化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液分類回收與處理

李娃

(中國工程物理研究院激光聚變研究中心，四川 綿陽 621900)

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的分類及危害

1.1 實(shí)驗(yàn)室廢液的分類

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，廢液主要分為實(shí)驗(yàn)廢水和危險(xiǎn)化學(xué)廢液兩種，而危險(xiǎn)化學(xué)廢液也可以分為有機(jī)廢液和無機(jī)廢液。一般類型的實(shí)驗(yàn)廢水主要包括清洗儀器的實(shí)驗(yàn)用水、回流實(shí)驗(yàn)用水以及合成實(shí)驗(yàn)用水等。有機(jī)廢液包括含有還原劑或高分子化合物的廢液、油脂類廢液、一般有機(jī)溶劑以及含磷、含酚、含鹵素、含氧化劑的廢液類型等；無機(jī)廢液主要包括含有重金屬的廢液、含汞廢液、酸堿類的廢液、含氟類廢液以及含氰廢液等。

1.2 實(shí)驗(yàn)室廢液的危害

1.2.1 對人體的危害

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)出的廢液種類較多，并且多數(shù)是有毒有害的，若不及時(shí)處理，會(huì)對人體造成不同程度的損害。例如廢液中的苯類物質(zhì)，是一種致癌因素，被人體吸收后會(huì)直接損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及肝臟功能，并且破壞人體的免疫系統(tǒng)。

1.2.2 對生態(tài)環(huán)境的危害

實(shí)驗(yàn)室中的化學(xué)廢液如果經(jīng)過不合理排放，會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。例如，無機(jī)化學(xué)廢液中的重金屬物質(zhì)在流入河流湖泊后，不會(huì)隨著時(shí)間的流逝而減少，反而會(huì)導(dǎo)致水域環(huán)境中動(dòng)植物的死亡與滅絕。污染物含量較高的水質(zhì)被用于農(nóng)田灌溉時(shí)，也會(huì)嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量，損害農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。

2 實(shí)驗(yàn)室化學(xué)廢液的處置原則

2.1 源頭減量產(chǎn)生原則

在實(shí)驗(yàn)室化學(xué)廢液的處置方面，實(shí)驗(yàn)室人員需要遵循源頭減量產(chǎn)生的原則：其一，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室管理制度，對實(shí)驗(yàn)藥劑的購買以及存儲制定有效的規(guī)章制度，減少化學(xué)藥劑的閑置或者報(bào)廢現(xiàn)象；其二，優(yōu)化試驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目的難易程度以及實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染程度，選擇更加適合的化學(xué)藥劑類型，并完善實(shí)驗(yàn)流程，提升對化學(xué)廢液的處理水平；其三，推廣微型實(shí)驗(yàn)，合理將各個(gè)環(huán)節(jié)的廢液進(jìn)行無害化處理，降低實(shí)驗(yàn)?zāi)┒说膹U液處置壓力；其四，兼顧實(shí)驗(yàn)過程的首末，盡量使用易于處理的藥品取代處置難度高的化學(xué)試劑，控制廢液的產(chǎn)出量[1]。

2.2 綠色化學(xué)處置原則

實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)該滿足環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)人員需要遵循以下方面的綠色化學(xué)處置原則：第一，產(chǎn)品安全性原則?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品應(yīng)該盡量不含有毒性，或者產(chǎn)品的毒性被控制在最低水平，并且盡量避免使用相關(guān)的溶劑物。第二，低耗能原則。實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)盡量在常溫常壓條件下開展試驗(yàn)，減少不必要的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。第三，減少派生物原則。實(shí)驗(yàn)室中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該盡量避免其他產(chǎn)物的出現(xiàn)，減少對環(huán)境的不利影響。第四，回收利用原則。實(shí)驗(yàn)人員在完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該盡量將實(shí)驗(yàn)用品進(jìn)行回收再利用，以此減少實(shí)驗(yàn)資金的投入，降低試劑對環(huán)境的污染。

3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液回收與處理措施

3.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室無機(jī)廢液的處理措施

3.1.1 無機(jī)廢液的分類存儲

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的無機(jī)廢液在進(jìn)行存儲時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該根據(jù)無機(jī)廢液的具體性質(zhì)，確定存儲條件以及存儲容器，不同類型的廢液嚴(yán)禁混合存放。在完成廢液的分類回收后，工作人員需要在容器外壁貼上標(biāo)簽，并寫明廢液的種類、危險(xiǎn)程度、存儲時(shí)間和處理方式等。在廢液的存放過程中，需要將容器安置在遠(yuǎn)離熱源、光源的地方，防止出現(xiàn)一系列的化學(xué)反應(yīng)。一般來說，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的無機(jī)廢液根據(jù)常見有害物的化學(xué)性質(zhì)可以被分為5個(gè)種類以及8種類型，主要是含汞、氰化物、磷酸化合物、氟以及重金屬的無機(jī)廢液，8 種類型是將這5 個(gè)種類再次細(xì)分，得到貼有灰色標(biāo)簽的含有機(jī)汞、無機(jī)汞、氰乙酸、氰化物、酸磷、氟化物的無機(jī)廢液以及貼有藍(lán)色標(biāo)簽的酸性和堿性重金屬無機(jī)廢液。在對這些含有污染物的廢液進(jìn)行收集和存儲時(shí)，工作人員需要提高警惕，若發(fā)現(xiàn)其中存在螯合物、絡(luò)離子等物質(zhì)時(shí)，需要將廢液采用另外的收集方式，防止廢液的混合。

3.1.2 無機(jī)廢液的處理

實(shí)驗(yàn)人員在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室處置無機(jī)廢液時(shí)，應(yīng)注意到以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)人員需要對廢液進(jìn)行檢測，防止廢液中含有阻礙處理流程的有機(jī)化合物；廢液不得包含沉淀物質(zhì)、金屬汞以及懸浮顆粒物質(zhì)；無機(jī)廢液不得含有鉈、鈹、硒等化學(xué)元素；無機(jī)廢液在處置過程中不會(huì)出現(xiàn)自身爆炸的可能性。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中處理無機(jī)廢液的方式一般分為物理法、化學(xué)法以及生物法，其中化學(xué)方法的使用頻率較高，主要是由于無機(jī)廢液的成分相較于有機(jī)廢液簡單、可操作性強(qiáng)?；瘜W(xué)處理方法主要是通過添加一定量的化學(xué)試劑引起無機(jī)廢液中對應(yīng)元素的化學(xué)反應(yīng)，從而將廢液回收利用。以下列舉了幾種常見的無機(jī)廢液化學(xué)處理方法。在含有重金屬Zn、Cu、Cd、Cr 等元素的無機(jī)廢液的處置環(huán)節(jié)，一般選用氧化鐵反應(yīng)法。

在含有砷、汞、鉍、銻等離子的無機(jī)廢液中，首先需要控制其酸度，之后使其與硫化物反應(yīng)生成沉淀，最后將沉淀用填埋的方式處理。其中對含汞的無機(jī)廢液采用亞硫酸鈉進(jìn)行還原，對含有砷化物的無機(jī)廢液采用加入石灰石的方式促進(jìn)砷酸鈣物質(zhì)的析出，從而實(shí)現(xiàn)對重金屬無機(jī)廢液的有效處置，減輕重金屬元素對環(huán)境的影響。對含有氟的無機(jī)廢液，一般采用加入碳酸鈣的方式，使其生成氟化鈣沉淀。若廢渣量較大時(shí)，需要使用深坑填埋的處理方式。對含有含氰的無機(jī)廢液，可以使用氧化劑，將其氧化為氰酸鹽物質(zhì)，常見的氧化劑類型有高錳酸鉀、氯氣和漂白粉等。在處理含有無機(jī)酸鹽的廢液時(shí)，需要使用氫氧化鈣或者碳酸鈉的水溶液與之產(chǎn)生中和反應(yīng)，在生成沉淀之后及時(shí)過濾，排出廢物。對具有多種元素類型的綜合無機(jī)廢液而言，可以在其中加入鐵粉，并調(diào)節(jié)無機(jī)廢液的pH 值為3～4 左右，攪拌0.5 h，之后使用堿性溶液調(diào)節(jié)廢液的pH 值為9 并攪拌10 min，再向其中加入高分子混凝劑，當(dāng)無機(jī)廢液變得清澈后即可達(dá)到排放要求。

3.2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中有機(jī)廢液的存儲與處理

3.2.1 有機(jī)廢液的分類存儲

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，根據(jù)有機(jī)廢液的成分以及性質(zhì)來確定存儲容器類型，一般采用玻璃瓶或者聚氯乙烯瓶。對一些高濃度的有機(jī)溶劑，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)對其分類回收并再利用，既能夠減少實(shí)驗(yàn)成本，也能避免部分有機(jī)化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境帶來的危害。在使用玻璃瓶對有機(jī)廢液進(jìn)行分類回收后，實(shí)驗(yàn)人員也需要將其放置在避光且遠(yuǎn)離熱源的位置，防止廢液中的物質(zhì)發(fā)生不良的化學(xué)反應(yīng)。有機(jī)廢液的容器外壁上也需要貼上標(biāo)簽，并寫明種類以及存儲時(shí)間等信息。常見的實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢液類型主要有3 種，分別是貼有紅色標(biāo)簽的可燃類有機(jī)廢液、含重金屬的有機(jī)廢液以及貼有綠色標(biāo)簽的不燃類有機(jī)廢液[2]。

3.2.2 有機(jī)廢液的處理

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中有機(jī)廢液的處理方法一般有吸附法、萃取法、氧化分解法以及焚燒法等。需要注意的是，實(shí)驗(yàn)室能夠自行處理的有機(jī)廢液可以對其回收處理，而無法完成回收處理的一定要交到環(huán)保部門統(tǒng)一進(jìn)行回收處理。下面主要對幾種有機(jī)廢液的回收處理方法進(jìn)行了分析：第一種是焚燒處理法。焚燒處理法的應(yīng)用原理主要是將有機(jī)廢液加入到燃燒器中，在經(jīng)過一段時(shí)間的燃燒后，有機(jī)廢液被分解為水、二氧化碳、氮氧化物以及二氧化硫和氯化氫等物質(zhì)，將產(chǎn)生的氣體通入飽和氫氧化鈉溶液中，可以實(shí)現(xiàn)對有害氣體的快速吸收。在完成對有機(jī)廢液的焚燒處理后，對量小的廢試劑可在通風(fēng)櫥內(nèi)銷毀，量大的需要交給環(huán)保部門統(tǒng)一處理。能夠采用焚燒處理法的有機(jī)廢液類型主要包括由C、H、O、S、Cl 等元素組成的有機(jī)廢液，且不含有不易燃燒的有害物質(zhì)、沉淀或其他懸浮物，廢液沒有異味，在焚燒過程中不具有爆炸的可能性。第二種是溶劑萃取法，該方法適用于低濃度或具有揮發(fā)性的有機(jī)廢液，在完成萃取分離后，仍要經(jīng)過焚燒處理，并在其中吹入空氣，使水層中的溶劑分離出來。第三種是吸附法，是指將具有強(qiáng)吸附能力的物質(zhì)摻入化學(xué)實(shí)驗(yàn)的有機(jī)廢液中，實(shí)現(xiàn)對有害物質(zhì)的吸附與過濾處理，并將廢物進(jìn)行焚燒，使用到的吸附物質(zhì)一般有活性炭、鋸末、泡沫塑料以及硅藻土等。第四種是氧化分解法，氧化劑的種類主要包括高錳酸鉀、漂白劑等，是比較常見的幾種氧化劑物質(zhì)，將其加入含有易被氧化分解有機(jī)物的廢液中，之后可以按照上述的無機(jī)溶液處理方式進(jìn)行處理。

4 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的管理辦法探討

4.1 利用信息系統(tǒng)，加強(qiáng)對危化品的管理

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的管理中，實(shí)驗(yàn)人員可以使用相關(guān)的信息系統(tǒng)，加強(qiáng)對?；返墓芾?，從?；返牟少?、使用、產(chǎn)廢以及回收等各階段實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管，進(jìn)而從源頭上加強(qiáng)對廢液的治理，減少廢液的生產(chǎn)量，并保證化學(xué)藥品的利用率。大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，將其引入?；返男畔⒐芾硐到y(tǒng)，能夠使化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理力度得到明顯的提升。實(shí)驗(yàn)人員可以使用信息系統(tǒng)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)流程，經(jīng)過對模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理分析，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，并明確?；返牟少徚?，在實(shí)驗(yàn)過程中按照實(shí)驗(yàn)規(guī)范，減少操作失誤，并使用信息系統(tǒng)及時(shí)上傳相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為其他化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供參考或數(shù)據(jù)支持。

4.2 明確分類回收與處理標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)環(huán)保意識

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)開展之前，實(shí)驗(yàn)人員需要具備相關(guān)的安全與環(huán)保意識，并明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的分類回收與處理標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)人員也應(yīng)該具備良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求進(jìn)行操作，從而保證成功率，減少對實(shí)驗(yàn)材料的消耗量。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液的處置方面，實(shí)驗(yàn)人員需要有清晰的認(rèn)識，將各類廢液進(jìn)行分類回收與處理，防止有毒有害物質(zhì)的揮發(fā)與不合理排放[3]。

4.3 預(yù)先處理，減少化學(xué)廢液的排放量

由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生多種廢液，并且廢液的處理難度也有較大的差別。因此，在實(shí)驗(yàn)廢液生成后，實(shí)驗(yàn)人員需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判定其中的污染物類型并采取預(yù)先處理的方式，實(shí)現(xiàn)對有害廢液的減量化。例如，對呈現(xiàn)酸性或者堿性的廢液，實(shí)驗(yàn)人員可以采用酸堿中和的方式使廢液變?yōu)椴痪哂形：π缘臒o機(jī)鹽溶液，并加水稀釋后排放。對含有重金屬的無機(jī)廢液，可以采用萃取法或沉淀法，加入適量的催化劑，將重金屬離子分離出來，并妥善回收處理。在廢液的排放環(huán)節(jié)，監(jiān)測力度必須加強(qiáng)，盡量避免任何污染物成分流入外界環(huán)境[4]。

4.4 通過微量試驗(yàn)，減少化學(xué)藥劑的用量

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案與流程至關(guān)重要，這可以為實(shí)驗(yàn)人員提供操作指導(dǎo)，從而明確化學(xué)藥劑的用量，減少實(shí)驗(yàn)成本。實(shí)驗(yàn)人員可以通過微量實(shí)驗(yàn)的方式，采用少量含有有毒有害物質(zhì)的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判定其中的污染物種類及含量，從而提高廢液處理方式的合理性。在許多化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，會(huì)使用到含有重金屬的試劑，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程，在保證人身安全以及順利完成實(shí)驗(yàn)的前提下，減少相關(guān)試劑的用量，盡量減少廢液中的有害物質(zhì)含量，從而降低廢液的處理難度，減少對環(huán)境的污染和危害[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中廢液的分類回收與處理工作至關(guān)重要。減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來的安全事故、保證廢液的處理效果以及降低廢液對環(huán)境的危害，是每位實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)盡的責(zé)任與義務(wù)。