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【摘要】中医药学院中药专业实验教学改革是是非常重要和紧迫的,应大力推广用无害化学实验进行教学,在对中药进行提取、分离、鉴定时,用毒性小、环保的有机溶剂代替有毒的有机溶剂,并妥善处理实验废弃物,减少对环境的污染,最终实现绿色实验化学教学。
【关键词】中药专业 实验教学 绿色化学
【中图分类号】C42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)01(a)-0240-01
中医药学院中药专业开设的基础化学、专业化学都是以实验为基础的学科,实验教学对学生的科学思维、分析能力、动手能力及创新意识的培养起着重要的作用。但多数化学实验不可避免地产生的毒气、毒水、废气、废水,不仅对老师、学生造成毒害,更重要的是对环境、全社会造成污染、破坏。20世纪80年代发展起来的绿色化学,又称环境无害化学,在其基础上发展的技术称环境友好技术或清洁技术。是一门具有明确的社会化和科学化的新型交叉学科,其目标是:用现代环保的化学方法去消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、溶剂、试剂、催化剂、产物、副产物等,其终极理想在于不再使用有毒有害的物质、不再产生废物、不再处理废物。实现零排放。不用有毒原料、催化剂、和溶剂,用无害化学实验进行教学。这是化学领域攻克的难题之一。这需要一个过程,但必须努力探索和实践。因此对化学实验进行改革是非常重要和紧迫的,也是当今化学实验的发展方向。
我国每天有众多的中药学专业的学生在做各种各样的化学实验,而大多数学校对于化学实验室每次排放的污染很少处理,学生实验所用的化学试剂种类多,每次排放污染物量不算大,但这种的污染成分复杂,累计效应实在不应被忽视。对环境造成污染,主要影响表现在两方面:有机试剂萃取时,挥发进入空气的苯、甲苯、氯仿、四氯化碳等有毒的有机溶剂,对学生、教师起到很严重的伤害;排放的上述气体对我们赖以生存的空间也是极大的污染,排出的废液对江河湖水造成了不可估量的破坏。因此中药学专业的实验教学的改革应着重注意以下几个方面的问题。
1 考虑用毒性小,更环保的溶剂去替换有毒溶剂
氯仿:属于三类致癌物质,它的化学名称是三氯甲烷。在动物实验中发现氯仿确实可以致癌。氯仿也是一种强的心脏血管抑制剂,对肝脏、肾脏也有毒性,可能造成肝脏的肿大和坏死。同时,它对中枢神经系统会产生抑制作用。
苯:由于苯的挥发性大,暴露于空气中很容易扩散。人和动物吸入苯蒸气或皮肤接触大量苯,会引起急性和慢性苯中毒。慢性中毒主要是苯对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用。 长期吸入能导致再生障碍性贫血。并出现神经衰弱样症状,表现为头昏、失眠、乏力、记忆力减退、思维及判断能力降低等症状。急性苯中毒能使造血功能完全被坏,可发生致命的颗粒性白细胞消失症 ,并可引起白血病。甲苯可导致胎儿的先天性缺陷。
而毒性较小的有机溶剂为:石油醚、乙醚、醋酸乙酯、丙酮、正丁醇、乙醇、甲醇;在进行对中药的提取、分离、鉴定时应尽量用上述溶剂代替有毒溶剂,我们的经验是选用石油醚、乙醚、醋酸乙酯、丙酮、正丁醇、乙醇以不同比例混合,用薄层层析方法得出与氯仿、苯的极性相同的最佳混合比例;如石油醚:醋酸乙酯(7:3)、(6:4)、(8:2)等代替氯仿和苯,从而不使用有毒的有机溶剂。
2 妥善处理实验废弃物,减少对环境的污染
国内外治理有机废气技术主要有深冷、燃烧。吸附三种。深冷法设备庞大、能耗高、投资大、效果差。燃烧法是指一般有机溶剂如醇类、酯类、有机酸、酮及醚等由C、H、O元素构成的物质。对此类物质的废液中的可燃性物质,用焚烧法处理。对难于燃烧的物质及可燃性物质的低浓度废液,则用溶剂萃取法、吸附法及氧化分解法处理。再者,废液中含有重金属时,要保管好焚烧残渣。但燃烧法不能回收有机溶剂,还可能带来二次污染和安全隐患。吸附法是较为普遍应用的方法,在净化废气同时回收废气中的有机溶剂。传统的吸附法采用颗粒状活性炭(GAC)作为吸附材料,国外于八十年代有了以活性碳纤维(ACF)作为吸附材料的装置。活性碳纤维是具有比表面积大、吸附解吸速度快、回收的溶剂品质好。目前大多数学校在实验过程中产生的废有机溶剂的处理是采用集中收集,由专业机构进行无害化和资源化处理。 但也有不少的学校是直接排放的。其主要原因为:由专业机构回收处理,费用高难以承受。可考虑采取以下方法:
焚烧法处理,少量的废有机溶剂可用焚烧处理,这是最简单、便宜的方法。但有些在燃烧时可能产生有害气体的废物,必须用配有洗涤有害废气的燃烧装置。焚烧处理时应注意安全。
回收法处理,化学实验中废弃的有机溶剂,应分类收集,采用回收方法再次利用,少部分可以燃烧处理掉,虽成本稍高一点,但较安全。
中和法:对于酸性或碱性较强的气体,用适当的碱或酸进行吸收。对于含酸或碱类物质的废液,如浓度较大时,可利用废酸或废碱相互中和,再用pH试纸检验,若废液的pH值在6-7之间,如此废液中不含其它有害物质,则可排出。
吸附法:选用适当的吸附剂,消除一些有害气体的外逸和释放。对于毒害不大的气体或剂量小的气体,用木炭粉或脱脂棉。对于难以燃烧的或可燃性的低浓度有机废液,用吸附性能良好的物质,让废液充分吸收后,与吸附剂一起焚烧。
稀释法:对于实验中产生的大量废液,其中无毒无害的,采用稀释的方法处理。
有条件的学校也可购进活性碳纤维高效有机废气吸附回收装置,此装置每小时处理6700m3废气,废气中二氯乙烷回收率高达98.9％,每天可回收高纯度的二氯乙烷约10吨。此方法成本高,但效果最好,最安全。
总之为了消除或减少污染物地排放,各学校可根据自已情况选择合理的方法从源头上阻止污染。这是所有中药专业化学工作者的共识。也是我们每个公民应尽的义务。
3 结语
实验教学改革,实现绿色化学,不仅仅是我们的义务,而是具有重大的社会责任,只要我们充分发挥创新的能力,化学的负面作用是可以避免的。我们要努力去发展新的、对环境更友好的化学,以防止化学污染,保护地球,保护我们自已及子孙后代。
【关键词】中药专业 实验教学 绿色化学
【中图分类号】C42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)01(a)-0240-01
中医药学院中药专业开设的基础化学、专业化学都是以实验为基础的学科,实验教学对学生的科学思维、分析能力、动手能力及创新意识的培养起着重要的作用。但多数化学实验不可避免地产生的毒气、毒水、废气、废水,不仅对老师、学生造成毒害,更重要的是对环境、全社会造成污染、破坏。20世纪80年代发展起来的绿色化学,又称环境无害化学,在其基础上发展的技术称环境友好技术或清洁技术。是一门具有明确的社会化和科学化的新型交叉学科,其目标是:用现代环保的化学方法去消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、溶剂、试剂、催化剂、产物、副产物等,其终极理想在于不再使用有毒有害的物质、不再产生废物、不再处理废物。实现零排放。不用有毒原料、催化剂、和溶剂,用无害化学实验进行教学。这是化学领域攻克的难题之一。这需要一个过程,但必须努力探索和实践。因此对化学实验进行改革是非常重要和紧迫的,也是当今化学实验的发展方向。
我国每天有众多的中药学专业的学生在做各种各样的化学实验,而大多数学校对于化学实验室每次排放的污染很少处理,学生实验所用的化学试剂种类多,每次排放污染物量不算大,但这种的污染成分复杂,累计效应实在不应被忽视。对环境造成污染,主要影响表现在两方面:有机试剂萃取时,挥发进入空气的苯、甲苯、氯仿、四氯化碳等有毒的有机溶剂,对学生、教师起到很严重的伤害;排放的上述气体对我们赖以生存的空间也是极大的污染,排出的废液对江河湖水造成了不可估量的破坏。因此中药学专业的实验教学的改革应着重注意以下几个方面的问题。
1 考虑用毒性小,更环保的溶剂去替换有毒溶剂
氯仿:属于三类致癌物质,它的化学名称是三氯甲烷。在动物实验中发现氯仿确实可以致癌。氯仿也是一种强的心脏血管抑制剂,对肝脏、肾脏也有毒性,可能造成肝脏的肿大和坏死。同时,它对中枢神经系统会产生抑制作用。
苯:由于苯的挥发性大,暴露于空气中很容易扩散。人和动物吸入苯蒸气或皮肤接触大量苯,会引起急性和慢性苯中毒。慢性中毒主要是苯对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用。 长期吸入能导致再生障碍性贫血。并出现神经衰弱样症状,表现为头昏、失眠、乏力、记忆力减退、思维及判断能力降低等症状。急性苯中毒能使造血功能完全被坏,可发生致命的颗粒性白细胞消失症 ,并可引起白血病。甲苯可导致胎儿的先天性缺陷。
而毒性较小的有机溶剂为:石油醚、乙醚、醋酸乙酯、丙酮、正丁醇、乙醇、甲醇;在进行对中药的提取、分离、鉴定时应尽量用上述溶剂代替有毒溶剂,我们的经验是选用石油醚、乙醚、醋酸乙酯、丙酮、正丁醇、乙醇以不同比例混合,用薄层层析方法得出与氯仿、苯的极性相同的最佳混合比例;如石油醚:醋酸乙酯(7:3)、(6:4)、(8:2)等代替氯仿和苯,从而不使用有毒的有机溶剂。
2 妥善处理实验废弃物,减少对环境的污染
国内外治理有机废气技术主要有深冷、燃烧。吸附三种。深冷法设备庞大、能耗高、投资大、效果差。燃烧法是指一般有机溶剂如醇类、酯类、有机酸、酮及醚等由C、H、O元素构成的物质。对此类物质的废液中的可燃性物质,用焚烧法处理。对难于燃烧的物质及可燃性物质的低浓度废液,则用溶剂萃取法、吸附法及氧化分解法处理。再者,废液中含有重金属时,要保管好焚烧残渣。但燃烧法不能回收有机溶剂,还可能带来二次污染和安全隐患。吸附法是较为普遍应用的方法,在净化废气同时回收废气中的有机溶剂。传统的吸附法采用颗粒状活性炭(GAC)作为吸附材料,国外于八十年代有了以活性碳纤维(ACF)作为吸附材料的装置。活性碳纤维是具有比表面积大、吸附解吸速度快、回收的溶剂品质好。目前大多数学校在实验过程中产生的废有机溶剂的处理是采用集中收集,由专业机构进行无害化和资源化处理。 但也有不少的学校是直接排放的。其主要原因为:由专业机构回收处理,费用高难以承受。可考虑采取以下方法:
焚烧法处理,少量的废有机溶剂可用焚烧处理,这是最简单、便宜的方法。但有些在燃烧时可能产生有害气体的废物,必须用配有洗涤有害废气的燃烧装置。焚烧处理时应注意安全。
回收法处理,化学实验中废弃的有机溶剂,应分类收集,采用回收方法再次利用,少部分可以燃烧处理掉,虽成本稍高一点,但较安全。
中和法:对于酸性或碱性较强的气体,用适当的碱或酸进行吸收。对于含酸或碱类物质的废液,如浓度较大时,可利用废酸或废碱相互中和,再用pH试纸检验,若废液的pH值在6-7之间,如此废液中不含其它有害物质,则可排出。
吸附法:选用适当的吸附剂,消除一些有害气体的外逸和释放。对于毒害不大的气体或剂量小的气体,用木炭粉或脱脂棉。对于难以燃烧的或可燃性的低浓度有机废液,用吸附性能良好的物质,让废液充分吸收后,与吸附剂一起焚烧。
稀释法:对于实验中产生的大量废液,其中无毒无害的,采用稀释的方法处理。
有条件的学校也可购进活性碳纤维高效有机废气吸附回收装置,此装置每小时处理6700m3废气,废气中二氯乙烷回收率高达98.9％,每天可回收高纯度的二氯乙烷约10吨。此方法成本高,但效果最好,最安全。
总之为了消除或减少污染物地排放,各学校可根据自已情况选择合理的方法从源头上阻止污染。这是所有中药专业化学工作者的共识。也是我们每个公民应尽的义务。
3 结语
实验教学改革,实现绿色化学,不仅仅是我们的义务,而是具有重大的社会责任,只要我们充分发挥创新的能力,化学的负面作用是可以避免的。我们要努力去发展新的、对环境更友好的化学,以防止化学污染,保护地球,保护我们自已及子孙后代。