綠色化學在基層檢驗室有機廢液處理中的應用*

宋繼霞，吳天舒，楊正慧，夏春秋，張琪

綠色化學在基層檢驗室有機廢液處理中的應用*

宋繼霞，吳天舒，楊正慧，夏春秋，張琪

（吉林市產品質量檢驗院，吉林省吉林市 132013）

針對一些基層質監(jiān)部門檢驗室有機廢液的處理現狀及存在的問題，提出應鼓勵實驗室利用現有條件自行處理部分廢液。介紹了幾種綠色化學方法在有機廢液特別是非食用物質標準物質廢液處理中的應用。

綠色化學；有機廢液；廢液處理；檢驗室

從全球變暖、食品安全危機到2013年流行的PM2.5，以及其它污染問題已經成為全球共同關注的焦點，而絕大部分污染問題直接與化學和化工產品污染有關。因此從根本上治理化學和化工產品污染成為全人類最迫切的要求之一，這也促使無污染的“綠色化學”應運而生。綠色化學［1］又稱可持續(xù)化學或環(huán)境友好化學，是通過化學產品和化學工藝的設計，減少或消除有害物質的使用或產生。綠色化學的根本目的是節(jié)約資源和從源頭防止污染，對環(huán)境的治理從治標轉向治本。

目前質監(jiān)系統(tǒng)的檢驗室由于檢測項目繁多，工作任務量大，時常涉獵有毒有害物質和非法添加的非食用物質。隨著儀器自動化進程的不斷推進，前處理及分析儀器逐步實現自動化、人機分離，一定程度上減少了溶劑對人體的直接危害及對環(huán)境的污染。但消耗的或者產生的有害廢液和用于定性定量的標準物質溶液仍然是質檢工作人員及周圍的環(huán)境危害的重要來源，也是亟待解決的一大難題。

1 檢驗實驗室廢液處理存在的問題

目前廢液處理存在的主要問題有：(1)多數質監(jiān)部門（特別是市縣級質監(jiān)部門）重視程度不夠，缺乏專項經費；(2)有關檢驗實驗室的廢液處理尚無明確標準強制規(guī)定，更談不上處罰力度；(3)對過期標準溶液，特別是非食用物質的標準溶液處理的重視程度不夠；(4)有資質處理危險廢棄物的公司不足，并且需要保存、運輸等很多環(huán)節(jié)的配合；(5)實驗室自行處理廢液的專業(yè)技術有待提高。

2 檢驗室自行處理有機廢液的方法

隨著檢驗項目的增加，檢驗室中的有機廢液量也隨之增大。例如食品檢驗是利用各種溶劑提取出食品中各種待測組分，進行定性定量分析，并根據國家的限量標準對結果進行判定的過程。由于食品的特殊性，這一過程涉及的有機廢液較多，應鼓勵實驗室盡可能自行處理廢液以減少經費開支。有機廢液的處理方法有直接稀釋法、焚燒法、常壓或減壓蒸餾法等。

對于量不大或者毒性小的溶劑，可通過通風櫥直接排放到大氣中直接稀釋。對于液相色譜分析法及前處理涉及的大量毒性高的乙腈、甲醇及其與水混合液，建議根據沸點的不同進行常壓或減壓蒸餾，提純回收再利用也是行之有效的一種方法。質監(jiān)部門的定性定量分析依賴于標準物質，所以標準物質的管理是一個不可忽視的問題。食品安全突發(fā)事件不斷進入人們的視野，三聚氰胺、孔雀石綠、瘦肉精、滅多威、苯并芘等是非法添加的非食用物質，必須妥善處理。配制的不同濃度的標準溶液系列，不論是測試剩余液還是過期母液，均可以通過蒸餾方式將有機溶劑回收，剩下少量標準物質殘留，可以采取后續(xù)的無害化處理，也可以聯系生產商或有資質的廢液處理部門妥善處理。

焚燒法［2］是有機廢液處理的一種高效、簡單、低成本的方法之一，必須具備配套的霧化預處理高溫爐、煙氣處理等設備。但為了避免產生固體殘渣或者有毒氣體，實驗室在不具備處理固體殘渣和回收有毒氣體的情況下，可選擇性的處理不含鹵素、S，N，P等元素的有機廢液。

3 綠色化學法在有機廢液處理中的應用

3．1 替代政策和小型化微型化

替代政策和小型化微型化與綠色化學的初衷相一致。國家標準GB 5009.27食品中苯并(a)芘的測定［3］中用苯配制苯并(a)芘標準溶液，液-液萃取溶劑用量大且熒光光度法操作繁瑣費時，GB／T 22509-2008［4］中選擇了毒性稍低的甲苯作為溶劑。文獻［5］報道則使用低毒正己烷作為配制標準溶液的溶劑和提取劑，并用固相萃取小柱（SPE）法［5-6］或凝膠滲透色譜（GPC）法［7-8］進行凈化，減少了溶劑的用量。從綠色環(huán)保的角度，這給標準更新提供了一個新的契機。

3．2 降解

有毒有害物質最終被降解成二氧化碳和水是最理想的狀態(tài)。降解的方式有很多，以下著重介紹生化降解和光催化降解。

3.2.1 生化降解

紡織品污水處理方法研究是綠色工業(yè)生產中的一項重要課題。價格低廉、易于培養(yǎng)的活性污泥細菌可用于染料的生物降解，有結果表明：活性污泥對5種染料(4種酸性染料和1種堿性染料)的降解后，染料的去除率為71.4%～76.1%；分光光度法測試的染料平均降解效率為90.6%［9］。Chryseobacterium sp菌株首次被用于降解河道淤泥中的鄰苯二甲酸二丁酯，最優(yōu)化條件：pH 8.0，30℃，基質濃度低于200 mg／L，不同起始濃度時，降解動力學方程呈指數關系，降解半衰期為10.4 h［10］。

潘志祥［11］采用厭氧消化-接觸氧化兩級生物處理工藝有效處理清江制藥廠土霉素、麥迪霉素生產廢液。試驗結果表明，總水力停留時間為8 d，COD總去除率可達90%以上，裝置出水COD濃度低于200 mg／L，全廠總排水可達國家排放標準。然而厭氧消化法比物化法及化學法工程投資高，但此過程可產生沼氣，6年內可收回全部投資，因此該方法值得借鑒。

3.2.2 光催化降解

半導體光催化作為一種新型的廢水處理技術，其催化活性和穩(wěn)定性高，成本低廉，環(huán)境友好，廣泛利用天然能源（太陽能），且對多種有機物有明顯的降解效果，具有廣闊的應用前景［12-14］。然而較低的量子效率一直是困擾半導體光催化技術廣泛應用的瓶頸問題［15-16］。納米材料及相關技術的發(fā)展為提高半導體氧化物的量子效率提供了新的契機。鄔臘梅課題組［17］以水果中的有機磷農藥殘留為研究對象，探索了納米TiO2粉體和水凝膠對蘋果和洋李中毒死蜱殘留的光催化降解效果。TiO2水凝膠的光催化效果稍優(yōu)于納米TiO2粉體，光照5 h毒死蜱降解率最高達到80.1%。Chang等人［18］制備的TiO2包覆磁性納米粒子(TiO2／SiO2／Fe3O4，TSM)不僅能夠實現對具有破壞內分泌作用的鄰苯二甲酸二甲酯DMP的光催化降解，而且能夠利用磁場從溶液中有效分離出來。實驗還進一步研究了DMP的光催化降解動力學，發(fā)現DMP的光催化降解符合Langmuir-Hinshelwood模型的一級反應動力學。

納米異質結光催化材料結合了納米材料和異質結的優(yōu)勢，有望在環(huán)境污染控制領域得以快速應用和發(fā)展。異質結的內建電場能夠抑制光致電荷復合，提高量子效率，如果TiO2與窄帶半導體構成異質結，窄帶半導體的敏化作用能夠拓展TiO2的響應光譜范圍，能夠克服TiO2量子效率低、易團聚難回收的缺點。Gray等綜述了TiO2各相之間的異質結光催化材料［19］。Wang等［20］以TiO2和SnO2為典型半導體異質結材料進行前期探索，并取得了進展。首先通過靜電紡絲技術制備了TiO2納米纖維氈，該納米纖維氈具有直徑均勻、三維納米多孔結構及大的比表面積特性。通過溶劑熱的方法進一步構筑了具有枝狀結構的表面分散型TiO2／SnO2納米異質結。由于其獨特的三維開放結構，避免了光子利用率大幅降低和催化劑表面活性中心減少的缺陷，該異質結展示了很好的光催化活性。它為三維開放結構的半導體異質結光催化劑的制備提供了新思路。

然而，迄今為止大多數關于半導體異質結光催化劑的研究尚局限于異質結體系的形貌構筑，對于污染物的降解研究一般僅限于單一有機化合物體系（如酸性橙Ⅱ［21］、亞甲基藍［22］或甲醇［23］等）的實驗室基礎研究層面。所以半導體異質結光催化降解實驗室廢液的研究尚有很廣闊的研究空間。

4 結語

必須強制要求實驗室進行廢液處理。質監(jiān)部門必須設立廢液處理專項資金并且?？顚Ｓ茫膭钣袟l件的檢驗室自行對廢液進行無害化處理或者回收。希望尋找綠色低毒的試劑替代現有標準中的高毒試劑，減少試劑用量，從源頭減少危害。深入研究生化降解和光催化降解等方法，提高非食用物質等有害物質降解率，最終實現無害化。使綠色化學理念深入到檢驗室工作（檢驗、廢液處理等）的各個環(huán)節(jié)，真正向綠色無污染方向邁進。

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Application of Green Chemistry in Organic Liquid Waste Treatment in Basic Level Testing Lab

Song Jixia， Wu Tianshu， Yang Zhenghui， Xia Chunqiu， Zhang Qi
(Jilin City Institute of Testing on Product Quality， Jilin 132013， China)

Current situation and existed problems of wasted organic liquid treatment in basic level testing lab were brief l y summarized. The laboratories should be encouraged to deal with and recycle the wasted organic liquid as possible as they can. Some green and environmentally friendly methods were pointed out to treat wasted organic liquid，especially to the inedible standard materials.

green chemistry; organic liquid waste; waste treatment; testing lab

O631

A

1008-6145(2014)01-0105-03

*吉林省質監(jiān)局科技項目(2011ZJK04)

聯系人：宋繼霞； E-mail: jixia.song@gmail.com

2013-11-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.01.031