淺析有機化學實驗綠色化

張麗

(衡水學院應用化學系，河北 衡水 053000)

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淺析有機化學實驗綠色化

張麗

(衡水學院應用化學系，河北 衡水 053000)

摘要：綠色化學是20世紀末崛起的一門新興學科，相對于傳統化學，它是未來化學化工發展的主要方向之一。本文介紹了實現有機化學實驗綠色化的措施，主要通過分析有機化學實驗的現狀發現有機化學實驗過程中存在的不環保的環節而找到整改的對策，提出了實驗室三廢處理措施，并研究了有機化學實驗綠色化的應用，提出了今后有機化學實驗綠色化的發展前景和發展趨勢。

關鍵詞：有機化學實驗;綠色化

1緒論

綠色化學(Green Chemistry)是20世紀末崛起的一門新興學科,相對于傳統化學,它是未來化學化工發展的主要方向之一。綠色化學即用化學的技術和方法去避免或減少那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產過程中的使用，同時在生產過程中不產生有毒有害的副產物、廢物。綠色化學是當今國際化學學科的研究前沿，是具有明確社會需求和科學目標的新興交叉學科。從科學觀點看，綠色化學是對傳統化學思維方式的更新和發展；從環境觀點看，是從源頭上消除污染；從經濟觀點看，它合理利用資源和能源，降低生產成本，符合經濟可持續發展的要求[1,2]。

2研究內容

2.1有機化學實驗存在的問題

按照綠色化學的要求，有機化學實驗存在下列主要問題：1、常規型實驗，因溶劑用量大、產物及副產物量多，給環保和開支帶來負擔。2、實驗內容相對較獨立，沒有形成系統的“序列多步合成”(前一個實驗的產物是下一個實驗的原料，依次多個實驗相繼，則稱為“序列多步合成”)，使制備得到的產物堆積量大、種類多，給后處理帶來不便。3、實驗設備過于傳統，合成時間長，加上學時有限，不能滿足熟練程度和應用能力的培養。4、反應類型、合成過程、廢棄物及廢水等與綠色化學的要求存有較大的本質上的差距。

2.2實現有機化學實驗綠色化的具體措施

2.2.1保留符合或基本符合綠色化學要求的實驗

如熔點的測定、蒸餾和沸點的測定、從茶葉中提取咖啡因(選做95%乙醇作抽提液)、重結晶提純法5個實驗，另外，碳水化合物、氨基酸和蛋白質等實驗中也含有一定比例的基本符合綠色化學的實驗。這樣，此類實驗約占總實驗的25~30%。

2.2.2改進對環境污染較嚴重的實驗

這類實驗約占總實驗的63%，是當前研究的重點。根據多年的實踐和參考有關刊物的研究報道，主要從以下幾個方面著手。

(1)改常規實驗為半微量或微量實驗[14]

有機試劑大多可燃、有毒、易揮發，若按常量法進行實驗，需要大量試劑，由此帶來試劑消耗量大、污染大、資金浪費、三廢處理困難。微型有機化學實驗因藥品用量少，對環境污染小，被稱為“綠色化學實驗”，早引起化學界的極大關注[15]。

(2)用無毒或低毒試劑代替高毒試劑

在實驗教學計劃制定時，對實驗內容進行修訂，盡量采用無毒、低毒或天然產物代替高毒化學試劑，既達到了實驗目的，又防止了污染。如水蒸汽蒸餾，以往采用毒性較大、又不易自然降解的有機試劑，如苯胺、辛醇等，現改為從一些天然產物中提取揮發油，如從橙皮中提取橙皮油，原料來源豐富，三廢處理容易，即減少了污染，又增強了學生理論聯系實際的能力。

2.2.3堅持實驗室有毒有害廢物回收和處理制度

該制度從有實驗室做實驗時就已建立，只因實驗產生的有毒有害廢物種類繁多但數量并不多，加上環保部門目前尚未顧及到這一角落，便產生了對廢物處理不以為然的思想，制度堅持得不好。為保證這一制度的實施，系里應把對有毒有害廢棄物的回收和處理工作當作一項重要的教學和科研任務，設置專門領導和工作班子，針對污染特點研究處理方案，在經費和時間上給以保證，對研試成功的治理方案作為科研項目逐級上報并給以獎勵。

2.3實驗室的三廢處理

有機化學實驗室是污染最嚴重的實驗室，實驗教學過程中產生較大量的廢氣、廢渣、廢液等化學污染物，這些污染物的排放污染環境，危害師生的身體健康。指導學生如何去排放和處理三廢，重視三廢的回收和利用，培養自覺地環保意識是十分重要的。在實驗室里專門設立廢物桶、廢液桶、廢渣桶，教育學生嚴格分類收集，然后分別進行處理。

(1)廢渣處理。①固體有機化合物的制備實驗主要以獨立實驗為主，個別合成實驗制備得到的固體產物采用下次實驗套用，如粗的苯甲酸可用于升華、重結晶的實驗原料；乙酰苯胺可作為對硝基苯胺的原料。②對不能套用的產物、副產物及其它殘渣統一回收進行處理。

(2)廢液處理。①對學生制備得到的液體產物同固體產物一樣個別采用套用法，如環己烯可用于7.7-二氯雙環[2.2.1]庚烷的原料。實驗所得液體產物用試劑瓶進行統一回收處理。②對有機溶劑采取回收提純的方法進行再利用。③對含有重金屬離子及酸、堿濃度較高的廢水、副產物統一回收進行處理。

(3)廢氣處理。①對反應生成的氣體利用吸收裝置進行回收。②學生實驗臺上全部安裝封閉式排風裝置。

2.4有機化學實驗綠色化的發展前景和發展趨勢

2.4.1對實驗教學內容進行重組，增大設計性有機合成實驗

隨著高校實驗教學改革的深入，有機化學實驗已從過去單純的驗證性試驗逐步深入到了設計性試驗，從把實驗當做驗證已有理論、加深對已有理論的理解，過渡到了把實驗作為學生學習新知識、培養學生創新能力和科研能力的手段。所謂設計性試驗是指學生根據給定的實驗任務，自行設計實驗方案、組織試驗系統、獨立進行操作并得出結果的試驗。設計性試驗具有實驗技能的綜合性、實驗操作的獨立性、實驗過程的研究性等特點，是提高學生素質和培養學生創造性思維能力和科研能力綜合能力的一條重要途徑。

2.4.2及時將先進實驗技術和最新科研成果引入試驗教學中

近年來，超聲波、微波、光、點以及生物催化劑(酶、微生物、抗體酶)、綠色溶劑(離子液體、超臨界液體、水)在有機合成中的應用得到了空前的發展，并形成了一系列先進實驗技術如超聲波技術、微波技術、膜技術、生物催化技術、超臨界萃取技術等，這些技術手段對于加快反應速度、提高產率、減少能耗、減少污染起到了意想不到的作用。

中圖分類號:G633.8

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)02-0015-01