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[摘要] 分析化学实验室废水具有很大的危害性,经过认真的现状调查,我们发现许多高校重视程度不高,基本不经任何处理就排入下水道。结合当前分析化学实验的课程设置,文章分析了废水的主要成分并进行了工艺设计,该工艺原理简单,有较好的处理效果,故对分析实验室废水的处理是具有重要意义的。
[关键词] 分析化学实验室废水 现状调查 课程设置 工艺设计
随着我国高等教育事业的快速发展,当今高等院校进行的化学实验越来越深入、广泛,而伴随着高校的扩招,学生人数仍不断增多,因此,从化学实验室中排放的实验室废水相对增多。这类废水性质特殊,排放周期不定,污染物组成不同,实验室废水可以被称为是各种实际工业废水的大集合。基于上述真实情况,不少高校选择直接将其排入下水道,对环境造成极大的污染[1]。2005年7月26日,教育部、国家环境保护总局联合发文[2005]3号《教育部国家环境保护总局关于加强高等学校实验室排污管理的通知》[2],高校实验室的废气、废液、固体废渣等的排放及污染问题越来越引起社会的关注。
一、实验室废水的分类及处理方法
根据实验室废水中所含主要污染物性质,可以分为有机、无机、及含病原微生物实验室废水三大类[3]。而分析实验室废水的成分相对固定,因为分析化学实验在目前由于其理论基础划界鲜明,主要由四大滴定法和重量分析法构成,因此其排放废水相对简单,主要成分为重金属离子、金属络合物、酸碱废水。目前,对于实验室废水,多数研究仅为方法上的研究,如絮凝沉淀法测定重金属李紫子较多的无极实验室废水[4-5];硫化物沉淀法测定含汞、铅、镉等金属较多的实验室废水[6];氧化还原沉淀发测定含有六价铬或有还原性的有毒物质;活性碳吸附法处理生物或物理、化学法不能去除的微量呈溶解状态的有机物等[7]。这些方法虽然比较成熟,但未能真正实现固定成型的工艺设计。其因为处理的废水类型复杂度太高,因此本文提倡各个实验室分别依据自身特点设计工艺流程[8]。我们以分析化学实验室为例设计了适合该实验室的废水处理系统。
二、分析实验的课程设置
目前,多数高校的分析实验设置内容主要以四大滴定和重量分析为基础,课程内容主要有:分析化学实验的基础知识、分析化学仪器清点、玻璃加工实验、分析天平称量练习、滴定分析基本操作练习、食用白醋中HAc浓度的测定、工业纯碱总碱度测定、有机酸摩尔质量的测定、蛋壳中碳酸钙含量的测定、EDTA的标定、自来水总硬度的测定、铋、铅含量的连续测定、铝合金中铝含量的测定、过氧化氢含量的测定、铁矿中全铁含量的测定(无汞定铁法)、间接法碘量法测定铜合金中铜含量、水果中抗坏血酸(Vc)含量的测定(直接碘量法)、补钙制剂中钙含量的测定(高锰酸钾间接滴定法)、莫尔(Mohr)法、二水合氯化钡中钡含量的测定、邻二氮菲吸光光度法测定铁、纸色谱法分离氨基酸等,每个高校的具体课时情况会稍有变化,其实验开设内容也会稍有变化,但基础的验证性实验都是相同的。这些课程中,以酸碱废水、含铅废液、含铬废液、含铜废水、含锰废液其危害最为严重。其中酸、碱废水会危害水中微生物的生活,而许多微生物对水质起着重要的净化作用。而六价铬化合物的毒性很大,因为它具有腐蚀性与强氧化性,能通过呼吸、食用、接触等途径进入机体内透过生物膜作用,影响体内物质的氧化还原以及水解等正常的生理过程。
三、分析实验室废水排放调查
我们对广西部分高校进行了实地调研,发现多数高校无任何处理措施,废液均是直接排放到下水道中。以我校实验室为例,分析实验的废水主要是通过学生完成实验后,将废液倒入指定的废液桶,然后有值日生直接将其倒入污水口,该污水口没有任何处理措施,直接排入周边的河流,对环境的危害是很严重的,而其余实验室也基本同分析实验室的措施一致,这样各类污染物混合后,容易生成危害更大的物质,如无机汞的毒性要远小于有机汞,但当混合废液后,造成大量的有机汞生成,毒性增大。基于上述情况,我们建议根据各个实验室的废水主要污染物不同,各自设计废水的处理工艺,针对分析化学实验室废水处理,我们进行了处理工艺的初步设计,其原理简单,在实际处理废水中有较大的应用前景。
四、分析实验室废水的处理工艺流程及处理结果
我们设计的工艺应用原理包含:铬废水的处理方法为:通过化学法,在pH为2.5～3的范围内加焦亚硫酸钠作为还原剂将六价铬离子完全还原为三价铬离子来降低其对环境的危害,酸碱废水的处理方法为:化学中和法,即通过测定pH值后直接加碱/酸中和其使pH值达到10后再进入综合池。而重金废水的处理方法为:化学沉淀法,通过加碱使废液偏碱性后形成絮凝状进入综合池。
进入综合池(精调槽)再一次调节pH值在7.5～8的范围内加氯化铝与聚丙烯酰氨(絮凝剂)后沉淀下来再经一体化的沉淀压缩过滤后将已达标的清水直接排出。这样处理后,实验室排放的污水中的有害物质,特别是重金属可基本去除完全。具体的处理流程图如图1:
五、小结
高校实验室废水的水质复杂,难于处理,但随着国家不断加强高等学校实验室排污管理的要求,高校实验室廢水应全面做到稳定达标排放。本文针对分析化学实验室废水的来源、种类及特性进行了分类,并对该实验室的污水排放进行了工艺设计,虽然目前处于前期实验阶段,但在接下来的工作中,我们将把污水处理工艺纳入实验室建设中,尽量打到达标排放。
图1
参考文献:
[1]李铁龙,金朝晖,宣晓梅等.实验室废水处理初探[J].环境卫生工程,2004,(2):73-76.
[2]张奕,贺缨,程文涛.高校实验室废水处理及污染防止措施评价初探[J].环境科学与技术,2006,(8):54-56.
[3]高强.高校化学实验室废水处理[J].高等教育在线,2009,(8):113-114.
[4]王春萍.实验室废液的处理[J].济南教育学院学报,1999,(2)58-59.
[5]杨建设,刘琳.实验室废液的处理方法[J]. 农业技术师范学院学报,1998,(1):47-49.
[6]王敏.实验室中对汞及其含汞废液的处理[J].黑龙江医药科学,2001,(3):85.
[7]李明川,李淑华.活性碳吸附法处理实验室浓有机废水[J].黎明化工,1993(3):50-53.
[8]李增新,王国明,孟韵.壳聚糖改性硅藻土处理实验室有机废液[J].2009,(8):23-25.
作者简介:
朱伟伟(1981—),女,河南沁阳人,河池学院化生系,讲师,硕士研究生;主要研究方向为分析化学。
[关键词] 分析化学实验室废水 现状调查 课程设置 工艺设计
随着我国高等教育事业的快速发展,当今高等院校进行的化学实验越来越深入、广泛,而伴随着高校的扩招,学生人数仍不断增多,因此,从化学实验室中排放的实验室废水相对增多。这类废水性质特殊,排放周期不定,污染物组成不同,实验室废水可以被称为是各种实际工业废水的大集合。基于上述真实情况,不少高校选择直接将其排入下水道,对环境造成极大的污染[1]。2005年7月26日,教育部、国家环境保护总局联合发文[2005]3号《教育部国家环境保护总局关于加强高等学校实验室排污管理的通知》[2],高校实验室的废气、废液、固体废渣等的排放及污染问题越来越引起社会的关注。
一、实验室废水的分类及处理方法
根据实验室废水中所含主要污染物性质,可以分为有机、无机、及含病原微生物实验室废水三大类[3]。而分析实验室废水的成分相对固定,因为分析化学实验在目前由于其理论基础划界鲜明,主要由四大滴定法和重量分析法构成,因此其排放废水相对简单,主要成分为重金属离子、金属络合物、酸碱废水。目前,对于实验室废水,多数研究仅为方法上的研究,如絮凝沉淀法测定重金属李紫子较多的无极实验室废水[4-5];硫化物沉淀法测定含汞、铅、镉等金属较多的实验室废水[6];氧化还原沉淀发测定含有六价铬或有还原性的有毒物质;活性碳吸附法处理生物或物理、化学法不能去除的微量呈溶解状态的有机物等[7]。这些方法虽然比较成熟,但未能真正实现固定成型的工艺设计。其因为处理的废水类型复杂度太高,因此本文提倡各个实验室分别依据自身特点设计工艺流程[8]。我们以分析化学实验室为例设计了适合该实验室的废水处理系统。
二、分析实验的课程设置
目前,多数高校的分析实验设置内容主要以四大滴定和重量分析为基础,课程内容主要有:分析化学实验的基础知识、分析化学仪器清点、玻璃加工实验、分析天平称量练习、滴定分析基本操作练习、食用白醋中HAc浓度的测定、工业纯碱总碱度测定、有机酸摩尔质量的测定、蛋壳中碳酸钙含量的测定、EDTA的标定、自来水总硬度的测定、铋、铅含量的连续测定、铝合金中铝含量的测定、过氧化氢含量的测定、铁矿中全铁含量的测定(无汞定铁法)、间接法碘量法测定铜合金中铜含量、水果中抗坏血酸(Vc)含量的测定(直接碘量法)、补钙制剂中钙含量的测定(高锰酸钾间接滴定法)、莫尔(Mohr)法、二水合氯化钡中钡含量的测定、邻二氮菲吸光光度法测定铁、纸色谱法分离氨基酸等,每个高校的具体课时情况会稍有变化,其实验开设内容也会稍有变化,但基础的验证性实验都是相同的。这些课程中,以酸碱废水、含铅废液、含铬废液、含铜废水、含锰废液其危害最为严重。其中酸、碱废水会危害水中微生物的生活,而许多微生物对水质起着重要的净化作用。而六价铬化合物的毒性很大,因为它具有腐蚀性与强氧化性,能通过呼吸、食用、接触等途径进入机体内透过生物膜作用,影响体内物质的氧化还原以及水解等正常的生理过程。
三、分析实验室废水排放调查
我们对广西部分高校进行了实地调研,发现多数高校无任何处理措施,废液均是直接排放到下水道中。以我校实验室为例,分析实验的废水主要是通过学生完成实验后,将废液倒入指定的废液桶,然后有值日生直接将其倒入污水口,该污水口没有任何处理措施,直接排入周边的河流,对环境的危害是很严重的,而其余实验室也基本同分析实验室的措施一致,这样各类污染物混合后,容易生成危害更大的物质,如无机汞的毒性要远小于有机汞,但当混合废液后,造成大量的有机汞生成,毒性增大。基于上述情况,我们建议根据各个实验室的废水主要污染物不同,各自设计废水的处理工艺,针对分析化学实验室废水处理,我们进行了处理工艺的初步设计,其原理简单,在实际处理废水中有较大的应用前景。
四、分析实验室废水的处理工艺流程及处理结果
我们设计的工艺应用原理包含:铬废水的处理方法为:通过化学法,在pH为2.5～3的范围内加焦亚硫酸钠作为还原剂将六价铬离子完全还原为三价铬离子来降低其对环境的危害,酸碱废水的处理方法为:化学中和法,即通过测定pH值后直接加碱/酸中和其使pH值达到10后再进入综合池。而重金废水的处理方法为:化学沉淀法,通过加碱使废液偏碱性后形成絮凝状进入综合池。
进入综合池(精调槽)再一次调节pH值在7.5～8的范围内加氯化铝与聚丙烯酰氨(絮凝剂)后沉淀下来再经一体化的沉淀压缩过滤后将已达标的清水直接排出。这样处理后,实验室排放的污水中的有害物质,特别是重金属可基本去除完全。具体的处理流程图如图1:
五、小结
高校实验室废水的水质复杂,难于处理,但随着国家不断加强高等学校实验室排污管理的要求,高校实验室廢水应全面做到稳定达标排放。本文针对分析化学实验室废水的来源、种类及特性进行了分类,并对该实验室的污水排放进行了工艺设计,虽然目前处于前期实验阶段,但在接下来的工作中,我们将把污水处理工艺纳入实验室建设中,尽量打到达标排放。
图1
参考文献:
[1]李铁龙,金朝晖,宣晓梅等.实验室废水处理初探[J].环境卫生工程,2004,(2):73-76.
[2]张奕,贺缨,程文涛.高校实验室废水处理及污染防止措施评价初探[J].环境科学与技术,2006,(8):54-56.
[3]高强.高校化学实验室废水处理[J].高等教育在线,2009,(8):113-114.
[4]王春萍.实验室废液的处理[J].济南教育学院学报,1999,(2)58-59.
[5]杨建设,刘琳.实验室废液的处理方法[J]. 农业技术师范学院学报,1998,(1):47-49.
[6]王敏.实验室中对汞及其含汞废液的处理[J].黑龙江医药科学,2001,(3):85.
[7]李明川,李淑华.活性碳吸附法处理实验室浓有机废水[J].黎明化工,1993(3):50-53.
[8]李增新,王国明,孟韵.壳聚糖改性硅藻土处理实验室有机废液[J].2009,(8):23-25.
作者简介:
朱伟伟(1981—),女,河南沁阳人,河池学院化生系,讲师,硕士研究生;主要研究方向为分析化学。