循環經濟在化學實驗教學中的探索和應用

　　摘 要： 循環利用實驗產物是循環經濟模式在化學實驗教學中的具體運用。作者積極探索循環利用實驗產物的新的實驗模式，將綠色化學、綠色實驗觀念適時滲透于化學實驗教學中，利用萃取和蒸餾實現了CCl4的回收利用。
　　關鍵詞： 循環經濟 化學實驗教學 探索 應用
　　
　　2009年1月1日我國正式頒布了《循環經濟促進法》，它預示著循環經濟將作為一種國策滲透到各行各業中，成為人們一種新的理念。循環經濟分為3個連續的階段或環節：生產階段、消費階段和廢舊物品再制造階段［１］，它的增長是“資源—產品—再生資源”的物質循環流動的過程，生產與消費過程不產生或只產生少量的廢棄物（即循環消費經濟）［2］。它是按照生態規律和經濟規律來安排生產活動的，使產業鏈上游的廢物變成下游的原料，使資源得到最有效的利用［3］。作為新理念產生、形成和傳播的重要基地的學校，更應當站在時代的前列，敏銳捕捉新信息，做循環經濟方面改革的積極推崇者和實踐者。循環利用實驗產物或廢棄物，延長實驗產物的使用壽命，是化學實驗綠色化的一個重要途徑；將循環利用的實驗觀念適時的滲透于化學實驗教學中，是每一位化學工作者的職責。
　　1.循環經濟模式在化學實驗教學中的探索
　　循環經濟是一種以資源的高效利用和循環利用為核心，以“減量化、再利用、資源化”為原則，以低消耗、低排放、高效率為特征的可持續經濟增長模式［4］，即在經濟發展中遵循生態學規律，將清潔生產資源綜合利用，生態設計和可持續消費融為一體，實現廢物減量化、資源化和無害化，使經濟系統和自然生態系統的物質循環利用，維護自然生態平衡［5］。
　　循環經濟通過形成輸出、輸入的動脈產業和靜脈產業，把經濟活動組成一個“資源—產品—消費—再生資源”的物質反復循環流動的過程。在化學實驗教學中，我們應借鑒循環經濟的思想，積極引導學生反思傳統化學實驗教學在資源浪費和環境污染等方面的種種缺陷［6］，把“循環經濟”思想合理運用于化學實驗試劑和廢棄物的處理與再生利用上，讓化學實驗中的各種產物在循環實驗的鏈條中找到自己適合的位置，延長產物的使用壽命，從而培養學生的資源意識、環境意識和可持續發展的觀念，逐步建立起循環經濟思想方法。
　　1.1傳統的實驗模式
　　原料→產物→廢棄物排放
　　這種傳統實驗模式以原料的高消耗和產物對人與環境的高污染為特征，是一個線性過程。隨著資源的短缺甚至枯竭和人類生存環境的迅速惡化，這種傳統實驗模式正在受到前所未有的挑戰，人們越來越清楚地認識到它的種種不足。
　　1.2 循環利用模式
　　原料→產物→原料再生
　　該模式實現了實驗原料與產物的滾動利用，而且經過多次實驗后的產物能大部分重新轉化成為起始物，只有少量廢棄物末端排放。在這一過程中達到了物質的循環利用，構成了一個完整的循環圈，既節省了原料，又減少了污染。
　　2.循環經濟模式在化學實驗教學中的應用——循環利用CCl4
　　CCl4是一種重要的有機溶劑，基礎實驗中經常用到。以CCl4為代表的氯代烴作為一類耐生物降解的有機化合物是飲用水源中備受關注的污染物。其具有一定的水溶性和揮發性，同時又有較強的溶脂性，能在人體內得到生物富集進而嚴重危害人體健康，此類物質多數已被確定或被認為是高度可疑的致癌物質。國內飲用水大多采用江、河、湖水經過濾后用氯消毒，經研究江、河、湖淡水大多被有機污染物污染，而氯消毒過程又使碳氫化合物轉化成有機氯化物，但是在一般的條件下CCl4很難降解。
　　用CCl4萃取碘是有機實驗中的經典實驗，如何在保證完成實驗教學任務的前提下，避免污染環境，實現CCl4的循環利用呢？通過多種方法試驗比較，我發現用NaOH反萃取法分離碘與CCl4，然后進行蒸餾，這樣不僅能夠合理安排教學時間，而且能循環利用化學試劑，并且實驗效果良好。
　　2.1循環利用的實驗原理
　　碘溶解在CCl4中顯紫紅色，而萃取后的CCl4溶解了碘而呈紅色，又因為碘能與堿反應，生成次碘酸鹽和金屬碘化物，所以可以用堿溶液對CCl4進行處理，使紅色褪掉，反應如下：
　　2NaOH+I2=NaIO+NaI+H2O
　　2.2具體操作方法與實驗安排
　　完成CCl4萃取碘的實驗后，將水與CCl4分離，再用10%NaOH溶液滴加到CCl4的碘溶液中，不斷震蕩分液漏斗，直到CCl4層紅色褪盡后，靜置分液即得到無色透明的CCl4。用淀粉溶液對CCl4進行檢驗，結果不含碘和碘離子。
　　2.3實驗安排與效果
　　反萃取后的CCl4可以再用于后續萃取碘的實驗，整個萃取實驗結束后，再對所有回收后的CCl4進行蒸餾，重新得到純凈的CCl4。
　　這樣反復進行反萃取操作，既鍛煉了學生萃取實驗的操作能力，增強了學生的環保意識，又減少了萃取試劑的使用，降低了環境污染的風險。如果按照傳統的實驗方法，若200名學生做萃取實驗，至少要用掉2500毫升CCl4。而對CCl4進行回收循環利用后，按每組25人計算，300毫升足夠，且實驗結束后還能回收250毫升試劑，實現了預期的目標。
　　3.結語
　　萃取、蒸餾是化學實驗中常見的操作，利用這兩個簡單的實驗操作就可實現類似于CCl4此類試劑的循環利用，這符合循環經濟的思想，是循環經濟在化學實驗教學中的一次探索。這一探索節約了實驗成本，減少了環境污染，此外還鍛煉了學生的綜合實驗設計與動手能力，培養了學生的環保意識，增強了學習的興趣，真可謂一舉多得。
　　
　　參考文獻：
　　［1］楊再鵬.循環經濟的過程和工作重點［J］.化工環保，2007，27，（5）：393-398.
　　［2］蔣聲漢.循環經濟在化工行業的實踐與思考［J］.化工生產與技術，2005，12，（4）：46-48.
　　［3］李文翰.化工行業新趨勢——發展循環經濟［J］.現代商業，2008，8：195.
　　［4］王麗珍.循環經濟發展與生態文明建設關系初探［J］.湖南民族職業學院學報，2011，7：37-39.
　　［5］李文翰.推行節能減排走可持續發展之路［J］.石油和化工節能，2010，2：35-37.
　　［6］徐小葉.在初中化學教育中如何培養學生的循環經濟觀［J］.考試周刊，2010，39：195-196.
　　
　　項目基金：徐州工程學院重點教改項目（YGJ0809）資助。