Propozycje utylizacji produktów eksperymentów szkolnych przewidzianych do realizacji w podstawie programowej gimnazjum.

Produkty eksperymentów szkolnych w świetle ustawy o odpadach.

Według obowiązującej ustawy o odpadach z 27 czerwca 1997r. odpadami są wszystkie przedmioty oraz substancje stałe a także nie będące ściekami substancje ciekłe, powstałe w wyniku prowadzonej działalności gospodarczej lub bytowania człowieka i nieprzydatne w miejscu lub czasie, w którym powstały; za odpady uważa się również osady ściekowe.

Produkty eksperymentów szkolnych zgodnie z ustawą zalicza się do odpadów, gdyż odpadem jest każda substancja którą posiadacz, czyli nauczyciel zamierza się pozbyć, lub też której pozbycie się jest wymagane. Odpady powstające wyniku eksperymentów szkolnych dzielimy na substancje chemiczne i substancje niebezpieczne

Substancje chemiczne są to:

1. pierwiastki chemiczne i ich związki, w jakich występują lub zostają uzyskane za pomocą jakiegokolwiek procesu produkcyjnego, wraz ze wszystkimi dodatkami wymaganymi dla zachowania ich trwałości oraz wszystkimi zanieczyszczeniami powstałymi w wyniku zastosowania procesu, jednak bez rozpuszczalników, które można oddzielić bez wpływu na trwałość substancji, i bez zmiany jej składu, a także:

2. mieszaniny pierwiastków chemicznych lub ich związków, o których mowa wyżej.

Substancjami niebezpiecznymi są substancje, ich składniki, mieszaniny lub preparaty, które ze względu na swoje właściwości chemiczne, biologiczne lub toksyczne mogą stanowić zagrożenie dla życia lub zdrowia ludzi albo dla środowiska.

Unieszkodliwianie produktów reakcji.

Wiele substancji chemicznych, które powstają w wyniku reakcji chemicznych w pracowniach szkolnych mogą stanowić zagrożenie dla środowiska przyrodniczego jak również dla zdrowia i życia ludzi. Eliminowanie zagrożeń stworzonych przez te odpady polega na ich bezpiecznym unieszkodliwieniu. Negatywne oddziaływanie tych odpadów powinno doprowadzić do zajęcia się tym problemem. Powinny być ustalone konkretne propozycje likwidacji, utylizacji, regeneracji-zagospodarowania lub bezpiecznego składowania substancji zużytych. Nauczyciele nie bardzo wiedzą w jaki sposób prowadzić ewidencję substancji niebezpiecznych oraz jak likwidować substancje powstałe w wyniku eksperymentów szkolnych. O ile bezpieczne prowadzenie doświadczeń nie budzi na ogół zastrzeżeń, to problem odpowiedniego zabezpieczania i dalszego wykorzystania produktów przeprowadzanych reakcji jest najczęściej zaniedbany. Zarówno w podręcznikach uczniowskich, jak i w aktualnych zbiorach doświadczeń brak jest ku temu odpowiednich wskazówek. Potwierdzają to moje rozmowy z nauczycielami chemii, którym problem ochrony środowiska jest szczególnie bliski. Jest także grupa nauczycieli,która uważa, że produkty pozostające po doświadczeniach uczniowskich, czy pokazach występują w tak małych ilościach, iż bez względu na stopień ich szkodliwości mogą być bezpośrednio wylewane do zlewu. Część nauczycieli zbiera substancje otrzymane w wyniku doświadczeń do odpowiednich naczyń, część zajmuje się ich regeneracją ze względu na brak środków na zakup nowych odczynników.

Wychodząc założenia że substancje ekologicznie szkodliwe można w warunkach szkolnej pracowni chemicznej, poddać regeneracji bądź przeprowadzić je w substancje nieszkodliwe, wydaje się celowe przedstawienie kilku propozycji rozwiązań tego problemu. We wszystkich lub części tych zabiegów powinni uczestniczyć uczniowie aby uświadomili sobie, że "chemia truje" wtedy, gdy jest nieumiejętnie stosowana.

Utylizacja:

1. neutralizacja stężonych kwasów i zasad [pozostałości poreakcyjne należy zlewać do naczynia neutralizującego, a po zebraniu odpowiedniej ilości około 3 pojemności naczynia należy zbadać pH tego roztworu, a następnie w obecności odczynnika zobojętnić go przez dodanie odpowiedniej ilości kwasu solnego bądź sody-zobojętniony roztwór można wylać do zlewu i popłukać obficie silnym strumieniem wody ]

2. przeprowadzenie trujących substancji, zawartych w przeznaczonych do usunięcia roztworach, w trudno rozpuszczalne osady

3. lotne substancje organiczne a zwłaszcza różnego rodzaju rozpuszczalniki można odzyskać łatwo na drodze destylacji

4. niewielkie ilości substancji organicznych można poddać spalaniu przy nadmiarze powietrza, pod sprawnie działającym wyciągiem [w tym przypadku należy pamiętać, że można spalać tylko takie substancje, których produkty spalania nie będą zawierały substancji toksycznych].

Regeneracja.

Istotnym z punktu widzenia ekonomicznego i wychowawczego zagadnieniem jest regeneracja odczynników, np. odzyskiwanie metali ciężkich z poreakcyjnych mieszanin ich związków. Na szczególną uwagę zasługuje regeneracja miedzi i srebra.

Oto dwa przepisy:

1. Regeneracja miedzi z mieszaniny jej związków:
Zebrane w oddzielnym naczyniu związki miedzi przenieść do kolby stożkowej i rozpuścić w możliwie niewielkiej ilości stężonego kwasu siarkowego. Otrzymany roztwór rozcieńczyć dziesięciokrotną ilością wody i przelać do elektrolizera wyposażonego w stalową katodę i grafitową anodę. Elektrody połączyć ze źródłem prądu stałego o napięciu około 2V i prowadzić elektrolizę do momentu odbarwienia się roztworu. Zredukowaną miedź oddzielić od katody przemyć wodą destylowaną, przesączyć i wysuszyć. Tak odzyskana miedź może być ponownie wykorzystana do doświadczeń. Bezbarwny roztwór po elektrolizie można po zneutralizowaniu wylać do zlewu.

2. Regeneracja srebra z mieszaniny jego związków:
Zlewki różnych związków srebra przenieść do kolby stożkowej i rozpuścić w możliwie niewielkiej ilości stężonego kwasu azotowego, po czym dziesięciokrotnie rozcieńczyć wodą destylowaną. Nierozpuszczalny osad [ AgCl] odsączyć i rozpuścić w wodzie amoniakalnej. Roztwór azotanów wlać do elektrolizera z elektrodami grafitowymi i połączyć ze źródłem prądu stałego o napięciu około 2V. Elektrolizę prowadzić do całkowitego wydzielenia srebra. Odzyskane srebro można stopić lub rozpuścić w kwasie azotowym i po odparowaniu roztworu otrzymać azotan srebra.

Warto się jednak zastanowić, czy wszystkie produkty doświadczeń chemicznych trzeba regenerować lub utylizować?. Oczywiście nie!. Nie ma sensu poddawać regeneracji tych produktów, które mogą być bezpośrednio wykorzystane jako substraty w różnych przemianach chemicznych (np.FeS, MgO, CaO,Al2O3, CuO, MnO2,CaSO4,Cu(OH)2 itp.). Tego rodzaju produkty można bezpośrednio po ich otrzymaniu przesypać do słoików z odpowiednimi etykietkami i umieścić w szafie z odczynnikami.

Nie regenerujemy rozcieńczonych roztworów azotanów, chlorków, siarczanów, fosforanów, zawierających jony amonu lub metali pierwszych trzech grup układu okresowego, których ze względów ekonomicznych nie opłaca się krystalizować. Roztwory te mogą być bez obaw o negatywne skutki dla środowiska wylewane do zlewu.

Utylizacji nie poddajemy również produktów termicznego rozkładu substancji organicznych, produktów denaturacji białek, zestalonej zaprawy cementowej, produktów reakcji polikondensacji związków wielkocząsteczkowych itp. Produkty te, o ile nie zostaną wykorzystane w formie eksponatów, można spokojnie wrzucić do pojemnika na śmieci.

Ze względu na znikome ilości i kłopoty z magazynowaniem nie regenerujemy substancji w fazie gazowej. Zbędne już próbki azotu, tlenu, wodoru czy dwutlenku węgla wypuszczamy do atmosfery.

Gazowe węglowodory i dwutlenek węgla przed wypuszczeniem spalamy, a amoniak, chlor, chlorowodór, bromowodór, siarkowodór tlenki siarki, tlenki azotu itp., przepuszczamy przez kolumnę z wypełnieniem, zraszaną odpowiednim roztworem absorbującym. Roztwory absorbujące po rozcieńczeniu i zobojętnieni mogą być wylane do zlewu.

O czym nie wolno zapomnieć przy gromadzeniu produktów reakcji chemicznych?

- Produkty doświadczeń chemicznych powinny być przechowywane w czystych i suchych, hermetycznie zamkniętych naczyniach: substancje stałe w słoikach (mogą być po dżemie z nakrętką typu twist), ciecze w butelkach z nakrętką lub korkiem szlif.
- W każdym naczyniu może być umieszczony tylko jeden rodzaj produktu.
- Każde naczynie powinno mieć trwałą etykietę z nazwą lub wzorem produktu.
- Silne utleniacze nie mogą być zanieczyszczone substancjami o charakterze redukcyjnym (zwłaszcza organicznymi).
- Nie należy przez dłuższy czas przechowywać amoniakalnych związków srebra, ze względu na wydzielający się łatwo eksplodujący azotek srebra. Zlewki zawierające srebro najlepiej jest przechowywać w stanie lekko zakwaszonym

Analiza wybranych doświadczeń wykonywanych w szkole podstawowej pod kątem utylizacji, regeneracji produktów.

Omawiane doświadczenia	Propozycje likwidacji reneracji lub utylizacji substancji zużytych.
1. Rozkład tlenku rtęci.	Pary rtęci oraz sole rtęci są toksyczne. Rtęć elementarna przechodzi łatwo (temperaturze pokojowej) w stan pary. Aby nie dopuścić do parowania powierzchnię rtęci należy polewać warstwą wody. Wszystkie manipulacje z rtęcią należy wykonywać pod wyciągiem i nad tacą służącą do zebrania rtęci w razie rozlania. Po doświadczeniu powierzchnię rtęci pokrywa się mieszaniną siarki z sodą. Sole rtęci należy zbierać do oznaczonych słoiczków, a następnie oddać do regeneracji lub utylizacji. W warunkach szkolnych z względu na bhp procesów tych się nie przeprowadza.
2. Otrzymywanie wodoru w reakcji kwasu solnego z magnezem.	Wodór jako substancja gazowa, wydzielającą się w znikomej ilości jest kłopotliwa do magazynowania dlatego wypuszczamy ją do atmosfery. Rozcieńczony roztwór chlorku magnezu wylewamy do zlewu.
3. Spalanie pierwiastków(C,Mg, S) w tlenie.	Powstający CO2 wypuszczamy do atmosfery, SO2 przepuszczamy przez kolumnę z wypełniaczem przepłukiwaną roztworem absorbującym który po rozcieńczeniu i zobojętnieniu wylewamy do zlewu, MgO można przesypać do słoika i ponownie użyć jako substrat.
4. Otrzymywanie dwutlenku węgla i badanie jego właściwości.	Powstający CO2 wypuszczamy do atmosfery. Rozcieńczony roztwór chlorku wapnia wylewamy do zlewu.
4. Otrzymywanie dwutlenku węgla i badanie jego właściwości.	Powstający CO2 wypuszczamy do atmosfery. Rozcieńczony roztwór chlorku wapnia wylewamy do zlewu.
5. Reakcja tlenku miedzi z wodorem.	Powstający metaliczny nalot miedzi można zeskrobać zebrać do słoiczka i ponownie użyć jako substrat.
6. Badanie właściwości kwasu solnego.	Po doświadczeniu zbieramy zużyte substancje, możemy je od razu zneutralizować lub zbierać w hermetycznie zamkniętych naczyniach i w wolnej chwili je zobojętnić..
7. Badanie żrących właściwości kwasu siarkowego(VI)	Zużyte substancje np. cukier rozpuszczamy w wodzie, a materiał wypłukujemy wodą -następnie wylewamy do zlewu lub wyrzucamy do śmieci.
8. Badanie właściwości wodorotlenku sodu potasu.	Postępujemy jak w doświadczeniu 6.
9. Reakcje kwasu solnego z zasadą sodową.	Powstające produkty reakcji wylewamy do zlewu.
10. Reakcja tlenku wapnia z kwasem solnym.	Rozcieńczone produkty doświadczenia wylewamy do zlewu.
11. Reakcja tlenku miedzi z kwasem siarkowym(VI).	Powstający azotan miedzi można zbierać, a następnie regenerować według przepisu podanego w pracy.
12. Otrzymywanie metanu.	Otrzymany metan spalamy w nadmiarze powietrza, a uzyskane produkty wypuszczamy do atmosfery.
13. Otrzymywanie etenu.	Postępujemy jak wyżej.
14. Otrzymywanie i badanie właściwości acetylenu.	Powstały wodorotlenek wapnia zobojętniamy, acetylen spalamy w nadmiarze powietrza.
15. Badanie właściwości fizycznych alkoholu metylowego i etylowego	Pozostały po doświadczeniu alkohol etylowy możemy wylać do zlewu i spłukać dużą ilością wody, natomiast alkohol metylowy zbieramy do naczynia i oddajemy do utylizacji lub utylizujemy sami spalając go w nadmiarze powietrza pod wyciągiem.

Opracowanie:
Beata Konstańczak

Wyświetleń: 2868