開發高?；瘜W廢棄物回收實驗構建綠色化學實驗室

吳建波，戴小軍，龔波林

（寧夏大學 化學化工學院，寧夏 銀川 750021）

由于高校化學實驗室的規模和實驗課比例持續提升，實驗中產生的廢棄物數量激增，由此引發了人們對環境污染、實驗室的安全以及處置費用增加等問題的擔憂［1－3］。如何規范、高效地處置好實驗室廢棄物，是當前高校實驗室面臨的一個重要課題。筆者認為，開發化學廢棄物回收實驗是件很有意義的事情，它既是構建“綠色化學”實驗室的有效手段，又是提高實驗教學質量和學生綜合實驗能力的有效途徑。

1 化學實驗室廢棄物處置中存在的問題

高校化學實驗室每學期都會產生大量化學廢棄物，這些廢棄物未經任何處理直接排放會對環境帶來嚴重污染。按照2008年頒布的《國家危險廢物名錄》規定，高?；瘜W實驗室所產生的廢棄物屬于“研究、開發和教學活動中，化學和生物實驗室產生的廢物”（類別代碼為 HW49 900－047－49），具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應性和感染性。將化學廢棄物交由專業的危險廢棄物處置企業處置，存在轉移報批手續復雜、批復時間長、運輸費用高等問題，同時需要采用固化填埋技術，處理費用也十分高［4］。有一些實驗室將化學廢棄物稀釋至達標濃度再排放，雖然達到了環保部門的排放要求，但長期累積對環境的危害仍不可忽視［5］。

2 開發化學廢棄物回收實驗項目的必要性

高?；A化學實驗室所進行的化學實驗相對固定、所產生的廢棄物成分基本明確，利用實驗室的自身條件完全可以對部分廢棄物進行回收和再利用。雖然廢棄物回收實驗項目的開發及其后續應用還存在費用高、時間長的問題，但從環境保護和最大限度地減少化學污染物這個角度來看，利大于弊［6］。將實驗室廢棄物的回收開發成綜合型、設計型或創新型的教學實驗，既可以為實驗室節省試劑消耗和廢物處置成本，又可以鍛煉學生的創新能力和綜合實驗能力，構建綠色化學實驗室。

3 化學廢棄物回收實驗開發的建設措施

3.1 強化綠色化學的教育意識

高校綠色化學實驗室的建設，是可持續發展戰略在化學實踐教育領域的體現，它是用化學的技術和方法減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的化學物質的使用和產生［7］。構建綠色化學實驗室必須強化教師和學生的綠色化學意識，即要從實驗試劑到實驗產物，再到實驗產物的消亡這一過程中阻止污染。首先，教師應將綠色教育理念貫穿于整個實驗教學中；其次，學生應培養綠色化學意識，學習綠色化學知識，并能體現在實驗過程中［8］。

3.2 回收化學實驗廢棄物的方法

高?；A化學實驗室開設的實驗項目相對固定，可分別收集每個實驗項目的廢棄物。對實驗中產生的每種廢棄物都配置專用容器，并用標簽標明成分。這樣做可確定每種化學廢棄物的成分和含量，大大降低處理化學廢棄物的復雜程度，有利于回收實驗的開發［6］。

實驗室應將廢棄物專用容器放在顯眼、方便的位置，并用不同的標簽加以標示。實驗教師在實驗前就要明確告知學生哪些步驟會產生什么樣的化學廢棄物，應將化學廢棄物放在哪個專用容器中。我校基礎化學實驗中心通過制定實驗室廢棄物收集、分類和貯存操作規程，實現對每個實驗廢棄物分類收集的指導，并由實驗室安全衛生督察員按照相應的評價和考核辦法對工作進行考評?？荚u結果將計入個人年度績效考核的成績。

3.3 鼓勵申報化學廢棄物處置方面的課題和項目

為了提高學校師生對開發化學廢棄物回收實驗的興趣，我?；A化學實驗中心加大了對實驗室廢棄物回收相關教改課題的支持力度，在大學生創新實驗項目中設置實驗室廢棄物回收利用的招標項目，并要求這些研究課題最終能夠開發成綜合型、設計型或創新型實驗課。通過這些措施，一方面給學生創新實驗的選題提供了思路，另一方面有效地解決了相關課題經費的問題。

3.4 積極推進化學廢棄物回收課題的成果轉化

對于教師和學生通過教改課題和大學生創新實驗項目取得的相關研究成果，各實驗室根據實際情況大膽引入并開設化學廢棄物回收實驗，實驗室管理單位進行充分的協調。例如用銀量法測定氯含量的實驗會產生含銀廢液，含銀廢液的回收實驗可以在無機實驗室作為綜合性實驗開設；而有機實驗室實驗中產生的大量有機溶劑，可以與化工實驗室聯合開發為精餾、萃取等設計型實驗進行提純回收。通過將化學廢棄物回收研究項目的成果轉化為綜合型、設計型和創新型實驗課，有效減輕了實驗員的工作負擔，提高了教學質量，培養了學生創新探索和實踐能力。

3.5 加強回收試劑的分類使用

對于通過化學廢棄物回收實驗得到的試劑，管理部門需要按照各實驗室的需求進行分類使用。無機化學、有機化學和分析化學實驗所回收試劑的純度是否達到要求，是影響其能否再次使用的關鍵。因此，要對回收試劑進行化學分析以確定其純度，并且實驗課教師在使用前必須經過預實驗進行驗證。對于純度較低的回收試劑，可在那些對試劑純度要求較低的化工、物理化學實驗課中使用。

4 化學廢棄物回收再利用的實踐探索

自2008年寧夏大學基礎化學實驗中心成為國家級基礎化學實驗教學示范中心建設單位以來，中心在實驗室廢棄物回收及再利用方面做了大量研究和探索，取得了一些成果。以下僅列舉2例，說明化學廢棄物回收實驗的開發及具體運行過程。

4.1 含銀廢液的回收與利用

在分析化學實驗中，用銀量法測定氯化物中氯的含量是一個必做實驗［9］。其主要原理是以K2CrO4為指示劑，用AgNO3標準溶液進行滴定，需要消耗大量的銀鹽，并生成 AgCl、Ag2CrO4磚紅色沉淀［10］。該實驗不僅向化學、化工、應用化學、制藥等本院學生開放，還對本校其他院系環境、食品等專業的學生開放。由于開設實驗的班級多、學生人數多，產生含有銀、鉻的廢液量也很大。

廢液主要有2種：一種是到達滴定終點時還剩余的AgNO3標準溶液；另一種是含有AgCl、Ag2CrO4沉淀的廢液。在學生做實驗前，對2種廢液分別設立專用的收集容器，并明確標示、方便收集。實驗課堂上教師向學生介紹含銀、鉻的廢液對人類健康和生態環境的危害以及含AgNO3、AgCl、Ag2CrO4廢液的回收方法，學生動手完成含銀、鉻廢液的回收實驗。

針對銀量法測定氯含量實驗的廢液，我校化學實驗中心在大學生創新實驗中以“化學實驗室含銀廢液的回收與利用”為題，面向學生進行項目招標。學生在指導教師的幫助下提出實驗方案并進行驗證，最后提交創新實驗報告書。根據該項大學生創新實驗的成果，在無機化學實驗中開設了綜合型實驗——含銀廢液的回收?；厥盏玫降腁gNO3溶液和剩余的Ag－NO3標準溶液經濃縮后都得到了AgNO3固體粉末，而這些AgNO3固體粉末在銀量法測定可溶性氯化物含量的實驗中得到了循環使用。

4.2 乙醇－環己烷廢液的回收與利用

在物理化學實驗中，“雙液系的氣－液平衡圖”實驗會產生大量環己烷和乙醇混合廢液［11－12］。通過大學生創新實驗項目，確定以水為萃取劑，萃取分離該二元混合液并進行回收。

首先得到粗環己烷（含有質量分數約為1%的乙醇）和乙醇水溶液（乙醇質量分數為50%左右），再通過對粗環己烷進行精餾，從塔底得到質量分數可達99.9%的環己烷。乙醇水溶液通過共沸精餾得到無水乙醇。

化學實驗中心用該萃取實驗替換了原來在有機化學實驗中以乙醚萃取甲苯胺和萘混合物的基本操作技術實驗。粗環己烷的提純實驗是利用化工實驗室的精餾塔設備開發的精餾設計型實驗，即根據環己烷和乙醇的物理化學性質數據，計算出合適的精餾溫度、壓力、回流比等，再做精餾實驗加以驗證并得到純的環己烷產品。

由于乙醇和水的沸點相近且易形成恒沸溶液，開發了化工綜合型共沸精餾制取無水乙醇的實驗。該實驗以環己烷為挾帶劑，通過間歇共沸精餾的方法得到質量分數大于99.5%的乙醇。這一回收實驗加深了學生對共沸精餾方法的認識。

通過大學生創新實驗招標項目，還解決了儀器分析實驗項目“單掃描極譜法同時測定鉛和鎘”產生的既含有汞、又含有鉛和鎘的廢液回收問題，使回收的汞在該實驗項目中得到循環使用［13］。實驗中心還積極發揮協調作用，加強廢液的利用。例如在儀器分析實驗中，色譜分析實驗“反相液相色譜法測定萘的含量”、“高效液相色譜法測定APC藥物中的有效成分”、“飲料中添加劑苯甲酸鈉、山梨酸鉀、糖精鈉的測定”等，均采用甲醇作為流動相，年產生廢液約30kg［13］。由于該廢液甲醇含量高、雜質非常少，將其直接用于化工實驗室的精餾或反應精餾實驗，取得了良好的效果。

5 結束語

通過實驗室廢棄物回收與利用實驗項目的開展，寧夏大學基礎化學實驗中心原來需要由專業公司處理的化學廢棄物的費用和基礎化學實驗室購買試劑的費用都大幅減少。2012年11月，基礎化學實驗中心通過了國家級基礎化學實驗教學示范中心的驗收。實驗中心在綜合型、設計型和創新型實驗項目的比例、支撐“大學生創新型實驗項目”和實驗室環境與安全等方面都得到了專家的好評。

實踐證明，充分利用高校化學實驗室現有條件和優勢開發化學廢棄物回收實驗，發掘了化學廢棄物循環利用的潛力，從而最大限度地利用了化學實驗所產生的廢棄物，降低了開設實驗和處理廢棄物的成本，有利于構建綠色化學實驗室?；瘜W廢棄物回收實驗有利于充分調動師生積極性，努力開發更多的綜合型、設計型和創新型的化學廢棄物處理實驗，從而推動高校教學改革實踐，提高學生對綠色化學的興趣和創新創造的能力。

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［1］劉雪凌，張培蘭.淺析高校化學實驗室廢棄物的綜合處理［J］.化學通報，2012（5）：476－480.

［2］繆自軒.淺析高?；瘜W實驗室廢棄物的科學管理［J］.實驗室科學，2010（1）：168－169.

［3］麥藝熾，張以科，何廣堅，等.高校實驗室廢液管理的探討［J］.實驗室研究與探索，2011，30（11）：414－416.

［4］周海濤，陳敬德，周勤.高校實驗室化學廢棄物回收處置［J］.實驗室研究與探索，2012，31（8）：460－462.

［5］彭實.關于一些高校實驗室廢液管理現狀的調研報告［J］.實驗技術與管理，2010，27（2）：153－157.

［6］魏群，吳隆民.實驗室化學廢棄物的回收和處理［J］.中國環境監測，1994（3）：54－58，62.

［7］王衛東，陸江林，胡珍珠.物理化學實驗室的綠色化思考與建設［J］.實驗技術與管理，2007，24（1）：151－152.

［8］陳艷.物理化學實驗室綠色化建設探討［J］.安徽建筑工業學院學報：自然科學版，2008（6）：48－50.

［9］郭建國，王淑華.基礎化學實驗I：分析化學模塊［M］.銀川：寧夏人民教育出版社，2008.

［10］張桂花，周敏莉，張璐鑫，等.實驗室含銀廢液中貴金屬銀回收方法的優選［J］.高校實驗室工作研究，2009（2）：47－49.

［11］楊銳，孫彥璞.基礎化學實驗II：物理化學模塊［M］.銀川：寧夏人民教育出版社，2008.

［12］楊會玲.實驗室乙醇－環己烷廢液的回收與利用［J］.化學工程師，2004（3）：53－55.

［13］常璇，王淑華.基礎化學實驗II：儀器分析模塊［M］.銀川：寧夏人民教育出版社，2007.