準確度，但其測定結果的重現性較好，精密度高，終點變色敏銳，化學藥品試劑用量減少，不僅減少有毒試劑對環境的污染，又降低了實驗成本，符合綠色化學的基本原則，值得提倡［6，7］。
3利用計算機多媒體技術模擬實驗，實現綠色化
傳統的常規分析化學實驗需要耗費大量的化學試劑及純凈的水資源，其中一些實驗所涉及到的藥品價格昂貴或藥品的毒害性較大，還有某些實驗在實驗過程中會有產生一些有毒有害的氣體，這樣的實驗對學生及教師的身體造成較大的危害。根據綠色化學的原則，我們將這類在過程中易產生危害人體健康及污染環境的實驗或者需要加入大量有毒有害化學試劑且不易控制的傳統實驗，實驗教師通過計算機多媒體技術對實驗儀器及實驗過程進行仿真，從而有效地控制和減少對環境的污染，最后達到綠色化學的目的。隨著電子信息技術的迅速發展，開發虛擬實驗，對傳統的驗證性實驗進行改進，利用3D化學實驗仿真實驗室及Flash等軟件，將虛擬實驗教學更廣泛的應用到實際教學中，對常規實驗的裝置、過程、現象及結果進行模擬，再輔助于動畫和視頻等多媒體技術，讓學生在實驗的課堂上更加直觀和全方位的感受到到實驗的動態過程，同樣可以達到教學的目的。計算機多媒體模擬實驗既可以讓學生學會實驗方法，又讓危害人體健康、污染環境、試劑價格高昂的實驗從根本上實現了綠色化［8］。
4重視實驗室廢液的處理及回收利用
分析化學實驗中產生的廢液較多，主要是分析實驗過程中剩余試劑、溶劑、潤洗玻璃儀器的試劑溶液及試劑瓶的洗滌水等。實驗室廢液按照污染程度可分為無污染、低濃度和高濃度。無污染性主要包括類似氯化鈉的鹽溶液和葡萄等非危險性質的試劑;低濃度地污染性的廢液主要包括實驗過程中所使用的低濃度低污染性的試劑、實驗用水和各種玻璃儀器或者其他器具的潤洗液和洗滌廢水等;高濃度高污染廢液主要是實驗中使用的濃度過于高、有毒或者危害性較大的試劑等。分析實驗中涉及到的廢液多數為無機性廢液，廢液中主要含有重金屬(鉛、鉍、銅、鉻等)及金屬的絡合物。長期以來，實驗室的廢液排放并沒有引起許多高校的重視，隨著環境污染的不斷加劇，學生隨意將實驗過程中產生的廢液和實驗完成后剩余的試劑直接倒入下水道中，這樣的現象應該杜絕。每次實驗結束后，應該要求學生將廢液進行處理后排放或者二次利用。根據廢液性質的不同，采用不同的處理方法:如酸、堿廢液可以集中收回并定期進行相互中和處理;含氯化銀的廢液可以先加入適量的稀硫酸，攪拌后加入過量的鐵屑，將氯化銀轉化為銀以后再回收;《鉛、鉍混合液中Pb2+、Bi3+的連續滴定》實驗中，廢液中含有大量的鉛、鉍離子，選擇硫化鈉作為沉淀劑將鉛、鉍離子回收后，達到廢液回收再利用的目的，既節約實驗成本，又降低了含的鉛、鉍的廢液直接排放后污染環境的影響，達到了實驗的綠色化目標［9］。實踐證明，通過以上四個方面的改革，有助于學生在分析化學實驗課的課堂中樹立綠色化學的理念，有利于學生創新能力的培養、有利于學生實驗技能及綜合素質的提高，同時分析化學實驗的綠色化不僅可以節約實驗成本，而且減少分析化學實驗室對環境的污染與破壞，對環境保護具有重要的現實意義。
參考文獻
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作者:張京京 何萍 單位:營口理工學院
