初中化学分组实验废弃物的回收的初步研究

胡爱民

实验是学生学习化学、实现科学探究的重要途径。初中化学实验是化学学习的重要组成，学生通过化学实验能了解物质之间的反应情况、现象等，并根据现象得出相应的结论，学生在观察实验和完成实验时，培养了学生"眼、手、脑"的能力。

初中化学实验产生的废弃物中包括有废气、废液、废渣等三大类，主要包含有毒气体（二氧化硫、一氧化碳等）、废酸、废碱、重金属盐、粉尘等各类污染物，如果未经处理就直接排放或丢弃，不仅造成环境污染，还浪费资源。在大学或比较大的中学内，化学实验室的废弃物通常是通过集中收集，再交给专门的部门进行处理。但一些小的学校没有这样的处理方法，很多时候是直接丢弃，这是一个污染源。怎么才能消除这个污染源呢？答案是：对实验废弃物进行回收处理，降低或消除污染。

初中化学实验主要分为演示实验和分组实验两大类，这两类实验中都会产生废弃物，演示实验药品的消耗少，产生的废弃物量较少，而分组实验药品的消耗大，产生出的相关废弃物的量也比较多。以笔者学校情况为例，一次"用高锰酸钾加热制取氧气"的分组实验中会产生700克左右的反应废弃物，一次"氯化钠溶液的配制"分组实验会产生19000mL左右的废液。因此，对化学分组实验产生的废弃物回收处理，既能达到降低污染，也能达到节约资源的目的。

一、化学实验室常用的处理废弃物的方法

1、废气类：一般使用溶液吸附法。硫、磷燃烧产生的二氧化硫、五氧化二磷等物质可以用碱液吸收。

2、废液类：（1）中和法。废酸、废碱等液体，利用中和反应的原理将液体调节为中性，再排放。（2）沉淀法。重金属盐溶液可以加入一定量的化学试剂，使其转变为沉淀，再过滤分离进行处理。

3、废渣类：（1）无毒、无污染的直接丢弃，如：用过的小木条、棉花团、滤纸、碎玻璃等。（2）一部分冲洗干净后回收再使用，如：大理石、未反应完的金属等。（3）部分有腐蚀性、有污染的先收集起来，再进行无害化处理或交给相关部门处理。

二、化学实验室废弃物回收的常用方法

1、块状、颗粒状的金属、非金属固体，未反应完的可以直接用清水冲洗干净，晾干后就可回收重复使用。如：制取二氧化碳后的大理石（或石灰石），金属性质实验中未反应完的锌粒、铁片、铁钉、铜片等。

2、难溶于水的固体，可以通过冲洗、过滤、晾干的步骤回收。如：用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气反应后，可将反应后的剩余物加水泡洗、过滤，重复进行三、四次以上操作，最后将收集的固体自然晾干就可回收到二氧化锰。

3、能溶于水但成分单一的固体或溶液，可以通过过滤、蒸发、烘干的步骤回收。如：大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，待反应完全结束（无气体产生）时，将混合物过滤，滤液（主要是CaCl2溶液）进行蒸发操作，结晶得到CaCl2固体；"配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液"的实验中收集到的氯化钠溶液，进行蒸发操作，结晶得到NaCl固体。这两个蒸发操作也可以利用太阳光的照射进行，但所用时间较长。

4、成分较多的固体或溶液，先分析混合物中可能含有的成分，再进行溶解、沉淀、过滤、中和、蒸发等步骤回收。如："加热高锰酸钾制取氧气"实验后收集的固体废弃物，主要含有高锰酸钾、锰酸钾、二氧化锰这些物质，其中高锰酸钾、锰酸钾能溶于水，二氧化锰不溶于水，锰酸钾在一定的条件下会发生歧化反应生成高锰酸钾和二氧化锰。由此设计了溶解、过滤、加醋酸溶液调节pH发生歧化反应、过滤、蒸发结晶的回收方法和步骤。"金属的物理性质和化学性质"实验中收集到的废液，主要成分氯化镁、氯化铝、氯化铁、氯化亚铁或这几种金属的硫酸盐，先分类收集，再过滤、蒸发结晶。"酸碱的性质"中收集的废液，先分类收集酸、碱、氯化物、硫酸盐等废液，再利用废酸和废碱进行相互中和，中和后剩余的废酸液（或废碱液）再用碱（或酸）中和，最后进行蒸发结晶；氯化物、硫酸盐直接过滤、蒸发结晶。

三、化学实验室废弃物回收的问题和解决方法

1、废气的回收和处理。在实验进行过程中，产生的废气比较难收集，所以有害气体产生的实验就要预先做好吸收的处理。如：磷燃烧产生的五氧化二磷、硫燃烧产生的二氧化硫，可以在集气瓶中预先留一点碱液或用碱液润湿滤纸盖在集气瓶上，减少有害气体对环境的污染。

2、回收方法的选择。回收实验室废弃物的方法，主要选择沉淀、过滤、蒸发结晶等方法，是因为普通中学实验室只配备基础的实验仪器，同时考虑利于操作、节约时间等方面。

3、回收药品的纯度和回收率。通过一系列操作后得到的药品，纯度达不到很高，只能用于一般的实验使用，如：回收的氯化钠只能用于粗盐提纯操作的药品。原因是沉淀过程控制量的加入、分离操作不熟练、仪器精度不高等。回收率的高低主要与溶液的浓度、回收操作等有关系，如：氯化钠溶液中氯化钠的回收率约为8%，高锰酸钾制取氧气后的剩余物中高锰酸钾的回收率约为16%等。原因是过滤、蒸发操作中存在着损耗，滤纸、玻璃棒、坩埚等仪器上都会沾有药品无法回收称量。

4、解决的方法。针对回收过程中出现的问题，可以通过加强实验教师的基本操作练习，申请精度较高的仪器（如：分析天平、精准酸度计等），对收集的废弃物进行预先分类等方面进行。

四、结论

初中化学分组实验废弃物的回收是可行的。化学是初中学生新学习的学科，实验是化学学习的重要内容，化学分组实验是学生练习基本操作、熟悉化学仪器使用的重要途径，但学生在练习过程中不可避免的会出现过量使用药品的现象。初中化学分组实验中产生的废弃物主要有废酸、废碱、重金属盐溶液等，有毒有害物质种类较少，但由于产生量较多，如果不加处理随意丢弃，也会形成环境的污染。这就需要教师在教学过程中根植节约资源、减少环境污染的绿色化学的思想，同时实验教师要对实验废弃物进行回收处理，使其"变废为宝"。

初中化学分组实验废弃物的回收方法主要有溶解、沉淀、过滤、蒸发结晶等。普通中学的化学实验室的仪器一般为常规配备，没有比较精密的仪器，不能完成专业的操作，所以回收方法的选择主要考虑简单易行、便于操作。

初中化学分组实验废弃物的回收方法的确定，一般的步骤为：明确回收废弃物的成分→制定回收计划→收集实验废弃物→对实验废弃物回收处理。其中前两个步骤需要在分组实验开展前就要进行，包括废弃物的成分确定、是否需要分类收集、收集时要注意的问题，回收方法的选择等，在最后的回收处理中还要根据情况的变化，对回收方法进行修改等。

五、反思

在一次"加热高锰酸钾制取氧气"分组实验结束时，看着实验室垃圾桶内大量的黑色粉末，笔者不禁想到"这些反应后的物质丢了太可惜了，能不能收集起来做点别的？"的念头，从而开始了对本内容的研究。

通过查阅资料，笔者认识到了很多对化学实验废弃物的处理方法，并从简单的氯化钠的回收进行研究，才发现一些简单的操作都有很多要注意的点，如：溶解时，什么时候达到溶解完全？过滤后，怎么能将滤渣尽可能少损失的转移到别的容器中？蒸发时，什么现象表明可以停止加热？等等，这都需要研究者通过仔细的观察、多次的操作，不断地实验探索，才能得出正确地观点和结论。

综上所述，教师在做一项研究时，不仅仅只是查查资料，把别人的观点组合起来，而应该投入一定量的时间和精力，认认真真地去实践、去探索，在实践探索中发现问题、解决问题，这才能形成自己的观点和理念。

化学分组实验废弃物的回收能降低污染、节约资源，但也会额外增加化学教师的工作量，这就需要学校、教师提高环境保护的意识，认识到保护环境的重要性和紧迫性，加强学生环境保护思想的培养，提倡爱护环境从身边做起的理念。只有更多的人认识到环境保护的重要性，学会怎么样践行保护环境，才能使我们的"山更青、水更美"。

【参考文献】

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