化学实验室废水危害很大,随着高校的扩招,学生人数的激增及经济的发展,科研的进行,化学实验室废水日益增多,很多实验室对废水不加任何处理就排入下水道,因实验废水的成分相当复杂,含有较多的酸、碱、氰化物、六价铬、砷化物、酚、苯等有毒有害的物质,直接排放对人们的生活用水和居住环境势必造成污染,寻找一种经济、高效、节能、环保,适用的化学实验室废水处理工艺已经刻不容缓。
化学实验室废水的产生,大多数来源于高校化学实验和科研实验,实验废水量的不确定性、多变性、复杂性是其自身的特点,实验废水分为高浓度和低浓度的废水,高浓度废水主要是标签脱落后的不明潮解试剂,失效的液态试剂,科研和实验中的衍生物及副产品,剧毒药品实验后的洗涤水,高浓度废水对环境污染严重,应当引起人们的足够重视,低浓度废水主要是化学实验器皿的洗涤水,一般酸、碱、盐的化学反应产物,低毒的化学废试液和实验用水。
据化学实验室废水的主要成分,可分为无机废水、有机废水和综合废水。无机废水主要含有重金属的汞、铅、铬及氰化物、砷化物、氟化物等,有机废水主要含有酚、苯、硝基化合物、多环芳烃、多氯联苯等致癌物质,综合废水是指废水中既含有机污染物,又含无机污染物,并且两者含量都很大。大多数实验废水是综合废水,处理这些废水,要因水而宜。
化学实验室使用的试剂和药品,少则近百种,多则上千种。目前我校开设有多门实验课,实验内容有物质性质验证实验、定量分析实验、有机合成实验和有机物提取实验等,所用化学试剂包括常见酸、碱、重金属盐和酚及其它有机物等,其中大多数都能对环境产生严重污染,许多试剂及其反应废弃物如各种酸碱、重金属盐及有机物等对环境和人体健康是有害的。它们之中有些可以在环境中长期存在,很难降解;有些通过食物链富集进入人体而造成毒害作用;有些甚至在降解的过程中又造成了二次污染。
酸、碱废液在化学实验室内最常见。一般的清洗玻璃器皿的废液,因经大量水洗涮,浓度极小,故可直接排放。浓度较高的酸碱废液,平时分开贮存,定期混合再中处理,做到以废治废,使其pH值在6. 5~8. 5之间,达到排放标准。
如,打碎温度计,或极谱分析操作失误等,必须及时清除散装的汞,用滴管、棉花或用在硝酸汞的酸性溶液中浸过的薄铜片、粗铜丝收集于烧杯中,用水覆盖。散落于地面难以收集的微小汞珠,应尽快撒上硫磺粉,使其化合成毒性较小的硫化汞后清除干净;或喷上20%三氯化铁的水溶液,干后再清除干净。含汞溶液包括有机汞和无机汞,有机汞的废液中加入适当的氧化剂分解为无机汞,机汞的废液调节pH为8-10,因硫化汞溶度积很小,为4×10-53。因此,常用H2S、Na2S、NaHS、(NH4)S作为药剂来沉淀汞,Hg+、Hg2+离子转化为难溶的Hg2S和HgS沉淀,由于汞有剧毒,滤液用活性碳处理后再过滤排放。
含铬废液大多数来自是氧化废水、电镀废水、铬酸洗液及制备有机物等,一般这种废液中含有铬(Ⅲ)和铬(Ⅵ)两种价态的重金属,毒性较大。可以向含铬废液中加入还原剂,如硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、二氧化硫、水合肼或者废铁屑,在酸性条件下将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),然后加碱如NaOH、Ca(OH)2、Na2CO3等。调节pH值,使Cr(Ⅲ)形成低毒的Cr(OH)3沉淀,清液可排放,沉淀经脱水干燥后或综合利用,或用焙烧法处理,使其与煤渣或煤粉一起焙烧,处理后的铬渣可填埋。
含氰废液大多数来源于于电镀实验和冶金实验,低浓度的氰化物废液能加入NaOH调节pH值至10以上,再加入HClO (约3%),充分搅拌,使CN-被氧化分解,使有毒的CN-变成无毒的CO2和N2。
化学实验室的含银废液大多数来源于银量分析法和银镜反应和电镀等,主要以AgNO3和Ag(NH3)2+等形式存在。回收银的方法很多,我们通过实验筛选出了操作简单便捷、回收银纯度高的方法。在废液中通过HCl调节pH值,加NaCl沉淀,得到的白色固体用硝酸洗涤后过滤回收。
含磷废液主要来自于电镀、表面活性剂实验及清洗废液。污染严重、残留时间长,不易降解,对人体健康造成极大危害且难以处理。累托石是一种由类云母层和类蒙皂石层形成规则间层的粘土矿物,遇水膨胀崩解、水中粒度一般为1~2μm,累托石具有较大的亲水表面,在水溶液中显示出良好的亲水性、分散性和膨胀性,含磷废液用累托石进行吸附,达到排放标准。同时累托石可冲洗后再生利用。
芳烃硝化废水主要来自于芳基硝化实验,芳基硝化实验一般都会采用的是混酸硝化方法,过程中产生的污染物最重要的包含2-硝基酚、4-硝基酚、4.6-二硝基甲酚、2.4-二硝基酚、2. 6-二硝基甲苯、2.6-二硝基甲酚和硝基苯等数十种污染物,毒性大,处理难。废水呈深酱色,气味难闻,含酚浓度高达0.004mg/L以上,COD达1100mg/L,属于高浓度有机废水,实验室处理包括活性炭、磺化煤等吸附法,络和萃取剂萃取法和化学氧化法等,特别是吸附法处理硝基废水具有工艺流程短,简单易操作,处理效率高的特点,适合实验室操作。
含胺类有机废液大多数来源于于染(颜)料中间体,药物中间体等实验。用络合萃取法对含胺类有机废液进行萃取,具有相当高的COD去除率,废水的各项指标均达到了实验室排放要求,并且工艺简单,设备投资少,运行成本低、操作方便。
高浓度有机废水大多数来源于对天然植物、动物的冲洗、粉碎、提取有效成分等工序,还有部分来自于失效的有机试剂,具有有机物浓度高,SS高,pH值低,水质变化大等特点。采用以水解酸化+接触氧化为主体的生化处理工艺,不仅能有效去除水中有机物、悬浮物,而且运行可靠,处理费用低,处理效果好,出水水质满足要求。
负压通风柜是一种防护设备,通常用于具有病原体实验操作的实验室。负压通风柜相对于实验室是负压的,气体从实验室向通风柜内部流动,而且排出的空气是经过高效过滤器过滤的,因此,病原因子不会逃逸到柜体外部,也不会对环境造成污染。当操作一些病原因子的实验过程中,需要离心、震荡或超声、混匀,又无法放入生物安全柜进行时,需要将这些设备放在负压通风柜中操作。但是,一旦负压通风柜发生断电、机械故障、高效过滤器发生破损等情况时,病原微生物就非常有可能逃逸到柜体外面,污染实验环境,造成实验人员感染等风险和事故。
当负压通风柜发生排风机故障时,会导致柜体内的空气无法排到室外(可能含有病原微生物),并导致病原微生物外溢,污染实验环境,对实验人员产生威胁。其处置方法如下:
(1) 立即断电。(2)将开启的感染性材料的容器(管)盖上盖子。(3)如果有前窗玻璃门的,则立即关闭前操作窗玻璃门,然后更换新的手套。(4)按规定程序进行报告。(5)静止30分钟以上。(6)缓慢打开前玻璃门,整理通风柜内部的实验物品。(7)用专用废物袋或容器包装各种实验材料。(8)对包装容器进行外部消毒后拿出。(9)对负压通风柜操作台面和内壁做消毒。 图4-13负压通风柜(10)按照正常程序退出实验室。(11)对实验室内部空间做消毒。(12)修复排风机。(13)记录事故处置过程。(14)分析评价事故发生原因和可能的后果。(15)进行整改和风险再评估。
发生排风机故障时,应以控制感染性材料外溢为处置重点,要求做到:一是立即关闭电源,避免继续送风,防止造成进一步的外泄;二是迅速将敞开的装有感染性材料的容器盖子盖上加以密封;三是尽快关闭通风柜的前窗玻璃门;四是对包装材料外部和通风柜内部做消毒;五是设备去污染后才能进行维修。
生物安全柜和负压通风柜的高效过滤器,正常的情况下不会发生破损,但是如果在使用的过程中发生碰撞,使用明火或遭遇尖锐器具的触碰等就会导致高效过滤器破损,移动柜体时有可能导致高效过滤器密封处出现松动,如果不及时检测,就轻易造成病原因子的泄漏,对环境造成污染。如果在实验操作的流程中发现高效过滤器破损时,应立马停止实验操作,具体处置方法如下。
(1) 立即关闭电源。(2)停止离心及混匀等操作。(3)立即将敞开的容器或样本管等进行密闭处置。(4)将感染性材料从离心机或混匀器等设备中取出,放入密闭容器。(5)向实验室主任报告。(6)对容器外部和通风柜内部做消毒。(7)对通风柜管道和高效过滤器做消毒。(8)更换高效过滤器。(9)对高效过滤器进行完整性检测。(10)检测合格后,再次使用。(11)记录整个处置过程。
2.处置要点一是操作中发现高效过滤器破损,应立马停止实验操作;二是将敞开的实验材料容器立即盖盖密闭;三是应对通风柜操作区域、高效过滤器及管道进行终末消毒,再更换新的高效过滤器(由专业技术人员做相关操作,并做好个体防护),然后对高效过滤器进行完整性检测,符合标准要求后才能再次投入到正常的使用中。