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高校化学实验室废液的控制和处理

摘 要高校化学实验是化学教学与科研的重要组成部分,实验产生的废液将对人体健康、环境保护以及实验室安全造成巨大危害.本文总结了化学实验废液处理的现状,探讨了化学实验室废液的控制及处理方法,为高校化学实验室废液处理提出了建议.

关键词化学实验室废液控制处理

1 高校化学实验室废液处理现状

化学是重要的基础学科之一,其理论知识与实验经验的有机结合,可以提高学生分析、解决问题以及进一步创新的能力.随着高校实验室的增加以及教学、科学研究活动的深入,实验室产生的废液也随之增加.高校实验室废液所含化学物质复杂多样,并且大多有毒、有害、易燃、易爆,如果直接排放,则将对人体健康、环境保护以及实验室安全造成巨大的危害[1-2].因此控制实验室废液的产生,以及根据实验室废液所含组分的不同,合理分类回收是高校化学实验室亟须解决的问题之一.对于废液的分类回收,已有相关文献报道,例如膜分离法、微生物化学法、吸附法、超临界水氧化法等[3].而对于废液产生的控制办法,则鲜有文献涉及.目前,由于学生实验时间以及回收成本的限制,大部分高校实验室将实验废液直接交由污水厂进行统一处理.然而,高校实验室废液组成相对复杂,许多废液中的废弃物需要特定的方法才可以除去,即使污水厂可能也没有相关的处理设备.因此,从源头上控制实验室废液的产生,以及在实验室废液产生之后及时进行回收,对人体健康、环境保护、实验室安全具有重要意义.

2 控制高校化学实验室废液产生办法

控制实验室废液的产生是解决实验室废液问题最根本的方法之一.高校化学实验室分为教学实验室和科研实验室.教学实验室开课时间集中,同时进行实验的人数较多,反应类型少,试剂使用种类较少,实验所用试剂比较常见、毒性低、安全性高,因此实验产生的废液种类相对较少,但是产生的废液量大.通过减小实验规模,例如采用微型、半微型实验和串联实验来减少实验试剂的使用,可以减少废液的产生,同时可以锻炼学生的基本实验操作能力以及减少办学成本.而对于已经明确反应机理、反应现象、反应过程的化学实验,还可以利用计算机多媒体技术对化学实验过程进行演示,使学生了解实验过程、掌握反应机理.这不仅可以减少废液的产生,对实验教学也具有重要的意义.

对于科研实验室,则应该在科学研究中倡导“绿色化学”的理念.一方面,实验室废液的主要成分是各类溶剂,在保证实验结果的前提下,以毒性低、易回收、难燃性溶剂代替高毒、高污染试剂,是控制实验室难处理废液产生的有效途径.例如,Diels-Alder 反应、Claisen 重排反应、Aldol 反应等[4-6]已经可以在水溶剂中进行,硼氢化钠还原简单酮或烯氨、Michael加成反应等甚至可以在无溶剂条件下进行[7-8],此外还有文献报道利用微波、超声等实验方法来减少溶剂的使用.另一方面,提高反应的原子经济性也是控制实验室废液产生的重要方法.提高原子经济性是指应尽可能地使原料中的每一个原子转变为产物中的原子,它最早由美国Stanford 大学的B.M.Trost 教授于1991 年提出,一般可以通过催化剂的使用、新的试剂的合成以及新的反应路线的探索来实现.

此外,对于未知科研实验,我们通过计算化学,对反应发生的可能性进行预测,可以减少实验探索走的弯路,亦可以大幅减少实验废液的产生.

3 高校化学实验室废液分类处理方法

当实验室废液产生之后,应当对废液进行合理分类回收.实验室废液通常分为无机废液和有机废液.无论是教学实验室还是科研实验室,均需要将不同种类的废液分类放入回收桶进行回收.

对环境无危害的无机盐废液如氯化钠、碳酸钠、硫酸钠等,以及生物可降解的水溶性有机废液如乙醇、醋酸、葡萄糖等,可用大量水稀释后直接排放.对酸性、碱性无机废液,或者氧化性、还原性无机废液,在确认混合没有危险时,都可以混合后再回收或排放[9].对含重金属离子的无机废液,可以调节其pH 值或加入沉淀剂进行沉淀,然后回收.例如处理含金属铅、镉等离子的无机废液时,调节其pH 至碱性,形成金属氢氧化物沉淀,然后经过简单的过滤就可以回收;处理含金属汞离子的无机废液时,先调节pH 至碱性,再加入硫化钠,使汞离子与硫离子形成硫化汞沉淀,然后过滤回收.对含氰酸根离子的无机废液,则应先调节其pH,再加入过量的硫酸亚铁,使氰酸根离子与铁络合形成无毒的络合物,然后回收.此外,对过滤后的滤液,应注明其可能含有的残余重金属(例如汞、镉、铅、砷、锰等)离子,再倒入回收桶[10].

对于有机溶剂废液,应尽量回收并反复使用.单一溶剂废液可以通过简单的旋转蒸发仪蒸馏回收,对沸点相差较大的混合溶剂废液可以通过蒸馏、精馏等方法回收,对高沸点溶剂废液则可以采用减压蒸馏进行回收[11-12].对其他有机化合物废液,如含联苯类等强致癌化合物、有机磷等易燃化合物、有机腈等强毒性化合物,应用密封性好的试剂瓶单独密封分类放置,并且在试剂瓶上注明相应化合物的名称、浓度、废弃时间等[13].

高校化学实验室试剂种类繁多,危险性较大,特别是许多科研实验室都存在大量已开封的试剂,这些试剂在实验过程中可能已经受到污染,或者在长期储存过程中发生了变质.这类试剂极易被科研工作者忽视,并且随着时间的推移,容易产生有毒有害气体,甚至发生爆炸,对实验环境和安全产生巨大的威胁.因此化学实验室应每隔一定时间,对所有试剂进行登记并建立试剂库,同时依据试剂性质对久置试剂进行处理.这样既可以避免重复购买相同试剂,造成不必要的浪费,更重要的是可以处理久置试剂,排除实验室安全隐患.

4 总结与展望

虽然高校化学实验室废液控制与处理已经得到了广泛的关注,但是由于课程开设以及研究方向的不同,产生的实验室废液也各不相同.作为实验的操作者,良好的专业素养是合理控制与处理实验室废液的基础.在学生进实验室之前,应加强其基础操作培训和实验室规章制度学习,并督促学生在实验前查阅相关文献资料和预习实验,以培养其正确控制和处理废液的习惯,时刻提高警惕,才能从根本上解决化学实验室废液排放问题.我们坚信,随着实验管理经验的积累,实验室废液控制和处理问题将逐步得到解决.

化学实验室论文范文结:

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