实验室废水处理工艺
随着人们对生活环境的要求越来越高,人类保护环境的意识越来越强,国家环保总局发出通知,要求自2005年元月l日起,对科研、监测(检测) 、试验等实验室、化验室、试验场按照污染源进行管理,纳入环境监管范围。作为化学工作者,我们有必要在保护环境的具体行动中,体现科研道德作风,做出具体表率。
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化学实验室废水的产生和状况
1. 1 化学实验室废水的产生
化学实验室废水的产生,主要来自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。
1. 2 化学实验室废水的状况
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、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。
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化学实验室废水处理
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,实验内容包括物质性质验证实验、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[ 1 ] 。
2. 1. 酸、碱废液
酸、碱废液在化学实验室内常见。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。
2. 2. 汞及含汞废液[ 2 ]
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,无机汞的废液调节PH为8 - 10,因硫化汞溶度积很小,为4×10- 53。因此,常用H2 S、Na2 S、NaHS、 (NH4 )S作为药剂来沉淀汞, Hg+ 、Hg2 + 离子转化为难溶的Hg2 S和HgS沉淀,由于汞有剧毒,滤液用活性碳处理后再过滤排放。
2. 3. 含铬废液的处理[ 3 ]
含铬废液主要来源是氧化废水、电镀废水、铬酸洗液及制备有机化合物等,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。
2. 4. 含氰废液的处理[ 4 ]
含氰废液主要来自于电镀实验和冶金实验,低浓度的废液可以加入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。
NaCN +NaOH +HClO =NaCNO +NaCl +H2O
2NaCNO + 2HClO = 2CO2 ↑ + N2 ↑ + H2 ↑ +2NaCl 含废液一定不能与酸混合,以免生成剧毒的HCN气体而造成中毒。
2. 5. 含银废液的处理
化学实验室的含银废液主要来自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便、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。
2. 6. 含磷废液的处理
含磷废液主要来源于电镀、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[ 5 ]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。
2. 7. 芳烃硝化废水的处理
芳烃硝化废水主要来源于芳基硝化实验,芳基硝化实验一般采用的是混酸硝化方法,过程中产生的污染物主要包括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,操作简单,处理效率高的特点,适合实验室操作。
2. 8. 含胺类有机废液的处理
含胺类有机废液主要来自于染(颜) 料中间体,药物中间体等实验。用络合萃取法[ 6 ]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。
2. 9. 高浓度有机废液的处理
高浓度有机废水主要来自对天然植物、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[ 7 ]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。
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