减量减废化学教学实验设计研究──电解、气体制备与滴定装置

STUDIES ON THE DESIGNS OF REDUCTION AND LOW POLLUTION CHEMICAL EXPERIMENTAL APPARATUS──ELECTROLYSIS,GASES PREPARATION AND TITRATION APPARATUS

一般中学化学实验室所产生废水量虽然比工厂少,但所含的化学药品的种类非常多,成份也很复杂,其毒性及危害性也颇大。以往学校实验室所产生的废水大都未经妥善处理便径行由水槽排入水沟中,导致环境及地下水源受到污染。因此学校实验室废水污染管制便日渐被重视。台湾行政院环保署为了管制学校实验室或教师研究室所产生的废水,曾推动"诺贝尔计划",颁订过有关"学校实验室污染管制计划",其目标有三:1)废水方面:自1989年7月至1992年6月底前完成改善,并符合现行排放流水标准。2)废弃物方面:自1989年7月至1992年6月底前完成改善,以有效掌握污染源及达到有害废弃物减量化、无害化之目标。3)空气污染物方面:自1990年1月至1990年12月底止,各实验室(研究室)依照"实验室空气污染排放处理设备标准规范"完成设置妥善污染防治设备,并符合1993年7月生效的"台湾省、市固定污染源空气污染物排放标准"。为使学校实验室之废水降低至最小的极限乃是刻不容缓的重要课题。其中最经济、最有效且最可行之解决之道乃为将实验重新设计成兼具减量、减废环保理念"体污染、可回收、省药品"之绿色实验。目前在中学理化实验有关水的电解、气体制备如O2、C2H2等以及酸碱中和滴定等是三个重要的实验,但其实验装置,皆由一套玻璃器材组合而成,体积较大且容易破损,而且操作有不便之处,实验过程较费时间,耗用药品也较多,并且也较易产生更多废液而造成污染。为了克服并解决上述困难,本文中仅利用塑胶注射简、注射针、塑胶盒、塑胶量简、三通塑胶活栓、塑胶单向阀、血压球、密封塑胶罐及一些小零件等简易器材,加以设计改良后组合成三套简易安全、使用非常方便又快速、效果显著又正确的减量减废低污染化学实验装置。本文中所设计的减量减废实验装置有(一)简易环保电解装置(图1)、(二)多功能简易安全气体制备装置(图2)、(三)可回收可调式滴定装置(图3)。以上三种实验装置器材简易、制作容易、操作方便快速又安全、结果明显又正确,此外又可减少很多药品之使用,用过的药品也可回收再重复使用,以降低污染程度,可随时使反应进行或终止,整套实验装置非常轻便,除可在化学实验室内操作之外,亦可立一般教室或室外任何场所进行实验,可谓具有"可回收、低污染、省资源"环保理念之绿色实验,值得在中学甚至大学的化学实验中加以推广使用.

Three new simple designs of the experimental apparatus for(1) electrolysis of water, (2)the preparation of gases such as oxygen (O2), hydrogen(H2),carbon dioxide ((CO2),acetylene (c2H2 ),and (3)titration apparatus are described.These new designs use plastic syringes, plastic spraying bottle,plastic boxes, three - way plastic stopcocks, one - way valve and small materials. These new designs allow the gases generated,electrolysis of water and acid - base titration during the experimental processes to be carried out and tested easily,directly,safely,and accurately. With these new simple apparatus,the amounts of chemicals consumed and waste produced during these experiments were greatly reduced in comparison with those in the traditional experiments.