生物无机化学实验室的“三废”绿色化处理措施研究

2013-08-15徐晓洁

生物技术世界 2013年1期

徐晓洁

(湖南文理学院芙蓉学院理学系生命科学湖南 415000)

生物无机化学实验室的污染源主要是各种实验废弃物,其种类复杂,品种多,毒害大。处理不善将对实验室工作人员生命健康和环境造成相当大的危害,在人类生活环境日益恶化的今天,环境保护是事关可持续发展经济的大战略。要扭转我国环境质量恶化的趋势,必须对各类污染源实施有效的治理。为此,减少化学实验室污染以及对废弃物进行必要处理势在必行。

1 生物无机化学实验室污染物的主要形态及产生的危害

1.1 废液

生物无机化学实验的有机废液中包括废弃油脂、含卤素有机溶剂类(含有脂肪族卤素类化合物,如氯仿、二氯甲烷、氯代甲烷、四氯化碳、甲基碘等或含芳香族卤素类化合物,如氯苯、苯甲氯等)、不含卤素有机溶剂类。无机废液中包括重金属废液、含氰废液、含汞废液、含氟废液及其各种酸性废液、碱性废液。废液对我国水体污染的危害已经日益受有关人士的关注,但由于实验室废水、废液成分复杂,对其处理方面的研究很少,对实验室废水。

1.2 废气

实验室产生的废气成分也很复杂,主要来源于试剂和样品的挥发物、分析过程中间产物、泄漏和排空的标准气和载气等。刺激性气体的种类甚多,最常见的有氯、氨、氮氧化物、光气、氟化氢、二氧化硫、三氧化硫和硫酸二甲酸等;另一类是窒息性气体,是指能造成机体缺氧的有毒气体。窒息性气体可分为单纯窒息性气体、血液窒息性气体和细胞窒息性气体。如氮气、甲烷、乙烷、乙烯、一氧化碳、硝基苯的蒸汽、氰化氢、硫化氢等。

1.3 固体废弃物

实验室产生的固体废物包括多余样品、分析产物、消耗或破损的实验用品(如玻璃器皿、纱布、检验用品、实验器材)、残留或失效的化学试剂等混合物质。这些固体废物成分多样,尤其是不少过期失效的化学试剂,处理稍有不慎,很容易导致严重的污染事故,会造成严重后果。

2 无机化学实验室“三废”处理的措施

2.1 废液的处罚措施

目前,我国实验室废液的排放有三种情况:不经处理直接排入下水道,属于无组织排放;污染物浓度很高的废液首先被收集,集中处理后再排放;有的实验室废液体排入专用水管后,流入处理池进行处理后再排放,这时排出的水质有极大的改善。

对一般洗涤用水,采取循环用水系统,使废水在一定的实验过程中多次重复利用,既可节约用水,又能把废水排放量控制在最少的程度。废水在经过循环回用后,不可避免地还得排放一部分,再将排放的废水经过净化处理,达到标准后排放。有些废液没有太大的污染性,经过简单的处理后,可以视为一般废弃物处置,降低处理的成本。

净化方法可分为物理法、物理化学法、化学法、生物化学法四类。物理法有:沉淀、过滤、离心分离、蒸发结晶(浓缩)、萃取、吹脱等。物理化学法有:吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等。化学法有:混凝沉淀、中和、氧化还原、电解、离子交换等。生物化学法有:活性污泥法、生物膜法、生物氧化塘、污水灌溉等。

在实际废液处理中,往往要通过实验试验、比较,确定出有效、经济合理的处理方法,对于成分复杂,数量较多的实验室废水,多是选用几种方法组成的。

生物无机化学实验室对于产生毒气量较大的实验,必须备有吸收或处理装置。如二氧化氮、二氧化硫、氯气、硫化氢、氟化氢等可用碱溶液吸收,一氧化碳可直接点燃使其转为二氧化碳。少量有毒的废渣可埋于地下(应有固定地点)。下面主要介绍常见废液处理的一些方法。

①实验中产生的废液中量较大的是废酸液,可先用耐酸塑料网纱或玻璃纤维过滤,滤液用石灰或碱中和,调pH值至6～8后就可排出。少量的滤渣可埋于地下;②实验中含铬废液量较大的是废铬酸洗液,可用高锰酸钾氧化法使其再生,继续使用。方法是:先在110～130℃下不断搅拌加热浓缩,除去水分后,冷却至室温,缓缓加入高锰酸钾粉末,每1000mL中加入10g左右,直至溶液呈深褐色或微紫色(注意不要加过量),边加边搅拌,然后直接加热至有三氧化硫出现,停止加热。稍冷,通过玻璃砂芯漏斗过滤,除去沉淀,冷却后析出红色三氧化铬沉淀,再加适量硫酸使其溶解即可使用。少量的洗液可加入废碱液或石灰使其生成氢氧化铬沉淀,将废渣埋于地下;③氰化物是剧毒物质,含氰废液必须认真处理。少量的含氰废液可先加氢氧化钠调至pH值大于10,再加入少量高锰酸钾使CN-氧化分解。量大的含氰废液可用碱性氯化法处理,方法是:先用碱调至pH值大于10,再加入漂白粉,使CN-氧化成氰酸盐,并进一步分解为二氧化碳和氮气;④含汞盐废液应先调pH值至8～10后,加适当过量的硫化钠,生成硫化汞沉淀,同时加入硫酸亚铁生成硫化亚铁沉淀,从而吸附硫化汞沉淀下来。静置后分离,再离心过滤,清液中的含汞量降到0.02mg·L-1以下,可直接排放。少量残渣可埋于地下,大量残渣需要用焙烧法回收汞,但要注意,一定要在通风橱内进行;⑤含重金属离子的废液,最有效和最经济的处理方法是,加碱或加硫化钠把重金属离子变成难溶性的氢氧化物或硫化物而沉积下来,从而过滤分离,少量残渣可埋于地下。