绿色化学在基层检验室有机废液处理中的应用*

宋继霞，吴天舒，杨正慧，夏春秋，张琪

绿色化学在基层检验室有机废液处理中的应用*

宋继霞，吴天舒，杨正慧，夏春秋，张琪

（吉林市产品质量检验院，吉林省吉林市 132013）

针对一些基层质监部门检验室有机废液的处理现状及存在的问题，提出应鼓励实验室利用现有条件自行处理部分废液。介绍了几种绿色化学方法在有机废液特别是非食用物质标准物质废液处理中的应用。

绿色化学；有机废液；废液处理；检验室

从全球变暖、食品安全危机到2013年流行的PM2.5，以及其它污染问题已经成为全球共同关注的焦点，而绝大部分污染问题直接与化学和化工产品污染有关。因此从根本上治理化学和化工产品污染成为全人类最迫切的要求之一，这也促使无污染的“绿色化学”应运而生。绿色化学［1］又称可持续化学或环境友好化学，是通过化学产品和化学工艺的设计，减少或消除有害物质的使用或产生。绿色化学的根本目的是节约资源和从源头防止污染，对环境的治理从治标转向治本。

目前质监系统的检验室由于检测项目繁多，工作任务量大，时常涉猎有毒有害物质和非法添加的非食用物质。随着仪器自动化进程的不断推进，前处理及分析仪器逐步实现自动化、人机分离，一定程度上减少了溶剂对人体的直接危害及对环境的污染。但消耗的或者产生的有害废液和用于定性定量的标准物质溶液仍然是质检工作人员及周围的环境危害的重要来源，也是亟待解决的一大难题。

1 检验实验室废液处理存在的问题

目前废液处理存在的主要问题有：(1)多数质监部门（特别是市县级质监部门）重视程度不够，缺乏专项经费；(2)有关检验实验室的废液处理尚无明确标准强制规定，更谈不上处罚力度；(3)对过期标准溶液，特别是非食用物质的标准溶液处理的重视程度不够；(4)有资质处理危险废弃物的公司不足，并且需要保存、运输等很多环节的配合；(5)实验室自行处理废液的专业技术有待提高。

2 检验室自行处理有机废液的方法

随着检验项目的增加，检验室中的有机废液量也随之增大。例如食品检验是利用各种溶剂提取出食品中各种待测组分，进行定性定量分析，并根据国家的限量标准对结果进行判定的过程。由于食品的特殊性，这一过程涉及的有机废液较多，应鼓励实验室尽可能自行处理废液以减少经费开支。有机废液的处理方法有直接稀释法、焚烧法、常压或减压蒸馏法等。

对于量不大或者毒性小的溶剂，可通过通风橱直接排放到大气中直接稀释。对于液相色谱分析法及前处理涉及的大量毒性高的乙腈、甲醇及其与水混合液，建议根据沸点的不同进行常压或减压蒸馏，提纯回收再利用也是行之有效的一种方法。质监部门的定性定量分析依赖于标准物质，所以标准物质的管理是一个不可忽视的问题。食品安全突发事件不断进入人们的视野，三聚氰胺、孔雀石绿、瘦肉精、灭多威、苯并芘等是非法添加的非食用物质，必须妥善处理。配制的不同浓度的标准溶液系列，不论是测试剩余液还是过期母液，均可以通过蒸馏方式将有机溶剂回收，剩下少量标准物质残留，可以采取后续的无害化处理，也可以联系生产商或有资质的废液处理部门妥善处理。

焚烧法［2］是有机废液处理的一种高效、简单、低成本的方法之一，必须具备配套的雾化预处理高温炉、烟气处理等设备。但为了避免产生固体残渣或者有毒气体，实验室在不具备处理固体残渣和回收有毒气体的情况下，可选择性的处理不含卤素、S，N，P等元素的有机废液。

3 绿色化学法在有机废液处理中的应用

3．1 替代政策和小型化微型化

替代政策和小型化微型化与绿色化学的初衷相一致。国家标准GB 5009.27食品中苯并(a)芘的测定［3］中用苯配制苯并(a)芘标准溶液，液-液萃取溶剂用量大且荧光光度法操作繁琐费时，GB／T 22509-2008［4］中选择了毒性稍低的甲苯作为溶剂。文献［5］报道则使用低毒正己烷作为配制标准溶液的溶剂和提取剂，并用固相萃取小柱（SPE）法［5-6］或凝胶渗透色谱（GPC）法［7-8］进行净化，减少了溶剂的用量。从绿色环保的角度，这给标准更新提供了一个新的契机。

3．2 降解

有毒有害物质最终被降解成二氧化碳和水是最理想的状态。降解的方式有很多，以下着重介绍生化降解和光催化降解。

3.2.1 生化降解

纺织品污水处理方法研究是绿色工业生产中的一项重要课题。价格低廉、易于培养的活性污泥细菌可用于染料的生物降解，有结果表明：活性污泥对5种染料(4种酸性染料和1种碱性染料)的降解后，染料的去除率为71.4%～76.1%；分光光度法测试的染料平均降解效率为90.6%［9］。Chryseobacterium sp菌株首次被用于降解河道淤泥中的邻苯二甲酸二丁酯，最优化条件：pH 8.0，30℃，基质浓度低于200 mg／L，不同起始浓度时，降解动力学方程呈指数关系，降解半衰期为10.4 h［10］。

潘志祥［11］采用厌氧消化-接触氧化两级生物处理工艺有效处理清江制药厂土霉素、麦迪霉素生产废液。试验结果表明，总水力停留时间为8 d，COD总去除率可达90%以上，装置出水COD浓度低于200 mg／L，全厂总排水可达国家排放标准。然而厌氧消化法比物化法及化学法工程投资高，但此过程可产生沼气，6年内可收回全部投资，因此该方法值得借鉴。

3.2.2 光催化降解

半导体光催化作为一种新型的废水处理技术，其催化活性和稳定性高，成本低廉，环境友好，广泛利用天然能源（太阳能），且对多种有机物有明显的降解效果，具有广阔的应用前景［12-14］。然而较低的量子效率一直是困扰半导体光催化技术广泛应用的瓶颈问题［15-16］。纳米材料及相关技术的发展为提高半导体氧化物的量子效率提供了新的契机。邬腊梅课题组［17］以水果中的有机磷农药残留为研究对象，探索了纳米TiO2粉体和水凝胶对苹果和洋李中毒死蜱残留的光催化降解效果。TiO2水凝胶的光催化效果稍优于纳米TiO2粉体，光照5 h毒死蜱降解率最高达到80.1%。Chang等人［18］制备的TiO2包覆磁性纳米粒子(TiO2／SiO2／Fe3O4，TSM)不仅能够实现对具有破坏内分泌作用的邻苯二甲酸二甲酯DMP的光催化降解，而且能够利用磁场从溶液中有效分离出来。实验还进一步研究了DMP的光催化降解动力学，发现DMP的光催化降解符合Langmuir-Hinshelwood模型的一级反应动力学。

纳米异质结光催化材料结合了纳米材料和异质结的优势，有望在环境污染控制领域得以快速应用和发展。异质结的内建电场能够抑制光致电荷复合，提高量子效率，如果TiO2与窄带半导体构成异质结，窄带半导体的敏化作用能够拓展TiO2的响应光谱范围，能够克服TiO2量子效率低、易团聚难回收的缺点。Gray等综述了TiO2各相之间的异质结光催化材料［19］。Wang等［20］以TiO2和SnO2为典型半导体异质结材料进行前期探索，并取得了进展。首先通过静电纺丝技术制备了TiO2纳米纤维毡，该纳米纤维毡具有直径均匀、三维纳米多孔结构及大的比表面积特性。通过溶剂热的方法进一步构筑了具有枝状结构的表面分散型TiO2／SnO2纳米异质结。由于其独特的三维开放结构，避免了光子利用率大幅降低和催化剂表面活性中心减少的缺陷，该异质结展示了很好的光催化活性。它为三维开放结构的半导体异质结光催化剂的制备提供了新思路。

然而，迄今为止大多数关于半导体异质结光催化剂的研究尚局限于异质结体系的形貌构筑，对于污染物的降解研究一般仅限于单一有机化合物体系（如酸性橙Ⅱ［21］、亚甲基蓝［22］或甲醇［23］等）的实验室基础研究层面。所以半导体异质结光催化降解实验室废液的研究尚有很广阔的研究空间。

4 结语

必须强制要求实验室进行废液处理。质监部门必须设立废液处理专项资金并且专款专用，鼓励有条件的检验室自行对废液进行无害化处理或者回收。希望寻找绿色低毒的试剂替代现有标准中的高毒试剂，减少试剂用量，从源头减少危害。深入研究生化降解和光催化降解等方法，提高非食用物质等有害物质降解率，最终实现无害化。使绿色化学理念深入到检验室工作（检验、废液处理等）的各个环节，真正向绿色无污染方向迈进。

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Application of Green Chemistry in Organic Liquid Waste Treatment in Basic Level Testing Lab

Song Jixia， Wu Tianshu， Yang Zhenghui， Xia Chunqiu， Zhang Qi
(Jilin City Institute of Testing on Product Quality， Jilin 132013， China)

Current situation and existed problems of wasted organic liquid treatment in basic level testing lab were brief l y summarized. The laboratories should be encouraged to deal with and recycle the wasted organic liquid as possible as they can. Some green and environmentally friendly methods were pointed out to treat wasted organic liquid，especially to the inedible standard materials.

green chemistry; organic liquid waste; waste treatment; testing lab

O631

A

1008-6145(2014)01-0105-03

*吉林省质监局科技项目(2011ZJK04)

联系人：宋继霞； E-mail: jixia.song@gmail.com

2013-11-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.01.031