李 嬌，金 谷，姚奇志，劉紅瑜，李玲玲，王曉葵，陳 鍇，朱平平

（1. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，安徽 合肥 230001；2. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230001）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是高校師生開(kāi)展教學(xué)、科研、社會(huì)服務(wù)的重要基地，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的任務(wù)[1]。教學(xué)實(shí)驗(yàn)室作為化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要依托，其硬件（實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和配置等）和軟件（實(shí)驗(yàn)室科學(xué)規(guī)范管理）水平直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，從而影響到化學(xué)學(xué)科建設(shè)、科研能力提升、學(xué)生能力的培養(yǎng)等一系列重要方面[2]。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱中心）2009年初被批準(zhǔn)為國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)單位。2012年8月，中心已整體搬遷至新建的環(huán)境資源樓。使用面積由原4418 m2增至6500 m2。在新樓設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)部硬件設(shè)施整體布局規(guī)劃，如實(shí)驗(yàn)臺(tái)面、實(shí)驗(yàn)室學(xué)生柜體、吊柜、儲(chǔ)存柜、實(shí)驗(yàn)架等，須根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)（分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)、無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儀器分析實(shí)驗(yàn)、化工實(shí)驗(yàn)）課程組結(jié)合自身教學(xué)特點(diǎn)提交具體需求，設(shè)計(jì)人員針對(duì)不同的要求反復(fù)修改設(shè)計(jì)稿，按需定制，避免了實(shí)驗(yàn)室空間浪費(fèi)，大大降低了日后自行改造的建設(shè)成本。建設(shè)后，中心的硬件設(shè)施更加科學(xué)合理，教學(xué)環(huán)境得到了極大改善。本文介紹分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的一些具體做法。

1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)是危化品較多、玻璃儀器多、小型儀器多、氣味較小。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)?；吩噭┣鍐我?jiàn)表1。

表1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)?；吩噭┣鍐?/p>

本校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱分化實(shí)驗(yàn)室）包含學(xué)生實(shí)驗(yàn)教室3間、天平室2間、準(zhǔn)備間1間、藥品間1間，依據(jù)自身課程特點(diǎn)、既有場(chǎng)地的實(shí)際分區(qū)布局以及國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 32146.1—2015、GB/T 21747—2008、GB 24820—2009），分化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮適用性和實(shí)用性，具備防潮、防火、防腐蝕、通風(fēng)等性能，以達(dá)到環(huán)保、安全、耐用的目的[3-6]，這些都需要和裝修設(shè)計(jì)人員進(jìn)行細(xì)致的溝通，才能做到滿足全部需要。本文從材料選擇、水電配置、通風(fēng)系統(tǒng)、儲(chǔ)物系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等方面來(lái)介紹。

2 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃細(xì)節(jié)

學(xué)校投入近4000萬(wàn)元專項(xiàng)資金，用于環(huán)境資源樓（包含中心）通風(fēng)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)臺(tái)柜以及純水和實(shí)驗(yàn)氣體供應(yīng)裝置的建設(shè)。

2.1 材料材質(zhì)選擇

學(xué)校老化學(xué)樓的實(shí)驗(yàn)臺(tái)面材料采用理化板，耐腐蝕性差，柜體材料是顆粒板，易變形，強(qiáng)度差，耐腐蝕性差，在改造3～4年后均出現(xiàn)柜體塌陷、鉸鏈銹蝕、臺(tái)面起皮等現(xiàn)象。吸取教訓(xùn)，新樓建設(shè)在材料材質(zhì)選擇上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室性質(zhì)不同，選擇不同的材料，針對(duì)分化實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，耐腐蝕性應(yīng)在首位考慮，于是選用環(huán)氧樹(shù)脂板。

天平室對(duì)防震、平整性、防塵要求高，選取4 cm大理石板，下柜顆粒板材質(zhì)，并配有窗簾遮光、防塵罩等配件。

2.2 水電配置

中心采購(gòu)純水供應(yīng)裝置，制備純水集中供應(yīng)至每個(gè)實(shí)驗(yàn)室水槽臺(tái)面，為師生提供了用水便利，同時(shí)還有便于集中管理、降低運(yùn)行成本以及量產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)。

分化實(shí)驗(yàn)室臺(tái)面設(shè)計(jì)添加了臺(tái)面水槽，由于一組實(shí)驗(yàn)大臺(tái)面共計(jì)8個(gè)學(xué)生同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，水槽位于臺(tái)面兩端，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難免會(huì)有少量液體傾倒或需要簡(jiǎn)單清洗的步驟，水槽過(guò)遠(yuǎn)則經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生擁擠的情況，這樣不僅大大降低實(shí)驗(yàn)效率并且有可能會(huì)發(fā)生碰撞造成實(shí)驗(yàn)儀器損壞或者液體損失等。臺(tái)面小水槽的設(shè)計(jì)，很好地解決了這一問(wèn)題，純水供應(yīng)位置和中央臺(tái)面水槽見(jiàn)圖1。

圖1 純水供應(yīng)位置和中央臺(tái)面水槽

實(shí)驗(yàn)室供電系統(tǒng)主要是要考慮滿足當(dāng)前及未來(lái)增加的實(shí)驗(yàn)儀器等特殊用電要求，根據(jù)儀器數(shù)量、擺放位置等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)室供電包括大功率實(shí)驗(yàn)儀器、中央臺(tái)面供電、邊柜臺(tái)面供電等，大功率實(shí)驗(yàn)儀器（如電烘箱、電熱板等）需要380 V和220 V電壓的電線同時(shí)布設(shè)。其中，實(shí)驗(yàn)中電熱板多用于處理樣品使用，有可能會(huì)有煙霧出現(xiàn)，所以將其放置于通風(fēng)櫥中，但是通風(fēng)櫥標(biāo)配電源達(dá)不到功率的要求，同時(shí)考慮化學(xué)實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)酸、強(qiáng)堿腐蝕性藥品試劑的影響，所以在使用不久后即更換為與儀器要求相符的電源（空氣開(kāi)關(guān)），外部加裝電源罩，目前使用情況良好。中央臺(tái)面主要放置磁力攪拌器、水浴鍋、抽濾泵等儀器，一個(gè)學(xué)生可能會(huì)同時(shí)用2～3種，因此應(yīng)該盡量多增加插座數(shù)量。邊柜臺(tái)面主要放置離心機(jī)、電子臺(tái)秤、酸度計(jì)、超聲清洗機(jī)等公用儀器，多配置插座也是設(shè)計(jì)的核心，插座置于柜面墻邊，美觀實(shí)用。插座均配有防水罩，以免實(shí)驗(yàn)中液體濺入插座中造成事故[7]。

2.3 通風(fēng)系統(tǒng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生各種難聞、有腐蝕性、有毒或易燃易爆的氣體，因此實(shí)驗(yàn)室必須具備良好的通風(fēng)條件，根據(jù)分化實(shí)驗(yàn)室危化品較少的特點(diǎn)，采用通風(fēng)櫥、通風(fēng)藥品柜組合的方式（見(jiàn)圖 2），即可滿足分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本通風(fēng)要求。

圖2 通風(fēng)藥品柜（左）、通風(fēng)櫥（右）

2.4 儲(chǔ)物系統(tǒng)

分化實(shí)驗(yàn)室中玻璃儀器和小型儀器、耗材種類多、數(shù)量多，這就要求在設(shè)計(jì)之初，充分考慮到實(shí)驗(yàn)室的儲(chǔ)物功能，簡(jiǎn)單說(shuō)就是柜子、抽屜要足夠多，包括學(xué)生柜、邊柜、吊柜、藥品柜等。

2.4.1 玻璃儀器存儲(chǔ)

玻璃儀器則分為學(xué)生柜用、備用存儲(chǔ)兩部分，分別進(jìn)行管理。備用玻璃儀器統(tǒng)一放置于一間教室的邊柜內(nèi)，標(biāo)簽明示，見(jiàn)圖 3(a)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)常用的玻璃儀器按儀器清單所列規(guī)格、數(shù)量人手一套，置于學(xué)生柜中，見(jiàn)圖3(b)。

每學(xué)期初實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前讓學(xué)生清點(diǎn)，如有缺漏，即時(shí)補(bǔ)齊，每個(gè)實(shí)驗(yàn)柜內(nèi)置鎖具，學(xué)期中學(xué)生自行保管，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損壞或?qū)W期末清點(diǎn)有缺損、丟失的，須按儀器原價(jià)一定折扣（2折）賠償補(bǔ)齊。學(xué)期中如有丟失或者破損，由助教先行登記補(bǔ)齊，于學(xué)期末統(tǒng)一賠償。雖然大多數(shù)玻璃儀器每種賠償金額僅為幾角錢，但是此制度的實(shí)行讓學(xué)生提高了責(zé)任感。近幾年從回收破損玻璃儀器的數(shù)量上看，破損率有顯著降低，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

2.4.2 小型儀器及耗材存儲(chǔ)

小型儀器存儲(chǔ)一般多置于邊柜或獨(dú)立儲(chǔ)物柜中,見(jiàn)圖3(c)。耗材存儲(chǔ)則置于抽屜及吊柜中，方便存取。因此在滿足安全環(huán)保前提下，配制足夠多的儲(chǔ)物柜、抽屜尤為重要。

2.4.3 學(xué)生柜設(shè)計(jì)理念

圖3 玻璃儀器及小型儀器存放

分化實(shí)驗(yàn)室學(xué)生柜采用抽屜的形式，是基于常年對(duì)學(xué)生使用情況的調(diào)查。老化學(xué)樓都是雙開(kāi)門(mén)柜，內(nèi)置隔板分隔為上下兩層，學(xué)生儀器易混淆，而且下層儀器取用十分不便。于是搬遷新樓后的學(xué)生柜全部采用抽屜的模式，每個(gè)抽屜配鎖，方便管理。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放使用至今，學(xué)生普遍反映抽屜較之前的雙開(kāi)門(mén)柜方便許多，而且玻璃儀器取用時(shí)不易磕碰破損。學(xué)生柜設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖4。

圖4 學(xué)生柜設(shè)計(jì)方案

2.5 廢液收納細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室廢液處置分類辦法，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室需要按廢液種類分別進(jìn)行回收保存，統(tǒng)一按時(shí)間收運(yùn)，各類廢棄物分類要嚴(yán)格，標(biāo)簽要規(guī)范填寫(xiě)，準(zhǔn)確注明成分，勾選上廢棄物危險(xiǎn)特性（易燃、腐蝕等）[8-10]。依據(jù)分化實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，需配置3個(gè)種類的回收桶：酸性無(wú)機(jī)廢液桶、堿性無(wú)機(jī)廢液桶、重金屬離子無(wú)機(jī)廢液桶。

對(duì)于廢液分類處理，完全依靠學(xué)生自行分類，會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，滴定過(guò)程中NaOH溶液滴定HCl溶液，亦或反之。滴定完成后，學(xué)生們會(huì)將含有指示劑的錐形瓶中的溶液倒入堿性或者酸性無(wú)機(jī)廢液桶，這樣廢液桶內(nèi)出現(xiàn)明顯顏色變化，回收公司則以溶液內(nèi)具體成分不明為由拒收廢液。所以經(jīng)過(guò)多方考慮，最終采用助教輔助廢液回收的方法[11]，具體做法為：（1）要求教師在每次實(shí)驗(yàn)課中，須和學(xué)生說(shuō)明本次實(shí)驗(yàn)廢液種類以及處理方式；（2）學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，須在助教的指導(dǎo)下統(tǒng)一將廢液倒入廢液杯中；（3）助教將廢液由廢液杯倒入廢液桶中。此方法中間環(huán)節(jié)增添助教輔助，簡(jiǎn)單易行，完美地解決了廢液回收混亂問(wèn)題。

由于廢液桶使用次數(shù)較多，為減輕實(shí)驗(yàn)人員和助教反復(fù)搬移的工作量，我們將廢液回收柜設(shè)計(jì)為底部無(wú)底板留空形式，方便取用。配劑間的試劑桶存放柜也采用同樣的設(shè)計(jì)方式。

2.6 消防系統(tǒng)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)消防要求設(shè)置消防給水系統(tǒng)。消火栓布置在走廊以及教室內(nèi)，包括消防沙箱、泡沫滅火器、氣體滅火器、沙桶、安全應(yīng)急柜等輔助滅火工具[12]。

2.7 其他

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)過(guò)程雖然總體已經(jīng)達(dá)到預(yù)期，但是一些細(xì)節(jié)仍然未考慮到或者因?qū)嵤┻^(guò)程中出現(xiàn)或多或少的問(wèn)題而擱置，亦或者實(shí)施后并未達(dá)到實(shí)用性的要求。舉個(gè)反面示例，分析實(shí)驗(yàn)多使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿，配制試劑一般都會(huì)在通風(fēng)櫥里完成，而且用純水量相當(dāng)大，但是新樓配劑間純水出口龍頭是在房間南側(cè)，通風(fēng)櫥位于北側(cè)，中間臺(tái)完全堵住取水道路，需要繞過(guò)中央臺(tái)，路程較長(zhǎng)，實(shí)際操作極為不便。所以我們?cè)O(shè)想如果能在通風(fēng)櫥內(nèi)接純水接口，試劑配制就能快捷許多。配劑間設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5。通過(guò)和設(shè)計(jì)師溝通，他們表示可以實(shí)現(xiàn)，由于未及時(shí)跟蹤工程細(xì)節(jié)，最終交付的則是鐵制水龍頭，使用一段時(shí)間便已銹蝕不堪，放棄使用。目前還在摸索更好的方法來(lái)解決配劑間問(wèn)題。

圖5 配劑間設(shè)計(jì)圖（桔色為取純水路線）

3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成效

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)緊密圍繞國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)目標(biāo)，我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在新樓實(shí)驗(yàn)室細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)及硬件環(huán)境升級(jí)建設(shè)方面開(kāi)展了大量工作，取得了明顯成效，提高了實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)在和形象，產(chǎn)生了良好的示范輻射作用。例如，2019年6月中心接待了“英才計(jì)劃”化學(xué)學(xué)科夏令營(yíng)一行百余人的參觀學(xué)習(xí)，并指導(dǎo)營(yíng)員做興趣實(shí)驗(yàn)；2014年11月中心成功舉辦29屆化學(xué)奧林匹克決賽暨冬令營(yíng)，全國(guó) 30個(gè)代表隊(duì)的339名營(yíng)員參賽，中國(guó)化學(xué)會(huì)對(duì)中心工作予以高度評(píng)價(jià)；2013年至今，每年學(xué)?？萍蓟顒?dòng)周化學(xué)科普點(diǎn)舉辦大型開(kāi)放活動(dòng)，2018年參加活動(dòng)已達(dá)1.1萬(wàn)人次，央視新聞移動(dòng)網(wǎng)、央視新聞?lì)^條、央視新聞百家號(hào)、央視新聞微博、央視新聞客戶端、CGTN（中國(guó)國(guó)際電視臺(tái)）對(duì)活動(dòng)予以直播及介紹，活動(dòng)深受孩子和家長(zhǎng)的喜愛(ài)，好評(píng)不斷；2010年至今，我們接待了大連理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、鄭州大學(xué)、中山大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等10多所高校教師和教輔教師等前來(lái)參觀交流學(xué)習(xí)，得到兄弟院校教師的肯定。示范輻射遠(yuǎn)不止于此，“請(qǐng)進(jìn)來(lái)、走出去”是中心的工作信條，請(qǐng)進(jìn)來(lái)的是汲取新知識(shí)，強(qiáng)化自身建設(shè)，走出去是傳遞科技能量，示范建設(shè)成效。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員與裝修設(shè)計(jì)人員的溝通非常重要。雙方從始至終進(jìn)行有效的溝通，即可避免細(xì)節(jié)建成后使用不方便或不合理的問(wèn)題。所有細(xì)節(jié)設(shè)施的合理排布，都是建構(gòu)在保證實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)范的基礎(chǔ)上，做到既能滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的“適用性”需求，又能符合實(shí)驗(yàn)人員方便操作的“實(shí)用性”要求。隨著時(shí)間推移，新媒體信息技術(shù)以及新管理方法的介入，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也要與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新。